介导荧光显微镜脑胶质瘤切除术的临床应用与缺陷

1、2010年福泉市中医院外科三级医师继续教育内容主 讲 人：时 间：地 点：学习人员：主要内容：5-ALA介导荧光显微镜脑胶质瘤切除术的临床应用与缺陷脑胶质瘤是脑肿瘤中最常见的一种，也是对人类健康威胁最大的一类脑肿瘤。手术、放疗、化疗等目前主要的治疗手段都不能使脑胶质瘤患者的中位生存期有比较显著地提高。比如多种治疗后的多形性胶质母细胞瘤（WHO分级IV级）的中位生存期仍不足15个月。目前认为，肿瘤的切除率与脑恶性胶质瘤的复发率，生存率相关，较高的肿瘤切除率可以降低肿瘤的复发率，提高中位生存期 1。因此，手术作为治疗恶性胶质瘤的一个主要治疗手段，其目的在于最大限度地切除肿瘤及浸润了肿瘤细胞的周围组

2、织。然而，文献报道通过术后增强磁共振复查，目前的肿瘤的完整切除率不及30%2，近期一些文献报道甚至不及20%3，一个主要的原因是术中很难将肿瘤的边缘组织与正常组织相区分。为了解决这一难题很多新的手术辅助技术在近些年诞生，如术中磁共振，神经系统导航，术中超声等等。但是这些技术都存在着一些弊端，如术中磁共振昂贵，增加手术时间；神经导航存在“脑移位”；术中超声存在“伪影”等，并且，目前能够证明其有效性的前瞻性随机对照试验较少，因此这些方法并没有被公认为是治疗恶性胶质瘤的最佳手段。5-氨基乙酰丙酸（5-ALA）作为一种恶性胶质瘤的代谢标记物，越来越多地被应用于术中确定肿瘤是否有残余。ALA是机体内血色

3、素生物合成途径中的代谢产物，很多实验和临床研究证实恶性胶质瘤细胞能够摄取ALA并将其转为一种光敏剂原卟啉4，术中通过荧光显微镜可以观察到残留肿瘤细胞中原卟啉所产生的荧光5。在Stummer等进行的一项5-ALA荧光显微手术治疗胶质瘤的前瞻性多中心随机对照试验中6，将病人分为5-ALA荧光显微镜手术组和传统显微镜手术组，将术后磁共振肿瘤区域及周边没有强化作为肿瘤完整切除的标准，其中5-ALA荧光显微镜手术组的完整切除率达到65%，显著高于传统显微镜手术组的36%。同时，干预组的6个月无进展生存比例为41%，显著高于对照组的21%，P<0.01。一些单中心的III期临床试验也证实了这一结果7

4、。5-ALA荧光介导手术由于其有效性、安全性受到了越来越多神经外科医生的关注，其花费小，操作简单等特性更适用于医疗条件有限的包括我国在内的发展中国家。本文就5-ALA介导荧光显微镜胶质瘤切除术的围手术期准备、术中注意事项、主要缺陷进行综述。一、5-ALA介导荧光显微镜脑胶质瘤切除术的围手术期准备1. 5-ALA的给药剂量目前在绝大多数的临床应用中5-ALA的给药剂量是20mg/kg，给药方式为口服，同时术前2天每日服用12mg地塞米松。III期试验证实这一剂量的地塞米松对于此项技术的有效性和安全性至关重要，因为它可以通过改变血脑屏障来影响胶质瘤细胞对5-ALA的摄取和荧光的产量。在一个双盲、前

5、瞻性的随机对照试验中证实较少剂量的5-ALA（ 0.2,2mg/kg）产生的荧光量相对不足，因此不予采用。同时这一试验还表明以上三种剂量5-ALA在发生不良反应的频率方面无明显差异6。虽然更高剂量的5-ALA还没有应用于荧光显微镜胶质瘤切除术中，但是在其他操作中更高剂量的5-ALA曾经被应用过，其中40mg/kg或更高剂量的5-ALA会使一部分人群出现低血压，恶心，呕吐和血清肝酶升高等不良反应8-11。另一方面，20mg/kg的5-ALA所能产生的荧光强度对于完成胶质瘤的切除来说已经足够了，因此没有必要为了获得更强的荧光而增加5-ALA的剂量。2. 5-ALA的给药时机目前普遍认为5-ALA在

6、麻醉诱导的前2.5-3.5个小时给药为宜。在C6胶质瘤模型大鼠活体上注射5-ALA之后的6个小时会观察到最强的荧光，在给药后3个小时以前和9个小时以后荧光的强度都比较弱4。在一台胶质瘤手术的开始阶段，一般要花费1.5-2个小时进行麻醉诱导、摆体位、铺巾、开颅等操作；然后再花费1个小时左右切除肉眼可分辨的胶质瘤病灶。这样，真正需要荧光显微镜下切除要在麻醉诱导的3-3.5小时后开始，因此，最佳给药时间被定在麻醉诱导前的3小时左右。3. 围手术期的光保护一些临床试验报道了5-ALA对于皮肤具有致敏作用，这种作用一般持续24小时左右8, 10-11。因此，在临床应用中，给药后的24小时要避免阳光或者强

7、室内光源对病人的直接照射。其中，在麻醉诱导和摆体位这一时间段的致敏作用最强，此时要尽量避免手术灯光直射病人的皮肤。然而现实中这一阶段对于光源的需要是不可避免的，解决办法一般是对病人的皮肤进行覆盖等保护或采用较弱的室内普通照明光源。在III期临床试验中，在进行相关光保护的措施之后，病人没有出现严重的皮肤烧伤情况，仅有少数病人出现局部皮肤发红，也在2-3天后自行消退6。5-ALA是否对正常的脑组织也产生致敏作用，并使之在显微镜光源激发下产生荧光呢？在这项技术设计初期，许多学者提出过这一质疑。事实上，在I/II期试验中证实，给经过激素准备过的病人注射20mg/kg剂量的5-ALA后，正常的脑组织和病

8、灶周围水肿带都没有检测到荧光 5。在动物实验中，给正常大鼠注射100mg/kg的5-ALA没有使正常的脑组织致敏，但在脑水肿模型的大鼠实验中，这一剂量的5-ALA可以在发生水肿的脑组织中检测到荧光，并对脑组织造成损害。相比于5-ALA，传统的光敏剂如光卟啉II对于没有水肿的正常脑组织也具有致敏作用，并且会对发生水肿的脑细胞产生更大的破坏作用12。因此，5-ALA比其他的光致敏剂分辨肿瘤和正常脑组织的能力更强，并且具有更低的光学毒性。二、5-ALA介导荧光显微镜脑胶质瘤切除术的术中注意事项1. 手术入路的设计在手术过程中，除了要对病人采取必要的光保护之外，5-ALA介导荧光显微镜下胶质瘤切除手术

9、与传统的显微神经外科手术没有太大的区别。同样可以应用术中导航和术中超声进行开颅入路的选择和肿瘤的定位，但在到达皮层时最好在荧光显微镜的帮助下设计皮层入路。因为很多时候，表面看起来正常的皮层在蓝光激发下可以在荧光显微镜下观察到皮层下的肿瘤浸润。在肿瘤侵及功能区的病例中，也要应用术中唤醒和神经电生理监测，因为荧光显微镜只能提供给术者肿瘤范围的二维信息，却不能有效地阻止术者在切肿瘤的过程中进入功能区。尽管往往发出荧光的脑组织几乎不具有任何功能，但是手术操作的过程仍然可以通过破坏经过病灶区域的血管导致远处功能区正常脑组织的缺血性损害。因此，5-ALA是一个能够很好低分辨肿瘤的工具，但是需要术者去抉择是

10、否所有发出荧光的区域都要被切除。2. 术中止血肿瘤残腔中的血液能够淬灭荧光信号，因此手术过程中需及时将渗出物吸出，这一过程用普通吸引器或超声抽吸器即可完成。止血和吸出血液等渗出物的操作需要在将白光下进行，因此手术中需要频繁地切换显微镜白色和蓝色的光源。止血尽量使用双极电凝，单极电凝会破坏肿瘤组织的荧光性，尽量不予采用。3. 切除范围的把握II期试验表明，5-ALA介导荧光显微镜下显示肿瘤的范围要比增强MRI显示的肿瘤范围大，对于描画肿瘤边界的敏感性比MRI要强20%13。但是并没有证据表明所有能被激发出荧光的组织都是没有功能的。另一方面，血脑屏障的破坏是5-ALA进入组织的前提，即使是很微小的

11、血脑屏障破坏也可以使像5-ALA这样的小分子进入到细胞内，然而很多具有完整功能和正常内环境的脑组织也存在血脑屏障微小的破坏，这些组织在荧光显微镜下也可发出微弱荧光，切除这些组织将会造成不必要的神经功能损伤。在III期试验中，干预组与对照组相比，术后48小时发生神经功能障碍的严重程度要略高一些，这一现象基本都发生于术前已经出现神经功能障碍的病人中6。这一发现提醒术者，在那些肿瘤组织已经直接造成功能区器质性损害，而不是周围水肿带造成功能区功能性损害的病例中，对于“完整切除”病灶的尝试需要谨慎。Stummer等14认为，对于发出较强荧光的肿瘤组织可以应用高能量的超声吸引器切除，对于发出较弱荧光的瘤周

12、组织可以应用低能量的超声吸引器切除，对于肿瘤位于功能区的病例，应该采用术中唤醒和术中神经电生理监测把神经功能损害降到最低。总之需要牢记的是，5-ALA介导荧光纤维手术这项技术仅仅是一个分辨肿瘤界限的工具，术者需要结合具体病例的解剖结构，血流供应，肿瘤位置，术后生活质量的综合情况来作出肿瘤切除程度的选择。三、5-ALA介导荧光显微镜脑胶质瘤切除术的主要缺陷1. 肿瘤组织仍有残余在一些研究中，许多解剖层面上能够被切除的肿瘤在5-ALA介导荧光显微镜手术中没能被切除。这些残余的肿瘤在位置上几乎具备了一个共同的特点，即悬附于瘤腔的上壁，显而易见，这些区域被瘤腔上壁遮挡，激发光源无法直接照射激发其产生荧

13、光，造成术中无法发现其存在。其次，一些囊性的肿瘤容易有残余。在打开囊腔后，囊壁塌陷造成一些肿瘤组织发出的荧光被遮挡，从而出现残留。最后，即使是发出强荧光的肿瘤组织也可能由于选择了错误的开颅入路或皮质入路而残留。2. 其他非胶质瘤占位也可能发出荧光很多发出荧光的组织在切除后石蜡病理提示并非都是胶质瘤，还可能包括：脓肿，转移瘤，血管炎和淋巴瘤。淋巴瘤和坏死性血管炎的病变组织能够发出荧光可能与炎症反应和新生细胞有关，但脓肿和转移瘤发光原因还不是很明确。基于这一前提，应该提倡在手术早期送术中冰冻病理明确肿瘤性质。同样，对于术前MRI不能明确诊断为胶质瘤的病人可以在实施手术前进行立体定位下活检明确诊断。

14、3. 一些技术细节导致肿瘤细胞没有发出荧光比如各种延误导致给药后较长时间才开始手术导致肿瘤细胞不发出荧光或仅发出较弱的荧光。有些时候荧光显微镜的故障比如滤光器的故障也可以导致观察到的荧光较弱，氙光源的老化也会降低光源强度，因此在套显微镜之前就要仔细排除机械故障以免延误给药后最佳荧光致敏时间。另外，随着光源与手术区域距离的增大，荧光强度呈指数降低。开颅切口过小也会导致组织获得较少的激发光源。激发光源与切口保持垂直也对增加荧光强度有利。4. 手术室内其他光源的干扰作用手术室内的许多照明光源如氖光源包含潜在的红光和红外光，它们也能够透过荧光显微镜的滤光器从而使本应呈蓝色背景的正常脑组织显红色背景，造成与病灶荧光无法区分。因此在进行5-ALA介导荧光显微镜手术时应避免使用氖光源的手术灯，并且避免其他干扰光源直接射向手术区域。5-ALA介导荧光显微镜下胶质瘤切除术在分辨肿瘤边界方面具有优势，且花费低于术中MRI15，已经被国外一些机构所采用，国内一些医院也开展了