磁源溯影 | 新型无液氦脑磁图辅助脑功能区精准定位

由中国医学装备协会神经外科分会主办、首都医科大学附属北京天坛医院神经外科学中心承办的“2024北京天坛医院神经外科中心学术大会、第二届天坛脑网络神经外科年会”于2024年8月30日-9月1日在北京顺利召开，来自全国各地的专家们为与会者带来了一场精彩的神经外科学术盛宴。

在8月31日下午的“胶质瘤专题3”会场，来自首都医科大学附属北京天坛医院神经外科的张扬教授作题为《新型无液氦脑磁图的神经外科临床应用及脑网络研究》的学术讲座。

张扬，主任医师，副教授，硕士生导师

• 2011年毕业于北京协和医学院临床医学11年制，获得M.D.&PhD.学位；博士研究生期间接受了临床蛋白质组学和肿瘤免疫微环境方面科研训练。

• 2018年6月至2019年6月在美国杜克大学免疫学系进行脑胶质瘤细胞免疫治疗转化研究。

• 目前主要从事脑胶质瘤手术治疗、免疫治疗、精准药物治疗和新型诊断标记物发现研究。主持和参与了10项国家及省部级课题，作为主要参与者完成4项脑胶质瘤免疫治疗临床试验和1项胶质瘤精准治疗临床试验。第一作者或通讯作者共发表SCI论文20余篇。

脑功能区定位是神经外科，尤其对脑肿瘤具有非常重要的意义，我们在经常面对这样一个两难境地：切除肿瘤和减少损伤脑组织，也就是说功能保护和生活质量之间该如何平衡。因此我们需要脑功能定位技术来告诉我们，患者的功能区在哪，以实现精准切除，从而能够一方面最大程度切除肿瘤，延长患者生命，另一方面能够降低脑功能区损伤的风险，保证术后生活质量。

课题组在“十四五”国家重点研发计划的项目里承担的工作主要是研究新型无液氦脑磁图在功能区定位方面的临床有效性验证：

1. 在运动功能区定位准确性和精确性上，无液氦脑磁图与功能磁共振的头对头比对。

2. 在肿瘤手术中，无液氦脑磁图的辅助能否很好的保护患者的运动功能。

3. 无液氦脑磁图对高级神经功能保护的作用。

无液氦脑磁图与功能磁共振定位精确性的头对头比对：5名健康受试和7名脑肿瘤患者，其中3名脑肿瘤患者有电生理结果。用图论的分析方法对功能磁共振和脑磁图检测出的所有信号进行聚簇分析，聚类簇数越少，主簇占比越高，精确度越高，簇间距离和簇内距离越短，精确性也越高。健康受试组和脑肿瘤患者组的这4个指标均显示——无液氦脑磁图的定位精确性明显优于功能磁共振。

在右侧的MRI影像上，蓝色代表脑磁图定位的区域，红色代表功能磁共振定位的区域，无液氦脑磁图定位区域的体积和面积都明显小于功能磁共振定位的区域。

无液氦脑磁图与功能磁共振定位准确性比较：比对验证信号覆盖范围能不能覆盖到相应的解剖功能区，中央前回位置，无论是健康受试者还是脑肿瘤患者，无液氦脑磁图与功能磁共振定位接近。术中电刺激验证能否引起相应的肢体活动，可以看到无液氦脑磁图都能非常精确的引起手的电刺激信号，而功能磁共振在一些患者身上只能引起下臂，而不能引起手的电刺激信号。

全球首例无液氦脑磁图辅助定位下的胶质瘤切除手术：患者20岁，女性，病史1年，由于肿瘤靠近运动功能区，家属和病人一直犹豫不敢手术，直到肢体活动不好开始出现偏瘫。我们尝试用无液氦脑磁图进行定位，可以看到肿瘤跟功能区有一定距离，给了我们手术信心。术中电生理结果也可以明显看到，脑磁图定位很好的刺激出了手和下臂的信号，但功能磁共振只刺激出下臂的信号，而没能刺激出手的信号。术后患者的整个运动功能得以保护，肿瘤也实现了完整切除。

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无液氦脑磁图在实际手术中对患者的功能保护：共17名患者，均为肿瘤临近运动功能区，通过无液氦脑磁图术前定位进行手术规划，术中结合神经导航、电生理指导。无液氦脑磁图定位结果显示，其中82%的患者能够准确诱发出相应的电生理信号，肿瘤全切的占88%，近全切的占12%；功能保护情况显示，肌力≥3级的占88%，其中1名肌力1级的患者在3个月后恢复到4+级。

其中1例脑肿瘤患者，27岁，女性，癫痫，有两个肿瘤，运动功能区再造。术前争议在于：基于术前功能磁共振影像，一部分医生认为只能切前面较大的肿瘤，因为后面这个较小的肿瘤可能已经到功能区了；而另一部分医生认为，从最终疗效来看应该把两个肿瘤都切了。那怎么办？我们尝试用无液氦脑磁图进行定位，可以看到手和腿的运动区正好在这两个肿瘤之间，给了我们很大的信心，把两个肿瘤都切除了。术中电生理也可以看到，无液氦脑磁图精准的刺激出了相应的脚和手的信号，从而给了我们切除的信心。最后肿瘤基本全切后，患者出院时左下肢肌力4级，可以抵抗阻力，左上肢肌力2级。说明脑磁图定位对手术计划具有非常重要的指导意义。

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我们同时探索了无液氦脑磁图辅助定位对高级功能（如：语言）的保护作用，相比功能磁共振，无液氦脑磁图的时间分辨率有巨大优势，可以分别在语义理解、编码等过程的每个时间点进行识别和定位。“动词联想”检查范式是让患者看屏幕上出现的一个名词，尽可能去联想与该名词相关的动词。

胶质瘤患者普遍存在认知功能障碍，是神经外科包括学界关注的重点之一。工作记忆在认知活动中扮演重要的角色。我们也对这批患者进行了短时图形记忆和短期词语记忆评估，与健康人进行比较，红色代表胶质瘤患者，可以看到短期记忆评分的明显下降。

工作记忆范式：屏幕上出现6个汉字（百家姓），4秒后消失，让患者保持3秒后记忆，然后给出一个字，让患者判断这个字是不是刚才出现过的6个字之一，如果是就按下按钮，重复60次，检测患者的脑磁信号。

健康组的和肿瘤组的整体结果有很大差别。在阿尔法波频段可以看到，肿瘤组在记忆维持阶段会明显下降；同时我们可以在整个编码期和维持期的不同时间段来看这种差别。在编码期的阿尔法、贝塔频段，健康组和肿瘤组差别很大。