术中高场强磁共振联合锥体束导航在丘脑胶质瘤切除手术中的应用

吴东东，陈晓雷，耿杰峰，张 猛，白少聪，王 群，马晓东，许百男

解放军总医院 神经外科，北京 100853

术中高场强磁共振联合锥体束导航在丘脑胶质瘤切除手术中的应用

吴东东，陈晓雷，耿杰峰，张 猛，白少聪，王 群，马晓东，许百男

解放军总医院 神经外科，北京 100853

目的 探讨术中高场强磁共振联合锥体束导航在丘脑胶质瘤切除手术中的应用价值。方法 回顾性研究2009年3月- 2014年4月本院神经外科收治的28例接受1.5 T高场强术中磁共振联合锥体束导航辅助显微切除手术的丘脑胶质瘤患者临床资料，分析评估了所有患者的肿瘤切除程度、术前术后行为状态评分（Karnofsky performance scale，KPS）和肌力。结果 28例患者中有22例术中扫描后发现肿瘤残留，其中15例患者的残留肿瘤得以进一步切除，提高了肿瘤切除程度。术后3周，22例神经功能改善或同术前，6例神经功能下降，但是功能下降者KPS均＞ 60，即生活均可自理。结论 术中高场强磁共振联合锥体束导航有助于提高丘脑胶质瘤切除程度，减少术后运动功能障碍的发生率。

术中磁共振；锥体束导航；丘脑胶质瘤

网络出版时间：2015-04-14 10:36 网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/11.3275.R.20150414.1036.005.html

丘脑胶质瘤占颅内肿瘤的1% ～ 5%，而目前外科手术切除是胶质瘤治疗的核心环节之一，胶质瘤的切除程度是决定患者生存期及预后的主要因素［1-4］。然而丘脑胶质瘤位于大脑深部，毗邻内囊、下丘脑、第三脑室等重要结构，手术难度大，手术致死率及致残率高，其治疗一直是神经外科的难题之一［5］。神经功能导航在原来解剖导航的基础上融入重要的功能皮质、功能传导束和血管结构，进而尽量避免损伤这些重要的功能结构，但是单纯的神经功能导航存在脑漂移等问题。而术中磁共振能够在术中发现残余肿瘤，实时反馈肿瘤切除程度，同时纠正术中脑漂移，提高导航的准确率［6-8］。我中心自2009年2月应用1.5 T高场强术中磁共振系统以来，借助该系统联合神经导航手术切除28例丘脑胶质瘤，取得了相对满意的疗效。

资料和方法

1 资料 2009年3月- 2014年4月，本院神经外科应用术中高场强磁共振联合锥体束导航进行了28例丘脑胶质瘤患者的显微切除手术，所有患者均入选本研究，其中男性16例，女性12例，年龄11～73岁，平均年龄39.8岁，患者的基本情况见表1。

2 术前磁共振影像数据的获取 所有患者均于术前1～3 d于术中磁共振单元的诊断室接受1.5 T高场强磁体（Siemens Espree，Erlangen，Germany）扫描。扫描序列包括平扫的T1加权像、T2加权像、T2水抑制像、弥散张量成像和增强的T1加权像。扫描序列说明：1）平扫和增强的T1加权像均采用相同参数的三维磁化强度预备梯度回波序列（扫描参数：TE 3.02 ms，TR 1 650 ms，矩阵大小256×256，FOV 250 mm×250 mm，体素1 mm×1 mm×1 mm，层厚1 mm，层数179），在本研究中两者均可用作导航计划时其他序列融合的基本解剖序列，对于高级别胶质瘤常用增强的T1加权像进行肿瘤描绘；2）T2加权像和T2水抑制像在本研究中主要用于低级别胶质瘤的肿瘤描绘；3）弥散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）采用单次投射弥散加权自旋回波序列（扫描参数：TE 147 ms，TR 9 400 ms，矩阵大小128×128，FOV 251 mm×251 mm，体素1.9 mm×1.9 mm×3 mm，层厚3 mm，层数40，带宽1 502 Hz/px，弥散权重高b值1 000 s/mm2，弥散方向12个，低b值0 s/mm2，重复扫描5次以提高信噪比，总扫描时间7 min 49 s），在本研究中主要用于锥体束的重建。

3 导航计划制订 将术前扫描获得的影像数据通过局域网传输到导航计划工作站iPlan 2.6（Brainlab，Feldirchen，Germany），首先应用“Image fusion”模块将各扫描序列以平扫和增强的T1加权像为基本序列进行图像融合，然后应用“Object creation”模块描绘肿瘤范围，最后应用“Fiber tracking”模块进行锥体束的重建，具体方法参考Nimsky等［9］的研究。为尽量不损伤或不加重患者的运动功能损伤，本研究选取的FA阈值为0.1［10］，同时在锥体束外加一层厚度为5 mm的“保护壳”，用于在术中提示锥体束的边界。

4 术前准备 术前1 d，术者根据肿瘤的影像学特点、个人经验及导航计划，在制订包括手术入路在内的手术方案时，不仅需考虑避开锥体束，还需考虑避开视觉传导束以及语言皮质及传导束等重要结构。手术当天，将制订好的导航计划导入术中导航系统（Vector Vision Sky，BrainLab，Feldkirchen，Germany），对于仰卧位或侧卧位的病人根据面部特征采用激光采样表面轮廓注册技术进行导航注册，对于俯卧位的病人采用人工标记点注册法进行导航注册。上述注册成功后，再将导航系统与手术显微镜（OPMI Pentero，Carl Zeiss，Germany）连接，进行显微镜注册以实现镜下导航，可使导航计划中描绘的肿瘤范围和锥体束等内容实时投射到显微镜下视野内，指导术者进行手术切口的设计和术中肿瘤的切除。

5 手术过程 肿瘤切除时，根据导航计划提示，定位肿瘤所在部位，丘脑胶质瘤常呈鱼肉状、果冻样改变，通过质地及色泽可与正常丘脑鉴别，同时避开脑深部血管神经结构，原则上先切除远离锥体束的部分，再切除靠近锥体束的部分，同时注意保护丘纹静脉等大脑深部静脉系统。靠近脑室系统时，应尽量保持脑室壁的完整，避免脑脊液的大量流失和血液流入脑室系统，造成导航准确性的下降和术后脑积水。当出现以下任一情况时停止手术：1）镜下导航提示手术操作区域已十分接近锥体束的“保护壳”；2）因脑脊液大量流失造成严重的脑漂移，导航准确性下降；3）术者认为肿瘤已切除干净。手术停止后，瘤腔止血，无菌材料覆盖术区进行术中磁共振扫描。

6 术中扫描及导航计划更新 术中扫描序列及其参数、数据的传输和锥体束的重建方法与术前相同。如果术中扫描发现肿瘤切除满意或因残留肿瘤与锥体束距离过于接近而无法进一步切除则常规关颅，结束手术；如果术中扫描发现残余肿瘤可以进一步切除，则融合术中与术前影像重新描绘残余肿瘤，重建锥体束，并将更新的导航计划导入术中导航系统。重新开启导航，保留原有注册信息，连接镜下导航。如此反复，可行多次术中扫描及导航，直至肿瘤切除满意。

7 肿瘤切除程度及神经功能评估 肿瘤的切除程度由一名具有高级职称的神经外科医师根据患者术前及术后复查的影像学资料计算，且该高级职称医师不知晓患者的病史和手术情况。肿瘤切除程度的计算方法：（术前肿瘤体积-术后肿瘤体积）/术前肿瘤体积。神经功能评估采用术前术后行为状态评分（Karnofsky performance scale，KPS）和肌力两项指标，分别由两名高年资主治医师在术前1 d、术后3周及术后3个月完成评估，分别记录为Kpre、Kpost3w、Kpost3m、肌力pre、肌力post3w、肌力post3m，两名主治医师不知晓患者的影像学资料和手术情况。

8 统计学分析 统计分析应用SPSS 19.0（SPSS Inc.，Chicago，USA）完成。肿瘤的最初与最终切除程度（分别记为EORinitial与EORfinal）、Kpre与Kpost3w、Kpre与Kpost3m的差异性均采用配对t检验，检验水准α=0.05。肌力pre、肌力post3w、肌力post3m的差异性采用χ2检验，检验水准α=0.05。

表1　28例丘脑胶质瘤患者基本资料Tab. 1　Basic characteristics of 28 patients with thalamic glioma

结　果

1 手术情况及病理 本组28例均在术中高场强磁共振联合神经功能导航下完成手术，手术过程顺利，无术中磁共振扫描及导航相关不良事件发生。其中儿童5例，成人23例。男女比例4：3。术后病理分级：WHOⅠ级3例，WHOⅡ级5例，WHOⅢ级12例，WHOⅣ级8例。见表1。

2 术中磁共振对肿瘤切除程度的影响 28例均在术中进行至少1次磁共振扫描。术中第1次扫描证实，术者准确判断肿瘤切除程度20例，误判8例。28例中，仅13例第1次术中扫描证实肿瘤切除满意，其余15例第1次扫描时发现距离锥体束安全范围内不同程度肿瘤残留，进一步进行肿瘤切除。最终28例中，全切除13例，次全切除12例，部分切除3例。EORinitial（81.96%±15.36%）与EORfinal（91.79%±9.35%）差异有统计学意义（P ＜0.05）。术中磁共振发现原位血肿2例，术中及时行血肿清除术，术腔严格止血，术后患者均清醒且无新发神经功能障碍。

图 1　典型病例术前、术中及术后影像资料A：术前磁共振提示右侧丘脑病变； B：三维重建术前导航计划。绿色为肿瘤，紫色为锥体束，红色为感觉传导束，蓝色为静脉； C：第1次术中扫描发现残余肿瘤； D：更新导航计划，术中显微镜下残余肿瘤术区投影； E：第2次扫描提示肿瘤全切； F：术区显微镜下锥体束投影提示锥体束保留完好Fig. 1　Preoperative， intraoperative and postoperative image data of typical case A： Preoperative MRI revealed a right thalamic lesion； B： 3 dimensional reconstructed preoperative navigation plan. The green part was tumor， the purple part was pyramidal tract， the red part was sensory tract， the blue part was vein；C： First intraoperative scan revealed residual tumor； D： The navigation plan was updated and the residual tumor was projected into operative area through microscope； E： Second intraoperative scan confirmed total resection of tumor；F： Pyramidal tract was projected into operative area through microscope which suggested that pyramidal tract was well preserved

3 术中磁共振联合锥体束导航对术后神经功能的影响 Kpre（73.57±14.20）与Kpost3w（76.07±14.74）及Kpost3m（80.36±12.32）的差异均无统计学意义（P ＞0.05）。术后3周时与术前相比，神经功能改善13例，无变化9例，下降6例（6例患者神经功能虽然有下降，但KPS评分均＞ 60，生活能够自理）。术后3个月时与术前相比，神经功能改善19例，无变化7例，下降2例（2例患者神经功能虽然有下降，但KPS评分均＞ 60，生活能够自理）。肌力pre、肌力post3w、肌力post3m之间的差异无统计学意义（P ＞0.05）。见表2。

4 典型病例 女性，45岁，因肢体感觉异常1个月，行头颅MRI提示右侧丘脑病变。术前重建导航计划提示肿瘤贴近锥体束和感觉传导束，同时将上述结构向前外侧推挤。选择高枕入路切除肿瘤。手术在术中磁共振联合锥体束导航下进行，术中第1次扫描提示肿瘤在安全范围内有残余，于是更新导航计划，重新连接显微镜下导航，重新定位残余肿瘤，继续切除。第2次扫描提示肿瘤全切除，同时锥体束及感觉传导束保存完好。术后患者恢复良好，无新发神经功能损害。术后病理报告为弥漫性星形细胞瘤，WHOⅡ级。见图1。

表2　28例患者术前术后肌力比较Tab. 2　Preoperative and postoperative myodynamia of 28 patients

讨　论

丘脑胶质瘤占颅内肿瘤的1% ～ 5%，而胶质瘤常呈浸润性生长，手术难以全切且易复发。丘脑胶质瘤毗邻诸多重要结构，患者常伴有不同程度的运动障碍，激进性的切除常造成较高的致死率和致残率，因此，过去一段时间针对丘脑胶质瘤的治疗主要是立体定向穿刺活检结合放疗。随着电生理监测、影像技术及显微外科的发展，手术切除肿瘤能够取得较好的效果［1，11-12］。但对于丘脑肿瘤邻近运动传导束所在的内囊后肢，一味地切除肿瘤势必造成功能障碍，如何在肿瘤切除与功能保留之间权衡是困扰神经外科医生的难题。目前，对于功能区的胶质瘤的手术切除理念，保护神经功能比激进性地切除病灶更重要［13］。随着术中影像技术及神经导航的发展，使得颅内重要结构的术中可视化成为可能。术中影像结合锥体束导航可在提高肿瘤切除率的同时保证手术的安全性。

我科于2009年2月引进高场强术中磁共振系统，应用于丘脑胶质瘤切除手术，取得相对满意的效果。而目前应用该系统联合神经导航切除丘脑胶质瘤的研究较为罕见。本组患者的全切率由第1次扫描时的81.96%提高到最终的91.79%，略高于有关报道的丘脑胶质瘤手术全切率［5］。即使经验丰富的术者，术中对于肿瘤切除程度的误判率也相当高，如果没有术中磁共振系统提供实时的影像学证据，及时发现残余肿瘤，势必会造成肿瘤切除率的下降。本组研究中，有超过50%的患者术中扫描发现安全范围内残余肿瘤，进一步实行手术切除，切除率均在原来基础上得到提高，其中6例因为术中扫描实现全切除。Nimsky等［14］报道47例胶质瘤患者借助1.5 T术中磁共振系统施行手术，7例全切除获益于术中扫描。一组包含137例胶质瘤患者的大样本研究中，41%的术中扫描发现残余肿瘤并行进步一切除，最终使得32%的病例实现全切［15］。国内外学者的研究均提示，术中磁共振联合锥体束导航能够有效提高胶质瘤的切除程度。

目前的胶质瘤治疗理念提倡在保留功能的基础上最大程度地切除肿瘤，因此保留神经功能是胶质瘤治疗的目的。术中磁共振联合神经导航在保留神经功能方面的优势：1）优选手术入路。丘脑肿瘤位置深，成功手术的关键因素之一是客观认识肿瘤与内囊后肢及正常丘脑在立体空间中的相对位置关系并选择最佳的手术入路［16］。术前导航计划可重建肿瘤、锥体束等重要机构，术者可在术前通过阅读术前导航计划，了解相关因素，从而选择科学合理的手术入路，并在术中操作中做到心中有数。2）提高手术安全性。术中镜下锥体束投影由虚线变为实线时提示操作已接近锥体束，应停止操作，进行术中扫描，明确肿瘤切除的情况，并根据术中影像的提示，如果在安全范围内仍有残留肿瘤，则更新导航，纠正脑漂移，根据导航提示继续手术，从而提高手术安全性。3）可及时发现残留肿瘤甚至新发血肿，及时处理，避免术后再出血、二次手术造成的神经功能损害。本组有2例术中扫描时发现原位血肿，术中行原位血肿清除及残余肿瘤切除，术后患者意识清醒，无新发神经功能损害。另外，本中心曾有1例远隔部位血肿，立即行血肿清除术后，患者如期清醒拔管，无新发神经功能障碍。由于以上优势，本组术前术后神经功能评分无明显差异，且术后无新发神经功能障碍病例。28例中22例神经功能改善或同术前，6例神经功能下降，神经功能下降者，生活均可自理。本组患者神经功能下降比例高于国外相关文献报道［5，17］，考虑可能与随访时间、本组成人较多、病理级别相对较高等因素有关。

本研究的不足之处在于缺乏随机、对照、样本量小及长期随访资料不够等，有待于今后进一步完善。目前，临床疗效证实了术中磁共振联合神经导航能够为手术提供实时的术中影像和镜下导航，在充分保留神经功能的同时，提高了肿瘤的切除率，反映了精准神经外科的新理念［18］。

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Intraoperative high field magnetic resonance imaging combined with pyramidal tract navigation for resection of thalamic gliomas

WU Dongdong， CHEN Xiaolei， GENG Jiefeng， ZHANG Meng， BAI Shaocong， WANG Qun， MA Xiaodong， XU Bainan
Department of Neurosurgery， Chinese PLA General Hospital， Beijing 100853， China
Corresponding author: XU Bainan. Email: shjwkk@sina.com； MA Xiaodong. Email: maxiaodong301@126.com

Objective To explore the clinical value of high field iMRI combined with pyramidal tract navigation on the resection of thalamic gliomas. Methods Clinical data about 28 patients with thalamic gliomas admitted to our hospital from March 2009 to April 2014 were retrospectively analyzed. All patients underwent microsurgery aided by iMRI combined pyramidal tract navigation. The extent of resection （EOR） of tumors， pre- and post-operative Karnofsky performance scale （KPS） and myodynamia were evaluated. Results iMRI scanning revealed residual tumors in 22 of 28 patients， and 15 patients received further resection which increased EOR. Three weeks after surgery， neurological functions improved or kept no change in 22 cases， and 6 cases experienced neurological function decline， however， the KPS score of these 6 patients were higher than 60， which suggested that the patients could take care of themselves. Conclusion iMRI combined with pyramidal tract navigation is helpful to maximize the resection of thalamic gliomas and decrease incidence of the neurologic deficits.

intraoperative magnetic resonance； pyramidal tract navigation； thalamic glioma

R 651.1

A

2095-5227（2015）07-0694-05

10.3969/j.issn.2095-5227.2015.07.015

2015-01-14

国家自然科学基金项目（3080049）

Supported by the National Natural Science Foundation of China（3080049）

吴东东，男，在读硕士。研究方向：神经导航技术。Email: 769605008@qq.com

许百男，男，主任医师，教授，博士生导师。Email: sh jwkk@sina.com；马晓东，男，主任医师，教授，博士生导师。Email: maxiaodong301@126.com