术中磁共振成像在神经外科临床实习教学中的应用体会

［摘 要］ 神经外科手术的精确性在框架立体定向技术和无框架神经导航技术的引入下有了显著提升。然而，这些技术存在系统误差和图像变形等问题，限制了其应用。术中磁共振成像（iMRI）的出现克服了这些限制，提供了实时更新的图像，并能在术中动态处理脑移位等问题，从而改善了手术过程的精确性。iMRI的应用不仅可以提高手术成功率，还能够最大限度地减少术后肿瘤残留、保护重要脑功能区、实现最小创伤手术等。术中磁共振成像在神经外科教学中也有重要应用，可被用于实时教学演示、手术规划和定位、神经功能保护等方面，为培养下一代神经外科医生提供了实践性、全面性的教育体验。

［关键词］ 术中磁共振成像；神经外科；教学

［基金项目］ 2023年度苏州大学临床研究项目“评估XS005细胞注射液联合替莫唑胺在初发脑胶质母细胞瘤受试者中的安全性和初步有效性的临床合作研究”（H230667）

［作者简介］ 李学涛（1989—），男，山东临沂人，医学博士，苏州大学附属第四医院讲师，主治医师，主要从事神经外科临床研究。

［中图分类号］ G642.0 ［文献标识码］ A ［文章编号］ 1674-9324（2024）37-0153-04 ［收稿日期］ 2024-04-02

自从框架立体定向技术和无框架的神经导航技术问世以来，神经外科手术的精确性显著提升。然而，这些技术仍然存在一些不足之处，包括系统误差和图像变形，这些因素都可能导致一定程度的误差。此外，这些技术都仅仅依赖于术前影像资料，无法提供术中实时图像。在开颅手术和硬脑膜开放后，大脑会发生不可避免的移位，而脑脊液流失、肿瘤切除等因素会加剧这种移位和图像变形。因此，尽管传统导航技术在提高手术精度方面发挥了重要作用，特别是在手术切口、骨瓣设计和颅底手术中，但脑移位等误差限制了其应用。

术中磁共振成像（intraoperative magnetic resonance imaging，iMRI）［1］，克服了基于术前影像导航的一些限制，同时提供了实时更新的图像。它不仅能够校正误差，还能为手术医师提供更多实用的指导信息。这种技术的应用不仅提高了神经外科手术的精确性，还能够在术中动态地应对脑移位等问题，从而更好地指导和优化手术过程［2］。

一、术中磁共振成像系统及成像方式

术中磁共振成像是一项高度先进的影像学技术，广泛应用于神经外科手术。该技术允许在手术操作过程中根据需要对术区进行即时的核磁共振成像和图像处理。iMRI不仅为手术医生提供实时的图像支持，还实现了真正的实时导航手术。这一技术突破了许多传统手术的限制，其关键应用体现如下。

1.实时图像引导。iMRI能够在手术的任何时刻获取准确的脑部图像，以实现实时图像引导。这意味着在手术过程中，医生可以随时获得大脑内肿瘤的精确位置信息，就像拥有一张实时更新的“GPS”影像地图一样。这极大地提高了手术的精确性和安全性。

2.精确定位肿瘤。iMRI的应用使医生能够非常精确地定位和识别以前难以触及的肿瘤。这有助于确保在手术中完全切除肿瘤，最大限度地提高了治疗的成功率。

3.避免“脑漂移”。通过实时扫描，iMRI有效避免了“脑漂移”问题，即术中脑部结构位置发生变化的情况。这对于保护神经功能和术后恢复至关重要［3］。

4.多学科合作。iMRI的应用需要医生、放射科医生、技术人员等多学科团队的合作，这有助于培养跨学科协作的能力，以实现最佳的治疗效果。

目前，术中磁共振成像方法大致可分为以下几种类型。

1.手术台内成像。这种方法要求手术台直接安置在磁场中，允许在需要时随时进行成像。这种方法理论上是非常理想的，但需要所有的手术设备（如头架、显微镜、监测仪等）都必须是MR兼容的，这会产生昂贵的时间成本和金钱成本。

2.术中转移至MRI室。这种方法是在常规手术室进行手术，但在需要成像时将患者转移到相邻的MRI室进行成像。这种系统不需要太多的MRI兼容手术设备，但患者的转移会增加手术时间和感染的风险，并且成像次数可能受到限制［4］。

3.可移动MRI系统。这种方法是在常规手术室内使用可移动的MRI系统进行成像。这样的系统允许在手术过程中进行成像，而不需要将患者转移到另一个房间。这种方法在某些情况下可以减少手术时间，但需要具备可移动的MRI设备。总的来说，不同的iMRI方法各有优缺点。选择合适的方法取决于手术需求、设备可用性和患者的具体情况。这些方法都在提高手术精确性和安全性方面发挥着重要作用，但也需要克服一些挑战。

目前，术中磁共振成像系统分为低中磁场MRI系统（≤0.5 T）和高磁场MR系统两种。高质量的MRI图像通常需要通过高磁场封闭系统获得，但理想的术中MRI系统需要在保持高图像质量的同时，为外科医师提供足够的操作空间以进行手术。因此，iMRI系统需要在这两者之间达到平衡。最早的iMRI系统采用开放的低磁场（＜0.5 T），允许医生靠近患者进行操作，对手术器械的要求相对较低。然而，低磁场系统的缺点是需要更长的时间才能获得满意的信噪比以及有限的MRI分辨率。目前iMRI系统主要采用低磁场。近年来，高磁场MRI系统也开始应用于iMRI。低磁场和中磁场系统限制了MRI功能的应用，而高磁场系统则没有这些限制。高磁场系统具有广泛的手术应用价值，包括磁共振波谱（MRS）、磁共振血管成像（MRA、MRV）、脂肪抑制、弥散加权成像（DWI）以及功能性MRI如脑的灌注成像等。然而，高磁场系统的一个主要缺点是在磁体附近无法使用常规的手术器械。大多数外科操作必须在远离磁体一定的范围内进行，这意味着患者需要来回转移以获取iMRI图像。这种情况下，iMRI系统需要克服一些操作上的限制。

二、术中磁共振成像的应用

在神经外科手术中，脑移位是一个常见现象，它是由于重力、脑脊液丢失、脑水肿、脑组织或肿瘤的切除以及使用脑压板等多种因素引起的。在绝大多数开颅手术中，脑组织的移位幅度可以达到甚至超过1厘米。传统的神经导航图像通常基于术前MRI或CT等影像，然而，术中脑移位的发生以及导航本身的误差都会降低导航的精确性。尽管许多学者尝试了多种方法来校正由脑移位引起的误差，但迄今为止，没有找到特别有效的方法。

术中磁共振成像是一项重要的技术，它通过在手术过程中进行扫描和更新图像，然后重新注册这些图像，从而解决了脑移位引起的问题。iMRI的图像质量几乎与术前图像无差异，因此大大提高了神经导航的精确性。这意味着医生可以在手术过程中实时获取准确的图像，以更好地指导手术，而不受脑移位的干扰，从而提高了手术的成功率和安全性。尤其是在处理脑功能区胶质瘤、侵袭性垂体瘤、实时影像引导和精确定位穿刺活检等方面，iMRI具有明显的优势，这些优势常规影像引导无法媲美。

1.最大限度减少术后肿瘤残留。iMRI允许在手术过程中实时检查肿瘤的切除情况，从而最大限度地减少术后肿瘤残留，提高手术治疗的成功率。

2.极大程度保护重要脑功能区。通过iMRI，外科医生可以更好地保护患者的语言、运动等关键脑功能区，降低手术导致的功能损伤的风险。

3.最小创伤手术。iMRI的精确性和实时性使其成为垂体瘤和胶质瘤等脑肿瘤手术的理想选择，有助于实现最小创伤的切除。

4.降低高级别胶质瘤的复发率。通过iMRI引导的手术，可以更彻底地切除高级别胶质瘤，从而显著降低其复发率。

5.减少肿瘤毗邻功能神经损伤。iMRI帮助减少术中移位引起的功能神经结构损伤，从而降低患者近期和远期的致残率。

6.提高手术精确性。iMRI结合实时、高效、动态成像，克服了常规MRI无法解决的脑组织移位问题。通过神经功能成像、功能像与结构像等融合技术，提高了手术的精确性。

7.多模态监测。iMRI结合电生理监测和术中唤醒技术，可实现多模态监测，如脑功能定位和运动功能保护，为手术提供更全面的信息。

8.术中异常情况监测。iMRI在手术过程中可以监测异常情况，如出血等，以便及时采取措施，降低手术风险。

三、术中磁共振成像的局限性

在术中磁共振成像给神经外科手术质量带来巨大提升的同时，也不可避免地产生了一些局限性。

1.术前准备及手术时间延长。Michael等使用了PoleStar N-10系统（0.12 T）对112例神经外科手术进行成像，结果显示平均术前准备时间延长了1.6小时，这与病人体位、术中扫描的扫描次数和设备型号等因素有关。

2.iMRI结果并不能代替病理结果。研究发现，在MRI显示的肿瘤边界之外仍然可以检测到肿瘤细胞。同样，iMRI可能会导致误判肿瘤残余，尤其是在低场强iMRI中，有时伪影与实际肿瘤残余难以区分。虽然iMRI对于早期判断是否存在肿瘤残余有很大帮助，但并不是绝对准确的，仍然不能排除术后复发的可能性。

3.iMRI对麻醉的干扰。在使用高场强核磁共振时，即使使用专门匹配的心电描记，也可能出现假阳性结果，表现为ST段的改变，甚至可能导致严重的心律失常，给麻醉监护带来一定的困扰。

4.设备价格。iMRI系统的价格昂贵，而且部分机型还需要对手术室进行改造。额外购买特制的磁共振兼容手术器械、麻醉设备、监护仪等，这都显著增加了成本。因此，高昂的设备价格是限制iMRI广泛应用的主要障碍之一。

四、术中磁共振成像在神经外科教学中的应用价值

术中磁共振成像在神经外科教学中具有重要的应用价值，可被用于以下方面。

1.实时教学演示。iMRI允许实时成像，使学生和实习生能够在手术过程中观察神经外科手术的实际步骤。这有助于将理论知识与实际操作相结合，提供生动的教学演示。

2.手术规划和定位。在手术之前，iMRI可以用于规划手术，让学生了解手术目标和切入点。在手术中，iMRI可以帮助学生准确定位病变或肿瘤，从而更好地理解解剖结构。

3.实时导航和指导。iMRI可用于实时导航手术，为学生提供实时更新的脑部图像。这有助于教育者详细解释手术步骤，确保手术过程的准确性。

4.神经功能保护。iMRI不仅可以帮助学生观察解剖结构，还可以用于监测神经功能，特别是与运动、感觉和语言相关的功能区域。这有助于学生了解如何在手术中保护关键的神经功能。

5.术后评估和反馈。iMRI可以用于术后评估手术的成果。学生可以观察手术后的图像，了解手术效果和可能的残留。这为学生提供了反馈和改进的机会。

6.团队协作。在iMRI术中，医疗团队通常包括神经外科医生、麻醉师、影像学专家等多个专业人员。学生可以观察和参与跨学科的合作，了解各种专业如何协同工作以实现成功的手术。

7.问题解决和决策。学生可以通过iMRI观察术中可能出现的问题，如肿瘤残留或并发症等，从而学习如何在手术中做出决策和采取行动。

五、术中磁共振成像的教学体会

术中磁共振在神经外科教学中的应用提供了许多有趣和有益的体会。

1.实时导航的重要性。iMRI的最大优势之一是提供实时导航。在手术过程中，能够随时更新脑部图像并进行精确定位对手术的成功至关重要。这让我明白了手术不仅仅是切除肿瘤，还包括精确的定位和导航。

2.手术精度的提高。iMRI可以帮助识别肿瘤的准确位置，这有助于提高手术的精确性。通过观察医生如何使用iMRI来调整手术步骤，我学到了术中根据实际情况调整的重要性。

3.术中问题的处理。在iMRI术中，有时会出现未预料到的情况，如肿瘤残留或出血等。这使我了解了在手术中如何处理这些问题，采取正确的决策以确保患者的安全。