脑血管畸形显微神经外科治疗术中监测及辅助技术新进展

林佳，金虎，夏鹰，聂柳，王涛，王硕

脑血管畸形是一种先天性中枢神经系统血管发育异常，以脑动静脉畸形及脑海绵状血管畸形较为常见。显微神经外科治疗脑动静脉畸形及脑海绵状血管畸形过程中的核心要务为最大限度切除病变并保护神经功能。近年来，术中监测在脑血管畸形显微神经外科治疗过程中获得了越来越广泛的应用。本文回顾了最近脑动静脉畸形及脑海绵状血管畸形显微神经外科治疗术中监测方面的最近进展并进行了简要总结，以期为临床应用提供借鉴经验。

1 脑动静脉畸形

目前显微神经外科是治疗脑动静脉畸形的有效方法。近年来，随着显微手术技术的日臻完善及新技术的采用，脑动静脉畸形显微切除术中监测技术取得了突飞猛进的发展。

1.1 神经导航 神经导航指导下显微外科手术治疗较传统手术治疗更加安全，可显著减低术后并发症，改善脑动静脉畸形患者的手术效果[1]。而术中计算机体层扫描血管造影（intraoperative computed tomography，iCTA）与神经导航系统的融合，使得小型脑动静脉畸形实现准确定位[2]；在此基础上，神经导航系统引入计算机体层扫描三维旋转血管造影（3-dimentional rotational angiography，DynaCT）用于脑动静脉畸形的术中定位，可准确定位小型脑动静脉畸形以及邻近神经传导束的脑动静脉畸形，实现了无框架化立体定向导航（frameless stereotactic navigation）[3]。

目前最新采用的磁共振显像技术之一为术中磁共振时间分辨对比剂动态显像技术（intraoperative time-resolved imaging of contrast-kinetics，iTRICKS），将其融合至导航系统，不仅可以精准定位病变位置，并可在一定程度上减少对全脑血管造影术的依赖[4]。而三维时间飞跃磁共振血管造影（3-dimentional time-of-flight magnetic resonance angiography，3D-TOF MRA）在确定供血动脉及引流静脉外，可同时将病变周围脑组织图像经容量理化处理后“骨骼化”显示脑动静脉畸形，在同一层面显示脑动静脉畸形与邻近脑沟、脑回的关系，从而为显微神经外科切除脑动静脉畸形提供有益的帮助[5]。融合了弥散张量纤维束成像（diffuse tensor tractography，DTT）的神经导航系统可清晰显示毗邻锥体束的脑动静脉畸形与锥体束的关系，从而在最大程度切除脑动静脉畸形的同时保护锥体束[6]。近年来，研究人员开发出立体视觉导航（stereoscopic navigation）技术，即将计算机体层扫描（computed tomography，CT）、磁共振血管造影（magnetic resonance angiography，MRA）及术中超声造影（contrast-enhanced ultrasound，CEUS）来源的影像数据整合后，与术野重叠生成三维导航影像，呈现于偏光显微镜术者视野下，随着术者移动探针实时实地指导手术操作[7]。

由于脑动脉畸形可造成皮层运动区发生“重构”，造成相应运动区域血流发生变化，从而影响功能磁共振成像（functional magnetic resonetic imaging，fMRI）对运动区域的定位。为解决这一问题，有学者将fMRI与磁刺激（magnetic stimulation）及脑磁图（magnetic encephalography，MEG）整合至神经导航系统中可确定皮层运动区域，并确定重构后的皮层运动区分布，从而实现准确定位病变与运动区界限[8]。

1.2 吲哚菁绿造影 吲哚菁绿造影（i ndocyanine green angiography，ICGA）目前被广泛应用于脑动静脉畸形显微神经外科治疗监测领域，可准确评估血管属性及病变范围。目前使用的吲哚菁绿造影多经外周静脉进行，病变供血动脉、引流静脉以及毗邻病变的正常动脉及静脉显影时间间隔较短，手术医师常需重复进行吲哚菁绿造影判断不同种类血管属性。近年来，由前循环供血的脑动静脉畸形的治疗中，有学者采用经颈总动脉吲哚菁绿造影（intra-arterial ICGA），发现不同属性血管造影显像高峰顺序依次为病变供血动脉、正常动脉、病变引流静脉及正常静脉，且不同类别血管显像时程间隔较经静脉吲哚菁绿造影明显延长，为术者提供更为充足的时间辨别不同类别的脑血管[9]。目前尚无关于经颈总动脉吲哚菁绿造影判定脑动静脉畸形血管属性的其他相关报道，该种方法为术中准确判断不同类别血管属性提供了新思路，其价值及安全性尚有待于后续研究。

近来一项名为吲哚菁绿光密度分析的术中监测方法被引入到脑动静脉畸形术中监测过程，即通过对吲哚菁绿造影、荧光造影过程中病变供血动脉及引流静脉的血管荧光强度进行分析后生成彩图，通过色彩梯度区分供血动脉、引流静脉及其血流方向和血流量；同时，可在术中实时生成标定血管半量荧光密度峰值图表，通过对标定血管半量荧光密度峰值大小及峰值出现时间的早晚进行半定量区分，从而区分供血动脉、引流静脉及正常脑组织[10]。该种方法的确切临床应用价值尚有待于大宗病例证实。

此外，近年来，有学者使用图像处理软件（如FLOW800软件系统）开发出分析型吲哚菁绿造影（analytical indocyanine videoangiography，aICG-VAG），即将术中吲哚菁绿造影图像进行编码构建出脑动静脉畸形的实时高清彩色结构图，从而指导神经外科医师实时确定脑动静脉畸形的供血动脉、引流静脉属性及血流方向，并于每一操作步骤完成后通过颜色变化实时显示出脑动静脉畸形的治疗进度[11]。有部分学者将定量分析软件引入吲哚菁绿造影图像系统，通过定量分析软件对血液流速及血管管径进行计算，并根据预设参考系统进行比较，从而最终使用计算软件进行参数化（变帆速率、血管直径等）流式分析确定血管属性，实现血流的参数化定量分析[12]。

1.3 彩色超声 彩色超声根据血流像素的多普勒位移产生图像，从而清晰显示血流状况。畸形血管团经彩色血流成像主要表现为具有双色血流特征的团块状声影，界限较清晰；若其内存在栓塞区域，可表现为高回声无血流信号。

与吲哚菁绿造影相似，彩色超声血管造影可反映脑动静脉畸形的深部血流走行情况并可反复进行操作；此外，彩色超声血管造影不具有吲哚菁绿造影的热效应，可作为吲哚菁绿造影的有益补充。其所需设备主要为超声血管造影诊断仪，配备术中专用凸阵探头及无菌塑料套，可实时编码超声造影及并对时间强度曲线进行分析。彩色超声血管造影相关研究显示动静脉畸形较脑组织呈高回声，较脑脊液呈略低回声，可显示直径＜1.5 cm的残余动静脉畸形，并可以通过血流方向及血管是否存在特征性搏动确定动静脉畸形的供血动脉[13]。研究发现某些血流动力学参数，如阻力系数（resistive index，RI），除用于判断血管种属外，也可用于判断脑血管畸形切除程度。脑动静脉畸形切除后阻力系数常明显高于术前；若阻力系数未发生显著变化，常提示存在残余脑动静脉畸形[14]。部分学者在使用彩色超声血管造影技术时结合阻力指数共同进行术中监测，根据脑动静脉畸形切除后供血动脉阻力指数的变化幅度，即切除后较切除前相比变化至某一参考水平可认为脑动静脉畸形完全切除，从而制订出脑动静脉畸形切除程度参考指标[15]。

1.4 神经电生理 影响脑动静脉畸形显微神经外科治疗预后的关键因素之一是脑组织的血液供应情况。显微神经外科手术过程中监测缺血性事件成为预防术后并发症的关键。神经电生理监测技术可准确监测因血流下降导致的神经电活动改变，为术中实时采取预防措施提供了必要的依据。

运动诱发电位（motor evoked potential，MEP）在脑动静脉畸形显微神经外科治疗过程中获得了越来越广泛的应用。目前一般认为，运动诱发电位可准确预测运动功能障碍；而不可逆的运动诱发电位变化（包括波幅下降和潜伏期延长）预示将要发生偏瘫，而未发生变化的运动诱发电位提示运动功能保护完好[16]。

显微神经外科治疗过程中，对邻近运动区或供血动脉与皮质脊髓束相关的脑动静脉畸形，暂时阻断脑动静脉畸形供血动脉（如脉络膜前动脉及豆纹动脉），电凝邻近功能区（如中央前回）的微小血管进行止血，动静脉畸形出血及其引流静脉发生血栓均可造成运动诱发电位发生缺血性变化。术者术中发现运动诱发电位发生变化后，可及时采取中止操作干预措施，若运动诱发电位缺血性变化得到纠正，术后不会发生新发运动功能障碍；反之，若运动诱发电位缺血性变化经处理后未得到纠正，则常常预示术后将发生运动功能障碍[17]。

在显微神经外科治疗脑动静脉畸形的过程中，保护邻近脑动静脉畸形的脑组织功能区具有至关重要的意义。在脑组织内存在占位性病变的情况下，功能区外脑组织可以“功能重塑”以代偿因占位性病变存在而受损的功能。而“功能重塑”后代偿脑组织区域无法通过肉眼识别，同时无法通过其他监测手段予以界定。有研究显示，运动诱发电位在部分脑动静脉畸形病例中发现运动区经“功能重塑”后转移至中央后回，在小儿脑动静脉畸形患者中，神经电生理监测较功能核磁共振神经导航而言可更为准确地定位因动静脉畸形造成的“功能重塑”后移位，并对功能磁共振产生的误差进行纠正[17-18]。在传统神经电生理监测的基础上，近年来，术中唤醒技术（intraoperative awakening）被引入功能区动静脉畸形显微神经外科切除治疗过程中，通过在术中清醒条件下经皮层直接电刺激，可直接确定语言及运动功能区[19]。

2 脑海绵状血管畸形

脑海绵状血管畸形多发于颞极等区域。在显微神经外科治疗上述脑海绵状血管畸形过程中，不可避免地会对邻近功能区域，尤其是语言区域造成不利影响；因此，在切除脑海绵状血管畸形的过程中保护重要神经功能，尤其是语言功能具有至关重要的意义。近年来，越来越多的新技术被用于脑海绵状血管畸形显微神经外科术中监测过程中。

2.1 皮层/皮层下电刺激 显微神经外科治疗脑海绵状血管瘤过程中，在术中唤醒条件下使用皮层/皮层下电刺激（cortical/subcortical stimulation）技术确定语言区域[20]，即在局部麻醉条件下，按照预先设定的参数在预计功能区域皮层和（或）皮层下进行刺激，若患者出现轻度语言错乱或失语等语言功能异常情况，即可判定语言区域。使用上述方法在切除位于语言区域，尤其是岛叶的脑海绵状血管畸形时对语言区进行定位，确定语言区及海绵状血管畸形边界指导显微神经外科操作切除海绵状血管畸形[21]。对于优势半球位于左侧，以癫痫起病且病变毗邻语言区的脑海绵状血管畸形，术中唤醒定位（awake mapping）辅助皮层/皮层下电刺激可在保全语言及相关功能的前提下最大程度切除病变、病变周围含铁血黄素环及胶质增生，同时有效降低术后癫痫发生率。最近有学者在外科治疗位于Wernicke区域下方的脑海绵状血管畸形过程中，在未经气管插管全程清醒的过程中使用皮层及皮层下电刺激发现Wernicke区域与其经典解剖学定位存在偏差，即经Wernicke经典解剖区域切除海绵状血管畸形后患者于术后未出现语言功能障碍。这说明Wernicke区域的解剖学分布在人群中存在变异，在术中唤醒定位条件下经皮层/皮层下电刺激可确定功能区域，从而为突破传统手术禁区治疗Wernicke区域的脑海绵状血管畸形提供了参考[22]。

2.2 神经导航 对于位于脑干的海绵状血管畸形，术中保护神经传导束，尤其是皮质脊髓束具有极其重要的意义。在术中纤维束导航的基础上，研究人员在术中使用直接刺激神经纤维获得诱发电位的方法确定纤维束是否为皮质脊髓束，并可校正神经导航过程中可能发生的漂移现象，从而实时保护神经传导束[23]。近年来在上述监测技术基础上，有学者在术前通过三维图像融合重建模拟技术选择最优手术入路，术中同时使用神经导航、体感诱发电位及运动诱发电位进行术中监测，可有效减少术后神经障碍发生[24]。

综上，随着神经监测技术及神经影像技术不断取得多元化、综合化及结合化发展，其在脑血管畸形显微神经外科治疗中必将取得更为广泛的应用并造福于更多的患者。

1 赵继宗. 神经外科学[M]. 北京:人民卫生出版社,2012:528-531.

2 Raza SM, Papadimitriou K, Gandhi D, et al. Intraarterial intraoperative computed tomography angiography guided navigation:a new technique for localization of vascular pathology[J]. Neurosurgery,2012, 71(Suppl):240-252.

3 Tee JW, Dally M, Madan A, et al. Surgical treatment of poorly visualised and complex cerebrovascular lesions using pre-operative angiographic data as angiographic DynaCT datasets for frameless stereotactic navigation[J]. Acta Neurochir (Wien),2012, 154:1159-1167.

4 Sakurada K, Kuge A, Takemura S, et al. Intraoperative magnetic resonance imaging in the successful surgical treatment of an arteriovenous malformation--case report[J]. Neurol Med Chir (Tokyo), 2011, 51:512-514.

5 Murata T, Horiuchi T, Rahmah NN, et al. Threedimesional magnetic resonance imaging based on time-of-flight magnetic resonance angiography for superficial cerebral arteriovenous malformation--technical note[J]. Neurol Med Chir (Tokyo), 2011,51:163-167.

6 Tanei T, Takebayashi S, Nishihata T, et al. Removal of an arteriovenous malformation near the pyramidal tract using the neuronavigation system:a case report[J]. No Shinkei Geka, 2010, 38:745-750.

7 Kockro RA, Reisch R, Serra L, et al. Image-guided neurosurgery with 3-dimensional multimodal imaging data on a stereoscopic monitor[J]. Neurosurgery, 2013,72:78-88.

8 Caramia F, Francia A, Mainero C, et al.Neurophysiological and functional MRI evidence of reorganization of cortical motor areas in cerebral arteriovenous malformation[J]. Magn Reson Imaging,2009, 27:1360-1369.

9 Kono K, Uka A, Mori M, et al. Intra-arterial injection of indocyanine green in cerebral arteriovenous malformation surgery[J]. Turk Neurosurg, 2013,23:676-679.

10 Ng YP, King NK, Wan KR, et al. Uses and limitations of indocyanine green videoangiography for flow analysis in arteriovenous malformation surgery[J]. J Clin Neurosci, 2013, 20:224-232.

11 Faber F, Thon N, Fesl G, et al. Enhanced analysis of intracerebral arterioveneous malformations by the intraoperative use of analytical indocyanine green videoangiography:technical note[J]. Acta Neurochir(Wien), 2011:2181-2187.

12 Weichelt C, Duscha P, Steinmeier R, et al. Quantitative fluorescence angiography for neurosurgical interventions[J]. Biomed Tech (Berl), 2013, 58:269-279.

13 Xu HZ, Qin ZY, Gu YX, et al. Diagnostic value of contrast-enhanced intraoperative Doppler sonography for cerebral arteriovenous malformations compared with angiography[J]. Chin Med J (Engl), 2010,123:2812-2815.

14 Dempsey RJ, Moftakhar R, Pozniak M. Intraoperative Doppler to measure cerebrovascular resistance as a guide to complete resection of arteriovenous malformations[J]. Neurosurgery, 2004, 55:155-160.15 Zhang Y, Wang S, He W. Intraoperative Doppler ultrasonography and ultrasound angiography in operation for brain arteriovenous malformations[J].Chin Med J, 2008, 88:2461-2464.

16 Neuloh G, Schramm J. Motor evoked potential monitoring for the surgery of brain tumours and vascular malformations[J]. Adv Tech Stand Neurosurg,2004, 29:171-228.

17 Ichikawa T, Suzuki K, Sasaki T, et al. Utility and the limit of motor evoked potential monitoring for preventing complications in surgery for cerebral arteriovenous malformation[J]. Neurosurgery, 2010,67:222-228.

18 Juenger H, Ressel V, Braun C, et al. Misleading functional magnetic resonance imaging mapping of the cortical hand representation in a 4-year-old boy with an arteriovenous malformation of the central region[J]. J Neurosurg Pediatr, 2009, 4:333-338.

19 Gabarrós A, Young WL, McDermott MW, et al.Language and motor mapping during resection of brain arteriovenous malformations:indications,feasibility, and utility[J]. Neurosurgery, 2011, 68:744-752.

20 Spena G, Garbossa D, Panciani PP, et al. Purely subcortical tumors in eloquent areas:awake surgery and cortical and subcortical electrical stimulation(CSES) ensure safe and effective surgery[J]. Clin Neurol Neurosurg, 2013, 115:1595-1601.

21 Duffau H, Fontaine D. Successful resection of a left insular cavernous angioma using neuronavigation and intraoperative language mapping[J]. Acta Neurochir(Wien), 2005, 147:205-208.

22 Sarubbo S, Basso G, Chioffi F, et al. Technical,anatomical, and functional study after removal of a symptomatic cavernous angioma located in deep Wernicke's territories with cortico-subcortical awake mapping[J]. Neurol Med, 2013:835029.

23 Quiñones-Hinojosa A, Lyon R, Du R, et al.Intraoperative motor mapping of the cerebral peduncle during resection of a midbrain cavernous malformation:technical case report[J]. Neurosurgery,2005, 56:E439.

24 Nakatomi H, Kin T, Saito N. Surgical management of brainstem cavernous angioma[J]. Brain Nerve, 2011,63:31-40.

【点睛】

本文总结了脑血管畸形显微神经外科治疗术中监测及相关辅助技术在病变定位和功能保护方面新进展。