DTI聯(lián)合神經(jīng)系統(tǒng)導(dǎo)航技術(shù)在幕上占位手術(shù)中的應(yīng)用研究

張瑞云，張 林

中樞神經(jīng)系統(tǒng)是人體最精細(xì)、重要的組織器官，其內(nèi)神經(jīng)血管錯(cuò)綜復(fù)雜，尤其是位于腦功能區(qū)的腫瘤手術(shù)切除率低、致殘率高，且易損傷神經(jīng)纖維束，導(dǎo)致不可逆的損傷[1]。因此對(duì)于顱內(nèi)腫瘤的手術(shù)，如何準(zhǔn)確定位、完全切除同時(shí)保護(hù)神經(jīng)功能，以提高患者生存質(zhì)量一直以來(lái)都是神經(jīng)外科醫(yī)師面臨的巨大挑戰(zhàn)。磁共振彌散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）技術(shù)可以無(wú)創(chuàng)地顯示腦內(nèi)白質(zhì)纖維束，直觀地顯示顱內(nèi)占位與鄰近白質(zhì)纖維束、腦組織的關(guān)系[2]，因此在進(jìn)行顱內(nèi)手術(shù)時(shí)可幫助外科醫(yī)師做出正確的抉擇，避免損傷顱內(nèi)重要結(jié)構(gòu)，同時(shí)也可清晰顯示皮質(zhì)區(qū)內(nèi)可能連接的線索。神經(jīng)導(dǎo)航技術(shù)能在術(shù)前將頭顱正常結(jié)構(gòu)及病變用三維的形式表現(xiàn)出來(lái)，并術(shù)中實(shí)時(shí)監(jiān)控，達(dá)到最好的手術(shù)效果。本研究探討DTI聯(lián)合神經(jīng)導(dǎo)航技術(shù)在顱內(nèi)病變手術(shù)中的應(yīng)用價(jià)值。

1 資料與方法

1.1資料按照資料篩選標(biāo)準(zhǔn)，收集2015-06至2017-12新疆石河子大學(xué)醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院神經(jīng)外科收治的幕上占位患者30例臨床資料為試驗(yàn)組，術(shù)前均行磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）常規(guī)序列及DTI序列掃描，并在術(shù)中將其與神經(jīng)系統(tǒng)導(dǎo)航技術(shù)相融合進(jìn)行手術(shù)；另回顧性分析2012-01至2017-12我院神經(jīng)外科收治的幕上占位患者28例臨床資料為對(duì)照組，術(shù)前行MRI增強(qiáng)掃描檢查，術(shù)中以傳統(tǒng)手術(shù)方式進(jìn)行切除。所選患者均簽署知情同意書，并獲得本院倫理委員會(huì)的同意。

1.2資料篩選標(biāo)準(zhǔn)納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）無(wú)磁共振檢查禁忌證者；（2）能配合完成檢查，圖像質(zhì)量清晰，不影響診斷者；（3）均未采取手術(shù)治療或放化療者。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）肝腎功能衰竭者；（2）不能耐受增強(qiáng)檢查者。

1.3影像檢查 采用GE公司3.0 T HD750 磁共振成像設(shè)備8通道頭部相控陣線圈，常規(guī)磁共振掃描序列包括：T1WI Flair、T2WI、Flair、DWI、T1WI三平面增強(qiáng)掃描及DTI序列掃描。其中DTI檢查時(shí)采用彌散加權(quán)平面回波序列，采用16個(gè)梯度方向，掃描參數(shù)：回波時(shí)間3.2 ms，重復(fù)時(shí)間4 600 ms，帶寬31.25 kHz，層厚2.9 mm，間距0 mm，掃描野240 mm×240 mm，矩陣512×512，掃描時(shí)間共317 s，掃描范圍包括整個(gè)頭部，采集次數(shù)為1次。

1.4圖像處理將掃描所得DTI組序列圖像傳導(dǎo)至AW4.6工作站，采用Functool中DTI后處理軟件包進(jìn)行處理。首先進(jìn)行校正，校正之后重新計(jì)算。然后選取腫瘤強(qiáng)化程度最明顯的區(qū)域放置感興趣區(qū)，采用對(duì)稱方法，得到相應(yīng)部位對(duì)側(cè)白質(zhì)區(qū)感興趣區(qū)，點(diǎn)擊Fiber Tracking 進(jìn)行重建纖維束，在DTI原始圖像上選擇，可顯示顱內(nèi)纖維束走形，有紅藍(lán)綠三種顏色標(biāo)記。選擇T1WI軸位增強(qiáng)掃描序列，與纖維束圖像融合，可見各個(gè)層面、位置纖維束走形及纖維束情況。

1.5術(shù)中導(dǎo)航術(shù)前將DTI序列與導(dǎo)航系統(tǒng)融合，重新計(jì)算白質(zhì)纖維束與腫瘤關(guān)系，選擇腦溝等自然生理間隙作為入路，避開腦功能區(qū)。

1.6病例隨訪所有病例均在術(shù)后復(fù)查MRI，觀察腫瘤是否全切；術(shù)前、術(shù)后對(duì)患者進(jìn)行神經(jīng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)功能體格檢查，了解白質(zhì)纖維束是否破壞及破壞情況；術(shù)后觀察患者有無(wú)新發(fā)神經(jīng)功能障礙。

1.7觀察指標(biāo)（1）術(shù)后復(fù)查兩組的腫瘤切除情況，計(jì)算全切率（全切率=腫瘤全切患者病例數(shù)/該組患者總例數(shù)×100%）；（2）術(shù)后隨訪觀察患者運(yùn)動(dòng)情況，比較手術(shù)前后患者運(yùn)動(dòng)功能；（3）比較手術(shù)前后患者的神經(jīng)功能障礙情況。

1.8統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS 20.0統(tǒng)計(jì)軟件包對(duì)本研究數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。計(jì)量資料以x±s表示，組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，計(jì)數(shù)資料以頻數(shù)和率表示，組間比較采用Pearsonχ2檢驗(yàn)。以雙側(cè)P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1一般資料兩組患者一般資料性別、年齡、腫瘤最大直徑、腫瘤類型四個(gè)方面比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，具有可比性，見表1。

2.2腫瘤切除率及術(shù)后肢體運(yùn)動(dòng)功能狀況比較（1）手術(shù)療效：試驗(yàn)組全切率為83.33%（25/30），顯著高于對(duì)照組的50.00%（14/28），組間比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（χ2=7.305，P=0.007）。（2）術(shù)后肢體運(yùn)動(dòng)功能：試驗(yàn)組術(shù)后肢體運(yùn)動(dòng)功能致殘率為6.67%（2/30），顯著低于對(duì)照組的35.71%（10/28），組間比較差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（χ2=7.450，P=0.006，表2）。

2.3術(shù)后新發(fā)神經(jīng)功能障礙 統(tǒng)計(jì)兩組新發(fā)神經(jīng)功能障礙時(shí)發(fā)現(xiàn)新發(fā)癥狀均為失語(yǔ)，其中試驗(yàn)組術(shù)后新發(fā)神經(jīng)功能障礙致殘率為6.67%（2/30），低于對(duì)照組的14.29%（4/28），但組間差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（χ2=0.906，P=0.341）。

3 討 論

從1992年Basser[3]在柏林磁共振年會(huì)上首次提出DTI以來(lái)，該技術(shù)就深受廣大專家學(xué)者的關(guān)注。因?yàn)樗梢詮姆肿铀郊叭S角度來(lái)描述病灶，可以無(wú)創(chuàng)地、直觀地顯示顱內(nèi)腫瘤與鄰近白質(zhì)纖維束以及腦組織的關(guān)系[2]，為臨床診斷及鑒別診斷提供更多的微觀信息。在腦腫瘤的治療方法中，最常用的還是手術(shù)切除腫瘤。神經(jīng)導(dǎo)航技術(shù)能在術(shù)前將正常頭顱及病變部位用三維的形式表現(xiàn)出來(lái)，并術(shù)中實(shí)時(shí)監(jiān)控，旨在達(dá)到最好的手術(shù)效果。腦腫瘤可使腦組織細(xì)胞發(fā)生自由水增加、組織結(jié)構(gòu)喪失，以及間質(zhì)內(nèi)細(xì)胞外水分子運(yùn)動(dòng)受限等變化。在幕上腦內(nèi)腫瘤中，位于大腦半球者，最多見的為膠質(zhì)瘤，好發(fā)于額頂葉[3]；其次為轉(zhuǎn)移瘤，但是轉(zhuǎn)移瘤常多發(fā)，且位于灰白質(zhì)交界區(qū)；腦膿腫、淋巴瘤、生殖細(xì)胞瘤等少見。在幕上腦外腫瘤中，最多見的是腦膜瘤。顱內(nèi)腫瘤易引起腦組織水腫，導(dǎo)致瘤周的白質(zhì)纖維束變化，主要包括白紙纖維束的移位、水腫、浸潤(rùn)及破壞四種變化形式[4,5]。

在腫瘤切除手術(shù)中，腫瘤是否全切對(duì)于患者的預(yù)后至關(guān)重要。在應(yīng)用手術(shù)方法治療腫瘤時(shí)，有研究結(jié)果表明，較大程度的切除腫瘤可以明顯增加低級(jí)別膠質(zhì)瘤患者的生存時(shí)間與無(wú)癥狀進(jìn)展期[6,7]，最近也有研究顯示該結(jié)論在Ⅲ、Ⅳ級(jí)膠質(zhì)瘤同樣適用[8]，因此腫瘤是否全切對(duì)于患者的預(yù)后至關(guān)重要。但是腫瘤的切除范圍又不能過大，否則可能會(huì)累及白質(zhì)纖維束，從而導(dǎo)致一系列的神經(jīng)功能障礙，對(duì)患者造成不可逆的損傷，嚴(yán)重降低其生存質(zhì)量。雖然常規(guī)磁共振平掃及增強(qiáng)掃描可明確腫瘤位置、大小、顱內(nèi)血管的走形，但卻不能顯示腫瘤周邊的白質(zhì)纖維束的形態(tài)及走形[9]。所以，為保護(hù)患者的生存質(zhì)量，術(shù)中往往犧牲腫瘤的切除程度[10]。杜昌旺等[11]提出了有效錐體束的概念（effective fibers of pyramidal tract，EPT），其反映了腫瘤對(duì)錐體束的影響程度，研究者可運(yùn)用DTT纖維束成像明確腫瘤與有效錐體束的關(guān)系，從而避開錐體束，提高手術(shù)安全性。神經(jīng)導(dǎo)航系統(tǒng)是一種綜合手術(shù)系統(tǒng)，是神經(jīng)外科輔助手術(shù)中的重大突破，其信息來(lái)源是多模態(tài)的影像資料，因此導(dǎo)入信息量的多少?zèng)Q定導(dǎo)航的準(zhǔn)確性[12]。兩者聯(lián)合可避免損傷重要神經(jīng)血管，以達(dá)到最佳手術(shù)效果[13]。本研究中，試驗(yàn)組腫瘤全切率明顯高于對(duì)照組，并且術(shù)后致殘率明顯低于對(duì)照組，說(shuō)明該術(shù)式在最大限度切除腫瘤的同時(shí)，保護(hù)了腦功能，明顯提高患者生活質(zhì)量。在統(tǒng)計(jì)術(shù)后新發(fā)功能障礙中，試驗(yàn)組新發(fā)功能障礙率低于對(duì)照組，但兩組之間差異并無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，可能與本研究收集病例過少，存在選擇偏移有關(guān)，后續(xù)應(yīng)加大樣本量進(jìn)行驗(yàn)證。

任何新技術(shù)都有存在的弊端，并且隨著科技的發(fā)展會(huì)有更好地技術(shù)予以代替。磁共振擴(kuò)散加權(quán)成像（diffusion weighted imaging，DWI）技術(shù)的革新，是其進(jìn)一步的發(fā)展和完善，是描述顱內(nèi)白質(zhì)纖維束的新方法[14]，其成像理論是假設(shè)人體水分子分布呈高斯擴(kuò)散模型。然而，由于細(xì)胞膜等微結(jié)構(gòu)屏障，水的擴(kuò)散常在人體中受到限制，而表現(xiàn)為非高斯分布，因此，此時(shí)應(yīng)用DTI重建顱內(nèi)白質(zhì)纖維束并不準(zhǔn)確。2005年由Jensen等[15]提出的擴(kuò)散峰度成像技術(shù)（diffusion kurtosis imaging, DKI）是基于人體組織水分子呈非高斯擴(kuò)散為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的，被認(rèn)為可更好地反映腫瘤組織中微結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的影響，同時(shí)，其能經(jīng)過后處理得到DTI的一系列相關(guān)數(shù)據(jù)，更真實(shí)地反映人體內(nèi)白質(zhì)纖維束的走形[16]。除此之外，DTI也不能作為活體纖維示蹤的金標(biāo)準(zhǔn)。因組織標(biāo)本微觀結(jié)構(gòu)的變化可發(fā)生在解剖、冷凍、脫水、固定、切片及溶解等處理過程中，應(yīng)用組織學(xué)方法在體外驗(yàn)證活體示蹤結(jié)果有很大難度[17]；同時(shí)，許多因素都可影響到計(jì)算結(jié)果，如運(yùn)動(dòng)偽影、信號(hào)丟失等。盡管其中諸多問題均已得到改善，但仍存在較大的局限性。

神經(jīng)導(dǎo)航系統(tǒng)的不足和弱點(diǎn)為不能實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)和糾正術(shù)中腦移位[18]。腦移位指原密閉的顱腔在術(shù)中打開后，受到腦脊液的流失、顱內(nèi)壓的變化及腦組織受重力或牽拉等因素的影響，從而發(fā)生腦組織空間的移位或變形。此時(shí)，導(dǎo)航系統(tǒng)不能自動(dòng)識(shí)別發(fā)生腦移位的白質(zhì)纖維束，仍按術(shù)前影像資料進(jìn)行導(dǎo)航，因此在手術(shù)中會(huì)出現(xiàn)腫瘤切除不全、腫瘤切除范圍過大的情況。

表1 兩組幕上顱內(nèi)占位患者一般資料的比較（x±s）

表2 兩組幕上顱內(nèi)占位患者腫瘤切除率及術(shù)后肢體運(yùn)動(dòng)功能狀況比較（例數(shù)）

近年來(lái)，隨著醫(yī)學(xué)診斷技能的提高，有研究融合了血氧水平依賴-功能性磁共振成像（blood oxygen level dependent-functional magnetic resonance imaging，BOLD -fMRI）和DTI技術(shù)進(jìn)行顱內(nèi)手術(shù)，結(jié)果顯示，可進(jìn)一步減低術(shù)后致殘率[19]。本研究中，單純使用了DTI技術(shù)，只是顯示有效錐體束的走形，未準(zhǔn)確判斷腫瘤位置功能區(qū)的具體功能支配情況。因此，如果將二者融合，可更好地顯示功能區(qū)指導(dǎo)手術(shù)順利進(jìn)行。

總之，DTI聯(lián)合神經(jīng)系統(tǒng)導(dǎo)航技術(shù)在幕上顱內(nèi)占位手術(shù)中能取得良好地手術(shù)效果。同時(shí)，隨著技術(shù)的進(jìn)展應(yīng)更多的關(guān)注新技術(shù)的發(fā)展，使其更好地為人類醫(yī)學(xué)做出貢獻(xiàn)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]Salma A. DTI in brain tumor surgery [J]. J Neurosurg,2015, 122（2）: 474.

[2]Forst D A, Nahed B V, Loeffler J S,et al. Low-grade gliomas [J]. Oncologist, 2014, 19（4）: 403. DOI:10.1634/theoncologist.2013-0345.

[3]Basser P J. Fiber tract following in the human brain using DT-MRI data [J]. Ieice Trans Inf Sys D, 2002, 85（1）:15-21.

[4]李 威, 張?jiān)仆? 陳述花,等. 混合性膠質(zhì)瘤的影像學(xué)表現(xiàn)[J]. 臨床放射學(xué)雜志, 2004, 23（2）: 104-108.DOI: 10.3969/j.issn.1001-9324.2004.02.004.

[5]王忠誠(chéng).王忠誠(chéng)神經(jīng)外科學(xué)[M].武漢: 湖北科學(xué)技術(shù)出版社, 2005: 125-126.

[6]趙 巍. DTI及DTT對(duì)顱內(nèi)腫瘤診斷中的研究與臨床應(yīng)用[D]. 石家莊: 河北醫(yī)科大學(xué), 2015.

[7]Rezvan A, Christine D, Christian H,et al. Long-term outcome and survival of surgically treated supratentorial low-grade glioma in adult patients [J]. Acta Neurochirurgica,2009, 151（11）: 1359-1365.

[8]Sanai N, Polley M Y, Berger M S. Insular glioma resection:assessment of patient morbidity, survival, and tumor progression [J]. J Neurosurg, 2010, 112（1）: 1-9.

[9]Sanai N, Polley M Y, Mcdermott M W,et al. An extent of resection threshold for newly diagnosed glioblastomas [J]. J Neurosurg, 2011, 115（1）: 3.

[10]劉俊華. 3.0T磁共振彌散張量成像在膠質(zhì)瘤切除術(shù)中的應(yīng)用價(jià)值[J]. 中國(guó)CT和MRI雜 志, 2016, 14（1）:30-72. DOI: 10.3969/j.issn.1672-5131.2016.01.010.

[11]杜昌旺, 史羅寧, 王茂德, 等. BOLD-fMRI聯(lián)合DTIFT功能神經(jīng)導(dǎo)航技術(shù)在額頂葉膠質(zhì)瘤手術(shù)中的應(yīng)用[J].陜西醫(yī)學(xué)雜志, 2017, 46（10）: 1368-1370. DOI:10.3969/j.issn.1000-7377.2017.10.018.

[12]Qiu T M, Zhang Y, Wu J S,et al. Virtual reality presurgical planning for cerebral gliomas adjacent to motor pathways in an integrated 3-D stereoscopic visualization of structural MRI and DTI tractography [J]. Acta Neurochirurgica, 2010,152（11）: 1847. DOI: 10.1007/s00701-010-0739-x.

[13]胡先超, 張少軍, 韓 易, 等. DTT成像聯(lián)合神經(jīng)導(dǎo)航在腦功能區(qū)腫瘤手術(shù)中的應(yīng)用[J]. 中國(guó)微侵襲神經(jīng)外科雜志, 2017, 22（3）: 119-122. DOI: 10.11850/j.issn.1009-122X.2017.03.007.

[14]陸 挺 , 馮 鳴 , 崔 崗 , 等 . 磁共振彌散張量成像示蹤神經(jīng)纖維束結(jié)合神經(jīng)導(dǎo)航在腦功能區(qū)膠質(zhì)瘤手術(shù)中的應(yīng)用[J].廣東醫(yī)學(xué), 2016, 37（15）: 2275-2277. DOI:10.13820/j.cnki.gdyx.20160809.005.

[15]Jensen J H, Helpern J A, Ramani A,et al. Diffusional kurtosis imaging: The quantification of non-gaussian water diffusion by means of magnetic resonance imaging[J]. Magn Reson Med, 2005, 53（6）: 1432-1440. DOI:10.1002/mrm.20508.

[16]Maurer M H, Heverhagen J T. Diffusion weighted imaging of the prostate-principles, application, and advances [J].Transl Androl Urol, 2017, 6（3）: 490. DOI: 10.21037/tau.2017.05.06.

[17]周旭嘉. DTI定量參數(shù)在評(píng)價(jià)膠質(zhì)瘤分級(jí)及浸潤(rùn)程度中的應(yīng)用探索[D].大連: 大連醫(yī)科大學(xué), 2015.

[18]Soza G, Grosso R, Labsik U,et al. Fast and adaptive finite element approach for modeling brain shift [J]. Comput Aided Surg, 2010, 8（5）: 241-246.

[19]孫勝玉, 馬 輝, 王曉東, 等. BOLD-fMRI和DTI結(jié)合神經(jīng)導(dǎo)航在枕葉視覺功能區(qū)附近病變切除中的應(yīng)用[J]. 中華神經(jīng)外科雜志, 2011, 27（9）: 925-928. DOI:10.3760/cma.j.issn.1001-2346.2011.09.019.