齐鲁医学术中核磁共振联合功能神经导航在大脑中央区胶质瘤手术中的

1、精品医学文档 精品医学文档 精品医学文档 术中磁共振联合功能神经导航在中央区胶质瘤手术的应用 张家墅*、陈晓雷*、侯远征*、孙国臣*、李方晔*、郑刚*、李晋江*、许百男* eq oac(,)*中国人民解放军总医院神经外科(北京 100853 ) eq oac(,)通讯作者(E-mail: HYPERLINK mailto: )【摘要】目的 探索术中磁共振联合功能神经导航在中央区胶质瘤手术中的应用价值。方法 回顾性研究22例中央区胶质瘤患者，均接受1.5T高场强术中磁共振联合功能神经导航下显微手术。分别分析导航系统准确性、肿瘤切除程度、手术前后神经功能变化及其影响因素。结果 术中肿瘤切除程度的误

2、判率达到27.28%分母不足30，一般不算%。明确例数更好，后面也是，而术中扫描使54.54%患者受益。手术后15例（68.18%）患者神经功能改善或同术前，7例（31.82%）神经功能下降，功能下降者Karnofsky Performance Scale评分（Karnofsky Performance Scale，KPS）均大于60，生活能够自理。手术前后神经功能变化值K与肿瘤切除残腔与术中重建锥体束的距离D中呈正直线相关（r=1, P=0.003）。删除该段手术前后神经功能变化情况与胶质瘤病理级别（P=0.032, OR=68.713），术前KPS评分（P=0.012, OR=1.314）

3、及肿瘤切除残腔与术中重建锥体束的距离D中改为英文字母为宜。这样，便于后面的英文摘要中使用这个指标。是否大于5mm（P=0.006, OR=0.008）有关。结论 该研究充分验证了改为“验证了”术中磁共振联合功能神经导航的准确性、稳定性与可靠性。实现了最大限度保护神经功能与最大程度切除肿瘤的目的，体现了精准神经外科的理念。删除该段关键词 术中磁共振; 功能神经导航; 中央区; 胶质瘤中图分类号：Implementation of intraoperative Magnetic Resonance Imaging combined with fiber tract navigation in ce

4、ntral area gliomasZhang Jiashu, Chen x大写。余同。iaolei, Hou yuanzheng, Sun guochen, Li fangye, Zheng gang, Li jinjiang, Xu bainanDepartment of Neurosurgery, Chinese PLA General Hospital, 门牌路名Beijing 100853, China科室电话Abstract Objective To evaluate the feasibility and efficacy of intraoperative Magnetic R

5、esonance Imaging (IMRI) combined with fiber tract navigation in central area gliomas. Method Retrospectively collected 22 central area glioma cases改为被动语态形式, who underwent microsurgery under IMRI combined with fiber tract navigation system. Measured the accuracy of the navigation system, recorded the

6、 extents of tumor resection改为伴随状况修饰的分词形式, evaluate the differences between pre- and postoperative neurological functions and further analyze the influencing factors改为被动语态形式. Result According to the IMRI results, 27.28% cases were misestimated by surgeons concerning the extents of resection, and 54.5

7、4% benefit时态错误 from intraoperative scanning. After operations, the neurological functions of 15 cases were improved or unchanged , while the functions of 7 cases worsened. However, the 7 cases could care for themselvsthemselves with KPS scoring more than 60. K denoting the differences between pre an

8、d postoperative neurologic functions had positive linear correlation with D中 denoting the distances between resection cavities and pyramidal tracts (r=1, P=0.003).删除该段 The logistic regression revealed that neurological functions correlated with pathological grades (P=0.032, OR=68.713), preoperative

9、KPS scores (P=0.012, OR=1.314) and whether the D中不能有汉字 more than 5mm or not补充标注P值、OR值。. Conclusion This study confirmed the accuracy, stability and reliability of the IMRI combined with functional neuronavigation system, realized maximum tumor resection and minimum neurological preservation, consist

10、ent with the concept of the accurate and precise neurosurgery. 删除该段Key word Intraoperative magnetic resonance; functional neuronavigation; central area; glioma 术中超声、磁共振及血管造影等一系列术中影像技术，已经越来越广泛的应用于神经外科手术。功能磁共振、弥散张量成像及纤维束示踪技术的进步，也促进了功能神经导航的发展。正是这两项技术，使得神经外科手术由凭借经验判断肿瘤切除程度及重要功能结构位置的传统神经外科时代，发展到根据术中影像客观判

11、断肿瘤切除程度，功能神经导航实时显示重要功能结构位置的精准神经外科时代1。本中心自2009年安装高场强术中磁共振系统以来，积累了一些经验。胶质瘤是颅内最常见的原发性肿瘤，手术难以完全切除。中央区的胶质瘤病例，由于肿瘤紧邻功能区（本文“功能区”特指运动皮层及锥体束），手术治疗更加棘手。本研究在高场强术中磁共振联合功能神经导航下进行中央区胶质瘤切除手术，取得了满意的临床效果。说了很多还是没说到要点，重拟，交代研究背景1 对象与方法1.1 研究对象 以2010年1月-至2011年5月间在解放军总医院神经外科接受术中磁共振联合功能神经导航下手术的22例中央区胶质瘤患者为研究对象。其中男10例，女12例

12、，平均年龄15-72岁，平均（41.95 ）岁（15-72岁），其中男性10例，女性12例。根据WHO神经系统肿瘤分级，I级1例，II级3例，III级8例，IV级10例，交代肿瘤具体类型具体情况见表1)。1.2 研究方法1.2.1 术前准备 术前扫描 术前一天术前1d，采用1.5T高场强术中磁共振（Siemens Espree,Erlangen,Germany）进行扫描。解剖影像扫描应用T1加权三维磁化强度预备梯度回波序列(T1WI 3D MPRAGE, TE 3.02ms, TR 1650ms, matrix size 256256, FOV 250250mm, slice thicknes

13、s 1mm)。弥散张量成像（Diffusion tensor imaging, DTI），采取单次投照弥散加权自旋回波序列（single-shot, spin-echo diffusion weighted echo planar imaging sequence, SSEPI）。序列参数如下：TE 147ms, TR 9400ms, Matrix size 128128, Fov 251251mm, Slice thickness 3mm, Bandwidth 1502Hz/px, b value 0与1000s/mm2, Voxel 1.9mm1.9mm3mm, 40 slices。采用1

14、2个主弥散方向，连续无间隔扫描5个循环，总扫描时间7分49秒。血氧水平依赖功能磁共振成像（Blood Oxygen Level Dependent functional Magnetic Resonance Imaging, BOLD-fMRI），BOLD-fMRI序列采用梯度-平面回波成像（TE 60ms，TR 2540ms，FOV 192192mm，slice thickness 3mm），以组块设计完成双手交替对掌运动。3 导航计划 原始扫描数据通过局域网传输到导航计划工作站（VectorVision Sky, BrainLab, Feldkirchen, Germany）。应用PatX

15、fer 5.2（BrainLab）进行数据转换，应用iPlan2.6（BrainLab）融合各序列影像并制定导航计划。应用iPlan2.6中Object creation模块进行肿瘤范围勾勒。应用BOLD mapping模块生成手部运动皮层代表区：第一步，利用原始BOLD数据，分析生成激活的手部代表区，调整阈值（Threshold=4.5, P0.001），生成代表区的三维结构。第二步，利用object manipulation模块为手部代表区增加厚度为5mm的“外壳”，生成最终的三维影像。应用Fiber tracking模块进行锥体束重建，为最大限度保护神经功能，FA阈值选取0.12。参考N

16、imsky2等介绍的方法进行锥体束重建：第一步，根据手部代表区位置确定中央前回，调整矩形感兴趣区（Region of interest, ROI）包括整个中央前回下方白质，下端到达侧脑室顶部水平，追踪通过该空间内所有白质纤维。第二步，调整ROI包含一侧大脑脚底，保留仅通过该侧大脑脚底的白质纤维。第三步，删除明显不属于锥体束的纤维后，软件自动生成三维形态的锥体束。第四步，利用Object manipulation模块为锥体束增加厚度为5mm的“外壳”，完成锥体束重建。1.2.2 4术前评估 无导航计划前，由术者（高级职称）和第一助手（中级职称）根据普通磁共振影像及经验，讨论确定锥体束与肿瘤的位置

17、关系并制定手术计划。然后，根据导航计划中肿瘤与功能区的位置关系，重新讨论确定手术计划。术前一天术前1d，两名以上不知晓患者病史及影像学资料的高年资主治医生通过问诊、查体获得患者术前KPS评分K前。1.2.35 术中扫描及功能神经导航 数据传输 手术当天，将导航计划通过局域网传输到导航计划工作站（VectorVision Sky, BrainLab, Feldkirchen, Germany），用于术中功能神经导航。 术前注册 根据患者面部特征或人工标记物，进行导航注册。注册成功后，通过局域网连接导航系统与手术显微镜（OPMI Pentero，Carl Zeiss, Germany），注册显微镜

18、。两次注册误差控制在在3mm内，否则重复上述步骤直至满意。所有步骤完成后，导航计划中肿瘤范围、锥体束等内容，即可投射到显微镜下视野内，术者可以通过变换焦点深度及位置，达到实时镜下导航的目的。合二为一 手术过程 术者于切开硬脑膜开放蛛网膜前，根据镜下导航用消毒纸片标记手部运动皮层代表区，防止脑脊液流失后脑漂移造成的导航误差，达到保护手部运动功能的目的。切除肿瘤时，原则上先切除远离功能区的部分，然后最后切除靠近功能区的部分。当出现以下任意一种情况时停止手术：1、术者认为肿瘤切除完全。；2、镜下导航提示手术操作区域已十分接近或到达功能区。；3、脑脊液流失较多，脑漂移严重，严重影响导航准确性。手术停止

19、后，瘤腔止血，不铺垫任何止血材料以保证影像质量。覆盖术区，进行术中磁共振扫描。 术中扫描及导航计划更新 术中扫描仅线圈不同于术前，磁体、扫描序列及参数均同术前。此外，术中无法唤醒患者进行任务模式下BOLD-fMRI序列扫描。扫描后数据传输与锥体束重建方法均同术前。融合术中与术前影像，勾画残余肿瘤重建锥体束后，将更新得导航计划传输至导航工作站内将更新的导航计划传输至导航工作站内。导航重新开启后，无需重新注册，保存注册信息，使用更新的术中导航计划进行镜下导航。如此反复可行数次术中扫描或计划更新，直至肿瘤切除满意。1.2.46 术中评估 术中术者于扫描前，估计肿瘤切除程度。导航计划更新后，术者与第一

20、助手根据更新后的导航计划，观察有无远隔部位血肿，并根据残余肿瘤与术中锥体束距离决定是否继续手术。不知晓患者病史及手术情况的研究人员，根据术中影像计算肿瘤实际切除程度。最后一次扫描后，由以上研究人员分别测量计算肿瘤的最终切除程度（术前肿瘤体积-术后残留体积）/术前肿瘤体积）、肿瘤切除残腔与术前锥体束的距离D前及肿瘤切除残腔与术中最后一次扫描重建的锥体束间的距离D中。1.2.57 术后评估 术后3周由术前评估医生通过问诊、查体获得患者术后KPS评分K斜体，余同。后。患者手术前后神经功能变化值K=K后-K前。 1.2.68 统计学分析若患者K0，记录为1。若K0，则记录为0。应用logistic回归

21、分析手术前后神经功能变化情况与表1中各变量间的关系。应用直线相关分别分析K与D前、D中的关系。两组间比较采用t检验或Wilcoxon秩和检验。所有的统计分析应用统计软件spss 19.0（SPSS nc., Chicago, USA）完成。2 结果2.1 术前导航计划对手术入路的影响 由于根据普通磁共振影像及经验制定的手术计划，错误判断了肿瘤与功能区的关系，术者及第一助手根据术前导航计划，不同程度调整原定手术计划8例，占全部患者的36.37%分母不足30不算%。其中2例由于错误判断了中央前回与锥体束的位置，需要改变手术入路及体位。2.2 术中功能神经导航的准确性 22例患者术中神经功能导航误差

22、值需给出“导航误差值”的定义。另外，既然是误差，应该有正有负。可是，表1中导航误差全是正值，有点蹊跷。均小于3mm，平均误差为0.670.75标准差很大，比均数大；提示该误差不服从正态分布。现在的统计描述形式不妥。采用中位数四分位间距表示，见表1。术中显微镜下通过辨认手结解剖位置及皮层电刺激进一步验证了导航的准确性皮质电刺激可以作为运动皮质定位的金标准，作者如果要求用该技术评价BOLD fMRI技术的准确性，必须详注电生理参数。不能一笔带过，显得牵强。，见图（1）。2.3 术中磁共振扫描对肿瘤切除率的影响 22例患者中，除1例由于未切肿瘤前发生严重脑移位行第一次扫描外，其余21例第一次扫描前均

23、已行不同程度肿瘤切除。由术者见到扫描结果前填写问卷，对手术切除程度进行估计。术中第一次扫描证实术者判断准确16例，误判6例，误判率达到27.28%。而22例患者中仅10例患者只进行了1次术中扫描，证实肿瘤切除满意，其余12例（54.54%）均在切除后第一次扫描时，发现距离功能区安全范围内不同程度肿瘤残留，从而进一步行肿瘤切除。最终12例中3例获得全切除，8例获得次全切除，1例部分切除。22例患者中，全切除13例（59.09%），次全切除切除程度的判定标准是什么？8例（36.37%），部分切除需有定义，什么是部分切除。1例（4.54%），见表1。低级别胶质瘤（I、II级）组平均切除率77.50%

24、26.30%，高级别胶质瘤（III、IV级）平均切除率89.44%18.93%，两组切除率差异无统计学意义（P统计量均需斜体。余同。什么统计方法，统计值如何=0.298）。此外术中发现远隔部位血肿1例，行开颅血肿清除术，术后患者清醒，术后3周无新增神经功能障碍，生活能够自理。2.4 术中磁共振联合功能神经导航对术后神经功能的影响 22例患者中，术后神经功能改善8例（K01.8中只有0和1的定义，难道只在做回归时按1.8定义？），同术前7例（K=0），神经功能改善或同术前15例占68.18%。，功能下降7例占31.82%（K0）。7例术后肌力下降者，KPS评分均大于60，生活能够自理。术后除1例

25、患者术前偏瘫，术后左侧上下肢肌力II级，生活不能自理外，其余患者术后3周生活均能够自理。2.5 影响手术前后神经功能变化值的相关因素 所有22例患者在进行术中最后一次扫描后重建了锥体束，肿瘤切除残腔与术中最后一次扫描重建锥体束的距离D中范围为1-25.9mm，平均（9.977.26）mm；肿瘤切除残腔与术前锥体束的距离D前范围为-3.6-32.4mm，平均（14.729.00）mm。负值代表残腔与锥体束重叠。手术前后神经功能变化值K与肿瘤切除残腔与术中重建锥体束的距离D中有正的直线相关关系（r=1表示为绝对的1，欠妥。应为1.000或者0.999, P=0.003），如图3。K与肿瘤切除残腔与

26、术前锥体束的距离D前无直线相关关系（P=0.26）。D中小于5mm的7例患者中5例神经功能较术前下降，2例同术前。D中大于5mm的15例患者中，13例神经功能改善或同术前，2例较术前下降。D中大于5mm 患者组平均神经功能变化值与D中小于5mm组相比差异有统计学意义（P=0.008什么方法，统计值如何）。Logistic回归分析发现，手术前后神经功能改变情况与术前KPS评分（P=0.012, OR=1.314），胶质瘤病理级别（P=0.032, OR=68.713）及肿瘤切除残腔与术中重建锥体束的距离D中是否大于5mm（P=0.006, OR=0.008）有关。用列表的形式，给出偏回归系数、W

27、ald 2、OR及其95%置信区间、P值。较完整地报告关联关系的具体强度。D中与神经功能改变情况间的logistic回归分析中，将小于5mm定义为“1”，大于等于5mm定义为“0”为宜。3 讨论胶质瘤是颅内最常见的原发肿瘤，由于其常呈侵润性生长，手术难以全切且容易复发，治疗非常棘手。中央区是颅内胶质瘤常见的部位，由于其位于躯体运动及感觉中枢，患者往往伴有不同程度的肢体运动功能障碍，随着肿瘤进展及对周围运动皮层和皮层下传导束的破坏，症状会进行性加重最终导致偏瘫，严重影响生活质量。目前针对胶质瘤，国内外尚缺乏有效的治疗方法，手术依然是治疗胶质瘤的首选方法。国内外大量循证医学证据显示，手术尽可能多的

28、切除肿瘤手术尽可能多地切除肿瘤，减少瘤细胞负荷，能够达到延长患者生存期的目的。但是对位于重要功能区的胶质瘤，一味地追求肿瘤全切除，势必造成神经功能障碍，于是如何平衡切除肿瘤与保护神经功能这一对矛盾，成为神经外科一直探索的难题。最近研究显示，对于功能区的胶质瘤，保护神经功能比大范围切除更加重要3。然而，结构是功能的基础，不能在手术中清晰地辨认出重要结构，功能保护根本无从谈起。 术中影像及导航技术的发展，使得术中重要结构的可视化成为可能。与传统凭借经验判断相比，术中影像及功能神经导航能够将重要的结构及功能区投射到术野内，从而加以保护。术中磁共振诞生于上世纪90年代，此后经历了从低场强到高场强，从固

29、定磁体到可移动磁体等一系列发展，其在神经外科领域的应用价值已毋庸置疑，但是由于其高昂的投入，使得这一系统未得到广泛应用，尤其在国内神经外科领域。本中心于2009年率先在国内安装1.5T高场强术中磁共振系统，至今已积累了一些宝贵经验。术中磁共振联合功能神经导航在胶质瘤手术尤其是重要功能区胶质瘤的手术中，帮助巨大，甚至可以说是不可或缺的。文章总结了本中心一年多来，在术中磁共振联合功能神经导航下手术的22例中央区胶质瘤病例。该组病例充分证实了术中磁共振联合功能神经导航不仅可行而且准确、稳定、可靠。超过三分之一的患者于术前即受益于导航计划， 2例患者根据导航计划改变了原有体位及手术入路，避免了手术入路

30、错误导致的神经功能损伤。此外，导航计划系统能够更好地帮助术者判断肿瘤与功能区的位置关系，对于预后的判断及提高术前谈话的针对性亦帮助很大。该组病例导航误差均控制在允许范围内，导航准确性通过解剖辨认及术中电刺激得到验证。为防止导航误差可能造成的功能损伤，在标记功能区时，均增加了5毫米mm“外壳”，一旦镜下见到外壳即提示术者接下来的操作有可能损伤到重要的功能结构。该组病例中无1例导航或磁共振扫描相关并发症发生，尽管平均手术时间延长在结果中需具体报告，延长的程度如何。，但是与巨大收益相比，这点代价是微不足道的。目前国内外循证医学证据显示，在最大限度保护神经功能的基础上尽可能多的切除肿瘤在最大限度保护神

31、经功能的基础上尽可能多地切除肿瘤，有助于提高患者生存期4,5。术中磁共振联合功能神经导航的优势在于，打破以从前靠经验判断的弊端，通过提供客观影像学证据，实现保护功能前提下肿瘤的最大化切除。本研究显示，即使经验丰富的术者，术中对肿瘤切除程度的误判率亦接近三分之一。有超过一半的患者术中扫描后进一步切除肿瘤，避免了不必要的肿瘤残留，降低了肿瘤复发风险。国外同行报道，术者术中估计的病变切除程度与影像学证实的切除程度相去甚远。Gergamov等报道术中术者误判导致的肿瘤残留率为45.71%6。Nimsky C等报道借助1.5T术中磁共振切除胶质瘤，结果显示术中磁共振显著增加肿瘤的切除程度而并未增加额外风

32、险，47例胶质瘤患者中，36.2%得到全切除，其中7例全切除得益于术中扫描7。另外一组大样本量研究发现，137例胶质瘤患者中，41%术中扫描发现肿瘤残留，术中进一步切除使32%患者实现全切8。本研究22例患者，12例（54.54%）患者术中发现肿瘤残留，进一步切除后使得3例全切，8例次全切，1例部分切除。也就是说，有过半的患者受益于术中扫描，使得肿瘤进一步切除，避免了肿瘤残留。同国外学者报道结果的差异，可能由样本量及病理级别等不同引起，但是结论均提示术中磁共振联合功能神经导航能够明显提高胶质瘤的切除程度。此外1例老年女性患者术中扫描发现远隔部位血肿，立即行血肿清除术，出血原因为肿瘤占位效应解除

33、后脑塌陷导致桥静脉撕裂引起，术后患者意识清楚，无新增神经功能障碍。术中磁共振扫描及早发现了血肿，避免可能威胁生命的急性脑疝及二次手术。最大程度切除肿瘤要以保护神经功能为前提，因此按照目前胶质瘤的治疗理念，保存神经功能是首要目的。而术中磁共振联合功能神经导航最大优势也在于此，主要体现在以下几点：第一，术前导航计划使术者清楚肿瘤与功能区的位置关系，以便设计利于功能保护的最佳手术入路。通过阅读术前计划，术者能够做到心中有数，术中在接近功能区时谨慎轻柔操作。第二，当术者手术时，导航提示操作接近功能区或镜下功能区投影由虚线变为实线，提示已接近或达到功能区，应及时停止手术，进行术中扫描，纠正脑漂移，更新导

34、航计划，防止功能损伤。第三，术中扫描后，重建传导束计算传导束与肿瘤切除残腔距离，根据残余肿瘤与功能区距离，确定是否继续进行手术。继续手术则更新导航计划，待切除满意后继续扫描，重复上述步骤。如肿瘤切除满意或已接近功能区，则停止手术。正是由于以上的优势，使得所有患者，术后无1例新增神经功能障碍，22例患者中15例（68.18%）术后神经功能改善或同术前，7例（31.82%）术后神经功能下降者中，除1例术前即偏瘫不能自理外，其余患者患侧肌力均在III级以上，生活能够自理。相信随着术区水肿的消退，这部分患者在术后3-6月神经功能有可能进一步改善。猜测的语言不适宜这一结果明显优于既往报道的单纯导航组文献

35、？。虽然术后神经功能下降比例高于Wu等9报道的病例组，考虑可能与该组样本量有限且随访时间短有关。研究发现，手术前后神经功能变化与肿瘤切除残腔到术中锥体束的距离呈正相关，说明保持术区与功能区的安全距离，能够有效保护神经功能。相比之下，手术前后神经功能变化与肿瘤切除残腔到术前锥体束的距离无相关关系，提示术中脑与锥体束的移位使得导航失准，而术中扫描加导航更新能够纠正这种术中移位，更好的地保护神经功能，这也正是这套系统的优势所在。本研究将5mm作为肿瘤切除残腔与功能区的距离D中的安全阈值。分析显示手术前后神经功能改变情况与D中（P=0.006, OR=0.008）关系密切。D中5mm是神经功能的保护因

36、素，这与Nimsky C等报道结果一致10。Mikuni N等联合应用术中功能神经导航与皮层下电刺激，更好地保护了距离肿瘤1cm范围内的锥体束 11。这种数值差异可能由于研究方法及样本量等原因造成，相信安全范围的大小在今后更大规模的研究中会得以验证。但是术中电刺激联合功能神经导航利用了目前两种最为有效的锥体束保护手段，可以互为补充，必将成为今后临床应用的一种趋势。另外，手术前后神经功能变化情况还与胶质瘤病理级别、术前神经功能评分有关，病例级别越高、术前神经功能评分越高，术后神经功能下降风险越高。分析原因可能是肿瘤级别越高血供越丰富，靠近功能区有肿瘤残留出血时，追踪出血血管，容易损伤附近功能区，

37、造成术后神经功能下降。术前神经功能评分越高，往往提示肿瘤周围水肿未波及功能区或波及较轻，而手术操作势必造成术后周围组织水肿，导致术后神经功能下降。术前神经功能评分较低者，可能因为功能区被破坏或受水肿波及，使得术后神经功能变化不大。总之，该研究结果充分验证了术中磁共振联合功能神经导航的准确性、稳定性与可靠性。该系统的应用，能够最大限度的地保护神经功能，最大程度的地切除肿瘤，充分反映了精准神经外科的理念。当然，本研究存在缺乏随机、对照，样本量有限以及随访资料不全等不足，有待今后的研究中进一步完善。至少目前积极乐观的结果，预示着精准神经外科的美好的多余字。未来1 许百男，陈晓雷。.精准神经外科：高科

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