術中超聲標準切面聲像圖在輔助顱腦病灶切除中的應用價值

王意達，王 涌，毛 穎，王 怡

1. 復旦大學附屬華山醫院超聲醫學科，上海 200040；

2. 復旦大學附屬華山醫院神經外科，上海 200040

術中超聲標準切面聲像圖在輔助顱腦病灶切除中的應用價值

王意達1，王 涌1，毛 穎2，王 怡1

1. 復旦大學附屬華山醫院超聲醫學科，上海 200040；

2. 復旦大學附屬華山醫院神經外科，上海 200040

目的：評價術中超聲（intraoperative ultrasound，IOUS）導航技術獲取顱腦標準切面聲像圖，輔助切除顱內微小、深在或邊界不清病灶的應用價值。方法：前瞻性地連續募集86例發現顱內微小、深在或邊界不清病灶的患者，在手術切除中應用改良IOUS成像技術和手術設置，采集每例患者的標準切面圖片（水平、矢狀及冠狀面）。結果：86個病灶的組織病理學診斷包括海綿狀血管瘤、轉移性病灶、血管母細胞瘤、膠質瘤和放射性壞死灶。86例患者中，47例（54.7%）符合微小和深在的標準，34例（39.5%）符合邊界不清的標準，5例同時符合微小、深在和邊界不清的標準。86個病灶均獲得水平面標準聲像圖，而由于技術上的限制，矢狀面和冠狀面標準聲像圖分別在52個和46個病灶中獲得，13個病灶獲得全部3個標準切面聲像圖。通過IOUS導航技術，所有病灶均成功辨認和定位。共67個病灶（77.9%）進行了完整切除，19個病灶（22.1%）進行了部分切除。結論：根據本研究結果，建議對微小、深在或邊界不清的顱內病灶均使用IOUS技術以盡可能獲得3個方向上的標準切面聲像圖。通過應用這一簡單的改良技術，神經外科醫師可對此類病灶進行精確切除。

顱腦腫瘤；神經外科；術中超聲；磁共振成像

對于顱腦內病灶的治療，手術應在盡可能完整切除病灶的同時做到對周圍正常組織損傷的最小化［1-3］。為達到這一目的，術中要求對病灶進行精準的定位和定界。CT和MRI的出現解決了顱內病灶術前定位和定界的難題，然而在術中進行CT和MRI檢查并不總是可行的。盡管術中MRI（intraoperative MRI，iMRI）已被證明優于術中超聲（intraoperative ultrasound，IOUS），尤其是在探查微小殘留腫瘤方面更具優勢，但其所需設備昂貴，需專門手術配套器材，所以僅在一些大型神經外科手術中心配備，限制了其臨床應用［4-5］。另一種基于術前影像學資料的神經導航系統是目前常用的術中定位導航方法，但其具有先天性的內在缺陷：在打開顱骨后，腦組織勢必發生難以預測的變形和位移，因此對于微小、深在的病變使用術前資料來進行術中定位往往會導致巨大的偏差［6-7］。

將超聲作為診斷和導航工具應用于神經外科手術始于20世紀80年代［8］。由于超聲能提供實時圖像，且超聲探頭本身就能作為定位標志，因此IOUS已廣泛應用于顱腦病灶的術中定位、切除監測、引導穿刺及血流成像等方面［9-11］。然而，IOUS仍有其局限性：外科醫師經常抱怨超聲圖像難以理解。IOUS獲得的圖像往往是非標準切面的，對術中非超聲診斷醫師有時會造成不小的困擾。上述問題可能在處理皮層下淺表大病灶時沒那么突出，一旦遇到微小、深在或邊界不清病灶時，這一不足就會成為影響手術進程的障礙。

為改善IOUS在導航此類病灶時的局限，筆者總結多年的IOUS導航經驗發現，在術中獲得高質量的標準切面聲像圖或許是解決該問題的關鍵。術中在病灶切除開始前獲得并記錄高質量的標準切面聲像圖，能為之后的切除監測提供比較標準。本前瞻性研究嘗試將改進的IOUS技術應用于微小、深在或邊界不清病灶的手術切除過程。

1　資料和方法

1.1患者資料

前瞻性地連續收集復旦大學附屬華山醫院神經外科2013年6月—2014年5月所有因顱內病灶而接受擇期手術的患者資料，患者罹患的顱內病灶必須滿足下列至少一項標準才能被納入本研究。① 體積微小且位置深在，即病灶的深度/直徑比值＞1.0。為使研究標準具有可行性和客觀性，定義“深度/直徑比值”為腫瘤深度（大腦皮層至腫瘤表面的距離，以毫米為單位）除以腫瘤最大直徑（以毫米為單位）。根據既往經驗，該比值是一個敏感且易于使用的指標。② 超聲和（或）MRI圖像顯示病灶的邊界不清，即在影像學上難以將病灶與周邊正常組織區分開來。顱內有2處以上病灶的患者或接受急診手術的患者被排除。

在圍手術期，所有患者均進行CT和MRI檢查。所有患者在術前5 d內均進行靜脈注射含釓造影劑的MRI檢查。

1.2儀器和參數

本研究中所有IOUS導航均使用同一臺超聲儀器（ALOKA SSD-4000型超聲檢查儀，配備3.5～7.5 MHz術中超聲專用凸弧探頭，其表面大小僅20 mm×12 mm。所有檢查和導航圖像均使用DICOM格式連續記錄在儀器自身硬盤內。使用時探頭涂耦合劑，套無菌線套作為無菌措施。

1.3獲得標準切面聲像圖

患者體位和手術區域的選擇應以IOUS獲得盡可能多的標準切面（水平、矢狀和冠狀面）為目標。需指出的是，對于其他能改進超聲圖像質量的技術，如擴大顱骨切除范圍、在手術區域附近制作第2個骨窗專門供超聲探頭使用等，不能在本研究中使用。

在骨窗打開后剪開硬腦膜前進行第1次IOUS檢查的主要目的是獲得2或3個方向上的顱腦標準切面（盡量包含顱骨）聲像圖。此時主要使用3.5 MHz低頻超聲進行檢查。由于腫瘤部位及手術區域的限制，并不是所有病灶均能獲得3個方向上的標準切面聲像圖，但每個病灶至少應獲得兩個垂直方向上的標準切面聲像圖。顱內一些重要的解剖標志結構均能在這些聲像圖上得到辨認，如側腦室、脈絡叢、胼胝體和腦干等。

1.4病灶定位和切除監測

在聲像圖上辨認出重要的顱內結構后，切換探頭至合適頻率，對各種超聲成像參數進行調節，力求獲得最佳病灶聲像圖，盡可能地辨認病灶邊界。采用在兩個垂直切面上的交點進行病灶定位，即所謂的“十字交叉法”。打開硬腦膜后，再次進行IOUS檢查來確認病灶位置。病灶的大小、形態及其與周圍正常結構的關系應與術前MRI圖像進行比對。對于位置深在的顱內病灶，如果靠近功能區，手術入路的設計應避免對周圍重要結構造成損傷，此時可在IOUS引導下在病灶部位放置Fogarty導管，聲像圖上由導管尖端造成的混響偽像可作為定位標志。

手術期間，IOUS檢查可在必要時反復進行。當手術醫師感覺已對病灶進行完整切除后，進行最后一次IOUS檢查以判斷是否有病灶殘留。

2　結 果

2.1臨床結果

2013年6月—2014年5月期間，在復旦大學附屬華山醫院神經外科中心共586例患者連續接受擇期顱內病灶切除手術，其中86例患者［年齡7～78歲，平均年齡（42.0±16.4）歲］符合本研究的納入標準。86例患者中，男性52例（60.5%），女性34例（39.5%）。患者的首發臨床癥狀主要包括：癲癇、運動障礙、視野缺損和顱神經功能障礙等。顱內病灶的術后病理診斷包括26例海綿狀血管瘤、11例轉移性腫瘤（包括肺癌、乳腺癌、結腸癌和淋巴瘤等）、2例血管母細胞瘤、43例膠質瘤和4例放射性壞死病灶。表1歸納了這些患者的基線數據。86個病灶中，47個病灶符合標準①（54.7%），34個病灶符合標準②（39.5%），5個病灶同時符合標準①和②（5.8%）。

在1年的隨訪期內，86例患者中無1例發生死亡、顱內血腫或顱內感染的并發癥。其他不良反應事件，包括肺部感染、胃腸道出血、癲癇發作等與IOUS的實施無相關性，因此本研究沒有統計。

2.2聲像圖結果

聲像圖表現上，與周圍正常腦組織相比，86個病灶均表現為高回聲區，低級別膠質瘤和海綿狀血管瘤的內部回聲較均勻，而高級別膠質瘤和轉移性病灶的內部回聲常不均勻，內部會出現無回聲的壞死灶。病灶的組織病理診斷結果與聲像圖表現之間無特異的對應關系。有75個病灶通過IOUS進行了精確定位，其余11個病灶包括4個放射性壞死灶、5個膠質母細胞瘤和2個低級別膠質瘤病灶無法進行滿意定位，IOUS無法很好地顯示其位置（表2）。

表1　患者基線數據

表2　符合標準①或同時符合標準①和②的病灶深度、直徑及深度/直徑比值

2.3手術情況

對于滿足標準①的病灶，有42個得到完整手術切除，其中36個獲得術中冷凍切片檢查確認；5個病灶進行次全切除，其中2個病灶由于位置緊貼或已侵犯功能區而在術前就計劃進行非完全切除，3個病灶在術后第1天進行的MRI復查中發現了小的殘留病灶。對于符合標準②的病灶，21個病灶得到完整手術切除，其中15個獲得術中冷凍切片檢查確認；13個病灶進行次全切除，其中8個是術前就已計劃非完全切除，5個在術后第1天進行的MRI復查中發現了小的殘留病灶。對于同時符合標準①和②的病灶，4個病灶得到完整切除，1個術前就已計劃非完全切除。

2.4 IOUS結果

86個病灶均獲得橫切面聲像圖，52個獲得矢狀面聲像圖，46個獲得冠狀面聲像圖。其中13個病灶獲得全部3個方向切面的聲像圖。根據筆者的經驗，IOUS獲得病灶標準切面聲像圖的能力主要與病灶的位置有關。

根據本研究結果，標準切面聲像圖中的橫切面即水平面在IOUS導航中最有幫助。為獲得水平切面聲像圖，探頭必須垂直放置在硬腦膜或腦皮質上，并保持探頭方向與患者的水平面一致。此時上下平移探頭，能獲得一系列不同水平面上的標準切面聲像圖（圖1）。在這些聲像圖上，高回聲的顱骨、線狀高回聲的大腦鐮及無回聲的側腦室非常容易辨認，可作為定位標志使用。

在獲得水平切面聲像圖后，探頭旋轉90o即可獲得矢狀或冠狀切面聲像圖。正中矢狀切面聲像圖很難獲得，因為骨窗很少處于中線上，術中獲得的矢狀面圖像往往是旁矢狀面聲像圖，胼胝體、脈絡叢、側腦室和扣帶回等結構非常容易辨認（圖2）。側腦室也是冠狀面聲像圖上很好辨認的結構（圖3）。

2.5典型病例

病例1：男，32歲，由于“肢體抽搐1月余”入院。MRI檢查發現其左側海馬區域有一個微小病灶，在T2WI上呈低信號（圖4）。該患者接受了擇期病灶切除手術，術中骨窗位于左側顳葉。由于該病灶具有微小、深在且境界不清的特點，術前計劃使用神經導航系統進行術中定位。術中打開骨窗后，很快獲得水平方向腦干平面的標準切面聲像圖，但該病灶在聲像圖上非常難以辨認，且由于開顱后腦組織的變形和移位，基于術前影像學資料的神經導航結果也極不可靠。幸運的是，仔細研究患者術前MRI圖像，發現該病灶恰好位于腦干左側1.5 cm處，根據該信息，在術中實時水平面聲像圖上辨認出了回聲略強的病灶。經過測量，該病灶直徑7 mm，距離皮層32 mm，深度/直徑比值達4.6。之后，在實時IOUS幫助下，手術醫師用了25 min完成對該病灶的完整切除。術后病理診斷為星形膠質瘤Ⅱ級。

病例2：男，32歲，由于“頭痛2個月”入院。MRI檢查發現其左額葉有一個邊界不清的T2異常高信號病灶。患者入院后進行了擇期手術，術中骨窗打開后，IOUS很快獲得兩個方向上的標準切面聲像圖，同時找到腫瘤病灶。如圖5所示，該病灶表現為高回聲，與周邊水腫帶和正常腦組織難以區分，因此IOUS很難描繪出病灶的輪廓。不過，與術前MRI比較，IOUS的分辨率更高。在聲像圖上辨認出了更多的解剖結構：胼胝體溝、扣帶溝和扣帶回。此外，在聲像圖上確認腫瘤已侵犯扣帶回，而MRI上該處與腦水腫無法區分。術后病理結果顯示星形膠質瘤Ⅱ級。

圖1　術中超聲獲得的標準水平切面聲像圖及其與同切面的術前MRI圖像比較

圖2　術中超聲獲得的標準矢狀切面聲像圖及其與同切面的術前MRI圖像比較

圖3　術中超聲獲得的標準冠狀切面聲像圖及其與同切面的術前MRI圖像比較

圖4　星形膠質瘤術前MRI檢查及術中超聲

圖5　星形膠質瘤Ⅱ級術前MRI及術中超聲

3　討 論

對于神經外科醫師來說，微小、深在或邊界不清的顱內病灶往往是一種巨大挑戰。手術切除此類病灶的要點是，在術中無法直接觀察到病灶的前提下對病灶進行精確定位、實時了解切除范圍、判斷切除是否完整。在對腫瘤進行最大程度切除的同時將對周圍正常組織的損傷降到最低，能顯著改善患者預后，延長生存時間，提高生活質量。本前瞻性研究提出一種全新的標準切面聲像圖方法來改進IOUS的導航能力，并評價其有用性。

IOUS的應用最早可追溯到20世紀60年代，A型超聲在術中能有效顯示顱內病灶的相對位置［12］。而IOUS現代意義上的應用最早由Rubin等于1980年提出［8］，自此，IOUS成為神經外科術中導航的一項有用工具。但大部分臨床醫師在初次接觸IOUS時會感到無所適從：聲像圖上的各種顱腦結構很難與他們熟悉的CT或MRI圖像對應起來，尤其是在處理位置深在的病灶時；也很少有文獻就此問題開展研究。本研究的初衷就是力爭解決這個阻礙IOUS推廣的難題。

本研究顯示，術前在制訂患者體位和骨窗位置時，應將IOUS因素考慮進來，可大大改善IOUS獲得標準切面聲像圖的能力，使用3.5 MHz低頻探頭即能獲得包括整個腦組織和顱骨的標準切面聲像圖。本研究86例患者均至少獲得兩個方向上的標準切面聲像圖，證明方法切實可行。將超聲儀器調節到合適的參數設置后，即使使用手術室中的中端儀器（本研究使用ALOKA SSD4000型超聲診斷儀）也能獲得令人滿意的聲像圖。需指出的是，手術室使用的超聲儀器往往不是最新和最高端的，很多是放射科室淘汰下來的設備，盡管這種做法并不值得鼓勵，但本研究表明這些儀器即已能很好地為神經外科術中導航服務。

本研究也顯示，IOUS能在術中實時獲得高質量的標準切面聲像圖，考慮到所有獲得的聲像圖都是實時的，且超聲探頭本身就能作為定位標志使用，因此IOUS比iMRI導航有固有優勢。IOUS具有實時描繪顱內重要結構和病灶切除情況的能力，有時會影響手術入路的選取、加快手術的進程、減少對正常組織不必要的損傷。

在標準切面聲像圖上，一些解剖標志很容易辨認，如小腦、大腦鐮、側腦室、胼胝體、脈絡叢、腦干、顱骨等。在標準切面聲像圖上使用這些標志作為“導航關鍵點”，再加上一些必要的實踐，神經外科醫師即使沒有任何超聲基礎也能很輕松地理解超聲聲像圖。如病例2，在某些情況下，IOUS能提供比MRI更好的分辨率。IOUS所能提供的細節越多，越能幫助手術醫師對病灶進行精準切除，從而避免對重要功能區造成不必要的損傷。

本研究主要針對顱內微小、深在或邊界不清病灶的IOUS導航。根據筆者統計結果，此類病灶約占全部顱內手術病灶的14.7% （86/586）。海綿狀血管瘤和轉移性腫瘤往往很微小（24/26，92%）、位置深在（11/11，100%），使手術切除的難度大大增加。如病例1，如能結合術前MRI圖像和術中標準切面聲像圖，將有助于更快更準確地判斷腫瘤位置、邊界及切除范圍。

邊界不清的顱內病灶對手術醫師來說是另一種挑戰。膠質母細胞瘤、低級別膠質瘤和放射性壞死病灶往往具有邊界不清的特征。此研究并沒有仔細比較IOUS圖像與術前影像學資料之間的差異，但根據報道，IOUS描繪膠質瘤和正常組織交界區的能力有時優于CT或MRI［13-14］。同樣，超聲區分腫瘤組織與腦組織水腫的能力也高于CT和MRI。這些結論在本研究中得到了印證。

盡管IOUS具有上述一系列優點，但不可否認的是其在判斷腫瘤殘留方面的能力非常有限。超聲診斷醫師或手術醫師往往會將殘腔壁上高回聲的凝血塊誤認為殘留腫瘤，本研究同樣遇到了這個問題。在4例殘留腫瘤誤判的病例中，3例（3.5%，3/86）是超聲醫師誤將凝血塊認作殘留腫瘤。這個問題看來難以用現有的IOUS技術解決，準確判斷非常依賴超聲醫師的臨床經驗，且判斷難度在不同病例中各不相同。另一個造成誤判的原因是超聲波在經過注滿生理鹽水的手術殘腔時衰減非常少，產生了所謂的“后方回聲增強”效應，手術殘腔遠場出現環狀強回聲，同樣導致誤判。解決此類問題可能需要借助新興超聲技術，如超聲造影、彈性超聲成像等，值得進一步研究。

對于微小、深在或邊界不清的顱內病灶，均需使用IOUS技術盡可能獲得3個方向上的標準切面聲像圖。通過應用這一簡單的改良技術，神經外科醫師可對此類病灶進行精確切除。

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Value of intraoperative ultrasound-assisted surgery in resection of small， deep-seated， or ill-defined lesions

WANG Yida1， WANG Yong1， MAO Ying2， WANG Yi1（1.Department of Ultrasound， Huashan Hospital， Fudan University， Shanghai 200040， China； 2. Department of Neurosurgery， Fudan University， Shanghai 200040， China）
Correspondence to: WANG Yi E-mail: y_wang1111@hotmail.com

Objective: Intraoperative ultrasound （IOUS） has been increasingly used as a guiding tool during neurosurgical procedures. In this study， we aimed to evaluate the potential application of IOUS-assisted surgery in the resection of small， deepseated， or ill-defined lesions. Methods: Eighty-six consecutive patients with small， deep-seated， or ill-defined intracerebral lesions were studied prospectively. An improved intraoperative imaging technique and surgical setup were practiced during the surgery. IOUS was performed in three orthogonal imaging planes （horizontal， coronal and sagittal）. Results: Histopathological diagnoses of these 86 cases included cavernomas， metastases， hemangioblastomas， gliomas， and radiation necrosis. Forty-seven of the 86 lesions（54.7%） were small and deep-seated， 34 （39.5%） were ill-defined， and 5 （5.8%） were small， deep-seated， and ill-defined. Sonograms in the horizontal plane were obtained in all 86 cases. Sonograms in the sagittal plane and in the coronal plane were obtained only in 52 cases and in 46 cases， respectively， due to technical limitation. In 13 cases， sonograms in all three orthogonal planes were available. All lesions were successfully identified and localized by IOUS. Total resection was performed in 67 lesions （77.9%） and partial resection was performed in 19 lesions （22.1%）. Conclusion: We propose IOUS to be performed in three orthogonal planes when surgery is planned for small， deep-seated， or ill-defined brain lesions. By applying this simple， improved technique， surgeons can perform resection of these lesions precisely.

Brain neoplasm； Neurosurgery； Intraoperative ultrasound； Magnetic resonance imaging

R445.1

A

1008-617X（2016）03-0237-07

王怡 E-mail：y_wang1111@hotmail.com

（2016-08-25）