作者：喻志滔，肖以磊，山东第一医科大学附属聊城市人民医院神经外科

神经胶质瘤是颅脑中最为常见的原发性恶性肿瘤，占颅内肿瘤的81%，虽然发病率较低，但预后极差，尤其是Ⅳ期胶质瘤五年的生存率小于5%，因此关于胶质瘤的诊断和治疗研究至关重要。由于其病变位置特殊、肿瘤侵袭性以及异质性，同一种肿瘤可能带来不一样的症状，肿瘤特征也存在着明显的差异，因此对于胶质瘤的诊断越早越好。

胶质瘤诊断的金标准是病理组织的活检和基因测序明确胶质瘤的病理分级和分子亚型，但检测时间长且有创伤，在应用上有一定局限性。神经胶质瘤诊断的快捷、方便以及准确一直是临床医生的追求，快速检测技术就应运而生。此外，分子病理学在胶质瘤中的重要性日益凸显，这不仅是技术发展的结果，也是个体化治疗理念的体现。

未来胶质瘤快速检测技术的发展必将涉及多学科合作，并需要积极推动临床对分子病理学的应用。术中诊断技术的不断创新、新的肿瘤标志物发现和研究，还有病理组织诊断的进一步优化都是将来发展神经胶质瘤快速检测技术需要解决的难题。

1.　胶质瘤病理学基础

胶质瘤在WHO 2016年分类中以恶性程度分为低级别胶质瘤（WHO Ⅰ、Ⅱ级）和高级别胶质瘤（WHO Ⅲ、Ⅳ级），根据组织学分类可分为弥漫性胶质瘤，表现在神经组织中广泛浸润，进一步细分为星形胶质细胞瘤、少突胶质细胞瘤（WHO Ⅱ级）、间变性胶质瘤（WHO Ⅲ级）、胶质母细胞瘤（WHO Ⅳ级）以及罕见混合型少突胶质细胞瘤，这一类包含了大部分胶质瘤；其他的就是生长受限的胶质瘤，也称为非弥漫性胶质瘤，以毛发丝状星形胶质细胞瘤（WHO Ⅰ级）和脑室管膜瘤（WHO Ⅰ、Ⅱ或Ⅲ级）最为常见。

另外一种方法以胶质瘤的分子病理学来进行分类，较为常见的是异柠檬酸脱氢酶（IDH1/2）突变，染色体1p/19 共缺失、TP53 突变、O6- 甲基鸟嘌呤-DNA 甲基转移酶（methylguanine-DNA methyltransferase， MGMT）启动子甲基化、表皮生长因子受体（epidermal growthfactor receptor， EGFR）扩增与EGFR缺失突变变体Ⅲ（EGFRvⅢ）重排、端粒酶逆转录酶（telomerase reverse transcriptase， TERT）启动子突变等，这些分子标志物的出现使得胶质瘤分为不同的亚型，也为胶质瘤的治疗提供更好的指导。

不同神经胶质瘤的增殖能力会有不同，通过检测胶质瘤细胞的不同增殖速度和细胞周期，可以评估是低级别还是高级别肿瘤。此外分子标志物能预测肿瘤预后和指导治疗方法的选择，以及肿瘤微环境也会影响肿瘤的生长和侵袭等，都表明此肿瘤生物学行为对于胶质瘤诊断有着重要作用。

2.　传统影像学检查方法

胶质瘤传统诊断应用的是影像学手段。20世纪80年的CT发明以后，CT成为胶质瘤早期诊断的重要工具，颅脑CT扫描为10 ~ 15 min，20世纪90年代的MRI出现后，时间变为几分钟到1 h左右且对胶质瘤的检出率和准确度都有所上升，这2种方法都有快速、简便、无创等优点，并可对肿瘤进行初步的定位和定性，且可以对肿瘤进行预后评估。CT检查可以快速准确地显示出肿瘤的钙化和出血，MRI则在肿瘤结构、与周围组织关系中提供更详细的信息，并且可以提示肿瘤的代谢情况。

但是CT和MRI检查也各有局限性，CT检查分辨率低、有辐射、对钙化和出血的特异性低、对肿瘤内部结构显现不清晰；MRI检查的成本较高、对于有血脑屏障受损的会影响准确性以及任何微小的头部运动都会产生伪影。现在影像学检查通常使用CT和MRI联合检测胶质瘤。虽然存在各种局限性，但是影像学检查在胶质瘤的诊断和治疗中是不可或缺的工具。

3.　多肽模拟影像学技术

多肽模拟影像技术是胶质瘤诊断中的一种新兴技术，是通过多肽合成或者模拟物替代抗体来进行生物检测和生物成像的技术，多肽或模拟物可与目标分子高度特异性结合。该技术一般会同时使用放射性同位素标记或光学成像标记的多肽探针，使其能够在成像设备或光学成像系统中被检测到。

随着多肽药物的发展和模拟物的深入研究，越来越多的多肽模拟影像学方法出现。例如PETCT可以通过代谢肿瘤体积和总病变糖酵解来评估肿瘤体积，其中氟脱氧葡萄糖-正电子体层扫描成像（18F-FDG-PET），18F-FDG试剂被正常脑组织和颅内肿瘤组织摄取并被磷酸化，但不能完成正常的糖酵解途径从而成像，胶质瘤组织与正常脑组织相比，肿瘤细胞的葡萄糖利用相对增加且与恶性程度成正比，但正常脑灰质组织也会有18F-FDG的吸收增加，这使得通过该方法区分胶质瘤组织和正常脑组织较为困难。

18F-FDG-PET与传统MRI对比有极大的优势，当胶质瘤复发以及治疗后发生坏死或肿瘤进展同时导致的坏死，增强MRI的复发诊断可靠性不高，较难区分坏死和复发肿瘤区域，但18F-FDG-PET在检测肿瘤复发方面具有客观的高敏感性和高准确性，18F-FDG-PET可以区分组织的代谢活动和坏死，从而推断实际肿瘤大小。另外11C- 甲硫氨酸-正电子体层扫描成像技术（11CMET-PET）使用蛋白质合成前体成像，由于与邻近的正常组织细胞相比，肿瘤组织细胞含有更丰富的代谢相关蛋白导致11C-MET 摄取会更丰富，从而形成与正常脑组织相邻清晰的肿瘤边界，缺点就是此蛋白前体半衰期只有20 min，相对较短。

动态FET-PET成像也能对胶质瘤进行分级和对未经治疗的胶质瘤进行评估，也有区分复发性神经胶质瘤与放射性治疗导致坏死灶的能力，还能够预测异柠檬酸脱氢酶（isocitrate dehydrogenase， IDH）野生型状态，有助于识别预后较差的患者。但最为常用的还是18F-FDG-PET和11C-MET-PET。18 kda转运蛋白（translocator protein， TSPO）的PET成像技术能提高肿瘤检出率并跟踪胶质瘤细胞浸润范围。

多肽模拟影像技术还用于分子靶向治疗，例如胶质瘤的CooP肽（一种线性胶质母细胞瘤靶向九肽）靶向单光子发射计算机断层成像术（SPECT/CT）是CooP肽携带化疗药物在靶向递送到肿瘤，从而延长了携带浸润性脑肿瘤小鼠的寿命。Xu等研究过精氨酰甘氨酰天冬氨酸共轭超小MNPs（MNP为磁性纳米粒子，直径为2.7 nm）在小鼠胶质瘤中MRI的T1中应用，MNPs自身磁性使在MRI过程中提供信号，增强低浓度分子的检出率，并在治疗中提供热量和铁元素，但过强磁性会导致 MNP相互吸引聚集，从而诱发毛细血管的栓塞。

MNPs因其特性而成为靶向脑肿瘤递送药物的最佳选择，随着纳米医学的发展，相信MNPs会广泛用于胶质瘤的临床治疗。多肽模拟影像学技术的高度特异性、高度对比性并且能够实时监测以及无创等优点，有利提高治疗效果和改善患者预后。

4.　分子病理学快速检测技术

胶质瘤分子病理快速检测技术主要依赖于分子病理学的发展，2021年版的胶质瘤WHO分类将分子病理学整合于胶质瘤的分型、分级以及各种亚型当中，使得胶质瘤的类型进一步细分，提高了诊断的准确性并为治疗提供了依据。分子病理学快速检测技术主要有以下几种：

（1） PCR：通过设计不同的引物和探针来检测IDH1 等基因的技术。如使用基于芯片的dPCR 靶向脑脊液中ctDNA液体活检的方法，在Fujioka等的研究中34例患者中有28例被检测到有突变，研究者通过颅内脑脊液达成了20例（71%）患者的精准分子诊断，然后通过从7例携带任何突变的患者中获取的腰椎脑脊液，精准诊断出3级或4级弥漫性胶质瘤，成功率达到87%（6例）；Miller等使用高通量测序技术分析了弥漫性胶质瘤患者在完成辅助治疗后发生临床事件时的脑脊液样本，在85 种肿瘤中的42 种（49.2%）中发现了至少1种与胶质瘤相关的基因改变。

以上研究都证明，基于dPCR的方法比基于高通量测序技术的方法具有更高的灵敏度，但是PCR检测时间长、操作复杂。随着发展也有越来越多的imRNA被PCR检出用来指导诊断和治疗。

（2）质谱法（mass spectrometry， MS）：把样本分子进行电离，生成不同质荷比的离子，使用磁场或电场按照质荷比把这些离子分开，然后检测它们的质量和丰度，从而检测出胶质瘤。在胶质瘤上的应用现在主要成熟的是对于IDH1突变后代谢物2-羟基戊二酸（2-hydroxyglutaric acid， 2-HG）的检测。例如一种新的压缩气相色谱质谱（gas chromatography-mass spectrometry， GC-MS）方法，通过监测2-HG来准确快速地识别脑肿瘤中的IDH突变状态，压缩气相运行时间被缩短至4.2 min，从而使在手术后40 min内检测少量胶质瘤样本中的2-HG，但由于野生型胶质瘤中几乎没有2-HG，仅依靠2-HG无法做出准确诊断。

（3）自动集成基因检测系统（automatic integrated gene detection system， AIGS）：将样本检测和结果输出压缩到一体化机器中，并结合实时荧光PCR技术将胶质瘤中IDH1等分子信息快速输出的一种技术。研究显示，AIGS检测IDH1以下一代测序技术（next generation sequencing， NGS）为参照，准确率均为100%。对照2组盲诊结果，AIGS提供的分子信息使得胶质瘤的手术中诊断准确率提高了16.2%。利用多点同步检测的技术优势，为5 例IDH 阳性患者确定了肿瘤的分子边界，从而在分子水平上实现了精确切除。

（4）基于太赫兹超材料生物传感技术：通过对比细胞浓度下的共振幅度和幅度变化，从而区分不同类型的胶质瘤。更重要的是，谐振频率偏移和峰值幅度变化与细胞浓度的依赖关系使得能够在不引入任何抗体和细胞染色的情况下直接区分不同类型的细胞。

5.　术中快速诊断技术

手术治疗在胶质瘤治疗中是不可缺失的方法，因此术中快速诊断技术在最近几年发展非常迅速。术中MRI（intraoperative  MRI， iMRI）可在手术过程中评估手术切除范围和切除情况。Kuhnt等使用iMRI对135例胶质母细胞瘤患者进行术中检测，发现65%的病例存在残余的肿瘤组织，这使得19例患者的肿瘤得以进一步切除，完全肿瘤切除的患者总体生存期（overall survival， OS）延长达14个月，虽然iMRI会导致手术时间增加，存在感染和麻醉时间延长等风险，但综合而言是利大于弊。术中计算机断层扫描也能评估残余癌症，但对肿瘤周边分辨率较iMRI低，耗时且成本高，也不能提供连续实时的手术指导。

术中超声成像支持实时成像，但在脑癌的对比度和空间分辨率方面有限，如Juarez-Chambi等在手术前和手术过程中，通过超声图像对肿瘤边缘区进行活检，对切除腔壁进行活检，将组织病理学与外科医生的影像结果进行比较。切除前，超声以高特异度和灵敏度（均为95%）描绘了肿瘤边缘；切除中，超声的灵敏度尚可（87%），但特异度较差（42%），因为外科医生错误的将一些组织分类为肿瘤，但术中超声成像胜在成本低，能提供连续实时的手术指导。

此外5-氨基酮戊酸诱导的原卟啉-IX术中荧光成像能在术中可视化神经胶质瘤的增殖和代谢活性增加的区域，使弥漫性浸润胶质瘤的边界更清楚，但在检测癌症浸润脑组织和低级别胶质瘤的灵敏度和特异度有限。快速免疫组织化学诊断技术则是一种传统的术中诊断技术，通过抗体-抗原的原理，为术中提供初步的组织学信息，指导手术切除外还可有助于早期化疗。

Inoue等使用快速免疫组织化学诊断技术方法评估了134例成人弥漫性胶质瘤患者，分别有33 例、12 例和12 例诊断为IDH 突变的2 级、3级和4级星形胶质瘤以及45例IDH 野生型的胶质母细胞瘤。最终在134例中有16例（11.94%）未能进行完整的综合诊断。总体而言，术中的免疫组化病理诊断准确性可达到75%以上，但时间长、操作复杂，且依赖医生的临床经验。术中细胞学诊断技术是在术中进行涂片观察细胞的分布密度、细胞核的多形性、有丝分裂计数、微血管数目以及增生、坏死等肿瘤细胞特点来区分低级别或高级别胶质瘤。

Kiesel等对2013年至2019年医院术中诊断为神经胶质瘤的22例病例进行了横断面研究，发现细胞涂片的总体敏感性为100%，而在13个低级别胶质瘤病例中仅10例能够被检测到，特异度为76.9%。术中细胞学诊断技术包括压片涂片和触印涂片，每个切片只需要一小块组织，优点是快速、成本低、技术相对简单，但需要有病理科熟练技术人员和经验丰富临床医生来制作和解释载玻片。

胶质瘤诊断技术（GliomaDx技术）是2019年报道的一种基于锁定核酸增强突变位点和引物特异性结合，快速检测出胶质瘤的IDH1 和TERT 突变状态技术，使用GliomaDx 方法检测不同浓度目标突变样本，发现GliomaDx方法能够在低至0.1%突变等位基因比例的情况下区分目标突变和野生型等位基因并对于所有检测1% 突变样本在45 min 内易于检测。COLD-PCR、ARMS-PCR技术都是在PCR的基础上演变过来的，用于检测胶质瘤的IDH1/2等位基因的突变状态。而其他实时荧光PCR技术、质谱法以及2-HG检测方法也可用于术中，已在上文描述，在此不在赘述。

6.　新兴检测技术

随着多种学科和医学进行结合，使得胶质瘤快速检测技术日新月异，越来越多的新兴技术投入到临床中。Zulkarnain等提出的AIGS技术，近期开展的术中快速分子病理诊断指导脑胶质瘤切除的研究在IDH1基因的基础上加入了TERT，结果的准确度为100%。获得TERT 突变检测结果后，病理学家对胶质瘤亚型诊断的准确性提高了19.51%。分子病理学指导神经胶质瘤手术的切除显著增加了胶质母细胞瘤患者的手术切除范围（99.06% vs.93.73%，P < 0.001），还改善了中位总生存时间（26.77 vs.13.47个月，P = 0.029）和中位无进展生存时间（15.90 vs.10.57个月，P = 0.018）。

此外，液体活检技术通过检测胶质瘤释放在血液、脑脊液中的分子标志物来对胶质瘤诊断和治疗进行指导。Li等分析了33例新诊断的中枢神经系统肿瘤患者胶质瘤血清的游离DNA（circulating tumorDNA， ctDNA）中的MGMT、RASSF1A、p15INK4B 和p14ARF 等基因的甲基化状态，这些基因的突变和甲基化是胶质瘤的重要特征，可以做为特定治疗和疗效监测的依据。Li等报道ctDNA的水平主要取决于两大因素：肿瘤体积和肿瘤细胞周转，意味着血清ctDNA浓度可预测肿瘤恶性程度。光学成像技术中双光子荧光探针技术对于深部组织成像有更高的分辨率，可以对人体器官中对数百微米大小的细胞进行成像。

将双光子荧光探针与先进的双光子荧光显微镜结合使用，其中开发的单胺氧化酶荧光探针使用双光子荧光光谱检测能灵敏并特异的从新鲜小鼠/人脑和肿瘤组织中成像单胺氧化酶活性，这样可以对癌细胞和正常细胞进行精细区分。Fang等的标记水通道蛋白-4核磁共振成像技术通过常规动态增强磁共振成像来检测，展示了水交换动态对比增强磁共振成像是一种强有力的方法，用于在胶质瘤患者体内绘制水通道蛋白-4表达的肿瘤内和肿瘤间异质性。

这种无创的方法提供了一种评估胶质瘤不同亚区域生物活性的方法。这2种技术正在研究中，未来投入使用还需要继续改进。神经胶质瘤术中导航是结合超声、CT、MRI、探针荧光成像以及计算机等来实现的，可以明确肿瘤边界，如今最新的研究已经向PH检测、免疫抑制等方面发展，未来有望能应用于临床。

来源：喻志滔,肖以磊.神经胶质瘤快速检测技术的进展[J].山东第一医科大学(山东省医学科学院)学报,2025,46(02):108-113.

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