华科神外在线| 专访杨学军：攻关胶质瘤残余与浸润部分的术中识别和切除 实时跟踪的神外手术设备研发项目启动

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术精于准-第9期

神外前沿讯，中枢神经系统肿瘤，尤其是脑胶质瘤，如何精准找到肿瘤残余与浸润部分，从而进行“全”切除，一直是神经外科手术的技术难点与攻关方向之一。

影像引导的经颅磁刺激定位技术和附加术中引导设备是否能够解决这个难题，是否能够提高切除精准程度？这正是天津医科大学总医院神经外科杨学军教授的一个临床研究方向，试图通过相关研究及设备的研发，来回答这个问题。

这项研究前景可喜，正在协同攻关。目前，配备了经颅磁刺激技术、超声与MRI影像融合、偏振光技术等一体化神外手术系统，已经获得了一项国家重点专项的支持，相关工作于今年正式启动，未来将生产出一体化设备。

参考阅读：[专访]天医总院杨学军: 率先应用经颅磁刺激技术 胶质母细胞瘤影像学全切除率95%以上 科研与临床都是基本功）

深度参与此项研究项目杨学军教授指出，这项技术将能够帮助医生在手术中更精准的切除更多胶质瘤残余与浸润部分。

针对一体化神外手术系统设备的研发、组成，其在神经外科手术的作用和应用等问题 ，近日，杨学军教授接受《神外前沿》新媒体的访谈，访谈内容如下：

一体化手术诊疗设备

神外前沿：在经颅磁刺激技术研究的基础上，您参与了一个国家重点专项设备的研发？目前这个设备研发情况的进展如何？

杨学军：去年立项，今年正式启动了，现在正往广度发展。目前，我们和中国医学科学院生物工程研究所、清华大学、华科精准、北京天坛医院等合作，获得了科技部的国家重点专项支持，这个国家重点专项主要是要研制一体化的手术诊疗设备。

神外前沿：最初是怎么样想到研制这样一个手术设备呢？

杨学军：这个项目是典型的以解决临床问题为导向，致力于实际应用转化的研究。在经颅磁刺激脑功能定位研究过程中，我们和中国医学科学院生物工程研究所、清华大学的专家们经常一起开会交流。从临床角度我们提到，脑胶质瘤作为弥漫浸润特生长的脑实质内肿瘤，手术尤其在功能区做手术时，做到“最大安全切除”的难度为什么很高，我们所面临的困难和目前现有的这些仪器设备所存在的缺点是什么？我们从临床上提出需求，他们从工学的角度看能不能实现我们临床的需求和研发出这样的一个设备来？刚好科技部的国家重点研发专项在精准医疗上有一个“一体化设备”研发条目。国家重点研发专项明确要求“精准医疗一体化设备”要具有前瞻性和创新性，体现一种“未来”设备的概念。我们的追求是，不仅要有非常超前的理念，还要有实际的设备生产出来，瞄准将来能够在临床实践中实际应用的一个设备。

实际上，我们承担研发的国家重点研发专项设备真正体现了临床实际需要和产业转化的思想。这种设备包含胶质瘤手术的术前准备、术前计划、术中引导等全过程，其关键问题都能够通过这样的一体化设备来实现，能够对我们临床规划手术、引导手术、高质量完成手术提供实际的帮助。

神外前沿：一体化的手术诊疗设备由哪几部分组成？每个部分具备些哪些功能？

杨学军：我们要做一个原创性很强的设备，这个设备由几部分组成，包括手术计划系统，把经颅磁刺激的信息整合到这个系统中去，术中引导、术中残余肿瘤和手术残腔壁中肿瘤细胞密集浸润的判定等，都要在这个设备中体现出来。

经颅磁刺激做术前的功能定位融入到整个手术的计划过程中，是这个一体化手术设备的一个重要功能。

对于术中残余肿瘤的判定，目前有的在用术中核磁，但实际上术中核磁也还是有不少缺陷，尤其对于一个有经验的医生来说作用有限，但是对于一些年轻医生较短时间内完成学习曲线是有帮助的。

另外一个是术中超声，但术中超声有一个很大的问题，就是对残余肿瘤的成像是以“声影”的形式反映出来的，而不是我们比较容易理解的解剖图像。所以我们这套设备把B超影像和术中核磁的影像做实时的配准，核磁影像用术前的影像，通过“软件”可以把B超所探测的肿瘤信息以磁共振三维的成像方式呈现出来，这样有利于医生在术中判断残余肿瘤的位置。

术前计划系统-经颅磁刺激

神外前沿：一体化手术设备搭载了好几项技术，经颅磁刺激在其中起到导航的作用吗？

杨学军：融合了以后就是一个导航的作用，它把信息融合到手术计划系统里，通过导航来引导。

神外前沿：经颅磁刺激起到的作用能部分替代电生理刺激，保护功能区吗？

杨学军：经颅磁刺激和术中直接电刺激同属“刺激干扰类”脑功能定位方法，从准确度上可以互相比拟，均比属于“观察类”的功能磁共振“血氧水平依赖性”脑功能定位方式要可靠得多。经颅磁刺激可以用于术前，可以用于手术骨窗以外的脑功能定位，更可以用于术后神经功能重塑的评估，这些是术中直接电刺激不具有的优势。

神外前沿：经颅磁刺激是实时的，在术前开展吗？

杨学军：我们并并致力于经颅磁刺激的术中实时定位，属于术前计划系统，这个一体化设备有主机，但有不同的模块在工作。术中的经颅磁刺激意义不大，体现不出磁刺激的优势。当然，术中也是需要唤醒的，术中唤醒直接做皮层刺激就可以。

神外前沿：术前做经颅磁刺激能解决术前脑功能定位这个难题吗？

杨学军：我们术前会做核磁共振的功能定位和传导束示踪成像，甚至把肿瘤和PET-CT等多重影像融合，但是这些还是有问题：在术前做功能磁共振定位之前，我们有没有一些方法能够更准确知道和定位重要的语言功能，运动功能，感觉功能呢？经过我们的前期研究，经颅磁刺激是可以在脑病理状态下对脑功能做出准确的评估定位。

神外前沿：经颅磁刺激技术和术中唤醒是互相验证的关系，它可以部分替代术中唤醒吗？

杨学军：经颅磁刺激对功能定位可以相当于我们的术中唤醒，会在相当多的病例中替代唤醒手术。当然，我们目前没有更多的研究证据说明经颅磁刺激能替代术中的唤醒，但是至少它比成像准确、可靠，且更直接，在术前规划、全脑神经功能网络研究、神经功能重塑的引导与追踪等方面也具有明显优势

经颅磁刺激和术中直接皮层电刺激定位，都属于刺激干扰类脑功能定位方法，比目前应用的其他脑功能定位方法更准确。我们所承担的国家重点专项任务也包括制定经颅刺激脑功能定位的技术手册，目的就是要从技术层面规范经颅刺激脑功能定位的技术操作问题。

所以，这个一体化设备包括经颅磁刺激模块，术前的多模态影像融合、实时影像引导等配套技术和经颅磁刺激的脑功能定位融合，帮助我们规范术前计划，包括规划手术入路，皮层切开的位置、肿瘤切除的范围和功能保护的方向。在这个技术的支持下，我们对肿瘤的切除和扩大切除的把握性更高。  

术中导航和残余肿瘤的判定

神外前沿：一体化手术设备如何解决术前/术中导航的问题，它和原来的术前导航/术中超声有什么区别？

杨学军：它们之间的区别非常大。在我们临床过程中，使用术前导航、影像，在术中导航引导的所有传导束、肿瘤位置、功能区位置，实际上是起“天气预报”的作用。在手术过程中，我们把硬膜剪开，特别是在手术切除以后，或者脑脊液流失情况下，脑的塌陷、移位，所有的功能位置都和术前的影像不一样，不匹配，这时它的配准有问题。实际上，它不能在我们手术过程做全程的实时“精准”引导，用这种术前的“天气预报”再来判断功能区，判断肿瘤的切除范围是有误差的，这种误差会导致肿瘤的残瘤、功能的损伤，甚至会导致“灾难”问题的发生。 

神外前沿：术中对于残余肿瘤的判定用什么方法呢？

杨学军：对于残余肿瘤的判定，目前用的是荧光的方式。但我们现在想尝试另外一种方式，是针对瘤腔壁的密集浸润肿瘤细胞而不是肿瘤团块，残余肿瘤团块是用B超和核磁共振融合方式，而对于手术残腔周边存在的弥漫浸润性的细胞，如果检测到某个部位还具有高密度、可识别的肿瘤细胞浸润，我们还可以在保证功能的前提下在这个方向再扩大切除。

神外前沿：在一体设备上，术中B超能在其中起到什么作用呢？

杨学军：术中B超实时显示残余肿瘤的方向并和磁共振的结构影像融合在一起，可以将肉眼、手术显微镜下很难判定的肿瘤块显示出来；肿瘤块手术切完以后，实际上在周围还可能有没有成块的浸润细胞存在于手术残腔表面，哪个方向密度更高，我们还可以扩大切除，通过偏振光的方式可以判定方向，跟术中荧光是类似理念。

神外前沿：目前临床应用的术中核磁和术中B超能否起到和实现术中实引导功能呢？

杨学军：当然，术中实时引导，我们可以做术中核磁，但实际上术中核磁很难普及，毕竟是一个大型的设备，术中核磁再简捷，也要么移动磁体，要么移动病人，在其中耗费时间。实际上，我们不可能在手术过程中不断移动病人或不断做核磁。我们希望在手术过程有一个能够随时拿起来就用的跟踪实时引导。这时，大家会想术中B超，但是B超有一个很大的缺点。我们在手术中，B超看到的是在扇面或截面上显示的一个光团，不是一个真正结构影像。所以，我们要把术中B超和核磁影像融合，重新配准起来，这种想法从工学上是可以实现的。

B超也会识别脑室、中线、脑膜等，这时它会和核磁重新计算，形成一个新的影像，所以我们在B超中看到的影像不再是光团，看到相当于我们用核磁引导的核磁影像，但是这种影像是我们B超通过融合，然后实时纠正形成的影像，其作用是帮助我们识别术中一些特殊的、我们通过一般经验识别不出来的残余肿瘤，是较大的肿瘤块，这是它在我们整套一体化设备中的任务。

神外前沿：偏振光方法和之前的荧光或荧光素钠有什么不一样呢？

杨学军：实际上，在识别完残余肿瘤以后，我们还涉及到在瘤腔会有一些弥漫、浸润性的肿瘤细胞。对于这种弥漫、浸润性的肿瘤，我们原来用荧光的方法，比如5-ALA。这种方法有一定的合理性，因为这种药物在高级别、有丝分裂活跃的肿瘤细胞中，它会形成细胞内的荧光，所以发出的荧光一定是肿瘤细胞的荧光。针对高荧光的部位，我们进行再扩大切除过程中，知道哪一部分还有密集的肿瘤细胞浸润。但目前国内没有5-ALA这种药，国内单位经常用黄荧光—荧光素钠来替代。实际上，荧光素钠是不尽合理的，因为它不标记肿瘤细胞，它标记的是在肿瘤微血管和细胞外液里存在荧光素，我们在手术过程中看到这块黄荧光，是因为微血管和细胞外液里有荧光素，我们在手术切入过程中，刀轻轻一划，只要有微血管的破坏或细胞外液的外渗，它就会一片黄。所以尽管我们没有完全否定这种方法，因为对一些经验比较少的医生，这种方法对于能够快速的识别大块肿瘤还是有帮助的，实际上用它来扩大切除和识别浸润肿瘤细胞是不合理的，所以我们就想能不能找到其他一些方法，这种方法就是我们团队新研发的偏振光。

未来帮助外科手术切除残余与浸润肿瘤

神外前沿：整体看，这个一体化设备和导航有点相似？

杨学军：它在某个过程中是包括导航这个概念，但它又把B超融合在一起，是一个实时的肿瘤手术导航，因为B超是实时的。

清华大学的技术研究，现在已经能够把肝脏的B超和肝脏的核磁影像融合，肝脏每时每刻受着呼吸的影响不断地运动，所以需要不断地重新计算，而脑除了脑脊液塌陷之类的情况之外，没有这么快速的运动，所以从技术上来说，我们觉得可能比肝脏实现起来还要容易一些。

这个设备完成从手术计划、引导到最大限度安全切除的全程，所以是原创性很强的一个设备，希望将来可以研发出来。

神外前沿：一体化设备的应适应证主要是胶质瘤吗？

杨学军：当然最难的弥漫性肿瘤就是功能区胶质瘤了，其他的肿瘤实际上在“最大安全切除”方面都没有让外科医生这么纠结。但对于脑肿瘤手术，无论“髓内”还是“髓外”肿瘤，这个一体化设备总有一个或几个组合模块可以帮助神经外科医生，具有很广的适应证。

神外前沿：这设备研发成功之后，它的在神经外科手术的应用前景如何？

杨学军：目前这样理念和设备，以我们从业者的角度说，是世界上没有任何一台设备是以这个理念来创造的，所以它应该具有很大的原创性，包括里面很多原创性的技术；如果真正能够按我们的设计思想把这个一体化神外手术设备生产出来，我想对整个外科尤其指导胶质瘤手术，它会起到非常巨大的帮助作用，也能让我们在这个领域在国际上处于领先位置。

受访者简介

杨学军 教授，医学博士，主任医师，教授，博士生导师，从事神经外科学医疗、教学及科研工作29年，主要专业方向为神经系统肿瘤的临床诊治与研究，现任天津医科大学总医院神经外科副主任，神经外科教研室主任，脑肿瘤与脑功能病区主任，天津市神经病学研究所研究室主任及临床PI，国家神经系统疾病临床研究中心授牌“全球脑胶质瘤适应性临床创新试验中国中心”主任；学术任职：WFNS会员，欧亚神经外科学院(Euroasian Neurosurgical Academy)执行委员兼秘书，中国医师协会胶质瘤专业委员会副主任委员，中国脑胶质瘤协作组组长、京津冀（晋蒙）胶质瘤诊疗联盟主任委员、北京肿瘤学会神经肿瘤专委会主任委员等，《中国现代神经疾病杂志》及《Glioma》副主编及其他十余种专业杂志编委或审稿专家；卫生部科技进步二等奖、天津市科技进步一等奖、二等奖、天津市青年科技奖、天津市十一五特殊贡献奖获奖者；天津市“科技传播之星”；天津医科大学科技精英及跨世纪与新世纪学术带头人；2016年度王忠诚中国神经外科医师学术成就奖获奖者；首届“中国医师节”天津医科大学“临床教学贡献奖”；主持国家重点研发专项、国家自然科学基金及省部级课题10余项，发表中英文论文180多篇，参编专著近30余部，参加9部神经外科领域的指南或共识编写。

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