作者：王帅，郑永飞，黄丹江，台州市第一人民医院

胶质瘤是最常见中枢神经系统恶性肿瘤，具有病死率高、恶性程度高、异质性强等特点；手术切除是胶质瘤治疗的标准方法，最大化切除肿瘤的同时最大限度保留神经功能是患者预后的决定性因素之一。在精准医学理念和技术推动下，个性化、精准化手术是大势所趋，各种新型先进成像技术（如功能影像、分子影像、电生理检测等）在胶质瘤外科诊疗工作中取得深入探索及广泛应用。

然而胶质瘤患者不同脑功能重组模式使得脑功能区的精准定位变得困难，并且术后脑功能变化如何影响患者预后生活质量仍需探索，静息态功能磁共振成像（resting-state functional magnetic resonance imaging，rs-fMRI 即静息态fMRI）能根据神经元局部耗氧量与血流幅度变化动态反映脑功能连接及代谢变化，因其无创、高效等特点，在认知神经领域得到广泛应用。本文结合国内外文献，系统阐述rs-fMRI 在胶质瘤患者脑功能区的定位、脑功能重组的不同模式以及术后脑功能演变等方面的研究进展。

1. 功能网络的识别与定位

功能网络定位主要集中于运动网络和语言网络，为保证患者术后生活质量，最需要保留的是认知和运动能力，临床诊疗过程常关注一些传统功能子网络包括：语言网络、运动网络与视觉网络等。同时，不同静息态功能网络间动态相互作用可反映肿瘤对动态脑功能的影响，最近研究证明动态脑功能可作为有价值的生物标志物来更好理解高级别胶质瘤的特征。

1.1 运动功能网络的定位

为确保患者术后生活质量，认知功能和运动技能应尽量保留，静息态fMRI 是一种可靠且灵敏的术前映射技术，可精确检测大脑中的神经网络并根据术中皮质刺激识别关键功能区域。LIOUTA等通过空间独立成分分析方法，定位脑肿瘤患者的运动网络，发现运动网络的静息态fMRI 的血氧水平依赖（blood oxygen level dependent，BOLD）信号受到肿瘤显著影响，证明该方法在测量脑肿瘤患者基线功能方面的效用。

另有研究使用神经网络分析方法对中央旁皮质的脑肿瘤患者进行术前运动功能区的定位，发现基于静息态fMRI 数据的神经网络分析能够较好定位个体运动功能区激活，在脑肿瘤解剖和功能重组患者中具有较好临床应用前景，未来仍需要进一步开展比较研究，来验证其临床可靠性。

1.2 语言功能网络的定位

语言处理包括对口语的声音、含义和结构的分析，目前语言功能分布在以左偏为主的神经网络，以颞叶、额叶和顶叶大脑区域的功能交互为主，临床最广泛采用任务态fMRI 定位语言网络。一项比较静息态fMRI 和任务态fMRI作为语言功能区定位方法的研究表明：两种方法的功能激活峰值均位于Broca 和Wernicke 区域。

相较而言，静息态fMRI提供更特异的语言系统表征。最近一项fMRI 研究通过测量语言网络的激活峰与额下回、颞上沟和颞顶交界区的欧式距离，发现胶质瘤患者语言功能激活峰相较于正常人存在显著偏移，并且语言功能网络差异程度受不同病变类型的影响。

静息态fMRI 和任务态fMRI 对语言网络定位的差异表明，进一步细分大脑语言功能的特定部分是有必要的。脑胶质瘤术中定位的最终目标是降低手术中关键区域的误判可能，虽然众多研究表明静息态fMRI 对定位运动及语言网络的敏感性高于任务态fMRI，但定位结果仍不够准确，也不能替代术中直接电刺激定位脑功能区的金标准方法。

时间分辨率是静息态fMRI 准确定位患者脑功能区的重要决定因素；使用短重复时间（repetition time，TR）的扫描方案，能显著提高患者的感觉运动网络定位的准确率。未来静息态fMRI 可应用于使用金标准定位困难的复杂病例，特别是术前语言缺陷或严重认知障碍的患者，并进一步确定其对临床结局的影响。

2. 胶质瘤患者神经可塑性的研究进展

脑肿瘤周围的脑组织存在动态时空功能重组。研究发现：尽管肿瘤生长在功能区，部分患者并没有相应功能缺陷，即使术后即刻出现功能缺失，术后几个月功能基本也能恢复。这些都提示神经系统面对破坏时会发生功能重组。但神经系统可塑性有限，一项研究报道胶质瘤所致失语患者在主要涉及失语的辅助运动区没有足够的功能代偿。这提示我们，如果一个受损脑区的功能由另一个脑区所代偿，这个代偿脑区的进一步损伤可能导致永久性功能缺陷。

2.1 神经系统可塑性的影响因素

首先，病变损伤的时间模式会影响大脑重塑性，在疾病快速进展时，神经系统来不及代偿而很快出现功能缺陷，而缓慢生长的病变逐渐耗尽大脑的可塑性潜能，当达到某个阈值时，功能缺陷开始出现；高级别胶质瘤等急性破坏，神经系统因为缺少一个适应性过程而常伴随着较差预后。其次，脑部病变位置也会影响脑功能可塑性，中枢节点脑区是功能网络内以及不同功能子网络间的信息传递枢纽，因其高代谢等特点也是肿瘤好发区域，中枢节点的破坏会造成更大影响，常伴随较差认知表现。早期干预的康复治疗也会增加神经系统重塑性的潜能。

最后，一项研究将患者临床参数、放射学参数与患者不同语言域功能进行逻辑回归验证，发现不同语言域有不同可塑性潜能，临床治疗需要考虑患者因素、肿瘤特征和语言处理之间的动态相互作用。

2.2 肿瘤导致神经系统可塑性的方式

2.2.1 肿瘤内的功能代偿： 胶质瘤虽有浸润特点，但肿瘤内存在有功能的星形胶质细胞和完整的神经元-胶质相互作用，故肿瘤内部同样持续存在有功能的神经网络。CUI 等使用静息态fMRI 开发一种个体特异性的功能网络分割方法，成功勾画出肿瘤内部和周围的功能区，发现肿瘤内部与非肿瘤脑区表现出强大的功能连接，同时，长距离高阶功能连接的存在，表明肿瘤内认知功能也可能被保留。这提示切除内部存在功能完整的脑肿瘤可能导致新的神经功能缺陷，对肿瘤内部的功能识别有助于客观评估计划手术的风险收益比。

2.2.2 病灶周围功能募集相关的功能代偿： 病灶周围功能重组是一种相当早期的代偿机制，既可以发生在术前，也可以发生在术后手术切缘或残留肿瘤周围。与病灶内功能持续的患者相比，病灶周围区域有语言功能位点的患者通常表现出相对较好的行为语言和神经心理能力。一项研究收集患者术前脑功能、术中皮质刺激及切除范围等数据，发现肿瘤浸润中央前回时，运动功能阳性点向周围偏离，这些阳性位点的切除常伴随术后永久性运动障碍的发生。同一功能枢纽内的瘤周皮质通常被招募为功能重组的第一机制，可有效替代病灶内的功能区，通常通过更遥远的大脑区域进行代偿。

2.2.3 受损半球内募集分布式区域网络相关的功能代偿： 除病灶周围的功能重组外，还可招募受影响半球的分布区域来补偿病变；例如，对于胶质瘤浸润运动区域而未出现运动障碍症状的患者，通过fMRI 分析运动网络的空间解剖位置和激活区域，发现多个运动脑区移位到同侧半球不同脑回。通过fMRI 和图论的方法，对不同级别胶质瘤的全脑功能网络分析也表明：低级别胶质瘤患者的多个重要脑区在同侧功能连接显著增强。肿瘤具有较大体积或较强侵袭性时，常发生这类重组模式。

2.2.4 通过在对侧半球募集一个区域网络代偿：肿瘤生长常导致脑功能偏侧化，对侧代偿或去抑制是脑功能代偿的重要方式。肿瘤位于左侧Broca 区或Wernicke 区附近的患者，其语言功能区可能向健侧半球转移。当胶质瘤侵犯左侧岛叶皮质时，对侧健康半球存在明显激活区域有助于代偿受影响的左侧岛叶，从而保留患者语言功能。从不同的语言相关网络中提取平均解剖意义显著的体素后发现，与右侧额叶胶质瘤患者相比，左侧额叶胶质瘤患者的语言功能发生全局重组，右半球募集显著增加。

也有研究通过计算左侧额叶胶质瘤患者的脑功能半球偏侧指数，发现非优势半球的代偿性激活，与更好认知表现及分子肿瘤特征相关。这些研究表明：对侧半球的更多功能代偿有利于完整切除肿瘤，也能有效防止永久性功能缺陷的发生。对侧半球功能补偿需要考虑胼胝体肿瘤浸润情况，跨胼胝体抑制的减少如何影响对侧半球的功能代偿，仍需进一步探索。

可见，功能重组通常首先招募病灶周围和病灶内区域，然后招募病灶对侧区域进行补偿。正因为神经系统可塑性的特点，以往被认为“无法切除”的脑区（如Broca 区与Wernick 区等），可在胶质瘤手术中切除，且未对患者造成永久性损伤。低级别胶质瘤因其生长相对缓慢，患者中所观察到的神经功能改变能更好反映神经可塑性特点。同时，脑功能连接和肿瘤相对于特定网络的位置都可作为患者预后的可靠预测因子。因此，除掌握正常脑解剖和功能分布外，还需要关注个体水平的功能网络差异以及浸润性肿瘤引起的功能重组，可在保留脑功能的同时，最大限度切除肿瘤。将胶质瘤神经可塑性整合到术前计划是神经科学与临床神经放射学联系起来的重要研究领域。

3. 静息态fMRI 在术后神经功能重组的研究进展

3.1 功能成像在手术方案规划的应用

众多研究证明精准微侵袭神经外科的手术理念能显著改善患者预后。为更准确反映癌细胞活性及肿瘤浸润区，手术观念已经从“结构影像边界”向“功能边界”转变，对于胶质瘤及手术所导致的脑功能重塑的理解有助于调整后续治疗方案，静息态fMRI 目前已能通过功能连接的变化，量化评估每个感兴趣功能网络是如何受到手术切除的影响。对于肿瘤多次复发，已有二次手术的患者，使用功能映射可实施第三次基于功能的手术，具有低神经损伤风险和高切除率的优势。

此外，肿瘤切除程度与患者预后显著相关，评估患者病变损害和手术收益时，常需要多次手术缩小肿瘤体积，功能映射在手术间的变化有助于识别具有较高功能重组潜力的脑区。NG等使用概率神经可塑性图证实两次手术间运动与语言网络在群体和个体水平上的动态重排，发现辅助运动区、背外侧前额、前腹侧运动皮质和中颞上回在群体水平上具有较高功能重组潜能；这些研究对多阶段手术具有较大参考作用。未来在功能映射指导下实施精准手术，结合放化疗等，有望进一步改善胶质瘤患者临床疗效。

3.2 患者术后认知、语言及运动表现与脑功能变化的联系

既往研究主要通过灰质体积及放射组学模型等结构性指标，预测患者功能结局。静息态fMRI 能超越传统解剖结构的限制，评估多个功能网络，对术后可能产生的认知、语言和运动功能进行更细致评估。

功能连接参数结合人口统计学、功能连接测量、肿瘤位置、肿瘤体积等参数训练的随机森林模型表明：躯体运动网络、视觉网络、听觉网络和奖励网络之间的功能连接是患者术后功能结局的最强预测因子。除传统的功能连接指标外，图论分析的方法也开始应用于评估患者预后方面，脑功能区胶质瘤切除术后短期内最常见的是语言、学习和执行功能等认知功能的降低，介数中心度和同配性等图论指标的降低与更好术后认知结果相关。

当胶质瘤位于语言功能区或邻近语言功能区时，术后功能网络正常化与自发语言恢复具有同步性，语言功能的自发恢复与语言和认知控制网络内的变化同步，脑胶质瘤患者的工作记忆表现可通过静息态fMRI 测量的脑区和大规模网络之间的相互作用量化。这些研究为胶质瘤患者临床管理提供新的生物标记物，展示认知功能障碍背后的脑功能破坏基础；未来将进一步探索静息态fMRI 在胶质瘤患者的术后功能康复领域的应用。

3.3 静息态fMRI 在患者术后生存期的预测价值

fMRI 成像信号能反映胶质瘤对周围神经血管的破坏，胶质瘤可能通过神经元与胶质瘤的连接，增强突触活性，导致功能连接增加或减弱。相关研究表明：胶质母细胞瘤部位和同源对侧区域之间功能连通性减少，与较短的总生存期相关，而较高的功能连通性与较长的总生存期相关。此外，胶质瘤与远端脑区存在BOLD信号同步性，这种同步模式与患者总生存期显著正相关。这些研究证明胶质瘤与不同脑区的功能连接是新型的预后标记物，未来需要进一步探索肿瘤不同阶段（新诊断、术后残留、复发性肿瘤）的功能连接纵向演变对患者预后的影响。

4. 总结

综上所述：静息态fMRI 不仅能准确定位不同的脑功能网络，还有助于理解肿瘤的侵袭性和神经系统适应性重组及术后脑功能的代偿潜力。图论和连接组学方法将为研究胶质瘤触发的神经系统可塑性模式提供重要见解，对于功能重塑性的研究有助于推进我们对脑肿瘤结构-功能耦合复杂性的认识，胶质瘤手术并非局部手术，而是脑网络的手术，胶质瘤患者能从功能性术前规划中收益，脑功能连接性测量作为预后影响因素的可靠性已得到有力证明，促使其融入临床实践。

在任务态fMRI 无法实现的情况下，静息态fMRI 可能是脑肿瘤术前测量功能连通性的惟一工具，静息态fMRI 一次扫描可提供有关的不同功能网络之间相互作用信息，具有更高效、方便的优势。但患者心率变异和运动所导致的灌注变化，血流变化相较于电变化的滞后性，肿瘤浸润，反应性变化与神经血管解耦联等因素，均可能造成实验结果偏差。

目前研究均是小样本研究，研究之间和研究内部的患者特征存在相当大的异质性，未来应提倡个体水平的纵向评估，同时引入新的测量方法,评估脑功能改变和结构变化，以及与认知改变的关系, 个体化的脑功能连接结果可整合到外科和放射治疗中，可能会彻底改变治疗方法。

来源：王帅,郑永飞,黄丹江.静息态功能磁共振成像在胶质瘤患者脑功能定位及脑功能重塑的研究进展[J].中国微侵袭神经外科杂志,2025,29(02):112-116.