《Clinical and Translational Neuroscience》：Elderly Traumatic Brain Injury (eTBI) Scoring System: A Much More Effective New Classification
神经放射学与神经肿瘤学是中枢神经系统（CNS）疾病（包括脑肿瘤）诊断和治疗中快速发展的领域。本综述全面介绍了当前的影像学技术、临床应用和治疗策略，重点关注胶质瘤、转移瘤和功能性脑图谱。讨论了常规模态如CT和MRI，以及先进方法包括功能性MRI（fMRI）、扩散张量成像（DTI）、磁共振波谱（MRS）、PET和混合技术。在治疗方面，讨论了高精度放射治疗模态，如立体定向放射外科（SRS）、立体定向放疗（SRT）和质子治疗，重点关注放射生物学、剂量计划及其对神经认知结果的影响。通过先进的图像引导治疗计划，强调了神经放射学与放疗之间的相互联系。
1. 引言
神经放射学与神经肿瘤学是中枢神经系统（CNS）疾病诊断和治疗中的关键领域。神经放射学通过成像技术（如CT和MRI）检测脑、脊髓及相关结构异常，包括肿瘤、感染、血管病变和退行性疾病。神经肿瘤学则利用放射技术治疗这些病理，尤其是CNS疾病。神经放射学从基础X线演变为CT和MRI，实现颅内和脊髓病变的精确可视化。功能性成像模态如功能性MRI（fMRI）、扩散张量成像（DTI）和分子技术（如PET）进一步评估功能和代谢。放射治疗也从二维计划发展到高精度技术，如立体定向放射外科（SRS）和图像引导放疗（IGRT），实现对复杂CNS靶点的安全高剂量照射。CNS疾病（如恶性胶质母细胞瘤、阿尔茨海默病、多发性硬化）凸显了成像和靶向治疗的潜力。精确成像有助于准确诊断、肿瘤边界界定、靶区剂量测量及随访中肿瘤反应评估，并通过避开正常组织减少并发症。这些进步得益于放射科医生、放疗肿瘤科医生、神经科医生、神经外科医生和医学物理师的密切协作，推动了个性化和适应性神经肿瘤干预。
2. 神经放射学成像技术
2.1. 计算机断层扫描（CT）与磁共振成像（MRI）
CT和MRI是神经放射学的主要成像模态。CT利用X射线和计算机算法生成横断面图像，因其快速性和可用性，在急诊中尤为重要，用于检测颅内出血（如硬膜下、硬膜外和脑实质出血）、颅骨骨折、骨病变及病理性钙化（如神经囊虫病和少突胶质细胞瘤）。MRI利用强磁场和射频脉冲，通过氢原子对准产生卓越的软组织对比图像，用于分析脑肿瘤、感染（如脓肿和脑炎）、脱髓鞘疾病（如多发性硬化）及脊髓异常（如病变和椎间盘突出）。不同序列（如T1、T2、FLAIR、SWI、GRE和增强后成像）提供详细见解。
2.2. 功能性MRI（fMRI）
功能性MRI（fMRI）通过检查血氧水平依赖（BOLD）信号测量区域脑活动，对术前计划至关重要，尤其适用于肿瘤切除或癫痫手术中病灶邻近重要脑区时。fMRI可精确识别运动皮层（如手、面、肢体运动区域）和语言区域（包括布罗卡区和韦尼克区），以及视觉和感觉皮层。除任务态fMRI外，静息态fMRI（rs-fMRI）在无法执行任务的患者中具有临床意义，提供大脑内在功能连接的信息。fMRI帮助神经外科医生在手术中避开关键功能区，保护神经功能并改善术后结果。
2.3. 灌注成像
灌注成像通过测量脑血流量、血容量和平均通过时间，提供脑血流动力学的详细见解，在脑肿瘤（尤其是胶质瘤）的诊断、分级和治疗中发挥重要作用。CT灌注（CTP）、动态磁敏感对比MRI（DSC-MRI）和动脉自旋标记（ASL）MRI是常用技术，有助于区分高级别与低级别肿瘤、鉴别肿瘤复发与治疗后效应，并评估治疗反应。灌注成像还指导血运重建技术并检测卒中及血管疾病中的缺血半暗带。结合解剖成像和分子方法，灌注成像提高了诊断准确性，指导活检和手术计划，并有助于定制神经肿瘤治疗。
2.4. 扩散加权成像（DWI）与扩散张量成像（DTI）
DWI和DTI是提供脑微观结构重要见解的先进MRI技术。DWI通过测量水分子布朗运动，对早期缺血性卒中高度敏感，可在30分钟内检测细胞毒性水肿。此外，它用于识别脑脓肿（因黏稠脓液表现为限制性扩散）和评估肿瘤细胞密度，有助于区分高级别与低级别胶质瘤。DTI作为DWI的扩展，通过纤维束成像显示白质纤维束并测量方向性扩散，对计划靠近关键通路（如弓状束、视辐射和皮质脊髓束）的病灶手术至关重要。DTI还用于评估神经发育或连接性疾病（如自闭症、精神分裂症）、多发性硬化和创伤性脑损伤。
2.5. 磁共振波谱（MRS）
MRS是一种非侵入性成像技术，评估脑组织的生化组成，辅助诊断和治疗计划。它测量重要脑代谢物，如乳酸（坏死或缺血组织）、肌醇（阿尔茨海默病中升高）、肌酸（Cr，能量代谢标志物）、胆碱（Cho，肿瘤中因膜转换增加而升高）和N-乙酰天门冬氨酸（NAA，神经元丢失时降低）。在临床中，MRS用于诊断代谢或线粒体疾病，并对肿瘤进行分级，高Cho/NAA比值提示高级别胶质瘤，可区分放射性坏死与肿瘤复发。MRS提供代谢谱，增强解剖成像，尤其在不明或复杂病例中辅助诊断。
2.6. 正电子发射断层扫描（PET）
PET利用放射性标记示踪剂成像脑代谢和分子过程。最广泛使用的示踪剂[
18F]FDG因正常皮质组织强背景葡萄糖摄取而在脑中应用有限，但有助于肿瘤整体成像。氨基酸示踪剂如[
11C]蛋氨酸（MET）、[
18F]氟乙基酪氨酸（FET）和[
18F]氟多巴（FDOPA）提供更好的肿瘤-背景对比，对胶质瘤识别、分级和复发评估高度有效。PET越来越多地用于放疗计划、指导活检部位和监测治疗反应，是个性化神经肿瘤护理的重要组成部分，尤其适用于常规成像难以区分的恶性肿瘤。
2.7. 混合成像（PET-CT和PET-MRI）
PET-CT和PET-MRI是整合功能和结构数据的混合成像模态，提高诊断准确性和治疗计划。PET-CT融合PET的代谢见解和CT的解剖清晰度，常用于肿瘤检测、放疗计划和全身转移监测。PET-MRI提供卓越的软组织对比度，并显著降低辐射暴露，尤其适用于脑肿瘤评估，可同时获取代谢数据和高分辨率解剖图像。PET-MRI在胶质瘤特征描述、分级、治疗效果评估（如假性进展与真性复发）及儿童脑肿瘤成像中具有临床优势。混合成像不断发展，成为CNS肿瘤全面评估和治疗的重要工具。
2.8. SPECT在脑成像中的作用
单光子发射计算机断层扫描（SPECT）在神经放射学和神经肿瘤学中发挥重要作用，通过三维评估脑血流和受体活性提供结构和功能评估。放射性示踪剂如Tc-99m HMPAO和Tc-99m Tetrofosmin用于识别灌注异常，SPECT帮助神经肿瘤学家诊断和分级脑癌（尤其是胶质瘤），基于灌注强度区分高级别和低级别肿瘤。此外，通过比较化疗或放疗前后的血管形成和肿瘤代谢，SPECT在监测治疗反应中起关键作用，尤其有助于区分放射性坏死与肿瘤复发。SPECT还通过识别低灌注区域辅助诊断神经系统疾病（包括痴呆和癫痫）。结合解剖成像（如MRI或CT），SPECT提高了诊断准确性，并支持患者护理中的综合决策。
3. 中枢神经系统肿瘤的神经放射学应用
3.1. 胶质瘤与胶质母细胞瘤
神经放射学对胶质瘤和胶质母细胞瘤（GBM）的诊断、分级、治疗计划和随访至关重要。多参数MRI（包括T1增强后、T2-FLAIR、DWI、灌注成像和MR波谱）评估肿瘤和水肿程度、血管生成和肿瘤细胞密度。氨基酸PET（
18F FET、
11C MET、
18F FDOPA）提供更好的肿瘤-背景比，有助于更精确地勾画恶性病变，并区分真性肿瘤进展与假性进展。
3.2. 脑转移瘤
肺癌、乳腺癌和黑色素瘤常伴有脑转移风险。增强MRI是对比度最高的成像技术，用于识别和显示病变（尤其是皮质和后颅窝区），重点序列包括FLAIR、SWI、T2和T1增强后。PET-CT通过FDG或氨基酸示踪剂提供代谢信息，尤其用于区分放射性坏死组织与活性肿瘤组织。成像对于制定SRS和全脑放疗（WBRT）治疗计划至关重要。
3.3. 癫痫
MRI广泛用于定位药物难治性癫痫的结构异常，如内侧颞叶硬化（MTS）、皮质发育不良和海马萎缩。DTI有助于可视化白质纤维束中断，而fMRI成像语言或运动皮层等功能区域，对手术计划重要。PET和SPECT可在MRI阴性癫痫中辅助定位癫痫灶。
3.4. 成像在放疗计划中的作用
MRI是放疗计划的关键工具，支持并在某些情况下替代传统CT。MRI提供优越的软组织对比度，允许更精确的肿瘤勾画和降低观察者间变异，尤其在脑、头颈部、前列腺和骨盆等复杂区域。功能性MRI方法（如DWI和动态对比增强序列）提供肿瘤生物学和异质性信息，推动了生物引导放疗的发展。MRI整合也是自适应放疗的核心，MR-Linac系统在治疗期间提供实时可视化，允许根据每日解剖变化进行在线计划调整，提高了个性化和准确性，并降低毒性。几何畸变、方案标准化和基于CT的剂量计算整合仍是重要挑战，但MRI正在创造放疗计划的新范式。
4. 神经肿瘤学原理与模态
4.1. 放射生物学考虑
中枢神经系统放疗因脑再生能力有限而具有独特放射生物学特性。胶质和血管成分对辐射更敏感，而神经元主要为有丝分裂后且相对放射抵抗。急性、早期迟发和晚期辐射效应中，晚期效应（坏死或认知下降）最具剂量限制性。生物有效剂量（BED）在评估累积效应（尤其低分割方案）中起关键作用。基于正常组织并发症概率（NTCP）模型导出的剂量限值，为耳蜗、脑干、视系统和海马区域设定安全界限。新技术如海马保护放疗强调评估神经认知结果与肿瘤控制。
4.2. 立体定向放射外科（SRS）与立体定向放疗（SRT）
SRS以亚毫米精度单次高剂量照射，SRT以相同精度多次分割。适用于边界清晰的小病灶，如脑转移瘤、动静脉畸形（AVM）、听神经瘤和残留或复发胶质瘤。主要平台包括伽玛刀（钴-60源，专用于颅内SRS）、射波刀（机器人整合图像引导放疗，非等中心，适应不规则形状和移动病变）和直线加速器（Linac）基于SRS（配备多叶准直器（MLC）和机载成像）。这些模态在良好计划下具有高局部控制率和低毒性。
4.3. 调强放疗（IMRT）与容积旋转调强放疗（VMAT）
IMRT通过逆向计划算法精确塑造辐射剂量以适应复杂肿瘤几何形状，适用于靠近敏感结构（如视交叉或脑干）的肿瘤（如胶质瘤），通过强度调制实现靶区剂量勾勒。VMAT是IMRT的改进，使用连续弧束照射，减少治疗时间同时保持计划质量，可同时改变剂量率、机架速度和MLC位置。髓母细胞瘤的颅脊髓照射（CSI）采用VMAT技术，提供良好的均匀性和对OAR（如肾和心脏）的保护。
4.4. 图像引导放疗（IGRT）
IGRT通过每日成像确保患者定位与计划数据一致，提高剂量准确性，在神经肿瘤学中尤为重要。成像模态包括二维kV成像（适合骨性解剖对齐）、锥形束CT（CBCT，提供三维容积成像）和四维MRI引导放疗（4D MR-Linac，实现治疗期间肿瘤和关键结构的四维可视化）。IGRT通过减少计划靶区（PTV）边缘，降低对邻近脑组织的辐射，从而减少神经毒性并允许剂量递增。
4.5. 质子与重离子治疗
质子治疗对选定CNS肿瘤（尤其儿童和靠近敏感结构的肿瘤）具有优势，其物理特性允许在靶点通过布拉格峰沉积最大能量，且剂量急剧下降，保护远端正常组织。关键优势包括减少正常脑组织积分剂量、降低儿童神经内分泌和神经认知损伤风险、成功靶向颅底或视神经附近肿瘤以及减少继发性肿瘤。重离子治疗（如碳离子治疗）具有更高线性能量传递（LET）和相对生物有效性（RBE），对放射抵抗性肿瘤（如脊索瘤或复发胶质瘤）具有潜在价值，但受限于基础设施和成本。
4.6. 儿童神经肿瘤学
儿童放疗需特别关注长期神经发育、内分泌和智力后遗症风险。儿童CNS肿瘤（如髓母细胞瘤、室管膜瘤和胶质瘤）通常需要放疗作为多模式治疗的一部分。关键技术包括颅脊髓照射（CSI，用于髓母细胞瘤，质子CSI显著减少骨髓、心脏和肠道器官剂量）、海马和颞叶保护（对长期幸存者认知结果至关重要）以及神经认知测试随访。当前研究关注生物标志物和成像工具（如DTI和fMRI）预测和监测治疗后脑发育。神经肿瘤学已成为成像、计划和输送技术支持的精准科学，通过CNS选择性放射生物学信息和最新模态（如SRS、IMRT、质子和图像引导），医生可在最大程度保留神经功能的同时进行治疗。
5. 成像与放疗计划的整合
5.1. MRI、fMRI和DTI在靶区勾画中的作用
MRI因其优越的软组织对比度仍是脑肿瘤可视化的基石。T1加权图像定义增强肿瘤边界，T2和FLAIR序列提供水肿和非增强肿瘤边界信息，用于定义大体肿瘤体积（GTV）和临床靶体积（CTV）。fMRI通过定位语言、运动和认知功能的脑功能区，提供关键信息，与计划CT或MRI融合后勾画避开区域。DTI可视化白质纤维束（如皮质脊髓束、弓状束和视辐射），基于DTI的纤维束成像实现三维显示，使剂量计划能够进行适形回避。
5.2. PET在生物靶区定义中的作用
PET通过代谢和分子信息补充MRI。氨基酸PET示踪剂（
18F FET和
11C MET）在勾画胶质瘤（包括常规成像不可见的浸润区域）方面特别有效，可区分肿瘤复发与放射性坏死或假性进展。在放疗计划中，PET有助于勾画生物靶体积（BTV），即需要更高剂量的代谢活性肿瘤体积。PET与计划CT或MRI的共配准允许对侵袭性亚区进行剂量递增（剂量绘画）。
18F FDG-PET用于脑转移瘤和淋巴瘤的全身及CNS疾病评估。未来治疗诊断学发展（如
18F DOTATATE PET）可能通过受体靶向放射性药物检测和治疗CNS肿瘤。
5.3. 功能区肿瘤勾画
靠近语言、视觉和运动功能区的肿瘤治疗极具挑战性。fMRI-DTI联合成像是必需的，这些技术允许个性化勾画策略，在最大化肿瘤剂量同时最小化神经功能缺陷风险。逆向计划利用功能成像数据精确指定靶区和OAR，例如，靠近运动皮层的胶质瘤可通过fMRI激活定义OAR并施加严格剂量约束。
5.4. 自适应放疗方法
自适应放疗（ART）根据治疗期间解剖或功能变化修改计划，在神经肿瘤学中具有相关性，因为水肿、肿瘤缩小和治疗导致的坏死可能随时间显著改变靶体积。MRI-ART涉及治疗过程中连续成像以评估体积和位置变化，先进计划系统可在数小时内重新勾画和优化计划。fMRI和PET可在治疗中期重复以评估肿瘤活动或神经功能，从而相应调整治疗计划。MR-Linac机载MRI实现每周或每日成像，进一步增强了ART的临床相关性，在线自适应计划允许在每次治疗前实时调整辐射计划。
5.5. 运动校正与伪影管理
即使使用固定方案，颅内运动（尤其清醒患者或非自主运动）可能影响图像质量和治疗精度。呼吸、脑脊液搏动和患者焦虑等生理变异导致变异性。MRI中的运动伪影可能模糊肿瘤边缘，尤其在长采集时间序列中。可采用运动校正平均、导航回波和实时监测系统（如视觉皮层映射时的眼动追踪）来应对。PET成像中运动校正由于长扫描时间和低空间分辨率而相关，策略包括呼吸门控和通过软件运动校正（基于基准标记或内部解剖）的头部固定。此外，MRI的几何畸变（尤其用于fMRI或DWI的平面回波成像（EPI））需要在与CT或PET配准时进行校正。质量保证协议、畸变校正程序和每日校准有助于验证共配准准确性。
6. 神经毒性与认知保护
6.1. 辐射诱导的脑损伤
颅脑辐射可导致神经组织结构和功能损伤，表现为神经认知下降。损伤呈延迟性和进行性，通常分为三个阶段：急性（数周）、早期迟发（1-6个月）和晚期迟发（数月至数年）。晚期效应最为关注，涉及髓鞘形成、血管损伤和神经炎症，最终表现为记忆缺陷、执行功能障碍和生活质量下降。海马与学习和记忆相关，多项研究表明海马区域高剂量辐射与言语记忆表现恶化相关。
6.2. 海马保护技术
IMRT和VMAT等新技术允许对关键结构进行适形剂量雕刻。海马保护全脑放疗（HA-WBRT）被公认为预防脑转移瘤颅脑照射患者认知下降的有效方法。临床试验（如RTOG 0933）证实了该方法的可行性和认知益处，通过在海马区域进行策略性剂量降低同时充分覆盖脑其余部分，实现治疗疗效与生活质量的平衡。
6.3. fMRI在保护认知区域中的作用
fMRI已成为预处理计划的标准部分，尤其适用于靠近功能区的肿瘤。通过BOLD成像，fMRI可定位语言、记忆和运动功能区域。将fMRI信息整合到放疗计划中可避免这些功能区接受高剂量照射。例如，计划靠近布罗卡区或韦尼克区的肿瘤照射时，fMRI计划确保这些区域接受最小剂量，保护语言和理解能力。此外，结合fMRI与DTI纤维束成像（如弓状束和皮质脊髓束）进一步提高了治疗计划精度。
6.4. 神经保护策略
除技术剂量调整外，还研究了药理学和行为干预措施以对抗辐射诱导的认知下降。神经保护剂如美金刚（NMDA受体拮抗剂）在颅脑照射期间可抑制认知下降。III期试验RTOG 0614显示美金刚组患者认知表现优于安慰剂组。抗氧化剂、抗炎物质和小胶质细胞激活抑制剂也在研究中。认知康复计划和神经反馈疗法正在开发以预防或恢复治疗后认知功能。质子治疗因其减少出口剂量和高精度，在保护正常组织方面优于常规光子，尤其适用于儿童神经肿瘤学，其中大脑保护最为重要。神经毒性仍是神经肿瘤学的重要问题，但高精度成像、精准放疗和药物治疗的融合提供了管理这些效应的多种选择。
7. 新兴趋势与未来方向
7.1. 人工智能与影像组学
人工智能（特别是机器学习和深度学习）通过自动分割、模式识别和治疗反应预测革新图像分析。影像组学从成像中提取定量特征，发现肉眼不可见的成像生物标志物。AI软件可评估大型数据集以区分肿瘤类型、预测预后并指向个性化治疗选项。例如，AI辅助计算机软件在定义胶质瘤边界方面比人工勾画更准确，对手术和放疗剂量靶向计划重要。影像组学与临床和遗传数据结合可预测胶质母细胞瘤分子亚型，无需侵入性操作。
7.2. 治疗诊断学方法
治疗诊断学融合治疗与诊断，在神经肿瘤学中应用放射性标记治疗药物如
68Ga-DOTATATE和
177Lu-DOTATATE用于神经内分泌肿瘤的成像和治疗。这些分子与生长抑素受体结合，可通过PET进行特异性成像，同时进行靶向放射性核素治疗。在脑肿瘤中，研究人员探索使用相同分子示踪剂可视化和治疗胶质瘤或脑转移瘤，通过受体表达谱提供个性化治疗指导。
7.3. 功能性成像用于反应预测
传统成像技术常难以区分肿瘤进展与治疗反应（如假性进展或放射性坏死）。功能性成像技术如灌注MRI、MR波谱和氨基酸PET（如FET或MET）提供肿瘤微环境代谢和血管变化的早期线索。这些成像生物标志物可在解剖变化出现前测量放化疗反应。例如，氨基酸PET对胶质母细胞瘤真性肿瘤进展的检出率高于单独增强MRI。将此类成像生物标志物整合到治疗计划流程中，可根据生物反应灵活调整治疗。
7.4. 个性化治疗算法
个性化肿瘤学正影响神经肿瘤学方案。肿瘤基因组学、放射基因组学和成像表型被整合以定制个体化治疗。例如，胶质瘤中IDH突变状态和MGMT甲基化模式可指导是否进行剂量递增或联合化疗。基于连续成像和分子谱的自适应放疗可能实现最佳肌肉保留治疗，尤其适用于儿童和预期长期生存患者，其中神经认知功能保护对生活质量重要。临床试验越来越多地纳入基于成像的终点和预测性生物标志物，以优化入选标准并选择最有可能获益的患者。
7.5. 多模态数据整合与决策支持
未来的神经肿瘤护理应整合结构、功能和分子成像数据与遗传和临床信息的多模态平台，通过预测算法和治疗模拟器实现实时决策。这些工具可评估不同场景、预测副作用并提供最佳治疗方案。联邦学习网络和云系统被探索用于在保护患者隐私的同时共享信息，构建鲁棒的AI模型和罕见CNS肿瘤学习数据库。未来神经放射学强调精准、整合与创新，AI、功能性成像和治疗诊断学技术有望实现高度个性化治疗。
7.6. 新兴成像技术的比较评估
先进成像与计算科学的整合正在改变神经肿瘤学和CNS疾病护理。扩散、灌注和纤维束成像等复杂MRI技术目前已适度转化，尤其在胶质母细胞瘤和脑转移瘤中改善肿瘤勾画和监测。混合PET/MRI提供代谢和结构信息的强大协同，但由于过高成本和物流限制，主要限于研究环境。影像组学和放射基因组学具有预测和预后生物标志物潜力，但受限于可重复性问题和缺乏大型多中心验证。AI驱动的分割和自适应计划提高工作流程效率并减少观察者间变异，但受监管、伦理和数据相关挑战限制。MR引导放疗（MR-Linac）正成为最先进的临床模态，在前列腺和头颈部恶性肿瘤中应用扩大，并具有CNS适应症的潜力，实现实时自适应治疗。最后，新型分子和功能成像技术（如MR指纹、定量磁敏感图（QSM）和ASL）仍处于早期研究阶段，但具有识别早期治疗反应生物标志物和个性化治疗指导的潜力。
8. 结论
神经放射学和神经肿瘤学在过去几十年中经历了根本性变革，从辅助诊断和治疗的学科发展为高度专业化的相互关联领域。结构和功能成像的进步使医生能够更准确地分期和监测CNS病理（尤其是恶性脑肿瘤和退行性疾病）。解剖成像（MRI、CT）与功能及分子技术（fMRI、DTI、MR波谱、PET）的整合允许更精确的疾病定位，同时减少辐射并保护功能区皮层。同时，神经肿瘤学采用了精准技术如SRS、IMRT和粒子治疗，最大化肿瘤剂量并减少对周围神经组织的附带损伤。成像与治疗的结合在图像引导放疗和生物引导治疗计划中取得成果，强调了放射科医生、放疗肿瘤科医生、物理师和神经外科医生多学科协作的必要性。神经认知完整性和生活质量的保护日益受到重视，要求个体化治疗策略，尤其对长期幸存者和儿童人群。影像组学、人工智能和治疗诊断学有望实现个性化患者护理，包括早期诊断、实时反应确定和动态治疗调整。神经放射学和神经肿瘤学不能再被视为独立领域，而是现代神经肿瘤护理的相互关联支柱。未来的努力应致力于通过联合研究、技术进步和数据融合实现更大整合，以改善复杂CNS疾病患者的预后。
