相比于平扫，MRI 增强扫描有助于明确肿瘤的边缘，然而术中我们无法实时通过 MRI 来了解手术过程中肿瘤是否全切、是否有残留。近些年来，术中图像导航系统（基于超声原理）在一定程度上能够帮助神经外科医师在手术过程中评估肿瘤的边界，但由于术中脑组织的移位、牵拉以及图像分辨率低，容易导致肿瘤定位不准确。
在上个世纪九十年代，有人提出通过在术中注射第二代光敏剂 5-氨基乙酰丙酸（5-ALA）来进行术中实时定位，5-ALA 是四氢吡咯（四氢吡咯是构成血红素、细胞色素、维生素 B12 的物质）的前缀化合物，可以用来术中评估肿瘤的范围。有研究显示，在高级别胶质瘤手术中使用 5-ALA 进行肿瘤范围辨识，能够提高肿瘤全切率及提高患者的远期生存率。
然而 5-ALA 为什么没有在全球普及呢？原因有二：一方面，5-ALA 没有获得 FDA 的批准，另一方面，由于 5-ALA 的脑皮层渗透深度低、容易在正常皮层组织中形成自体荧光造成干扰、肝毒性等。
近期，有学者尝试通过近红外染料-吲哚菁绿（ICG）在术前对肿瘤的边界进行辨识，然而这种方式不能提供肿瘤边界的实际数值，尽管 ICG 使肿瘤表面的血管增强显示，但 ICG 容易被清除并留下明显的背景噪声。
最近，宾夕法尼亚大学附属医院神经外科的 Lee 教授等通过使用一种「第二窗口 ICG」的近红外光学成像技术在颅内肿瘤手术过程中辨识肿瘤的边界，取得了不错的成果，该研究结果发表于近期的 Neurosurgery 杂志上。
与过往 ICG 荧光造影过程不同的是，ICG 在使用前需溶解在高浓度的氯化钠中，并且在术前 24 小时注射到患者静脉中。在人体中，ICG 的激发光光谱位于 780～790 nm，发射光光谱位于 805～820 nm；在这个光谱窗中，ICG 具有强烈的荧光对比性，其他人体物质（水、血红蛋白、色素）无法对其形成干扰。
在 ICG 注射后的 24 小时中，由于肿瘤造成血脑屏障破坏，小分子荧光剂能够进入到肿瘤组织中，肿瘤血管的引流速度较慢，形成了渗透-滞留效应，因此荧光剂能够在肿瘤组织中留滞。本研究还发现，术前增强 MRI 所使用的钆剂能够增强 ICG 呈现的肿瘤-背景荧光对比度，使近红外图像呈现的肿瘤边界更清晰、准确。
下面我们来看看如何使用近红外技术对肿瘤边界进行辨识：
操作步骤
所有病人术前都经过 MRI 检查，手术前 24 小时接受 5 mg/kg ICG 注射，在开颅前均接受 0.5 mg/kg 甘露醇及 10 mg 地塞米松静脉注射。
当硬膜打开后，降低手术室灯光亮度，避免光敏剂产生光化学反应对大脑皮层形成损伤，随后将近红外系统的摄像头放置于术野中（图 1）。
图 1 Visionsense Iridium 开放式可视化近红外光学成像系统 摄像机和镜头固定于可伸缩臂上，并可将其悬挂于手术视野上。有 2 个光源：激光器调谐到 805nm（底部）和可见光的卤素光源等（未示出）。 相机系统同时获取可见光图像和近红外图像，通过合成图像将 NIR 图像显示为伪彩覆盖至可见图像上
采集近肿瘤及周围正常皮层组织的近红外信号，最后根据近红外图像显示的肿瘤边界进行肿瘤切除，术后进行冰冻切片病理检查。
典型病例图像如下：
图 2 一个诊断为左顶叶胶质瘤的患者 A：T1 加权像，钆剂增强 MRI 图像，感兴趣区位于左侧顶叶肿瘤的对比增强区域与对侧相同区域，计算 MRI T1 像信号比率、FLAIR 序列；B：FLAIR 序列图像；C：开颅及打开硬膜；D：打开硬膜后的近红外图像，近红外信号成亮黄色/红色覆盖在可见光图像上；E：肿瘤大部分切除后的可见光图像；F：肿瘤切除术后可观察到瘤腔深部还残留着亮黄色/红色的信号，将残余有近红外信号的脑组织切除后送冰冻切片检测
图 3 一个诊断为左额叶胶质瘤的患者，术中唤醒进行语言区标记 A：T1 加权像，钆剂增强 MRI 图像；B：FLAIR 序列；C：打开硬膜后的可见光图像；D：近红外信号图像，在标记 5 与标记 6 之间的区域可以观察到信号明显与周围的脑组织不同；E：肿瘤切除中的可见光图像；F：肿瘤切除中的近红外荧光图像，由于标记 5、标记 6 为语言区，为了避开这两个区域，选择了向头侧切开皮层，找到肿瘤
图 4 A：MRI 对比增强图像提示皮层下 13 mm 存在一环形增强的肿瘤；B：MRI 对比增强图像冠状面；C：硬膜的可见光图像；D：硬膜的近红外图像，可以观察到肿瘤的范围及血管结构；E：打开硬膜后，可见光图像并不能知道肿瘤的深度；F：近红外图像将肿瘤与周围的正常脑组织区分开来；G：MRI 对比增强图像提示肿瘤位于右顶叶；H：MRI 对比增强图像冠状面；I：在打开硬膜之前，我们从可见光图像中难以判断肿瘤的位置及边界；J：打开硬膜前，近红外图像可以看清肿瘤的边界，其具有高信号-背景对比度；K：皮层的可见光图像，已切除一部分肿瘤，无法观察残余肿瘤组织位于何处；L：近红外图像可以清楚看到肿瘤的边界以及残余肿瘤组织
结果显示，共有 15 个纳入研究的胶质瘤患者（10 个多形性成胶质细胞瘤，1 个间变性星形细胞瘤，2 个低级星形细胞瘤，1 个青少年毛细胞型星形细胞瘤和 1 个神经节神经胶质瘤）。
术中，有 12 个患者通过近红外光学成像进行肿瘤边界辨识。平均近红外信号-背景对比度为 9.5±0.8，通过硬脑膜可观察到荧光最大实质深度为 13 mm。术前 MRI 增强的肿瘤信号-背景对比度明显增高（图 5）。
图 5 近红外信号-背景对比度 打开硬膜后，肿瘤近红外信号（最终信号-背景对比度）是背景信号的 9.5 倍，即使关闭硬膜，肿瘤的近红外信号依旧有最终信号-背景对比度的 61%，硬膜打开前的信号-背景对比度为最终信号-背景对比度的 77%
病理结果显示：在钆剂增强的组织中，该技术辨识肿瘤的敏感度为 98% ，特异度为 45%。
全文总结
1. 术前增强 MRI 所使用的钆剂的剂量与术中近红外图像的肿瘤信号-背景对比度有直接的关系，所使用钆剂的剂量越高，对比度越强。
2. 此项技术在肿瘤的诊断上敏感度强，但由于肿瘤周围组织水肿或炎症能够造成血管通透性增强，形成 ICG 渗漏，故特异度较弱。
3. 此项技术能够在打开硬膜前辨识肿瘤的位置及边界，并且能够了解瘤腔是否有残余肿瘤组织，提高肿瘤全切率，降低复发率。
编者观点：由于此项技术的特异度较低，所以为避免干扰，推荐应用于 MRI 增强明显且肿瘤周围水肿、炎症不明显的胶质瘤。
