超聲-MRI融合導航技術(shù)在神經(jīng)外科手術(shù)中價值的初步探討

胡 星 王 涌 呂仁華 楊柳松 徐 榮 顧宇翔

MRI神經(jīng)導航從1986年首次應用于臨床后，現(xiàn)已廣泛應用于神經(jīng)外科手術(shù)中。其擁有良好的軟組織分辨率，且不受氣體、骨骼影響，術(shù)中對病灶進行定位和引導，可提高手術(shù)的準確性和安全性［1］。但神經(jīng)導航使用的是術(shù)前影像資料，由于術(shù)中隨著顱骨的打開、腦脊液的流失，病灶不可避免地會發(fā)生腦移位，造成導航定位的偏差，尤其一些體積小的病灶會出現(xiàn)導航失敗而無法找到病灶。術(shù)中超聲具有實時性，不存在腦漂移現(xiàn)象，但其較低的軟組織分辨率限制了臨床應用。而超聲-MRI融合導航技術(shù)能結(jié)合二者的優(yōu)點，最早由Roberts于1986年首次應用于神經(jīng)外科術(shù)中定位［2］。近年來，超聲-MRI融合導航技術(shù)有了長足進步，可以非常便捷地將MRI的高空間分辨率和超聲的實時性進行互補，顯示出廣闊的應用前景［3］。常規(guī)超聲對于顱腦是盲區(qū)，超聲-MRI融合導航技術(shù)彌補了常規(guī)超聲的不足，使得病灶于術(shù)前得以顯現(xiàn)、精確定位。此外，由于超聲實時性的特點，可動態(tài)跟蹤手術(shù)進程，并通過瘤腔和術(shù)前MRI融合圖像，指導手術(shù)切除方向，為精準切除病灶提供保證。

方 法

1.研究對象

納入2018年1月—2018年12月在我院神經(jīng)外科進行手術(shù)的患者，其中試驗組34例，為超聲-MRI融合導航組，對照組62例，為MRI神經(jīng)導航組。所有患者均為單發(fā)病灶，均經(jīng)過術(shù)后病理證實。

2.儀器與設備

超聲機型：百勝公司（ESAOTE SPA；Milan，Lombardy，Italy）MayLab Twice。超聲探頭：淺表探頭La332，頻率3～11 MHz，直徑5 cm；小微凸探頭SC3123，頻率3～9 MHz，直徑4 cm。磁共振導航機型：美敦力公司 （Medtronic Inc.；Niapolis，Minnesota，USA）Medtronic StealthStation-S7。磁共振機型：美國通用電氣公司（General Electric Company；Boston，Massachusetts，USA）GE Signa HDxt 3.0T。CT機型：東芝公司（Toshiba；Tokyo Port Area，Japan）TOSHIBA Aquilion tsx-101A 64排。

3.檢查方法

3.1 MRI神經(jīng)導航和超聲-MRI融合導航

術(shù)前患者頭顱體表標記6～10個進行常規(guī)磁共振增強（造影劑：釓噴酸葡胺注射液）掃描（圖1A），圖像刻入光盤，并將DICOM圖像分別導入磁共振導航（圖1B）和超聲-MRI融合導航系統(tǒng)（圖1C），根據(jù)術(shù)前影像信息勾畫手術(shù)的體表邊界，并以此作為擬開顱范圍。

圖1 術(shù)前導航和擬開顱范圍

3.2 術(shù)中腦漂移糾正（圖2）

圖2 超聲-MRI融合導航校正腦漂移

隨著顱骨和硬腦膜的打開，腦脊液的流失，病灶在MRI神經(jīng)導航上會發(fā)生程度不同的漂移。術(shù)中超聲具有實時性，試驗組應用Fine Tuning功能，通過平移、旋轉(zhuǎn)超聲圖像，消除腦漂移，使術(shù)中超聲圖像和術(shù)前MRI增強圖像重新匹配，并測量各病灶的漂移距離和病灶中心距離腦表面的深度，分析病灶漂移距離和深度之間的相關(guān)性。

3.3 超聲-MRI融合導航判斷病灶殘余

病灶切除后超聲實時圖像與術(shù)前MRI增強圖像的同一切面相融合，通過觀察瘤腔與術(shù)前瘤體的吻合程度，判斷病灶切除程度（圖3）。以手術(shù)后即刻CT為參照，比較試驗組和對照組病灶殘余陽性率的差異。

圖3 術(shù)后超聲-MRI融合對殘余病灶評估（瘤腔邊緣呈厚壁環(huán)狀高回聲，紅箭所指）

4.判定標準和定量測定

對所有患者均依據(jù)術(shù)后即刻CT觀察病灶有無殘留。判定標準［4-5］：①術(shù)后CT對比術(shù)前CT或MRI增強圖像，同一平面對照；②術(shù)后即刻CT觀察手術(shù)切緣（是否有結(jié)節(jié)，異常實質(zhì)性密度），必要時待出血或氣體吸收后觀察圖像；③對于形態(tài)不規(guī)則腫塊，必須多個平面綜合分析。

5.統(tǒng)計學分析

采用SPSS 19.0統(tǒng)計軟件進行分析，P＜0.05為有統(tǒng)計學意義判定標準，計量資料均以xˉ±s表示，組間比較采用χ2檢驗，計數(shù)資料采用回歸法分析相關(guān)性。

結(jié) 果

1.試驗組和對照組一般情況

試驗組男性18例 （52.9%），女性16例（47.1%），對照組男性29例（46.8%），女性33例（53.2%）；試驗組年齡22～71歲，平均 （59.8±4.3）歲，對照組年齡18～71歲，平均（49.8±3.3）歲。病灶分布、大小、深度和病理結(jié)果比較見表1、2。經(jīng)卡方檢驗和方差分析，試驗組和對照組之間性別，年齡，病灶分布、大小、深度和病理結(jié)果的差異均無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。

表1 病灶分布比較

2.試驗組患者病灶深度與漂移距離相關(guān)性分析

以患者病灶深度為橫坐標，漂移距離為縱坐標，繪制散點圖（圖4），并根據(jù)散點走形趨勢，計算兩者相關(guān)性。經(jīng)回歸分析，得出病灶深度與漂移距離呈明顯負相關(guān)（r=-0.918，P＜0.05）。

圖4 試驗組患者病灶深度與漂移距離關(guān)系

3.試驗組和對照組術(shù)后切緣判定與CT符合率比較

術(shù)中切緣的準確判斷對病灶的完整切除起到?jīng)Q定性作用。本研究試驗組中良性病灶16例，惡性病灶18例；對照組中良性病灶32例，惡性病灶30例。試驗組中29例經(jīng)超聲-MRI融合診斷均判斷為切緣陰性，2例有殘留（圖5），與術(shù)后CT診斷結(jié)果一致；另有3例CT顯示有腫瘤殘余，但融合診斷漏診。對照組中41例與術(shù)后CT診斷結(jié)果一致，21例CT顯示腫瘤殘余。試驗組病灶全切率為85.3%（29/34），高于對照組的66.1%（41/62），差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。

圖5 膠質(zhì)母細胞瘤（59歲女性患者）術(shù)后超聲-MRI融合導航病灶殘留

表2 試驗組和對照組病灶的大小、深度和病理結(jié)果的比較

2組患者良、惡性病灶術(shù)后切緣判斷與術(shù)后CT的符合情況見表3。經(jīng)卡方檢驗，試驗組所有病灶術(shù)后切緣判斷準確率和惡性病灶術(shù)后切緣判斷準確率均高于對照組，差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）；試驗組良性病灶術(shù)后切緣判斷準確率與對照組間差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。

表3 試驗組和對照組術(shù)后切緣判斷與術(shù)后CT符合情況n（%）

討 論

1.病灶深度與漂移距離的相關(guān)性

由于顱腦手術(shù)過程中顱壓的改變，使顱內(nèi)病灶產(chǎn)生不定向的位置移動，即腦漂移，其會導致MRI神經(jīng)導航定位發(fā)生偏差。產(chǎn)生腦漂移的原因可能為［6-7］：①術(shù)中顱骨的去除，支撐結(jié)構(gòu)的解除，使腦壓下降，病灶向低壓方向偏移；②腦脊液的丟失，使得限制病灶移動的阻力降低，病灶發(fā)生更大程度移位；③實體病灶切除過程，病灶體積的縮小，引起殘余病灶產(chǎn)生移位。術(shù)中腦漂移導致術(shù)前影像不能反映術(shù)中病灶真實的信息，一直是MRI神經(jīng)導航普遍存在的問題。

國內(nèi)尚未有對顱內(nèi)小體積病灶進行MRI神經(jīng)導航腦漂移的研究，楊麗新等［8］對腦漂移概念進行了初步介紹，但未詳細闡明漂移機制以及意義。國外已開 展 相 關(guān) 臨 床 研 究［9］， 一 些 學 者 ， 如Prada等［10］，Ohue等［11］意識到腦漂移的重要性，并以此為依據(jù)進行術(shù)前定位和腦切除范圍制訂。本研究發(fā)現(xiàn)超聲融合導航對于顱內(nèi)相對較小病灶（腫塊最大徑≤腦漂移距離）的意義尤為重要。其中試驗組有5例（14.7%，5/34），患者硬腦膜打開后，MRI神經(jīng)導航指定的手術(shù)位置不能探及病灶，必須使用超聲重新定位。操作中應用融合成像Fune Tuning功能，將術(shù)中實時超聲圖像與術(shù)前MRI增強圖像再次校正，對準確定位手術(shù)切口有很大幫助。

理論上，由于重力作用及周圍腦組織緩沖作用，不同深度病灶的腦漂移距離不同：病灶越深，漂移距離越??；病灶越淺，漂移距離越大。本研究中，試驗組34例患者均有不同程度腦漂移，回歸分析結(jié)果顯示病灶距表面距離與病灶深度呈負相關(guān)（r=-0.918）。試驗組中有3例（8.8%，3/34）患者結(jié)果出現(xiàn)較大偏差，其原因可能為：①病灶大小和形態(tài)不同，對于壓力的降低其所產(chǎn)生的漂移有所不同；②研究中取病灶中心為參照點，對于形態(tài)不規(guī)則病灶，各部位漂移程度和方向亦不同；③對于深度不同病灶，壓力的降低其腦組織緩沖代償亦有所不同。研究發(fā)現(xiàn)，術(shù)前正確認識腦漂移重要性及漂移距離，及時糾正腦移位將明顯減少術(shù)中對正常腦組織的損傷。超聲-MRI融合導航不僅能糾正腦漂移，準確地定位病灶，而且還能實時地進行術(shù)中導航，對殘余病灶進行評估。國外文獻［12-14］有應用超聲-MRI融合導航技術(shù)對術(shù)后切緣進行良好評估的報道，國內(nèi)亦有對該應用進行研究的報道。不過多數(shù)研究還是停留在靜態(tài)的體表標記，倘若患者體位改變，或者需要變動頭架，原先的術(shù)前定位就不再適用。本研究中，我們嘗試動態(tài)融合定位病灶的方法，以消除手術(shù)過程中因變動患者和磁體相對位置的影響，取得了較好的效果。

2.超聲-MRI融合成像在病灶切除中的價值

對本研究中的試驗組和對照組進行對比分析發(fā)現(xiàn)，試驗組的病灶完全切除率、對所有病灶的術(shù)后切緣判斷準確率均明顯高于對照組，二者間的差異均有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。其中，對良性病灶的術(shù)后切緣判斷準確率在試驗組和對照組之間差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）；而對惡性病灶的術(shù)后切緣判斷準確率，試驗組高于對照組，二者差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。因此，超聲-MRI融合導航對邊界不清的惡性腫瘤，更有臨床價值。通過超聲-MRI融合導航，可提高惡性腫瘤的全切除率，與文獻［7.12］報道一致。

本研究中，試驗組有3例（3/34）患者CT顯示有腫瘤殘余，超聲-MRI融合圖像漏診。究其原因可能為：①3例患者均為惡性膠質(zhì)瘤，腫瘤對周邊腦組織浸潤，單從切緣并不能診斷腫瘤是否有殘留；②術(shù)前MRI增強能夠?qū)δ[瘤主體顯影，對于惡性腫瘤波及周邊腦組織顯示有限，因此與術(shù)前就顯示不全面的圖像融合，術(shù)后殘留概率本身就大；③對于形態(tài)不規(guī)則腫塊，術(shù)后瘤腔與術(shù)前腫塊不能完全重疊，這對于一些低度惡性腫瘤，雖然腫瘤邊界較清晰，但由于挖除腫塊后瘤腔已不能和術(shù)前影像重疊。

綜上所述，超聲-MRI融合導航對于手術(shù)完整切除病灶及判斷術(shù)后切緣病灶是否殘留，進一步確定治療方案有較大指導作用。同時為避免漏診，需多角度、多方位對比觀察以提高診斷準確性。

3.結(jié)論

超聲-MRI融合導航可實時糾正腦漂移，對發(fā)生移位的病灶進行重新定位。術(shù)后超聲圖像與術(shù)前MRI融合成像，可對比分析瘤腔邊緣性質(zhì)，輔助病灶的完整切除，能提高病灶尤其是惡性病灶的全切除率。