第一章 总论

X线发现后不久即出现了介入放射学，介入放射学是以影像诊断学为基础，并在影像设备的导引下，利用经皮穿刺技术和导管技术等对一些疾病进行治疗或用以取得组织学、细菌学、生理和生化材料，以明确病变性质的科学。影像导引的活检和血管造影始于20世纪初。1929年Forssmann利用导管经肘静脉插入右心房；1953年Seldinger发明了经皮穿刺股动脉，用导丝导引、导管插入的血管造影技术。20世纪70年代出现了计算机断层成像（CT）和超声导引的介入技术；20世纪80年代出现了磁共振成像（MRI）导引的介入技术。随着科学技术的发展与现代医学影像学的进步，介入医学也得以迅速发展应用。介入放射学在数字减影血管造影（DSA）、超声、CT与MRI导引下，已经可以替代完成许多外科手术不能完成的操作，从而使介入放射学成为与内科和外科相并列的临床治疗方法。

介入放射学早期采用的影像监视设备仅有X线机一种，随着新的成像设备的出现，超声介入、CT介入也应运而生。物理消融肿瘤时，良好的导引和监控手段是确保术中最大限度杀灭肿瘤细胞、减少损伤、提高疗效的关键。超声和CT均可用于冷热消融过程中的导引和监控，他们各有优势和不足，应根据不同的临床需要进行选择。CT导向下治疗是指在CT的导引下所从事的治疗手段。该种治疗方法通常分两步：第一步，先行CT导向下穿刺，过程同穿刺活检；第二步，待穿刺针到达指定部位后，再根据病变的特点及所选择的治疗手段进行治疗。CT具有较高的密度分辨率，物理性消融治疗时治疗区密度减低，平均CT值约为1.0Hu，而正常软组织的CT值约为45Hu，因此消融区在CT图像上显示为边缘清晰的低密度区。目前的CT机均有多平面重建（multi-planner reformation，MPR）功能，可实现一次扫描能在任意方位观察消融治疗区和病变之间关系。CT图像上解剖关系显示清晰，便于对病变的观察和对比；定位精确，导引穿刺成功率高。CT介入的不足之处是：①金属刀杆可形成伪影，影响局部结构和病变的显示；②导引穿刺步骤繁琐，时间较长；③扫描架孔径狭小，常无法实时监测消融全过程；④电离辐射损伤。

超声导向下治疗是指在超声的导引下所从事的治疗手段，治疗方法同前述CT。由于消融组织与周围正常组织的声阻抗存在明显的差异，超声能准确地监测消融靶区的范围，连续发射脉冲，则可得到动态的向边界面的移动图。在用超声导引进行肿瘤消融治疗时，应注意选择适当频率的探头和超声波转换器。超声监测的优势在于：①超声仪器体积小，重量轻，移动方便，可用于外科手术中的消融监测；②实时成像，多角度探测；③利用超声的多普勒效应，可观测局部血流变化，探测消融界面或复温时融化界面的移动速率。不足之处是：在消融区后方形成的噪声伪影常常掩盖真实消融界面的变化，从而影响治疗的有效性，增加并发症发生的可能。而且超声空间分辨率低且对深部病灶的导引价值有限，对于肥胖的患者其分辨率差。

正电子发射断层显像（positron emission tomography，PET）作为无创性功能代谢显像技术的先进代表，能有效显示肿瘤的代谢、增生、乏氧和细胞凋亡状态，精确显示解剖结构，对于肿瘤患者的诊疗指导、肿瘤分期、疗效监控、预后评价等具有十分重要的作用。目前临床上使用最广泛的PET显影剂仍然是反映葡萄糖代谢的18F-氟代脱氧葡萄糖（18F-flurodeoxyglucose，18F-FDG）。PET对胰腺癌的分期优于其他影像检查方法，有利于发现CT或MRI不易识别的腹腔、盆腔淋巴结转移灶，同时可发现腹部以外包括肺、脑、骨髓等远处转移灶，以提高临床分期的准确性，对指导临床治疗方案的选择具有极为重要的意义，PET还能够为正确制定或调整后续治疗方案提供客观、敏感和准确的依据，并能有效地判断胰腺癌患者的预后，具有重要的临床价值。

正电子发射计算机体层显像仪（PET/CT）导向下的微创介入治疗具有功能显像和高空间分辨率双重优势，对于残存肿瘤病灶及转移性肿瘤具有较高的价值，治疗的准确率可达90%～100%，且能在循证医学上为肿瘤的根治性治疗取得更好的支持和评价。现代医学影像学是肿瘤介入治疗精确导向的“眼睛”。先进的诊断与定位技术使肿瘤微创治疗日益趋向精确定位、精确治疗。

CT和超声等传统影像技术的局限性主要集中在：①有限的术中医学图像信息。一般的医学成像技术参数都是单一的，如CT的成像参数只是X线吸收系数，大多仅能反映解剖结构信息，其信息量、对比度、及时性均不足。②有限的手术器械空间定位信息，难以达到完整的实时影像显示。③C型臂X射线机、CT与PET/CT均有放射线损伤，长期手术会造成术者与患者电离辐射伤害。基于这些局限性，CT和超声等传统影像技术常常会造成术中定位不准、手术疗效不佳、术后并发症发生等不良后果。

磁共振设备和各种技术的发展、检查领域的拓宽、图像显示能力的改进、图像显示方式的开发以及诊断水平的提高均与设备和技术的更新密切氟代脱氧葡萄糖相关。更新则主要是围绕缩短成像时间和提高图像分辨力，改善图像质量，以能清楚显示感兴趣器官及其病变为目标。改善图像分辨力和适宜开发与完善新技术，如功能成像和微结构成像等是近期MRI研究的重点。多参数MRI对人体中氢原子分布状态进行研究，以组织的二维、三维高分辨力图像加以显示，从理论上来讲，它还是一个多核素的成像。由磁共振导向、调节和控制的各种微创介入技术已经由设想变为现实，使介入放射学进入了一个更高的层次。良好的软组织对比分辨率，无需对比剂的血管成像，无电离辐射以及多方位、多平面扫描均是磁共振导引的介入治疗的优势所在。

20世纪90年代初出现的开放式磁共振已成为更符合介入操作要求的导引设备，磁共振除没有电离辐射外，还具备相当高的时间和空间分辨率，可提供最大的肿瘤与毗邻组织间的对比度，真正的多平面成像和三维导航，可对被检组织的物理、生化及功能特性进行评价，这些优点都是其他成像手段所不可比拟的。进行组织弥散和灌注成像可以更准确地评价治疗效果及确定治疗“终点”。磁共振独特优势在于使用长效肿瘤特异性对比剂［如钆塞酸对比剂（MnDPDP）］可更加清晰显示病灶，最重要的是能进行靶组织的实时温度检测。磁共振因其成像敏感性和弛豫机制的温度依赖性特别适用于显示及控制组织的热能蓄积，这也是磁共振介入在肿瘤微创治疗中的应用基础。磁共振能够显示热消融中组织T₁、T₂加权像信号的变化，T₂加权信号减低是凝固性坏死的标志。钆对比增强磁共振图像与病理结果相关良好，且病理对照研究表明磁共振可显示2～3mm的凝固性坏死区。

因而，磁共振介入刚一面世，将其作为理想的介入导引和监控手段就是放射工作者的最大愿望。随着开放式磁体（开放式低场强、开放式中场强、混合式高场强）的出现，磁兼容性设备（包括监视器、麻醉机、手术显微镜、头架、穿刺针、导管等）的开发以及快速成像技术的发展，配有先进器械定位和用户界面的新的开放式磁共振设备使得几乎所有介入操作都能在近乎实时成像检测下进行，目前有条件的医疗中心多以磁共振作为导引消融手术的首选。

MRI具有高软组织对比度、任意方位成像、功能成像、血管流空效应及无电离辐射损伤等优势，理论上是非常理想的影像导引工具。但由于常规设备与器械难以支持磁共振的强磁环境，导致MRI技术仅在乳腺、前列腺等少数部位得到了应用，其巨大的应用潜力没有得到有效释放。山东第一医科大学附属省立医院（原山东省医学影像学研究所）在我国率先开展磁共振介入微创诊疗技术，20年来致力于磁共振介入技术常态化和全身化临床应用的研发，并专注于磁共振过程中高磁环境下所需医疗设备与器械的自主创新与设计研发。磁共振介入技术是在强磁场环境下开展的，介入用磁共振设备应符合WS/T 263—2006及YY/T 0482—2010的要求，设备、器械应具有磁兼容性或能够在强磁场下工作，且不对MRI造成干扰，但目前无论是国内还是国际上缺少相关产品，因此相关设备与器械的研发是支撑磁共振介入技术开展的基础。针对磁共振介入技术的强磁场环境背景，面对设备、器械的磁兼容性行业难题，山东第一医科大学附属省立医院（原山东省医学影像学研究所）的李成利团队、解放军总医院肖越勇团队、福建医科大学附属第一医院林征宇团队、中国科技大学邱本胜团队、安徽硕金医疗设备有限公司等对磁兼容穿刺针、磁共振介入用骨钻、磁共振介入手术用器械车、防磁医用阅片灯、磁共振室医用照明灯、磁共振用转运床等一系列手术室设备与器械进行研发与转化，使磁共振介入手术室的建立具备了硬件基础。因强磁场下介入手术的特殊性，介入用磁共振设备所在环境应符合GB 15982—2012的相关规定，需要对磁共振介入手术室的场地、磁体、设备、器械、人员组成及空间布局等关键要素进行了标准化的规定，才能常态化开展磁共振介入。

在临床上，磁共振导引微创诊疗，也被称为“磁共振介入”，即融介入诊疗与MRI技术于一体，是指在磁共振成像导引和监控下利用磁共振兼容性设备与器械进行的微创性诊断与治疗的介入手术操作；它需要快速成像，以获得微创性诊断（获得病理组织学及细胞学结果）与治疗。MRI与其他的导引手段（如CT、US等）相比，有着不可比拟的优势：①MRI有更好的软组织对比度，明确显示和分辨与病变相邻的重要血管和神经，了解病变和相邻组织的特性；②可显示和分辨出CT扫描时难以显示的等密度病灶；③MR扫描可提供多平面图像，不仅在横轴位，还可在冠状位及斜位导引穿刺诊疗；④磁共振介入可显示被治疗组织的药物弥散、灌注和病变温度变化等功能性改变，有利于监控微创治疗；⑤不用对比剂即可显示血流信号，在经血管内途径进行介入治疗方面也有着广阔的前景；⑥无放射性损害。MRI是具有前景的微创性无放射损伤的诊疗手段之一。随着开放式磁场的不断改进（如专用于颅内病变微创诊疗的局部小磁场）、各种超高速扫描序列的开发和各种磁兼容性更好的器材的发明，使得磁共振介入技术得到日益发展，从而成为当今介入医学中的一大热点。目前，磁共振导引微创诊疗已成功应用于全身各系统病变的诊断和治疗领域。低场磁共振导引下的介入技术相对较早地应用于临床，随着科学技术的发展，高场磁共振介入技术也得以逐步发展并推广应用。

磁共振介入始于1986年Mueller等报道的磁共振导引下抽吸活检术。国内自2000年始，山东第一医科大学附属省立医院（原山东省医学影像学研究所）率先开展磁共振导引下介入诊疗，成功地将磁共振介入应用于临床。目前我国开展的磁共振介入手术主要包括：穿刺活检，抽吸引流，囊肿硬化，神经阻滞，消融术（射频、微波、冷冻、激光、高强度聚焦超声和无水乙醇注射等），近距离放疗，血管内介入（血管成形术、主动脉瓣置换术、腔静脉滤器置入、血管支架植入等）。磁共振介入手术存在的不足包括：所有设备和仪器必须是MRI兼容的，大部分相关器材国内尚不能生产且进口价格昂贵，故治疗费用相对较高；患者体内不能有金属性植入物（非钛合金）或心脏起搏器等；不适宜幽闭恐怖症患者和过于肥胖患者等。