任星煜 方向明* 陳宏偉

目前，膠質(zhì)瘤的臨床治療方法仍以手術(shù)切除為主，手術(shù)切除原則是在保存重要神經(jīng)功能的前提下盡可能多地切除腫瘤以減少?gòu)?fù)發(fā)率[1]。有研究[2]顯示膠質(zhì)母細(xì)胞瘤切除范圍＞90%的病人術(shù)后1年生存率顯著高于切除范圍89%～80%、79%～70%、＜70%的病人 （生存率分別為 81.5%和37.5%、25.0%、25.0%），而神經(jīng)影像導(dǎo)航有助于提高膠質(zhì)瘤切除率，還有利于提高其他綜合治療（如放療、化療或免疫治療）的效果、降低復(fù)發(fā)率、延長(zhǎng)腫瘤復(fù)發(fā)時(shí)間和病人生存期以及提高病人術(shù)后生存質(zhì)量。目前，膠質(zhì)瘤手術(shù)影像導(dǎo)航技術(shù)包括：①基于術(shù)前常規(guī)影像神經(jīng)導(dǎo)航；②基于手術(shù)室影像設(shè)備的神經(jīng)導(dǎo)航；③基于解剖與功能融合多模態(tài)影像神經(jīng)導(dǎo)航；④基于熒光影像膠質(zhì)瘤術(shù)中導(dǎo)航。

1 基于術(shù)前常規(guī)影像的神經(jīng)導(dǎo)航

術(shù)前神經(jīng)導(dǎo)航技術(shù)利用CT或MRI等影像設(shè)備可在術(shù)前確定腫瘤大小、位置及其毗鄰功能區(qū)，選擇合適入路，大大減少手術(shù)創(chuàng)口大小，從而減少醫(yī)源性損傷，最大程度切除腫瘤和保護(hù)相應(yīng)的血管、神經(jīng)及重要的功能區(qū)[1]。但術(shù)中腦組織的牽拉、較大實(shí)質(zhì)腫瘤切除及腦脊液流失等都會(huì)引起腦組織移位，術(shù)前常規(guī)影像導(dǎo)航技術(shù)不能實(shí)時(shí)提供術(shù)中影像資料，導(dǎo)航偏差無(wú)法及時(shí)糾正。

2 基于手術(shù)室影像設(shè)備的神經(jīng)導(dǎo)航

手術(shù)室術(shù)中神經(jīng)導(dǎo)航技術(shù)利用影像設(shè)備在三維空間定位腫瘤并精確設(shè)計(jì)手術(shù)入路。早期臨床采用CT影像技術(shù)，雖對(duì)顱腦解剖結(jié)構(gòu)分辨力較高，但對(duì)病人和醫(yī)生有放射性損傷[3]。目前解決腦移位問(wèn)題最可靠的方法是術(shù)中MRI（intraoperative MRI,iMRI）技術(shù)[1,4]，iMRI不僅分辨力優(yōu)于 CT（分辨力不僅保證了影像的質(zhì)量，還能更好地觀察腦組織及解剖結(jié)構(gòu)），而且無(wú)放射性。

國(guó)外研究[5-6]表明，iMRI組腫瘤完全切除（gross total resection,GTR）率[23/24（96%）]明顯高于傳統(tǒng)顯微外科手術(shù)組[17/25（68%）]。國(guó)內(nèi)有研究[7]也提示在iMRI組的功能區(qū)高級(jí)別膠質(zhì)瘤無(wú)進(jìn)展生存期（13.2個(gè)月）及總體生存期（21.5個(gè)月）均明顯優(yōu)于傳統(tǒng)顯微外科手術(shù)組。術(shù)中神經(jīng)導(dǎo)航不僅能彌補(bǔ)術(shù)前神經(jīng)導(dǎo)航出現(xiàn)的腦移位問(wèn)題，還能通過(guò)可視化，在實(shí)現(xiàn)腫瘤最大切除的同時(shí)不會(huì)干預(yù)手術(shù)進(jìn)程，一定程度上避免了損傷相應(yīng)的重要神經(jīng)功能區(qū)。但是，iMRI需要大量的前期基礎(chǔ)設(shè)施費(fèi)用、專門的手術(shù)室空間及附屬設(shè)施配備，并在手術(shù)中需要額外增加總手術(shù)時(shí)間[8]，擁有iMRI的醫(yī)療機(jī)構(gòu)并不多。

3 基于解剖與功能融合的多模態(tài)影像神經(jīng)導(dǎo)航

神經(jīng)導(dǎo)航的多模態(tài)技術(shù)將現(xiàn)有影像技術(shù)進(jìn)行融合，能夠提供更加完善的病變綜合信息。研究[4,9]表明，高場(chǎng)強(qiáng)iMRI結(jié)合多模態(tài)影像技術(shù)，包括血氧水平依賴功能MRI（BOLD-fMRI）和擴(kuò)散張量成像（DTI）在內(nèi)的技術(shù)可顯著提高膠質(zhì)瘤的切除面積，在保護(hù)病人神經(jīng)功能的同時(shí)減少術(shù)后并發(fā)癥。由此可見(jiàn)多模態(tài)功能神經(jīng)導(dǎo)航結(jié)合高場(chǎng)強(qiáng)iMRI有助于延長(zhǎng)病人的生存時(shí)間，提高病人術(shù)后生活質(zhì)量。但這項(xiàng)技術(shù)仍較耗時(shí)且昂貴，普及率尚不高。

4 基于熒光影像膠質(zhì)瘤術(shù)中導(dǎo)航

4.1 熒光影像引導(dǎo)技術(shù) 越來(lái)越多的研究?jī)A向于最大范圍切除膠質(zhì)瘤，但由此帶來(lái)的并發(fā)癥也隨之增多，故術(shù)中精確識(shí)別腫瘤邊界顯得尤為重要[10]?；谛g(shù)前常規(guī)影像、手術(shù)室影像設(shè)備和解剖與功能融合的多模態(tài)影像神經(jīng)導(dǎo)航技術(shù)對(duì)于識(shí)別膠質(zhì)瘤邊緣的敏感性與特異性尚不佳，而熒光影像引導(dǎo)技術(shù)可在術(shù)中實(shí)時(shí)對(duì)膠質(zhì)瘤成像，在確定膠質(zhì)瘤邊界上具有很好的識(shí)別優(yōu)勢(shì)。近十幾年來(lái)，術(shù)中熒光影像引導(dǎo)技術(shù)迅速發(fā)展并成為可能實(shí)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞浸潤(rùn)組織邊緣可視化的重要輔助技術(shù)之一。

熒光影像引導(dǎo)技術(shù)的關(guān)鍵在于成像設(shè)備和成像媒介。對(duì)于肉眼可見(jiàn)的熒光素，無(wú)需相應(yīng)的成像設(shè)備或僅需改良的手術(shù)顯微鏡進(jìn)行成像；對(duì)于肉眼不可見(jiàn)的熒光材料，如近紅外熒光顯像劑，需借助相應(yīng)的熒光成像設(shè)備 （注射近紅外熒光顯像劑，實(shí)時(shí)顯示解剖學(xué)圖像和近紅外熒光圖像），解決了術(shù)中肉眼難以識(shí)別淋巴管、淋巴結(jié)、腫瘤邊緣的技術(shù)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)同一部位、同一時(shí)刻術(shù)野情況的外科手術(shù)導(dǎo)航。隨著研究不斷深入，熒光成像設(shè)備從操作不便的大型設(shè)備逐漸改良到如今輕便、易操作的手持式探頭、熒光眼鏡等[11]，目前國(guó)內(nèi)外臨床應(yīng)用的近紅外熒光設(shè)備有手持式熒光檢測(cè)器 （中國(guó)明德醫(yī)藥）[12]、近紅外熒光成像儀C9830（日本浜松光電公司）[13]、視覺(jué)導(dǎo)航系統(tǒng)（韓國(guó)）[14]等，且熒光顯像劑種類也越來(lái)越多。

4.2 熒光顯像劑

4.2.1 熒光素鈉 （fluorescein sodium，F(xiàn)LS） FLS是一種水溶性鹽形式的熒光素，其熒光是自然發(fā)生的，在465~490 nm和510~530 nm區(qū)域各有一個(gè)主要的藍(lán)色和綠色激發(fā)峰，可以通過(guò)人眼 （高劑量FLS）或改良的手術(shù)顯微鏡觀察[15]。FLS引導(dǎo)切除膠質(zhì)瘤組較未行FLS引導(dǎo)組在GTR（82.6%∶52%）和平均無(wú)進(jìn)展生存時(shí)間（7.2個(gè)月∶5.4個(gè)月）方面更具優(yōu)勢(shì)[16-17]，與iMRI相比更簡(jiǎn)便、有效、廉價(jià)[18]。但FLS不是靶向材料，其與白蛋白和紅細(xì)胞為可逆性結(jié)合，在術(shù)中使用易發(fā)生熒光外泄，從而引起手術(shù)區(qū)域廣泛染色，導(dǎo)致腫瘤組織識(shí)別更加困難。

4.2.2 5-氨基熒光素（5-Aminofluorescein，5-AFL）5-AFL的活性氨基基團(tuán)能與生物分子中羧基相結(jié)合，熒光強(qiáng)度大大增強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于蛋白質(zhì)分析和免疫學(xué)研究。其中AFL-甲氨蝶呤-人血清白蛋白（human serum albumin，HSA）僅在大鼠 C6 膠質(zhì)瘤細(xì)胞中產(chǎn)生熒光[19]。Kremer等[20]將HSA-AFL應(yīng)用于膠質(zhì)瘤臨床手術(shù)，術(shù)后MRI顯示腫瘤全切除率為81.8%。因AFL-HSA設(shè)備成本低、無(wú)毒、易于運(yùn)輸，所以其熒光指導(dǎo)膠質(zhì)瘤手術(shù)的前景可觀，但該熒光代謝較快，長(zhǎng)時(shí)間手術(shù)導(dǎo)致腫瘤部分積聚的熒光減少，手術(shù)時(shí)長(zhǎng)受限。

4.2.3 5-氨基乙酰丙酸 （5-aminolevulinicacid，5-ALA） 5-ALA是一種天然血紅蛋白生物化學(xué)前體，可在惡性膠質(zhì)瘤組織中引發(fā)熒光卟啉的合成和聚集[20-21]。歐洲、韓國(guó)及美國(guó)已批準(zhǔn)5-ALA用于成年病人惡性膠質(zhì)瘤手術(shù)。Stummer等[18，21]研究顯示，5-ALA組的腫瘤完全切除率優(yōu)于常規(guī)顯微外科手術(shù)組（65%∶36%）且早期MRI的殘余腫瘤病人總數(shù)減少了29%，6個(gè)月的無(wú)進(jìn)展生存率更高，并且術(shù)中5-ALA的熒光效應(yīng)可持續(xù)數(shù)小時(shí)，為手術(shù)操作提供了足夠的時(shí)間,但5-ALA具有光漂白性，腫瘤邊緣熒光較為模糊[13]。

4.2.4 吲哚菁綠 （indocyanine green，ICG） ICG是經(jīng)過(guò)美國(guó)及中國(guó)食品藥物監(jiān)督管理局認(rèn)證的近紅外熒光劑，其最大吸收波及熒光波長(zhǎng)分別為805 nm及835 nm。目前主要應(yīng)用于眼底及顱內(nèi)血管造影。有文獻(xiàn)[22]報(bào)道，嘗試?yán)肐CG對(duì)膠質(zhì)瘤顯影，但染料迅速清除并留下明顯的背景噪聲，對(duì)于精確定位腫瘤邊緣沒(méi)能提供更多幫助。近年來(lái)“第二窗口ICG”（其命名與ICG血管造影技術(shù)區(qū)分開(kāi)）利用腫瘤血管的天然通透性及其較差的清除能力，向腫瘤提供高劑量的ICG，可顯影80%（12/15）的膠質(zhì)瘤并且實(shí)現(xiàn)術(shù)中實(shí)時(shí)成像，提供的腫瘤信息與術(shù)前MRI相仿[22-23]。“第二窗口ICG”利用其增強(qiáng)的滲透性效應(yīng)和保留效應(yīng)，穩(wěn)定熒光信號(hào)的時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，并且在生物組織中穿透深度增大，在深層組織產(chǎn)生熒光信號(hào)，但由于缺乏靶向性，提高敏感度的同時(shí)降低了特異度（敏感度為98%，特異度僅為45%）[23]。

4.3 基于新材料及靶向探針手術(shù)導(dǎo)航的實(shí)驗(yàn)研究 目前膠質(zhì)瘤術(shù)中顯影方法面臨的最大挑戰(zhàn)是界定膠質(zhì)瘤與正常腦組織的邊界，因此納米顆粒（nanoparticles，NP）迅速發(fā)展。NP具有強(qiáng)大又穩(wěn)定的輸出和負(fù)載、多配體結(jié)合的能力以及可調(diào)的生物分布特征[24]，如量子點(diǎn)和稀土上轉(zhuǎn)換熒光材料可以促進(jìn)與膠質(zhì)瘤組織的選擇性耦合。

4.3.1 新材料 量子點(diǎn)（quantum dot，QD）是鎘離子從硒化鎘核中釋放出來(lái)的物質(zhì)，在體內(nèi)外都有毒性。利用合成生物素-適配子-共軛鏈霉親和素-聚乙二醇-硒化鎘/硫化鋅量子點(diǎn) （QD-labeled aptamer，QD-Apt）所孵育的U87-表皮生長(zhǎng)因子受體變異體Ⅲ（僅存在于腦膠質(zhì)瘤）具有81.53%的標(biāo)記率，同時(shí)降低了QD的毒性。QD-Apt能與細(xì)胞膜結(jié)合并進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，膠質(zhì)瘤的輪廓與顯示的熒光成像一致[25-28]。雖然量子點(diǎn)有助于鑒別膠質(zhì)瘤的邊界，但毒性的存在阻止其在生物醫(yī)學(xué)中的發(fā)展，目前尚無(wú)臨床應(yīng)用。稀土上轉(zhuǎn)換熒光納米材料（upconversion nanoparticle,UCNP）具有很高的成像敏感度，將UCNP作為生物顯像劑，與單一核MR對(duì)比劑（二乙三胺五醋酸釓,Gd-DTPA）、熒光染料（5-ALA）作對(duì)比發(fā)現(xiàn)，UCNP在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的MRI診斷和熒光定位中具有巨大的潛力，但目前尚未見(jiàn)術(shù)中導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)研究和臨床研究的報(bào)道[29]。

4.3.2 靶向探針 多數(shù)熒光納米材料對(duì)膠質(zhì)瘤缺乏特異性，利用配體-受體、抗原-抗體特異性結(jié)合等原理，與多肽、小分子等結(jié)合構(gòu)成靶向探針。該方法增加生物相容性，提供了一種更精確的方法來(lái)區(qū)分術(shù)中腦膠質(zhì)瘤的邊界。124I標(biāo)記的精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸（arginine-glycine-aspartic acid,RGD）功能化UCNP對(duì)表達(dá)αvβ3整合素的U87MG腫瘤細(xì)胞和異種移植腫瘤模型具有較高的特異性[30-31]。此外，應(yīng)用近紅外熒光劑Cy5.5合成光學(xué)多模態(tài)納米探針Cy5.5-交聯(lián)氧化鐵 （Cy5.5-cross-linked iron oxide，Cy5.5-CLIO）納米顆粒使膠質(zhì)瘤術(shù)前可視化以及合成Cy5.5-乳鐵蛋白-超順磁性氧化鐵 （Cy5.5-lactoferrin-superparamagnetic iron oxide,Cy5.5-Lf-SPIO）膠束能靶向C6大鼠膠質(zhì)瘤，具有良好的光學(xué)/MRI功能，并能明確膠質(zhì)瘤的邊界[32-35]。

新材料及靶向探針在術(shù)中導(dǎo)航領(lǐng)域剛剛起步，其中新材料對(duì)人體的潛在毒性是不可忽視的，目前尚局限于探索性研究，如何解決好新材料的生物安全性是通向臨床試驗(yàn)的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。

5 展望

術(shù)中殘留腫瘤組織是導(dǎo)致惡性膠質(zhì)瘤復(fù)發(fā)及轉(zhuǎn)移的重要因素，因此如何提高各種影像下實(shí)時(shí)探測(cè)膠質(zhì)瘤邊界的特異性是影像引導(dǎo)下術(shù)中導(dǎo)航的關(guān)鍵，雖然目前有以上諸多方法，但尚未達(dá)到最終的目的，需要更進(jìn)一步的研究。另外，腦組織具有血腦屏障的特殊性，而且受顱骨的遮擋以及腦實(shí)質(zhì)深度的限制，因此如何增強(qiáng)熒光強(qiáng)度、防止術(shù)區(qū)被熒光污染等問(wèn)題也有待于進(jìn)一步探索研究。