术中磁共振影像神经导航辅助经鼻－蝶垂体瘤切除术 （附42例分析

作者:庄冬晓,李士其,王镛斐

     作者单位：上海神经外科临床医学中心 复旦大学附属华山医院神经外科， 上海 200040          【摘要】  　　目的 探讨术中磁共振影像 （iMRI） 神经导航技术在经鼻-蝶垂体瘤切除手术中的应用。 方法 在PoleStar N20 iMRI神经导航系统辅助下施行经鼻-蝶垂体瘤切除术42例。对临床资料、iMRI成像情况及其对手术进程和手术结果的影响等进行分析。 结果 术中扫描2～5次，平均 （2.5 ± 0.87） 次。术中扫描发现肿瘤残留13例，其中2例因肿瘤包绕颈内动脉未进一步切除，另11例进一步切除后，达到影像学肿瘤全切除6例，次全切除5例。最终肿瘤的全切除率从69.0%提高到83.3%。无与iMRI相关的并发症。 结论 经鼻-蝶垂体瘤切除术中应用iMRI神经导航技术，为手术进程的指导及手术结果的实时判断提供了客观依据，从而提高了肿瘤的全切除率。

   【关键词】  术中磁共振成像； 神经导航； 垂体肿瘤； 经蝶手术

    Intraoperative magnetic resonance image-based neuronavigation in transsphenoidal surgery

    for pituitary adenoma: experience with 42 cases

    ZHUANG Dongxiao, LI Shiqi, WANG Yongfei, et al

    Shanghai Neurosurgical Center and Department of Neurosurgery, Huashan Hospital, Fudan University, Shanghai 200040, China

    Abstract:  Objective  To explore use of intraoperative MR image (iMRI)-based neuronavigation in the transsphenoidal surgery for pituitary adenoma.  Methods  Forty-two pituitary adenomas were resected via endonasal-transsphenoidal approach using the PoleStar N20 iMRI neuronavigation system. The clinical materials, iMRI acquisition and its influence on the surgical process and operative results were analyzed. Results  The times of intraoperative scanning ranged from 2-5 per surgery, averaging 2.5±0.87 times. Among the 42 patients, iMRI revealed residual tumor in 13, 2 of which were unable to further being resected due to the internal carotid artery being enclosed by tumor, another 11 underwent further resection with total removal in 6 patients and subtotal in 5. Finally, the rate of gross total removal increased from 69.1% to 83.3%. There was no iMRI-related complication.  Conclusion  iMRI-based neuronavigation provides objective information for guidance of surgical procedure and the real-time judgment of surgical results, which leads to a higher percentage of tumor removal in transsphenoidal surgery.

    Key words:  intraoperative magnetic resonance imaging;  neuronavigation;  pituitary neoplasms;  transsphenoidal surgery      

   我科于2005年底引进了Odin公司的PoleStar N20 iMRI神经导航系统，并于2006年2月~12月，在术中磁共振 （iMRI） 导航辅助下施行经鼻-蝶垂体瘤切除手术42例。现结合其临床应用情况，就iMRI对手术进程及手术结果的影响进行分析。

    1    对象与方法

    1.1    一般资料    男性28例，女性14例；年龄17~75岁，平均 （47 ± 12.5） 岁。术前有内分泌异常表现者10例，其中闭经溢乳综合征3例，肢端肥大症3 例，性欲及性功能减退5例；有视神经受压表现 （视力下降、视野缺损） 者31例，有头痛、呕吐等颅内压增高表现者12例，海绵窦受累 （如眼球活动受限、复视） 表现者1例；无任何阳性症状、体征者4例。术前内分泌检查显示：血清泌乳素 （PRL） 升高3例，生长激素 （GH） 升高4例，皮质醇升高1例，卵泡刺激素 （FSH） 升高2例，余32例未见明显激素水平异常。术前影像学检查 （CT及MRI） 均提示鞍区占位，病灶直径2~48 mm，平均 （30 ± 10.4） mm。

    1.2    iMRI系统    本单位使用的PoleStar N20 iMRI神经导航系统 （2005年经FDA、2006年经SFDA批准临床应用） 是目前唯一可安装于普通手术室的可移动开放式iMRI，场强为0.15 T。它由MR成像系统和手术导航系统两部分组成，前者包括扫描器、可移动系统支架、头部固定系统、射频屏蔽罩、射频接收线圈及监控器等，后者包括导航参考架、红外线追踪器及导航探针等。扫描器由一对在手术床头可升降的垂直排列永磁体、梯度线圈和射频发射线圈构成。扫描器由设备间内主机控制，所有输入、输出信号均经过传导板箱滤波。手术配备的麻醉机及监护仪均为磁兼容设备。经鼻-蝶手术中使用的手术器械除鼻窥镜为医用钛合金材料制成外，其余均为神经外科常规手术用。

    1.3    iMRI神经导航辅助经鼻-蝶垂体瘤切除术    Pole-Star N20 iMRI神经导航系统的临床应用已获本单位伦理委员会审核和批准，所有病人在术前均签署知情同意书。本组均行气管内插管静脉复合麻醉，病人取仰卧位，头后仰5°～10°，然后以PoleStar配套的钛合金头架固定。将射频接收线圈放置于适宜的位置 （使鞍区尽量接近线圈平面中心），并将导航参考架固定于头架上，保持术中相对位置固定。然后升起扫描磁体，尽量将病灶置于磁体的中心。系统同时通过红外线追踪器对病人参考架 （patient reference frame，PRF） 和磁体上的参考标志 （magnet reference frame，MRF） 进行定位、注册。然后将屏蔽罩 （starshield） 打开，覆盖整个手术床及扫描器。

    首先进行快速定位序列 （e-steady） 扫描，以确定扫描范围是否满意覆盖病灶和整个鞍区，并做适当调整，以获得最佳的扫描位置。然后进行术前影像扫描，通常选择T1加权、扫描时间7 min、层厚4 mm的序列 （可根据需要选择横断面、矢状面或冠状面扫描），扫描前注射增强造影剂钆喷酸二甲葡胺 （Gd-DTPA） 4 mg/kg体质量。

图像采集后，收回屏蔽罩，将扫描器降至手术床下，常规手术野消毒铺巾，铺巾时需用无菌透明塑料膜覆盖扫描器及参考架。手术操作流程与常规经鼻-蝶手术基本相同。通常采用右侧单鼻孔入路；如病人有明显的鼻中隔偏曲或一侧鼻甲明显肥厚，则选择相对容易进入的一侧。置入双瓣鼻窥镜至垂直板基底部，切开鼻中隔黏膜，缓慢撑开鼻窥镜，将垂直板自基底部折断并推向对侧 （注意勿将对侧的鼻中隔黏膜撕裂）。切除垂直板残端，打开蝶窦前壁，以Kerrison咬骨钳扩大蝶窦前壁，形成直径约1.5 cm的骨窗。切除蝶窦腔内的分隔及鞍底表面黏膜。打开鞍底并以Kerrison咬骨钳制作骨窗，骨窗大小因肿瘤位置、大小及生长方向而异，直径通常约1～1.5 cm。电凝并“十”字切开鞍底硬膜，暴露肿瘤后以不同型号的垂体刮匙配合吸引器分块切除肿瘤。至术者估计已初步完成肿瘤切除并适当止血后，以大小与瘤腔相近的骨蜡团置入手术残腔内，防止残腔内积血干扰对肿瘤切除情况的判断。将扫描磁体重新升起 （本系统具有记忆功能，扫描器可自动升至最近一次扫描位置）。然后用无菌手术单覆盖手术区域及扫描器，重复上述MR扫描步骤，了解肿瘤切除程度。由于扫描位置及扫描序列相同，不同时相采集的影像可同屏显示做为对比，同时导航系统自动实时更新导航参考影像。如术中扫描发现有肿瘤残留，则重新检查手术野，并在导航引导下进一步切除肿瘤。然后根据需要重复扫描，直至iMRI证实肿瘤全切或达到术前计划的切除范围。iMRI图像质量分为三个等级：清楚显示肿瘤边界及邻近解剖结构者为优，清楚显示肿瘤边界但邻近解剖结构显示不佳者为良，肿瘤边界及邻近解剖结构均显示不清者为差。

    术后3 d内行高场强MRI （1.5 T或3.0 T） 复查。

    2    结    果

    本组术中扫描2～5次，平均 （2.5 ± 0.87） 次。图像质量优32例 （76.2%），良8例 （19.0%），差2例 （4.8%）。影响成像质量的主要原因是周围环境中的射频干扰引起成像信噪比降低。

    6例肿瘤局限于鞍内或向蝶窦腔内生长的病人，iMRI扫描均未发现肿瘤残留。36例肿瘤向鞍上或鞍旁生长的病人中，术中首次扫描示肿瘤残留13例，其中2例因肿瘤侵犯海绵窦并包绕颈内动脉，iMRI示已达术前预期切除范围，故未做进一步切除；其余11例重新检查手术野后在导航下进一步切除残留肿瘤，最终扫描显示肿瘤全切除6例，次全切除5例 （2例因部分肿瘤已长入海绵窦内，3例因鞍上部分肿瘤质地较韧而未塌陷入术野，导致残留）。iMRI导航使肿瘤全切除率从69.0% （29例） 提高到 83.3% （35例），这一结果与术后3 d内高场强诊断性MRI复查的结果相同。

    术后病理学检查证实本组均为垂体腺瘤，其中无激素型24例，GH型6例，FSH型6例，PRL型4例，ACTH型1例，因肿瘤卒中而无法确定内分泌类型1例。

    术前体位安置、头架固定和注册需时平均40 min，加上iMRI采集过程，使手术总时间延长1～3 h不等，平均延时 （1.3 ± 0.88） h。未发现与iMRI相关的继发性感染、颅内血肿等并发症及由磁场引起的不良事件发生。

    典型病例：男，51岁。因进行性双眼视力下降伴性功能减退1年余入院。体格检查：右眼视力1.2，左眼视力0.4，双颞侧视野缺损。术前MRI示鞍内及鞍上占位，视交叉受压；考虑垂体腺瘤。行经鼻-蝶入路手术，在显微镜下切除肿瘤后行iMRI扫描，发现鞍上部分肿瘤残留，重新检查术野并进一步切除肿瘤后，再行iMRI扫描，见右侧鞍上仍有少量肿瘤残留。再次检查术野并在术中影像实时导航下进一步切除残留的肿瘤，最终iMRI扫描示肿瘤全切除。术后第3天行高场强MRI （3.0 T） 复查，证实肿瘤全切除 （图1）。术后病人左眼视力好转。病理证实为垂体无功能性腺瘤。

    3    讨    论

    传统经蝶垂体瘤切除术由于对手术野的暴露有限，无法完整显示整个鞍区，特别是鞍上及鞍旁的解剖结构；因此，术中对肿瘤切除程度的判断主要依赖术者的主观经验，这常常造成肿瘤的残留。近年来，一些新技术被应用于经蝶手术中以改善对手术区域的显露，包括神经内镜技术、神经导航技术及术中成像技术等。神经内镜的使用扩大了经蝶手术的视野，有助于了解鞍上和鞍旁部分的肿瘤切除情况[1]。但它无法发现隐藏于已塌陷鞍膈皱褶内的肿瘤，且对于一些多房性肿瘤，在内镜下常会将瘤内的纤维间隔误当成蛛网膜或鞍膈，从而导致肿瘤残留[2]。神经导航技术虽有助于术中对肿瘤 （特别是垂体微腺瘤） 的定位以及对海绵窦和颈内动脉等鞍旁重要结构的保护，但对于大腺瘤，特别是向鞍上生长的巨大垂体腺瘤，部分肿瘤被切除后，剩余肿瘤组织不可避免地会发生移位，导致基于术前影像的导航定位出现误差，从而影响术中对肿瘤切除程度的判断[3]。解决上述问题的最有效方法就是术中成像技术。最早应用于经蝶手术的术中成像技术是术中X-线 （包括平片和气脑造影），由于它只能显示骨性结构或脑池结构，而不是肿瘤本身，因此无法对手术结果进行判断。20世纪80年代以后，术中超声和术中CT被应用于经蝶垂体瘤切除手术，它们对肿瘤切除程度的判断及邻近重要解剖结构的保护有一定帮助。但由于术中超声为放置探头需另开骨窗，术中CT存在电离辐射，且两者对鞍区结构及肿瘤组织的分辨率均不高，因此限制了它们在经蝶手术中的推广应用。

    磁共振成像技术是过去20年来神经影像学领域最重要的技术进步，它具有分辨率高，可进行多平面扫描且无电离辐射等优点。但传统的诊断性磁共振机由于体积巨大，磁体呈长筒状和电磁系统结构封闭，限制了受检病人与外部环境的接触。同时，磁共振机操作环境需要满足磁场屏蔽、射频屏蔽、设备的高温冷却等特殊要求，不适于在常规外科手术室内安置，无法在手术操作过程中开展实时扫描成像。20世纪90年代中期，随着磁共振成像技术在硬件和软件上的发展，尤其是低场强开放式磁共振的出现，解决了上述影像设备的结构缺陷。在此基础上，Black等[4]率先将磁共振成像技术引入神经外科手术中。1995年，Erlangen和Heidelberg大学神经外科与西门子公司合作研制了世界上第1台iMRI系统[5]。此后，多个神经外科中心相继将iMRI技术应用于经蝶垂体瘤切除术中[2，6-10]。iMRI的出现使得神经外科医师对手术结果 （肿瘤的切除程度） 有了一个清晰、客观、实时的判断。Nimsky等[11]报道了106例iMRI辅助经蝶垂体瘤切除术，在术前计划全切除的85例中，iMRI扫描示肿瘤残留或可疑残留36例 （42%），经过对术野的仔细检查，29例做了进一步切除，其中21例达到全切除；在iMRI的帮助下，肿瘤的全切除率从58%提高到82%。此外，由于iMRI可对神经导航数据进行实时更新，因此避免了部分肿瘤切除后剩余肿瘤发生移位而导致的导航误差，从而实现了真正意义上的实时导航。在此基础上，对手术野以外的肿瘤，可在导航引导下予以切除。本组数据显示：在iMRI神经导航下肿瘤的全切除率得到了明显的提高 （从69.0%到83.3%）。但由于迄今为止的报道均非前瞻性随机对照研究，加之本组病例随访时间太短，因此，iMRI的应用是否能真正改善经蝶垂体瘤切除术的预后，尚需进一步研究。

对于高场强iMRI与低场强iMRI的优缺点尚存在争论。本单位使用的PoleStar N20开放式iMRI属低场强系统，其优点是：①体积小、可移动。②操作简便，手术医师可自己操作而无需额外的技术人员。③在手术过程中，磁体可降至手术床以下，因此大部分常规手术器械均可使用。④价格比其他高场强系统低，可安装于常规手术室内。但其成像质量不如1.5 T以上磁共振，虽然在临床应用中，其图像分辨率对于神经导航及术中判断肿瘤的切除程度已经足够，但对鞍旁海绵窦结构的显示与高场强磁共振相比，仍有较大差距。

    本组术前体位安置、头架固定、注册、消毒铺巾及iMRI采集过程使手术总时间平均延长1.3 h。随着操作熟练程度和配合默契程度的提高，上述术前准备及术中扫描所需的时间可望逐渐减少。iMRI导航技术正确、合理的应用，不增加术中、术后并发症 （如感染、颅内血肿等） 的发生率，本组无一例术后发生与iMRI导航应用相关的并发症。

    综上所述，iMRI导航技术的应用使传统经蝶垂体瘤切除手术发生了革命性的变化，它为神经外科医师提供了手术进程的实时引导和手术结果的实时、客观评价，从而提高了肿瘤的切除率。

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