功能磁共振成像和神经导航的微创神经外科学研究

微创神经外科学蓬勃发展，功能磁共振成像开始应用于神经外科术前定位，用以提供常规MRI所不能提供的皮层功能区的定位，及神经纤维束和病灶及功能区的空间关系等重要信息。本项目与中国科学院生物物理所合作，进行fMRI成像（BOLD和DTI）与神经导航系统的微创神经外科学研究，以与患者术后生活质量最为密切相关的功能区域（运动、语言、基本视觉）为突破口，对使用汉语、患有优势大脑半球功能区病变的病人，手术前进行生理、心理和语言学检测和fMRI扫描，术前定位肢体、视力和汉语语言功能区，确定脑内病变和纤维束的关系，设计手术入路，融合fMRI图像和导航系统下微创手术治疗，保护运动、语言和基本视觉功能。技术上实现fMRI图像稳定性和分辨率的提高，及与神经导航系统的融合。应用于神经外科临床，可望显著减少术后并发症的发生和程度，提高手术质量，并为进一步开拓神经功能导航应用市场化提供理论基础。

本项目由首都医科大学附属北京天坛医院与中国科学院生物物理研究所合作，充分发挥各自的临床和基础领域优势，历时四年按照原计划书的要求，完成了既定的研究任务和目标。本项目以微创神经外科学作为研究平台，将功能磁共振成像方法和技术应用于神经外科患者的术前定位，提供常规磁共振方法无法显示的功能脑区定位信息，设计手术入路，在手术中融合神经导航辅助系统，完成微创神经外科手术。在临床工作中完成了300余例患者较为成熟的功能磁共振神经外科术前定位，自主设计了针对神经外科患者合适的认知任务范式，实现了对重要脑功能区域（运动、语言、基本视觉）的个体化手术保护方案，提出了病灶和功能区之间“安全距离”的理念，减少了微创神经外科手术并发症，改善了患者的预后。在认知科学基础领域，在300余例功能磁共振术前定位的患者中，我们在部分患者中进行了认知科学的深入研究，重点考察补充运动区的作用，提出了补充运动区（SMA）的手术保护具有重要的临床意义。在语言功能脑区方面，在神经外科患者群体中验证了中国人语言功能区的特殊性，即：汉语母语人群的大脑语言区主要位于左半球额中回第9区和第46区，位置上明显不同于以拼音文字（如英文）为母语人群的大脑语言区。在影像学技术上，首次将无创的动态磁共振血管成像（dMRA）技术应用于脑动静脉畸形患者的术前评估，通过技术上提高参数水准，提示dMRA虽然不能替代现有的有创成像技术，但可作为DSA和TOF-MRA很好的补充，与TOF-MRA结合的无创成像方法能够显著提高脑动静脉畸形的诊断信心。综上所述，本项目基于功能脑成像和微创神经外科学平台的建立，成功实现了术前脑功能成像定位和术中神经导航系统的技术融合，在国内外学术界和医学界都具有很高的基础和临床价值。不仅可以显著提高神经外科患者的术中功能保护效果，提升患者的功能保存和术后生活质量；并且在认知科学基础领域提出了新的功能脑区科学问题，并在患者群体中直接验证了中国人语言功能区的特殊性。