复旦大学附属华山医院神经外科 脑胶质瘤专业组

复旦大学上海医学院神经外科学系

复旦大学神经外科研究所

上海市神经外科临床医学中心

上海市华山神经外科集团研究所

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华山医院神经外科脑胶质瘤专业组于2008年成立。2011年11月在周良辅院士倡导和组织下成立了华山脑胶质瘤中心（以下简称“中心”）。目前，中心年胶质瘤手术量达1500余例。

中心是由周良辅院士亲自领衔的一支老中青相结合、多学科人才荟萃的学术创新型团队，成员由神经外科、神经肿瘤、肿瘤放疗、神经影像、神经麻醉、神经病理、分子病理、神经康复、生物样本库、神经电生理医师以及数字医学研究人员、护理人员和技术人员组成。致力于临床医学和基础医学间的转化、医学与交叉科学的融合以及循证医学研究。自中心成立以来，该团队在脑胶质瘤临床个体化诊疗和转化医学研究等领域开展了一系列工作。

一、     3.0T iMRI 数字一体化手术室的建立和iMRI技术的应用

华山脑胶质瘤专业组在国际上率先开展功能影像导航技术应用于脑运动区胶质瘤手术的临床试验研究，使脑胶质瘤的全切除率提高至74.4%，术后致残率降低至15.3%以下，使恶性胶质瘤患者术后中位生存期延长51.4%（Wu, JS et al. Neurosurgery 61:935-948，他引>150）。2010年中心引进并建成了国内首个集成3 T超高场强术中磁共振（iMRI）的数字一体化神经外科手术室。iMRI数字一体化神经外科手术代表了世界神经外科的未来，其借助数字化医学影像技术，数字化手术设备与显微器械，医疗信息的网络化集成与共享等关键技术，实施精确、定量、实时的颅脑手术。这是目前最安全、彻底、高效的脑肿瘤个体化外科解决方案（图1、2），体现了精准医学的临床应用。

   

图1华山医院3T iMRI数字一体化神经外科手室

 

图2 华山医院3T iMRI数字一体化神经外科手术团队主要成员（居中者为周良辅院士）

 

二、    术中多模态脑功能定位技术规范的建立

中心综合运用iMRI术中实时影像导航、脑功能成像、唤醒麻醉以及术中电生理监测等新技术，实现多模态脑功能精确定位、实时保护与脑肿瘤定量切除（图3）。至2014年底已开展各类功能区胶质瘤导航手术8899例（图4）。在临床常规应用的基础上，中心还在国际上率先实现了3T iMRI环境下的唤醒开颅联合术中语言皮质定位技术在优势半球脑部手术中的应用（图5）；实现了iMRI多模态实时影像引导下的脑内病灶穿刺活检手术（图6）；术中实时脑功能和代谢成像等临床技术创新。为了便于新技术的应用推广，我们将上述技术整合建立了术中多模态脑功能定位技术标准与个体化手术规范（图7）。

图3 功能区低级别脑胶质瘤（星形-少突混合胶质瘤WHO2级）
3T iMRI系列结构、功能与代谢影像

（引自：吴劲松, 等. 中华外科杂志, 2011, 49(8): 693-698.）

患者男性，69岁，反复癫痫发作1个月入院。术前MRI显示——

A, 术前肿瘤；B, 术中发现肿瘤残余，同时DTI功能成像显示肿瘤后界的锥体束未损伤；C, 术后扫描证实肿瘤全切，同时DTI功能成像显示手术切缘后界的锥体束保护良好；D, 术前BOLD功能成像显示运动皮质（橙色高亮激活区）与肿瘤病灶的三维空间关系；E, 术前MRS代谢成像显示Cho/NAA的三维波谱比值图，以Cho/NAA=1为临界值，勾勒出手术计划切除范围（黄色高亮线条轮廓）；F, 术中依据iMRI扫描更新的影像导航精确定位手术残腔深部的残余肿瘤，定量切除。

图4 华山脑胶质瘤中心各类功能区胶质瘤导航手术8899例

 

图5  3T iMRI环境下的唤醒开颅联合术中语言皮质定位技术的规范化操作流程

图6  iMRI多模态实时影像导航下的脑内病变穿刺活检术

（引自：Guo J, et al: Acta Neurochirurgica, 2012, DOI: 10.1007/s00701-012-1418-x.）

A, 多体素MRS的CHO/NAA伪彩图; B, MRS图谱上选中拟穿刺靶点; C, 运行Biopsy_NAV软件，计算该编号的空间坐标，并将其标记于导航序列上. 该病例共规划5个靶点，以高亮正方形体素标记; D, 导航穿刺活检场景; E,磁兼容固定于颅骨的Navigus无框架活检系统 (Navigus Medtronic Navigation)，通过底座固定于颅骨，白色旋钮旋紧后即可固定穿刺方向; F, 活检结束后，进行iMRI扫描，证实靶点取样精确， 5个取样点与预设靶点吻合一致。

图7  建立术中多模态脑功能定位技术标准与个体化手术规范

中心在临床科研方面：⑴完成了《神经电生理技术验证功能神经导航有效性的临床试验》（NCT013513370）；⑵国际上率先开展《3.0T iMRI在脑胶质瘤手术中的应用：前瞻性、随机、三盲对照临床试验》（NCT01479686）。该研究报告于2013年10月在全美神经外科医师协会（CNS）年会上获得年度神经肿瘤奖（Journal of Neuro-Oncology Award）；⑶开展了静息态功能磁共振成像（r-fMRI）研究；⑷开展了HARDI和DSI脑白质纤维束成像研究；⑸开展了脑网络的结构与功能连接研究；⑹开展了脑语言功能保护与语言网络的代偿机制研究；⑺开展了《功能区IDH突变低级别胶质瘤术后TMZ化疗的疗效研究》（NCT02209428）。研究团队目前已在国内外核心期刊发表论文百余篇，其中SCI收录50余篇，单篇最高影像因子>10。

此外，中心还与复旦大学上海医学院数字医学研究中心合作建立了“上海市医学图像处理与计算机辅助手术重点实验室”；与新加坡VI公司共建“虚拟现实手术临床研究中心”；与深圳美德公司开展计算机辅助手术新技术的研发；与美国WVU、PSU、英国University of Warwick和台湾阳明大学国内外多个神经科学重点实验室合作，开展脑功能成像领域的转化医学研究。

三、    规范脑胶质瘤的个体化综合治疗

自2008年起，中心由周良辅院士牵头，召集中华医学会神经肿瘤组全体专家，共同制定了《中国中枢神经系统恶性胶质瘤诊断和治疗专家共识》。专家团在各地的专业会议、学习班上巡讲解读，向全国推广和普及胶质瘤诊疗规范。2011年专家共识提升为临床实践指南（Clinical Practice Guideline）。2015年《中国中枢神经系统恶性胶质瘤诊断和治疗指南》第三版更新工作启动，本中心毛颖院长继任专家组长。

四、   建立“脑胶质瘤生物样本库”和“患者信息管理系统”

根据脑肿瘤的“分子特征”筛选特异性治疗靶点和药物研发，以及基于分子分型的个体化精准医学都是今后胶质瘤诊疗的大趋势。而高质量的生物样本库是精准医学的重要基石。利用脑胶质瘤患者捐赠的肿瘤标本，开展转化医学研究，寻找特异性的靶点并追踪其疗效亦具有潜在的临床应用价值。因此“脑胶质瘤生物样本库”和“胶质瘤患者信息管理系统”是中心的基础工作之一。在上海市科委的资助和上海申康医院发展中心的领导下，中心建立统一的标准化脑胶质瘤生物样品收集平台，研究各类遗传资源进行数字化转换的关键技术，建立遗传资源收集、保存等一系列的伦理规范和技术标准。

“华山脑胶质瘤生物样本库”接受由复旦大学附属华山医院伦理委员会和华山医院神经外科共同构成的脑胶质瘤库管理委员会的管理，专职技术人员负责维持组织库的日常管理运行。自2009年起，建立了具有完整病案资料、神经影像数据、预后随访结果和各类组织标本的“胶质瘤生物样本库”。配置有3个64L的液氮罐及5台专用深低温冰箱（其中两台为备份存贮容量），72平米专用空间（图8）。迄今一共收集1800余例病人的18000多份样本（图9）。标准化肿瘤组织库标本的收集内容包括组织标本，即冻存标本、石蜡包埋标本、OCT冰冻标本及血液标本（包括血清、血浆、血细胞）。标本组织所对应的临床信息和影像信息等都较为完善，可为不同类型的转化医学研究提供高质量样本和所对应的临床数据。

图8  华山脑胶质瘤中心“生物样本库”

 

图9 “华山脑胶质瘤生物样本库”的组织病理分布（截至2014-4）

 

信息化建设方面，根据国内外经验，中心开展了“脑胶质瘤冻存管理系统”和“脑胶质瘤患者信息管理系统”（图10, 11）及相关“影像数据库”的建设工作。目前中心信息管理系统已成熟运用于脑胶质瘤组织库生物样本的采集、相关临床数据的输入、影像数据库的建立和影像数据的存贮、术后患者的随访信息采集及存储等工作。其中“脑胶质瘤患者信息管理系统”除了包含每个标本基本的临床数据如年龄、性别、标本采取部分及病理类型之外，还包含了相应的分子病理信息和远期预后随访结果。

图10 “脑胶质瘤患者信息管理系统”的系统构成

图11 “脑胶质瘤患者信息管理系统”用户界面。

 

“脑胶质瘤患者信息管理系统”现已被国内12家神经外科中心采纳并投入日常应用，取得了良好的业界反馈。华山医院神经外科2014年前入库病例1694例，各项关键样本指标的数据完整度均在99%以上，数据质量较高。

五、   建立神经肿瘤多学科团队（multidisciplinary team, MDT）的病例讨论会（tumor board）制度

中心的一项重要制度性工作就是建立了神经肿瘤多学科团队（multidisciplinary team, MDT）的病例讨论会（tumor board）制度。MDT的宗旨是：“促进多学科合作交流，以病人为中心，提供一体化医疗服务[ Patient-centered healthcare is central to achieving true multidisciplinarity ]”。MDT是基于循证医学原则（evidence-based）实施个体化医疗决策。MDT的服务对象主要针对以脑胶质瘤为代表的神经肿瘤患者，切实提高疑难病例的精确诊断和个体化精准治疗决策水平。每两周一次的脑胶质瘤MDT病例讨论会，由神经外科脑胶质瘤亚专业组、肿瘤放疗科、肿瘤科、神经影像科、神经病理、分子病理、血液科、神经内科、感染科、内分泌科、神经心理室、神经康复科、脑胶质瘤生物样本库及脑胶质瘤病案随访、相关研究生及进修医生共同参与。每次分析讨论3-4个临床典型病例或疑难病例，着重解决临床诊疗中遇到的实际困难，兼顾医学教育和转化医学研究。

中心MDT自2013年7月5日创立以来，至2014年底举办了36次。其间还多次通过网络会议的形式邀请外单位神经肿瘤中心及国外专家的参与。MDT举办至今共讨论疑难病例150余例，涉及各类中枢神经系统的良恶性肿瘤以及部分非肿瘤性病变（脑胶质瘤、脑转移瘤、脑干肿瘤、鞍区肿瘤、淋巴瘤、生殖细胞瘤、黑色素瘤、霉菌、脑寄生虫病等）。每次MDT都会对各个病例形成专家意见，指导临床治疗。

2014年中心MDT还建立了专门的Tumor Board学术邮件群和微信群，各种新思路和文献讯息可以随时分享与在线讨论。定期整理发布“MDT 快讯”，并汇编专业病案教材——《华山脑胶质瘤中心MDT病案荟萃》。2015年中心MDT门诊工作正式开始。

六、    建立ERP/EEG、CAS 实验室

当前，脑病变患者对医疗质量的要求日益提高，已不再是一味地追求生存，而是更加注重有尊严、有质量的生活。因此“精准的脑功能定位、保护和康复”成为中心转化研究的重要方向。各类脑功能中运动功能研究相对成熟，脑语言和相关高级认知功能及其神经网络与神经环路的研究正在展开。为此，中心引进国际先进的EGI 256导联核磁下高密度脑电系统（dEEG），建立了ERP/EEG实验室（图12），组织专门的研究团队，开展融合EEG-fMRI技术的脑功能精确定位研究。

中心还与多家国内企业开展计算机辅助手术（CAS）新技术的产学研合作，已研发成功多项具有我国自主知识产权的高新医疗设备和器械，例如《复旦数字医疗excelim-04™手术导航系统[国食药监械 (准)字2006第3541024]》（图13）、《高场强磁共振兼容术中神经电生理监测用针电极[专利号:ZL201110074011.0]》、《用于经鼻蝶神经外科手术的辅助装置[专利号:ZL200910047539.1]》、《用于神经外科手术的自动牵引装置[专利号:ZL200910047538.7]》、《一种神经导航下脑内血肿抽吸引流的手术套件[专利号:ZL201320600788.0]》、《智能化脑功能区定位系统》、《一种用于唤醒手术脑功能刺激的设备》等。

图12 ERP与EEG实验室

图13 复旦数字医疗excelim-04™手术导航系统

国食药监械[准]字2006第3541024号; ZL200920098807.3 ; ZL200920098806.9; ZL200410024847.X

 

七、    开启基于分子病理检测平台的脑胶质瘤个体化医疗模式

分子病理实验室为脑胶质瘤患者实行个体化治疗提供了平台。2013年3月起我中心在周良辅院士和毛颖主任的领导下，由神经外科和病理科协作筹备建立神经肿瘤分子病理实验室，主要针对脑胶质瘤开展临床分子病理诊断服务，对肿瘤标本进行临床分子检测，辅助常规病理诊断，依据检测结果提供患者预后信息，指导制定个体化治疗方案。分子病理实验室目前配备所有分子诊断工作需要的硬件和软件，能够成熟掌握PCR、RT-PCR、FISH等分子病理检测技术，迄今已开展300余例脑胶质瘤的临床分子病理诊断工作。

分子病理实验室目前主要功能分为四块：⑴提供临床服务；⑵提供科研平台；⑶参与并支持MDT开展；⑷辅助临床新技术开发。平台现阶段主要采用技术包括SNP测序、FISH、甲基化特异性PCR、焦磷酸测序、real-time PCR、Target Sequencing，采用上述技术针对多种神经系统肿瘤开展针对性分子病理检测——⑴胶质瘤：IDH基因突变、BRAF基因突变、TERT基因突变、EGFRvIII突变、P53基因突变、EGFR扩增、1p19q共缺失、PDGFRA扩增、MGMT启动子甲基化和基因分型；⑵髓母细胞瘤：髓母亚型基因分型；⑶脑转移瘤：EGFR基因突变、Kras基因突变、Her2检测；⑷淋巴瘤：淋巴瘤亚型基因分型；⑸血管母细胞瘤：VHL基因突变。

分子病理实验室在为脑胶质瘤个体化医疗提供依据的同时，还积极支持转化医学研究。现阶段研究方向包括：⑴小分子靶向药物的研发；⑵分子影像学新技术开发；⑶复发胶质瘤分子标记物的检测；⑷胶质瘤分子库的初步建立研究；⑸基于分子标记物的临床试验。力争在神经肿瘤的分子靶向药物研发和分子影像诊断方面有新的突破。

八、    其它基础研究方向

1. 免疫治疗：中心围绕干细胞样抗原致敏DC疫苗，展开了一系列研究，从基础到临床实验，从体外实验到动物实验，再到I、II期临床实验：通过改良BTSCs抗原制备，首次成功研发出高度特性的BTSCs抗原致敏的DC疫苗，进一步利用57BL/6小鼠颅内胶质瘤模型验证了该疫苗治疗胶质瘤安全有效。之后经伦理委员会审批后完成了I期临床实验，为30例复发恶性胶质瘤病人接种了该DC疫苗，初步证实其可行性、安全性，同时发现DC疫苗联合化疗能延长患者生存期。目前中心与复旦大学上海医学院免疫学系(拥有分子医学教育部重点实验室、GMP实验室)以及复旦大学公共卫生学院流行病学教研室合作，正在开展II期临床实验（NCT01567202）。相关论文已经在权威神经肿瘤杂志Neuro-Oncology和Journal of Neuro-oncology发表。

2. 靶向性治疗：中心通过与复旦大学药学院合作，已经成功地制备出iRGD-CS/PLGA纳米粒，并以此作为肿瘤靶向递释系统的新型载体，将其与抗肿瘤增敏剂O6-BG和抗肿瘤药物卡莫司汀（BCNU）绑定，构建了一种内层载BCNU，外层载O6-BG的iRGD-CS(O6-BG)/PLGA (BCNU)新型双层载药纳米靶向递释系统。既能克服BBB入脑，又能富集于脑肿瘤组织，并特异性地与肿瘤细胞结合，入胞后释放药物发挥抗肿瘤作用的多级靶向递药系统。通过小鼠模型的研究结果，证实其具有良好的临床疗效。同时进行了临床前期毒理学试验：包括一般药理学试验、长期毒性试验资料和局部刺激性试验。拟进一步开展I期临床试验研究，有望在脑胶质瘤治疗上取得突破。

九、    华山脑胶质瘤中心的主要研究成果

中心自建立以来，已成为神经肿瘤国家临床重点专科；先后主持 “十二五”国家科技支撑计划1项，主持国家自然科学基金面上项目十余项，参加国家重大科学研究计划（973）项目2项，参加国家863重大项目1项；团队骨干荣获教育部“长江学者”1名（毛颖教授）、国家“杰出青年科学基金”1名（毛颖教授）、“上海市卫生系统优秀学科带头人”1名（吴劲松教授）。中心目前已在国内外核心期刊发表论文百余篇，其中SCI收录维持在20篇/年，单篇最高影像因子>10；通过每年举办脑胶质瘤国家级继续教育学习班等形式，研究成果已向全国各地300多家医院进行了推广应用；出版专著《神经导航外科学》获“上海市图书奖二等奖”和“第二届中国出版政府奖图书奖提名奖”；获国家发明专利3项，国家实用新型专利10项（分别获得2013年“第二十五届上海市优秀发明选拔赛金奖”和2014年“第二十六届上海市优秀发明选拔赛金奖”）；获2009年度“国家科技进步二等奖”、2009年度“中华医学科技一等奖”、2014年度“教育部科技进步一等奖”及2008年度“上海医学科技一等奖”各1项。

中心将立足现有的学科总体优势，集中充沛的临床资源，吸纳国内外先进技术，自主创新。团队计划在周良辅院士的引领下循序发展，力争在2020年建成国内顶尖、国际一流的脑胶质瘤规范化、个体化医教研中心。