神經導航結合DTI技術在切除大腦功能區腫瘤的應用

聶 柳，邢孔學，劉興吉，夏 鷹，金 虎，陳建強，陳曉東，林 佳

(1.海口市人民醫院 神經外科，海南 海口570208；2.樂東黎族自治縣第二人民醫院;3.吉林大學第一醫院)

神經導航結合DTI技術在切除大腦功能區腫瘤的應用

聶 柳1，邢孔學2，劉興吉3*，夏 鷹1，金 虎1，陳建強1，陳曉東1，林 佳1

(1.海口市人民醫院 神經外科，海南 海口570208；2.樂東黎族自治縣第二人民醫院;3.吉林大學第一醫院)

目的 探討神經導航結合彌散張量成像(DTI)技術在切除大腦功能區腫瘤中的應用，對降低患者致殘率及提高腫瘤全切率的意義。方法 選取2012年1月至2014年12月醫院收治的36例顱腦功能區腫瘤患者為研究對象，按數字表法隨機均分為對照組(18例)和觀察組(18例)，其中觀察組采用神經導航結合DTI技術輔助手術治療，對照組患者則采用傳統手術方式切除腫瘤，比較兩組患者腫瘤全切率，采用Karnofsky功能狀態評分(KPS評分)評估患者術后機體功能狀態。結果 對照組患者腫瘤全切除8例(44.44%)，觀察組患者腫瘤全切除15例(83.33%)，兩組比較差異具有統計學意義(χ2=5.8997，P<0.05)；對照組患者10例(55.56%)KPS評分≥70分，觀察組患者16例(88.89%)KPS評分≥70分，兩組比較差異具有統計學意義(χ2=4.9846，P<0.05)，且兩組KPS評分得分比較有統計學差異(P<0.05)；觀察組患者在隨訪過程中14例無癥狀生存，2例病情復發，2例伴有癲癇癥狀；對照組患者9例無癥狀生存，4例出現病情復發，死亡2例，3例伴有長期不完全性運動功能障礙。結論 神經導航結合彌散張量成像技術可明確腫瘤切除范圍，有利于提高大腦功能區腫瘤全切率，改善患者術后機體功能狀態，保護大腦功能同時最大范圍切除腫瘤。

神經導航；DTI技術；大腦功能區腫瘤

(ChinJLabDiagn,2017,21:0802)

大腦功能區腫瘤由于病死率及致殘率較高，嚴重影響人類健康[1，2]。隨顯微神經外科技術發展，最大范圍切除腫瘤組織及保護患者大腦功能對于降低致殘率及改善患者生存質量具有重要作用[3，4]。神經導航是將術前顱腦影像資料輸入神經導航儀，可在術中實時精確定位顱腦病變及神經結構，它可實現顱腦手術微創化，是目前顱內病變定位最先進的技術手段[5，6]。彌散張量成像(DTI)技術是目前唯一能顯示神經傳導束的無創成像方法，神經導航結合DTI圖像融合后，可實現對腫瘤周圍皮質功能區及傳導束的雙重了解，將其傳輸至神經導航儀中，就可以在切除功能區腫瘤過程中對難以分辨的皮層功能區及傳導束實現可視化，從而達到最大程度的切除腫瘤，并且保護神經功能的目的[7，8]。本文探討神經導航結合彌散張量成像(DTI)技術在切除大腦功能區腫瘤中的應用，對降低患者致殘率及提高腫瘤全切率的意義。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選取2012年1月至2014年12月來醫院收治的36例顱腦功能區腫瘤患者為研究對象，其中男22例，女14例，年齡22-65歲，平均年齡(44.37±8.52)歲，病程1-24個月，平均病程(3.75±1.28)個月。按腫瘤發生部位分為：頂葉8例，額葉10例，額頂葉4例，顳頂葉3例，顳葉6例，枕葉2例，基底節區3例，其中右側21例，左側15例。將所有患者按數字表法隨機均分為對照組(18例)和觀察組(18例)，其中觀察組采用神經導航結合彌散張量成像(DTI)技術輔助手術治療，對照組患者則采用傳統手術方式，由資深醫生依據豐富臨床經驗選取手術入路、腫瘤切除范圍；兩組患者均行常規MRI與增強檢查。本研究經本院醫院倫理會同意，所有受試者均了解研究意義并簽署情同意書。兩組患者年齡、性別、病程等基本資料比較差異均無統計學差異，具有可比性(P>0.05)，見表1。

表1 兩組顱腦功能區腫瘤患者基本資料比較

1.2 DTI掃描與圖像后處理方法 觀察組患者于術前、術后3 d進行DTI掃描，儀器采用SignaExcite HD3.0T磁共振成像設備(GE Medical Systems，美國)，掃描參數設置：重復時間(repetition time，TR)：9300 ms，回波時間(echedelay time，TE)：81 ms，層厚5.0 mm，層距：0.5 mm，Dist factor 10%，掃描野(Field of View，FOV)：22 cm×22 cm，矩陣：128×128，總計獲取19層圖像，激勵次數(number of excitation，NEX)為1，每個層面均在21個方向上施加彌散梯度，b值為1 000 mm2/s，掃描時間：5 min 24 s。最終將采集的數據在SUN工作站(ADW4.0)上使用Func Tool軟件進行處理并生成DTI影像。對照組則只行MRI平掃與增強掃描。

1.3 手術方法 (1)觀察組將DTI序列圖像和導航序列圖像分別導入Medtronic導航系統中，并以導航序列圖像為參考影像，DTI序列圖像為工作影像，融合圖像后顯示腫瘤與相鄰神經纖維束等結構的三維圖像，并以此進行顯微切除手術，患者并依據腫瘤位置選擇手術體位，手術過程中在導航指引定位下，最大限度切除腫瘤部分，并避免功能區、神經結構的損傷；(2)對照組則依據MRI平掃與增強掃描結果，分析并確定相鄰神經纖維束和腫瘤的關系，以此設計手術入路、切口和切除范圍。

1.4 臨床評估及隨訪 兩組患者均于術后3 d復查DTI掃描，判斷腫瘤的切除情況，并計算全切除率(全切除率=腫瘤全切除例數/總例數×100%)。所有患者均于術前、術后3個月時，進行手術療效評估，并采用Karnofsky功能狀態評分(KPS評分)評分量表評估患者功能；采用卡氏腫瘤病人生存質量評分標準進行生活質量調查，由經過培訓的同一醫生評分。所有患者隨訪時間6個月-2年，均未失訪。

2 結果

2.1 兩組患者病理診斷結果 觀察組18例患者中14例神經上皮腫瘤(按病理分級為：Ⅰ級2例，Ⅱ-Ⅲ級10例，Ⅳ級2例)，2例腦轉移瘤，1例海綿狀血管瘤，1例淋巴瘤；對照組18例患者中12例神經上皮腫瘤(按病理分級為：Ⅰ級2例，Ⅱ-Ⅲ級9例，Ⅳ級1例)，3例腦轉移瘤，2例淋巴瘤，1例生殖細胞瘤2例。

2.2 兩組患者術后腫瘤切除情況比較 根據術后復檢結果，發現對照組患者腫瘤全切除8例(44.44%)，觀察組患者腫瘤全切除15例(83.33%)，兩組比較差異具有統計學意義(χ2=5.8997，P<0.05)，見表2。

表2 兩組患者術后腫瘤切除情況比較

2.3 兩組患者術后KPS評分情況比較 根據術后KPS評分結果，發現對照組患者10例(55.56%)KPS評分≥70分，觀察組患者16例(88.89%)KPS評分≥70分，兩組比較差異具有統計學意義(χ2=4.9846，P<0.05)，且兩組KPS評分得分比較，差異也具有統計學意義(P<0.05)，見表3。

表3 兩組患者術后KPS評分情況比較±s)

注：與對照組比較*P<0.05;**P<0.01。

2.4 術后隨訪情況 所有患者均未失訪，觀察組患者在隨訪過程中發現14例無癥狀生存，2例出現病情復發，2例伴有癲癇癥狀；對照組患者則出現9例無癥狀生存，4例出現病情復發，死亡2例，3例伴有長期不完全性運動功能障礙。

3 討論

對于破壞相鄰腦白質纖維束的惡性腦腫瘤患者，因破壞的神經傳導束無法恢復，手術中不用擔心已受到破壞的神經傳導束及術后可能造成的新的功能缺陷，手術時應盡可能多的切除腫瘤。但普通影像學檢查手段無法區分病變與神經傳導束的走行關系，上述影像學缺陷經整合至神經導航系統后造成顱腦功能區腫瘤手術常導致術后重大功能障礙，嚴重者喪失生活自理能力，手術要求最大限度切除腫瘤減少復發機會，同時應盡可能減少對正常腦組織損傷，降低致殘率，因此保護神經功能方法是神經外科醫生倍感棘手的問題[9-11]。由于功能區腫瘤常將附近腦組織推擠變形，因此術中很難利用常規解剖知識分辨皮質功能區，除皮層功能區外，對傳導束的保護具有同樣重要意義，由于這些傳導束的位置深，不易辨別，因此手術中能實時提供皮質功能區及傳導束信息的監測手段就顯得十分重要[12，13]。彌散張量成像利用彌散運動的各向異性，提供更精細的組織結構細節，腦白質束成像可清晰顯示腦白質各方面的白質纖維和傳導[14]。與彌散張量成像相比，T2WI雖然是顯示腦白質病變最敏感的常規MRI技術，但是神經病理學研究表明腦白質病變的范圍往往超出T2WI顯示的異常信號的邊界，也就是說T2WI常常會低估病變范圍。彌散張量成像由于能反映腦內水分子擴散的異常改變，間接指明擴散屏障如細胞膜、軸索的病變，所以能顯示T2WI上形似正常區域的病變，對于腦白質病病變范圍的評估明顯優于常規MRI[15]。與常規MRI相比，彌散張量成像能區別灰質和白質，可以直觀顯示包括腦白質纖維束在內的神經傳導束的走行和分布，清楚地顯示腫瘤與周圍白質纖維的位置關系，確定白質纖維的病理狀態及與腫瘤的距離，評估腫瘤對腦組織的浸潤、白質纖維束受壓情況及破壞情況，能發現傳統MRI不能發現的白質內纖維束微細結構和各向異性擴散早期的受損情況，并可鑒別腫瘤周圍是否存在有功能的白質纖維束，避免術中損傷受壓移位的白質纖維，是目前唯一能活體顯示腦白質纖維束的無創成像方法。此外，彌散張量成像可區分腫瘤的不同成分，可用于腫瘤與瘤周水腫、囊性病變與實性腫瘤的鑒別診斷，以及區分腫瘤囊變或壞死與腦膿腫區。

功能區大腦腫瘤與DTI融合并傳輸至神經導航儀，利用神經導航精確定位腫瘤，選擇最佳手術入路，實現最小皮膚切口、最小骨窗、最微創的皮層切口、最少皮層及傳導束損傷。

由于錐體束白質纖維傳導束密集，在DTI影像上錐體束呈現顯著的高信號影。DTI還可以顯示其它重要白質纖維束的走行，反映白質纖維束的病理狀態及其與鄰近腫瘤的解剖關系。通過DTI和導航序列影像的融合、三維重建及各向分割，可以在水平位、冠狀位和矢狀位表現出高信號的纖維束狀結構，從而準確判定錐體束的結構、走行、移位以及與鄰近腫瘤的空間毗鄰。通過DTI和導航序列影像的融合、三維重建及各向分割，可以在水平位、冠狀位和矢狀位表現出高信號的纖維束狀結構，從而準確判定錐體束的結構、走行、移位以及與鄰近腫瘤的空間毗鄰本文探討神經導航結合彌散張量成像技術在切除大腦功能區腫瘤中的應用，對降低患者致殘率及提高腫瘤全切率的意義，印證了導航手術對比傳統手術有優勢。

本研究結果表明，對照組患者腫瘤全切除8例(44.44%)，觀察組患者腫瘤全切除15例(83.33%)，兩組比較差異具有統計學意義，提示神經導航結合彌散張量成像技術可定位大腦功能區，選擇最佳手術入路，最大化保護功能區大腦皮層同時，最大化切除腫瘤組織，糾正神經導航移位，增加手術準確度，實時觀察判斷腫瘤組織切除面與功能區大腦皮層的關系，輔助切除殘余腫瘤，增加腫瘤全切率。結果中對照組患者10例(55.56%)KPS評分≥70分，觀察組患者16例(88.89%)KPS評分≥70分，兩組比較差異具有統計學意義，且兩組KPS評分得分比較有統計學差異；觀察組患者在隨訪過程中14例無癥狀生存，2例病情復發，2例伴有癲癇癥狀；對照組患者9例無癥狀生存，4例出現病情復發，死亡2例，3例伴有長期不完全性運動功能障礙；提示神經導航結合彌散張量成像技術可改善患者術后機體功能狀態，保護大腦功能同時最大范圍切除腫瘤。依據腫瘤組織與錐體束位置關系選擇手術入路，最大限度避開錐體束[16，17]，如錐體束位于腫瘤組織后方，選擇前入路或側方入路，錐體束位于腫瘤組織外側，選擇前入路或后入路，錐體束位于腫瘤組織前方，選擇后入路或側方入路，降低錐體束損傷風險。錐體束與腫瘤組織距離較大時可選擇全切除，腫瘤組織侵犯錐體束，選擇部分切除或活檢。

神經導航結合DTI技術選擇手術入路，顯微鏡下分離瘤腦組織界面，術中在導航下實時顯示病變與鄰近傳導束關系，并可通過不同顏色標識區分不同類型傳導束，從而實時指導術者明確神經傳導束受累區域與未受累區域界限，避免損傷病變邊緣未受累神經傳導束，準確避開腫瘤周圍錐體束，保護好神經纖維束，減少過度電凝與牽拉。綜上所述，神經導航結合彌散張量成像技術可明確腫瘤切除范圍，有利于提高大腦功能區腫瘤全切率，改善患者術后機體功能狀態，保護大腦功能同時最大范圍切除腫瘤。

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Applications analysis of Neuronavigation combined with DTI technology in resection of brain tumors

NIELiu,XINGKong-xue,LIUXing-ji,etal.

(DepartmentofNeurosurgery,HaikouPeople’sHospital,Haikou570208,China)

Objective This aim is to explore the applications of neuronavigation combine with diffusion tensor imaging(DTI) technology in the removal of tumors in the brain,and the significance in reducing morbidity and increase the rate of total tumor resection.Methods A total of 36 cancer patients with brain functional areas from January 2012 to December 2014 in our hospital were selected.They were randomly divided into control group(18 cases) and observation group(18 cases) according to number table.Patients in the observation group were undertaken the neural navigation technology combined with DTI assisted surgery,the patients in the control group using the traditional surgical removal of the tumor.The total resection rates in two groups were compared.Functional status were assessed by Karnofsky score(KPS score).Results 8 cases(44.44%) in the control group were totally removed of cancer patients,while resection of cancer patients in the observation group was 15 cases(83.33%),the difference was statistically significant(χ2= 5.899 7,P<0.05).10 patients(55.56%) in control group of KPS score ≥70 points,while in the observation group were 16 cases(88.89%) of KPS score ≥70 points,the difference was statistically significant(χ2= 4.984 6,P<0.05).There was statistically significant difference on KPS score in two groups(P<0.05).14 cases of asymptomatic survival,two cases of relapse,and two cases with seizures in the observation group during follow-up,while 9 patients with asymptomatic survival,4 cases of relapse,2 cases of death,3 cases with long-term incomplete motor dysfunction in the control group during follow-up.Conclusion The results show that neuronavigation combine with diffusion tensor imaging can confirm the tumor resection,it can improve total resection rate of brain function area,and improve postoperative functional status.It can protect brain function while the maximum range to remove the tumor.

Neuronavigation;DTI technology;brain tumors

海口市科技項目(課題編號：2011-SKG-12-124)

*通訊作者

1007-4287(2017)05-0802-04

R739.41

A

聶柳(1975-)，男，碩士研究生，副主任醫師，研究方向：顱腦腫瘤及顱腦外傷的外科治療。

2016-08-17)