李成利，武樂斌

磁共振導(dǎo)航微創(chuàng)技術(shù)包括磁共振介入(interventional MRI, iMRI)和磁共振導(dǎo)引手術(shù)治療，磁共振導(dǎo)引手術(shù)治療也稱為“術(shù)中磁共振”(intraoperative MRI, iMRI)，磁共振成像用于腦腫瘤診治已有20多年的歷史。在此期間，經(jīng)歷了一系列的技術(shù)進展，從有框架的立體定向設(shè)備到無框架的導(dǎo)航系統(tǒng)，從術(shù)中磁共振成像到術(shù)中磁共振結(jié)合導(dǎo)航系統(tǒng)實時導(dǎo)引。近年來磁共振成像技術(shù)無論是硬件還是軟件都有了飛速發(fā)展，磁場強度越來越大，設(shè)備體積越來越小，成像時間越來越短，成像分辨率越來越高，使磁共振輔助外科手術(shù)成為可能。術(shù)中磁共振的應(yīng)用使醫(yī)生的手術(shù)操作與術(shù)中成像接近同步進行，能夠使術(shù)者觀察到肉眼不能直接觀察到的手術(shù)野，隨時調(diào)整手術(shù)操作。目前術(shù)中磁共振輔助手術(shù)主要應(yīng)用于神經(jīng)外科，它能夠克服單純基于術(shù)前影像的神經(jīng)導(dǎo)航系統(tǒng)的局限性，提供實時更新的圖像，使術(shù)中產(chǎn)生的導(dǎo)航誤差得到及時糾正。同時術(shù)中磁共振能夠提供清晰、精確的圖像，可以多方向切線成像、任意平面重建、又無放射性損害，而且還能夠整合功能性磁共振、彌散張量成像、磁共振波譜、磁共振血管造影等新技術(shù)，給予手術(shù)醫(yī)師更多的指導(dǎo)性信息。

1 磁共振導(dǎo)航系統(tǒng)的硬件及軟件設(shè)備進展

1.1 磁共振介入的磁場系統(tǒng)

目前臨床用于腦腫瘤診療中導(dǎo)引的MR設(shè)備場強從0.12 T至3.0 T。許多常規(guī)用于MR診斷的技術(shù)，如MRS、fMRI、DWI、DTI、MRA、MRV也已經(jīng)開始應(yīng)用于1.5 T或更高場強的MR術(shù)中導(dǎo)引，這也是目前高場磁共振用于介入治療越來越受到關(guān)注的原因。

用于介入治療的磁共振掃描儀設(shè)計上要求術(shù)者能最大程度地接近患者。目前其形狀主要有以下幾種：①Biplanar；②Double Nonut；③Cylindrical；④XMR。

1.2 磁共振介入導(dǎo)引方式

磁共振介入導(dǎo)引的方式主要有：①Freehand Technique；②磁共振兼容的有框架的立體定向?qū)б到y(tǒng)；③無框架的立體定向?qū)б到y(tǒng)；④光學(xué)導(dǎo)引示蹤系統(tǒng)；⑤非光學(xué)導(dǎo)引的立體定向示蹤系統(tǒng)(active tracking)；⑥Augmented Reality Techniques；⑦影像融合技術(shù)。

2 MR介入技術(shù)在腦腫瘤微創(chuàng)診療中的應(yīng)用

2.1 腦腫瘤穿刺活檢術(shù)

MR導(dǎo)引的顱內(nèi)病變穿刺活檢術(shù)以其微創(chuàng)、安全，越來越受到臨床醫(yī)生的重視。術(shù)中虛擬針的存在使得穿刺在實時監(jiān)控下進行，可避免損傷重要的血管、神經(jīng)等結(jié)構(gòu)，避免嚴(yán)重并發(fā)癥的發(fā)生。由于腦內(nèi)病變的影響，具有重要功能的解剖結(jié)構(gòu)常發(fā)生變形和移位，功能皮層的定位與正常解剖結(jié)構(gòu)的功能區(qū)分布有一定的差別，因此穿刺活檢術(shù)時功能皮層的重新定位至關(guān)重要。MR介入治療中fMRI能夠個性化確定皮質(zhì)功能區(qū)與病變的關(guān)系，從而盡可能地避免穿刺路徑通過腦功能活動區(qū)，結(jié)合MR波譜成像和磁共振順磁性造影劑增強掃描，可明確辨認(rèn)顱腦功能解剖區(qū)、腫瘤活躍區(qū)、壞死區(qū)及非強化區(qū)，從而獲取準(zhǔn)確的病理細胞學(xué)診斷。

最早的磁共振導(dǎo)引的腦腫瘤穿刺活檢始于1996年8月，Schwartz[1]等利用0.5 T開放式MR對200例腦內(nèi)病變行介入診療。其中68例患者行腦內(nèi)病變穿刺活檢術(shù)(原發(fā)性腦腫瘤60例，4例腦轉(zhuǎn)移瘤、3例腦膿腫、1例脫髓鞘病變)，術(shù)中無明顯并發(fā)癥，均獲得滿意的組織病理標(biāo)本。Kollias[2]等報道了他們用開放式0.5 T MR進行的21例腦內(nèi)病變穿刺活檢術(shù)，認(rèn)為MR導(dǎo)引能準(zhǔn)確定位和進行腦內(nèi)病變的穿刺活檢。Hall[3]等報道了利用1.5 T高場閉合式短軸MR進行的42例腦內(nèi)病變穿刺活檢術(shù)，術(shù)中對患者行MR波譜成像(21例行TSI，13例行SVS，8例行TSI+SVS)，確定腫瘤重要腦功能活動區(qū)的關(guān)系，指導(dǎo)穿刺活檢，均獲得準(zhǔn)確的病理結(jié)果，且未損傷腦功能活動區(qū)。Hall[4]等報道了利用3.0 T高場閉合式短軸MR成功完成了5例腦內(nèi)病變的穿刺活檢術(shù)。高場MR導(dǎo)引的顱內(nèi)病變穿刺活檢，無嚴(yán)重并發(fā)癥發(fā)生，且均獲得滿意的病理組織學(xué)標(biāo)本，臨床治療提供了可靠的依據(jù)。李成利[5]等報道了利用0.23 T開放性MR引導(dǎo)下對22例腦內(nèi)病變穿刺病理學(xué)活檢，所有患者均一次性穿刺成功，均得到明確的病理診斷，無任何嚴(yán)重并發(fā)癥發(fā)生。

2.2 腦腫瘤微創(chuàng)消融術(shù)

MR導(dǎo)引腦腫瘤微創(chuàng)治療包括各種消融治療，如激光消融、射頻消融、冷凍消融術(shù)。主要應(yīng)用于患者身體條件較差，不能耐受外科手術(shù)，顱內(nèi)多發(fā)腦轉(zhuǎn)移瘤無法手術(shù)，位于腦重要功能區(qū)或腦深部手術(shù)無法到達部位的腫瘤，以及手術(shù)中腫瘤可能與周圍鄰近正常腦組織無法用肉眼分辨的腦腫瘤。尤其是對于那些既不能耐受手術(shù)又具有放化療抵抗的腦腫瘤患者來說，磁共振導(dǎo)引的腫瘤消融成為首要的選擇。

MR介入冷、熱消融治療的獨特優(yōu)勢是其溫度敏感性，可以進行實時溫度監(jiān)測，軟件通過獨立的工作站可以實時地與MR機進行通信和傳輸。溫度值的定量和顯示，可通過彩色編碼圖像或解剖圖像疊加等溫線來獲得，等溫線可用于估計所滅活病灶的大小，確保溫度保持在組織滅活的臨界溫度處，既能夠使病變組織發(fā)生凝固壞死，又能夠減少對周圍的重要組織結(jié)構(gòu)的損傷。術(shù)中MR成像顯示冷、熱消融區(qū)在T1WI和T2WI上皆呈邊界清楚的信號缺失區(qū)，容易與未經(jīng)治療的腫瘤組織及周圍正常腦組織分辨清楚。

(1)磁共振導(dǎo)引的腦腫瘤激光消融(LITT)：激光治療腦腫瘤最早始于1983年。Schwarzmaier[6]等在0.5 T開放式MR導(dǎo)引下對16例復(fù)發(fā)的多形性膠質(zhì)母細胞瘤(GBM)行激光消融，結(jié)果顯示患者平均生存期為11.2個月，較文獻報道的自然病程(＜5個月)及化療后生存時間均長。他們認(rèn)為激光治療可以作為復(fù)發(fā)的GBM的選擇性治療手段。Schulze[7]等報道了用0.5 T MR導(dǎo)引下激光治療15例腦內(nèi)幕上腫瘤，激光消融后當(dāng)時，中心壞死區(qū)尚不明顯，周圍見未完全壞死的組織所致的環(huán)狀水腫帶；3天后，壞死區(qū)明顯，染色逐漸缺失，邊緣出現(xiàn)早期吸收。1周后，邊緣出現(xiàn)肉芽組織增生，周圍水腫仍然明顯。7天后，水腫開始減輕，最終消融灶呈一液化壞死灶。Kahn[8]等對腦腫瘤患者行磁共振導(dǎo)引激光治療后，均發(fā)現(xiàn)消融后第一周內(nèi)，由于周圍水腫及細胞毒性作用，病變范圍增大；但一周后，開始吸收變小，約10天左右減小一半。但Schwabe[9]等報道，LITT治療后，消融區(qū)在10天內(nèi)體積增加23%，最終呈周圍伴含鐵血黃素沉著的液化灶。Schulze等[7]在綜合分析了磁共振導(dǎo)引的腦腫瘤激光治療中，所用能量、方法、消融后組織病理學(xué)特點、影像學(xué)表現(xiàn)、動物實驗及臨床應(yīng)用研究后，認(rèn)為LITT是治療位于外科手術(shù)不能到達部位的腦腫瘤的合適的微創(chuàng)治療方法，同時它也可以用于位于腦表面的腫瘤治療。它尤其適用于年老體弱的腦腫瘤患者。但是，腦腫瘤的LITT治療尚無明確的標(biāo)準(zhǔn)，需要臨床進一步研究。Carpentier[10]等報道了磁共振實時導(dǎo)引的4例腦轉(zhuǎn)移瘤患者6個腫瘤的LITT治療，認(rèn)為磁共振導(dǎo)引的腦轉(zhuǎn)移瘤治療安全可行。短期觀察，對20%放療后無效的患者具有可靠的療效；從長期來說，磁共振導(dǎo)引的LITT可以重復(fù)多次進行，而且可以聯(lián)合其他治療方法同時使用。

(2)MR導(dǎo)引的腦腫瘤射頻消融：Merkle[11]等報道了在0.2 T開放式MR導(dǎo)引下射頻消融腦組織的動物實驗，實驗中對6頭豬的腦額葉行射頻消融，證實該技術(shù)是安全、可行的，MR能很好地監(jiān)測射頻消融的過程和范圍。Gananadha[12]等對8只綿羊行顱腦射頻消融，通過改變消融時間(從1～5 min)，產(chǎn)生1～3 cm不同直徑大小的消融范圍。認(rèn)為RFA是相對安全和有效的技術(shù)，不會損傷消融灶周圍的正常組織，可用于治療多發(fā)腦腫瘤，且可行多次重復(fù)治療。

(3)MR導(dǎo)引的腦腫瘤冷凍治療：MR導(dǎo)引腦腫瘤冷凍消融治療國外尚處于實驗階段，至今尚無該技術(shù)的臨床治療報道。Tacke[13]等報道了在1.5 T高場MR導(dǎo)引下進行的豬腦冷凍消融治療，術(shù)中用2.7 mm的冷凍探針對11頭豬腦額葉行冷凍消融。Song[14]等進行的MR導(dǎo)引兔腦腫瘤冷凍消融并與術(shù)后即刻、3天、7天及14天分別對病變區(qū)行MR和組織病理學(xué)檢查。結(jié)果顯示MR能夠精確區(qū)分冷凍和非冷凍的腦組織，冷凍過程中冰球的大小與病變范圍有很好的一致性。冷凍消融后第三天，消融灶增大最明顯，在所有的序列上，其增大均有統(tǒng)計學(xué)意義。冷凍后第7天，消融灶周圍的水腫略有減輕，僅在T2WI和FIRS序列上其增大有統(tǒng)計學(xué)意義。但此時高信號的水腫周圍可見薄的環(huán)狀含鐵血黃素沉著。冷凍消融后14天，周圍水腫基本消失，消融范圍與冰球大小在所有的序列上均無統(tǒng)計學(xué)差異，周圍的含鐵血黃素環(huán)更清晰了。病理學(xué)顯示，最初的7天，消融范圍增大是由于消融區(qū)域和其周圍腦實質(zhì)的反應(yīng)性水腫造成的。李成利[15]等報道MR導(dǎo)引6例腦轉(zhuǎn)移瘤患者冷凍消融術(shù)，發(fā)現(xiàn)低溫冷凍消融較熱消融技術(shù)相比，其最大的優(yōu)勢在于熱消融后消融區(qū)域容積會增大，而冷凍治療后組織壞死容積不再增加，減少了術(shù)后顱內(nèi)壓增高的程度。

3 磁共振導(dǎo)航腦腫瘤切除術(shù)

術(shù)中磁共振能實時獲得腫瘤切除程度及解剖結(jié)構(gòu)變化信息，能減少術(shù)中并發(fā)癥，提高手術(shù)切除率。目前報道術(shù)中磁共振用于垂體瘤、顱咽管瘤、膠質(zhì)瘤、腦轉(zhuǎn)移瘤、腦膜瘤、神經(jīng)節(jié)細胞瘤、神經(jīng)節(jié)膠質(zhì)瘤、海綿狀血管瘤、腦室內(nèi)腫瘤等的切除術(shù)。隨著高場磁共振應(yīng)用于腦腫瘤治療，各種功能成像也相繼用于術(shù)中，如fMRI、DTI、MRS等對于術(shù)中保護重要語言及運動功能區(qū)起到重要的作用。

Zimmermann[16]等對44例腦腫瘤患者行磁共振導(dǎo)引的腦腫瘤切除，其中36例(82%)完全切除，8例(18%)大部分切除，術(shù)中影像顯示殘留的腫瘤組織侵及或包繞深部腦結(jié)構(gòu)或運動/語言皮層功能區(qū)。術(shù)中DTPA增強掃描有助于判斷高級膠質(zhì)瘤、腦膜瘤和轉(zhuǎn)移瘤的范圍。本組有1例術(shù)中發(fā)現(xiàn)硬膜外出血，迅速處理后，患者未出現(xiàn)神經(jīng)退變癥狀。6例(14%)出現(xiàn)神經(jīng)缺陷癥狀，其中5例是暫時的，如輕度偏癱、言語不流利。這部分患者的腫瘤位于靠近語言功能區(qū)(感覺性運動或語言皮層功能區(qū))。1例患者由于術(shù)后感染，不得不去掉骨瓣。Martin[17]等用1.5 T磁共振導(dǎo)引切除30例腦腫瘤，完全切除率為80%(24/30)，未完全切除的腫瘤包括1例GBM，2例星形細胞瘤，1例神經(jīng)節(jié)神經(jīng)膠質(zhì)瘤，少突膠質(zhì)細胞瘤和畸胎瘤。上述腦腫瘤未能完全切除的原因或由于明顯的腦水腫，或腫瘤累及言語皮質(zhì)功能區(qū)，或由于術(shù)中出血過多。術(shù)后并發(fā)癥，1例術(shù)后感染，1例海馬切除術(shù)后伴發(fā)大腦腳梗死，導(dǎo)致輕度偏癱，后者經(jīng)物理治療后明顯緩解。Nimsky[18]等利用0.2 T開放式MR治療95例腦膠質(zhì)瘤的患者，術(shù)中在MRI的實時導(dǎo)引下，增大了腫瘤的切除范圍，腫瘤的總體切除率顯著提高：Ⅰ級星形細胞瘤由87%提升至100%；Ⅱ級星行細胞瘤的總體切除率由25%提升至56%；Ⅲ級膠質(zhì)瘤的總體切除率由42%提至47%；IV膠質(zhì)瘤總體切除率由21%提至24%。未能完全切除的腫瘤由于腫瘤的殘余部分浸潤至重要腦功能區(qū)，而對于大部分高級別膠質(zhì)瘤之所以不能完全切除是因為手術(shù)以不出現(xiàn)新的神經(jīng)功能缺陷為原則。40例存在術(shù)前神經(jīng)功能缺陷的患者，術(shù)后30例癥狀得以改善，只有1例患者癥狀加重；在55例術(shù)前無神經(jīng)功能缺陷的患者中3例出現(xiàn)術(shù)后功能減退(2例輕癱、1例失語)。Yrjana[19]等對27例腦腫瘤患者行0.23 T開放式MR導(dǎo)引的腦腫瘤切除術(shù)，其中20例行術(shù)中超聲，5例在局麻下進行以便術(shù)中監(jiān)測皮質(zhì)活動情況，2例行ECG和深部腦電監(jiān)測。術(shù)后有2例感染，10例術(shù)后出現(xiàn)復(fù)發(fā)。復(fù)發(fā)患者主要是病變累及重要皮質(zhì)功能活動區(qū)或高級膠質(zhì)瘤因其浸潤性生長而導(dǎo)致。

術(shù)中磁共振腦室內(nèi)腫瘤切除術(shù)中，能實時獲得解剖結(jié)構(gòu)變化信息，術(shù)中腦脊液迅速流出，導(dǎo)致腦內(nèi)組織結(jié)構(gòu)關(guān)系較術(shù)前影像發(fā)生明顯變化，因此術(shù)中實時MRI對手術(shù)操作顯得尤其重要。

4 磁共振功能成像導(dǎo)引腦腫瘤治療中的應(yīng)用

Hall[20]等對14例臨近重要功能區(qū)腦腫瘤患者在用1.5 T磁共振導(dǎo)引行腫瘤切除術(shù)前行fMRI檢查，確定運動皮層、語言皮層及記憶皮層功能區(qū)的位置，所有患者均未出現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥。

Nimsky[21]等對37例腦膠質(zhì)瘤患者成功的行術(shù)前及術(shù)中DTI成像，并在1.5 T磁共振導(dǎo)引下行腫瘤切除術(shù)。結(jié)果顯示由于腫瘤切除導(dǎo)致的纖維傳導(dǎo)束(DTI)術(shù)前及術(shù)中位置有明顯的改變。最大的白質(zhì)纖維束改變范圍為-8 mm至+15 mm，傳入纖維束的移位率為29.7%，傳出纖維束的移位率為62.2%。因此他們認(rèn)為DTI成像不僅能用于術(shù)前計劃，對于腦深部腫瘤切除的患者，術(shù)中的DTI成像對于術(shù)中導(dǎo)引也具有重要價值。

相信隨著術(shù)中磁共振設(shè)備的不斷完善以及相關(guān)配套的手術(shù)器械的開發(fā)，各種手術(shù)技術(shù)與術(shù)中磁共振技術(shù)的融合將使手術(shù)創(chuàng)傷最小化，效果最大化。

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