脊髓，作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)的關(guān)鍵構(gòu)成部分，肩負著協(xié)調(diào)運動、感覺與自主反應等功能的重任。然而，脊髓腫瘤的出現(xiàn)，猶如一顆 “不定時炸彈”，極有可能引發(fā)嚴重的神經(jīng)損傷，對患者的生存質(zhì)量產(chǎn)生極大的負面影響。

手術(shù)，作為應對脊髓腫瘤的主要治療手段，卻因脊髓所處空間狹小、功能高度密集，面臨著巨大的挑戰(zhàn)——如何在全力保護正常組織的同時，精準無誤地切除腫瘤，始終是神經(jīng)外科領(lǐng)域亟待攻克的難題。當下現(xiàn)有的術(shù)中影像技術(shù)，如 MRI、CT、超聲等，雖然在一定程度上為手術(shù)提供了助力，但在分辨率、實時性以及功能成像能力等方面，依舊存在著較為明顯的短板。

為了突破這一困境，北京清華長庚醫(yī)院神經(jīng)中心主任王貴懷教授團隊，攜手清華大學物理系薛平課題組，歷經(jīng)不懈努力，成功研發(fā)出術(shù)中快速自適應焦點追蹤機器人光學相干層析成像系統(tǒng)（FACT-ROCT）。

圖 1. FACT-ROCT系統(tǒng)在脊髓腫瘤術(shù)中的成像示意圖及應用。A) FACT-ROCT系統(tǒng)示意圖，插圖顯示MRI掃描中的脊髓腫瘤及感興趣區(qū)域。B) 術(shù)中使用FACT-ROCT系統(tǒng)的照片。C) FACT-ROCT系統(tǒng)的大規(guī)模自動掃描機制示意圖。RC: 反射準直器; ETL: 電調(diào)焦鏡頭。D) 快速橫截面掃描及運動校正過程示意圖。E)脊髓腫瘤的OCTA圖像，顏色表示不同深度。F) 快速自適應聚焦追蹤方法示意圖。G) FACT-ROCT在適應彎曲及傾斜表面和軸向移動方面的能力示意圖。

這一系統(tǒng)巧妙融合了光學相干層析（OCT）、機器人智能控制與自適應聚焦技術(shù)，堪稱醫(yī)學與科技結(jié)合的典范，首次在人體脊髓腫瘤手術(shù)中實現(xiàn)了高分辨率的實時成像。FACT - ROCT的“本領(lǐng)”十分強大，它不僅能夠精準識別神經(jīng)根、束和灰質(zhì)等脊髓的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，還具備術(shù)中原位微血管成像的能力，為腫瘤分級判斷以及減少術(shù)中出血提供了極為重要的支持。

光學相干層析（OCT）技術(shù)，基于光學相干原理，能夠?qū)崿F(xiàn)高分辨率的三維快速層析成像，目前已經(jīng)在眼科、心血管等多個領(lǐng)域廣泛應用，發(fā)揮著重要作用。

近些年來，OCT在神經(jīng)腫瘤手術(shù)中的應用逐漸成為科研人員關(guān)注的熱點，不過截至目前，尚未有OCT在脊髓腫瘤手術(shù)中應用的相關(guān)研究報道。在術(shù)中進行OCT成像，需要更為廣泛的成像范圍，以便能夠覆蓋整個腫瘤區(qū)域。而且，為了達成多功能的體內(nèi)OCT成像，成像系統(tǒng)必須具備高度的穩(wěn)定性，同時還要克服由心跳等活體組織運動所引發(fā)的偽影干擾。

有鑒于此，合作團隊另辟蹊徑，提出了一種基于OCT圖像深度信息的閉路反饋自適應變焦系統(tǒng)。該系統(tǒng)如同擁有“智慧大腦”，能夠依據(jù)前一個位置的信息，自適應地驅(qū)動下一個位置進行快速變焦，焦點追蹤速度達到了10ms量級，出色地解決了術(shù)中人體心跳抖動這一棘手問題。

除此之外，基于目標驅(qū)動的機械臂自動掃描、交叉運動補償?shù)纫幌盗邢冗M技術(shù)，該系統(tǒng)得以穩(wěn)定地實現(xiàn)高速大范圍的OCT結(jié)構(gòu)和微血管成像。在開展了大量動物膠質(zhì)瘤實驗后，其可行性和安全性得到了充分驗證。又因其具備非接觸、快速成像的優(yōu)勢，順利邁入臨床試驗階段，截至目前，歷經(jīng)了近兩年多的臨床探索實踐。

圖2. FACT-ROCT脊髓腫瘤不同分級及正常組織的血管成像結(jié)果。A)正常小腦半球OCTA圖像顯示顯著的引流靜脈和較小血管分布。B)正常胸段脊髓OCTA圖像展示沿長軸排列的有序血管網(wǎng)絡(luò)。C、D)WHO I級與II級脊髓膠質(zhì)瘤OCTA圖像顯示血管分布較規(guī)則、密度中等。E、F)WHO III級脊髓膠質(zhì)瘤OCTA圖像顯示血管密度增高、異質(zhì)性增強，提示血管新生活躍。G)WHO IV級脊髓膠質(zhì)瘤OCTA圖像顯示高度致密且異質(zhì)性顯著的血管網(wǎng)絡(luò)，伴隨廣泛微血管增生及不規(guī)則血管分布。H)低級別膠質(zhì)瘤（I、II級）放大圖揭示血管排列規(guī)則、密度中等、異質(zhì)性較低。I)高級別膠質(zhì)瘤（III、IV級）放大圖顯示血管致密、不規(guī)則且異質(zhì)性顯著。J–L)量化分析顯示高低級別膠質(zhì)瘤在血管曲度、軌跡變異性及節(jié)點密度上存在顯著差異。

研究團隊運用FACT-ROCT，對22例脊髓腫瘤患者進行了術(shù)中成像，首次向世人展示了OCT在脊髓腫瘤手術(shù)中的巨大應用潛力。研究結(jié)果顯示，借助光學衰減系數(shù)標準差這一實時物理生物標志物，該系統(tǒng)能夠以90.2%的準確率，實時區(qū)分不同級別的脊髓膠質(zhì)瘤。并且，能夠在短時間內(nèi)提供詳盡的血管成像，清晰地揭示出不同級別脊髓膠質(zhì)瘤在微血管結(jié)構(gòu)方面存在的巨大差異。這一成果，對于醫(yī)生在手術(shù)中更準確地判斷腫瘤情況、制定合理的手術(shù)方案，無疑具有至關(guān)重要的意義。

FACT- ROCT作為一種無接觸、無標記、高分辨率、實時成像的先進技術(shù)，不僅極大地提升了脊髓腫瘤手術(shù)的安全性，更為該領(lǐng)域的臨床應用開拓了全新的方向。它有望在未來成為神經(jīng)外科術(shù)中導航的重要組成部分，在臨床精準治療以及術(shù)后功能恢復評估等方面，發(fā)揮出愈發(fā)關(guān)鍵的作用。