立体定向活检术在儿童弥漫内生型脑桥胶质瘤诊断中的应用

王登元　白茫茫*　张剑宁　张雷鸣　杨帆　吴昊泽

(1延安大学附属医院神经外科，陕西 延安 716000; 2海军总医院神经外科，北京 100048)

脑干胶质瘤(brain stem tumors, BSTs)是一种预后极差的中枢神经系统肿瘤，占儿童原发性颅内肿瘤10%～15%，其中80%为弥漫内生型脑桥胶质瘤(diffuse intrinsic pontine gliomas, DIPG)，是儿童颅内肿瘤致死的主要原因[1]。对于儿童DIPG的诊治，神经外科医师主要根据其典型的影像学特征进行经验性放疗和(或)化疗，但过去几十年并未取得显著的临床效果。以往的观点认为儿童脑干胶质瘤活检与患儿生存期的延长没有相关性以及脑干活检的风险，国内外学者不建议对此类患儿进行手术活检[1-2]。随着神经分子病理学及肿瘤个体化治疗理念的提出，人们逐渐认识到儿童脑干胶质瘤活检在疾病的诊治中扮演着关键角色，对疾病预后的判断、未来潜在治疗方法的研究具有重要意义[3-4]。本文对我院2015年1月至2017年12月期间行立体定向脑干肿瘤活检术34例患儿进行回顾性分析，探讨立体定向活检术在儿童弥漫内生型脑桥胶质瘤诊断中的临床价值、手术方法、技术要点及降低手术并发症的方法。

对象与方法

一、一般资料

我院2015年1月至2017年12月期间行立体定向脑干肿瘤活检术患儿34例，其中男17例，女17例，年龄2～16岁(平均6.6岁)。所有患儿症状出现持续时间≤4个月(平均3.1月)，术前通过临床表现和影像学特征初步诊为弥漫内生型脑桥胶质瘤。

二、临床表现

本组患儿主要表现为颅神经麻痹症状(斜视、复视、一侧面部无力、流涎、饮水呛咳、言语不利、声音嘶哑、吞咽困难)，椎体束征(一侧肢体无力、巴宾斯基征阳性)，小脑受累表现(共济失调)等。

三、影像学特点

所有病例MRI表现主要为肿瘤主体位于脑桥的弥漫性形态改变，脑桥明显肿胀增粗，轴位像上病变占据脑干50%以上，T1像表现为低信号，T2像呈高信号，伴或不伴局灶性强化，并向中脑或延髓方向浸润性生长(如图1)。

图1DIPG影像学特点

Fig 1The imaging features of DIPG

A, B: T1imaging showing hypointensesignal, with focal enhancement (white arrow); C～F: T2(black arrow) and T2FLAIR imaging (F) showed hyperintense lesion of pons.

图2ROSA手术计划

Fig 2Surgical planning on Rosana software

A: Reconstruction of 3D MRI and simulation were made to ensure the absence of conflict between the entry point and the cranial fixation during surgery; B～D: The views showed axial, sagittal, and coronal to the trajectory which avoided ventricles and blood vessels, via a trans-cerebellar approach.

四、手术方法

所有患儿均由磁共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)增强扫描或头颅薄层计算机断层扫描(computed tomography, CT)引导活检。常规框架立体定向引导活检13例；无框架立体定向引导活检21例，其中CAS-R-2型机器人系统(津药管械试字2001，2030007号)引导活检20例，ROSA(robotic stereotactic assistant, MedTech)机器人系统引导活检1例。所有患者均行经枕下小脑穿刺路径进行活检，设计穿刺计划时，活检靶点尽可能设计在病灶中心，穿刺轨迹尽量避开影像中强化的血管以减少因穿刺引起的出血，入颅角度尽量与颅骨垂直以减少穿刺角度过大可能引起的误差。

常规框架立体定向活检：采用Leksell立体定向仪，安装框架时尽量使病灶位于框架的中心原点。MRI扫描图像传送至立体定向手术计划系统工作站，根据病变三维成像设计活检靶点及穿刺轨迹，局部麻醉下进行手术。无框架立体定向活检：CAS-R-2无框架立体定向机器人引导活检，手术当天患者头部贴标记点，行头颅MRI增强扫描。MRI扫描图像输入计算机，在三维图像重建下进行靶点及穿刺路径的设计，根据计算机参数调整机械臂关节，按机械臂指示方向确定入颅点，在全麻下实施活检手术；ROSA机器人引导活检(见图2、3)，患者术前行薄层MRI增强扫描，手术当天头部贴标记点行CT薄层扫描，将CT及MRI图像在ROSA机器人配备的移动工作站内进行融合，然后进行手术计划规划，已完成的活检计划导入ROSA机器人计算机系统进行标记点注册、误差校准，机械臂到位后在全麻下进行活检手术。所有患者术中活检组织送冰冻病理，术后(30 min内)常规行头颅CT判断活检位置准确性及出血相关并发症。

本组活检患儿出血两例，均为症状性出血，术后形成脑积水，后行脑室穿刺外引流术，术后患者病情好转。暂时性神经功能障碍2例，1例患者术后出现右侧面瘫，另一例术中出现面部放射痛，考虑术中损伤面神经核，两例患者出院时面部情况基本缓解。本组患儿并发症发生率为11.8%，无永久性神经功能障碍，无手术相关死亡，无颅内感染病例。

图3ROSA活检手术

Fig 3Biopsy via the ROSA device

The completed biopsy planning was imported into ROSA for registration, calibration, and then operation.

结　　果

一、活检病理结果

本组34例患儿，其中明确病理诊断32例，2例未明确组织病理诊断，活检阳性率94.1%(见表1)。其中低级别胶质瘤1例，弥漫型星形细胞瘤(WHO Ⅱ级)16例，间变型星形细胞瘤(WHO Ⅲ级)10例，原始神经外胚层肿瘤(primitive neuroectodermal tumor, PNET)1例，间变型少突星形细胞瘤(WHO Ⅲ级)1例，胶质瘤(WHO Ⅱ～Ⅲ级)1例，节细胞瘤(WHO Ⅰ级)1例，胶质母细胞瘤(WHO Ⅳ级)1例。1例患者经历了两次活检，结果为间变型少突星形细胞瘤(WHO Ⅲ级)。非诊断病例1例为小脑及脉络丛组织，可见及少许异型增生的胶质细胞；另一例为小脑组织，局部区域胶质细胞增生。32例病理诊断中，2例为非DIPG，病理诊断与影像学诊断符合率为93.8%。

表1活检组织病理诊断(n, %)

Tab 1Histological diagnosis of biopsies (n, %)

Histological diagnosisn% Low-grade glioma12.9 Gangliocytoma (WHO Ⅰ)12.9 Diffuse astrocytoma (WHO Ⅱ)1647.1 Glioma (WHO Ⅱ～Ⅲ)12.9 Anaplastic oligodendrocytoma (WHO Ⅲ)12.9 Anaplastic astrocytoma (WHO Ⅲ)1029.4 Primitive neuroectodermal tumor (PNET)12.9 Glioblastoma (WHO Ⅳ)12.9 Non-diagnostic cases25.9

二、随访

我们对5例病理证实为DIPG患儿进行了6个月以上随访，平均随访时间9个月。其中3例死亡(60%)，从诊断到死亡的平均时间为7个月，2例(间变型少突星形细胞瘤)行放疗，1例(弥漫型星形细胞瘤)行放疗辅以替莫唑胺化疗。2例未死亡病例，1例(弥漫型星形细胞瘤)行放疗，1例(间变型少突星形细胞瘤)行放疗辅以替莫唑胺化疗，术后6个月随访未见疾病进展，临床症状较术前明显改善。

讨　　论

DIPG恶性程度高、进展快，2年生存率低于20%，相比于成人在儿童中发病率明显增高，疾病分布没有性别差异[1]。其治疗现状主要是以基于肿瘤影像学特征的标准放疗为主，化疗已证实对此类患儿的治疗没有任何优势[2]。放疗虽可暂时改善或稳定临床症状，但因为肿瘤预后极差和治疗所带来的放射性损伤，患儿生存期的延长和预后的改善并不显著。过去几十年，国内外陆续开展了大量有关儿童DIPG治疗的临床研究，但并未取得显著的效果，儿童脑干胶质瘤的治疗依然是神经外科领域的难题与挑战[2,4]。近年来，研究发现DIPG由多种不同的分子亚型组成，这些分子或基因改变不同于儿童其它部位的胶质瘤和成人高级别胶质瘤，不同亚型肿瘤的预后和对治疗的应答差异很大，这为脑干胶质瘤的诊治提供了新的思路[3]。近代影像学技术的飞速发展，使得神经影像学技术对脑干胶质瘤诊断的特异性进一步提高，但并不能明确肿瘤的组织病理及分子生物学特征。另外在进行DIPG诊断时需与引起脑桥增粗的良性病变鉴别，单纯依靠临床表现和影像学特征诊断脑干胶质瘤是不准确的，特别是临床表现及影像学特征不典型时[5]。本研究中，2例非DIPG病例分别为原始神经外胚层肿瘤和节细胞瘤。立体定向活检术能明确肿瘤组织病理以及分子生物学特征，不但对疾病预后的判断、后续治疗方案的制定具有指导意义还可为基于分子或基因突变的靶向治疗提供新的研究方向。

脑干解剖位置较深，属于重要的颅内神经结构，过去人们认为脑干活检风险较高，不能有效的指导治疗，国内外学者并不推荐对脑干肿瘤患者进行手术活检[1-2]。但最近十年，越来越多的证据表明脑干胶质瘤活检安全、可靠，具有较高诊断率，同时还可根据肿瘤不同的生物学特征制定个体化的治疗方案[6-8]。目前多主张早期即行活检术以便能更深入的认识和理解肿瘤的生物学特征，为患儿提供更科学、合理的个体化治疗方案，另外大量的活检数据有利于发现新的潜在治疗靶点。Kickingerede等[6]对38项研究中1480脑干肿瘤活检手术的诊断成功率和手术并发症进行Meta分析，其诊断率为94.5%～97.6%，并发症发生率为5.6%～10.6%，死亡率为0.5%～1.4%。Hamisch等[8]对735例儿童脑干肿瘤活检手术进行分析，其诊断率为93.5%～98.1%，并发症发生率为4.2%～9.6%，死亡率为0.2%～1.3%，并认为立体定向脑干肿瘤活检术安全、可靠，可为患者的个体化治疗提供依据。本研究中，32例患儿获得明确诊断，诊断率为94.1%，符合之前文献报道的结果。

对儿童患者而言，安全性和微侵袭性是手术考虑的关键，目前常用的活检技术包括框架立体定向、无框架立体定向以及新兴的机器人辅助立体定向。框架立体定向因为其准确性、安全性等特点一度被认为是神经外科颅内病变活检的“金标准”，也是颅内深部病变首选的活检方式。但多年的研究表明框架立体定向和无框架立体定向对于颅内病变活检的准确性、诊断率、手术风险没有显著差异[9]。除本组1例ROSA辅助立体定向活检术外，我们还完成了其它ROSA辅助立体定向手术数例(包括颅内病变活检、癫痫电极植入、颅内脓肿和血肿穿刺引流术等)。我们认为新型多功能机器人(ROSA)结合了框架和传统无框架的优点，在患者手术舒适度和活检稳定性方面更具优势，可为儿童脑干病变活检提供有力的技术支持。在穿刺轨迹的选择上，脑干病变活检主要有经前额穿刺途径(trans-frontal approach, TF)和经枕下小脑途径(trans-cerebellar approach, TC)。Puget等[10]建议对脑干部位的活检应选择穿刺长度较短的TC途径，并强调在脑桥与脑桥小脑中角交界面取样能有效避开神经核团，减少并发症的发生。但后来的研究表明两种途径在脑干病变活检中并没有显著差异性，利用TF途径也可安全完成活检手术[7]。从理论上来讲，脑干神经核团主要沿脑干的长轴向外延伸，TF途径提供相对平行的穿刺轨迹可减少在组织取样过程中对颅神经核团的损伤。但实际上，肿瘤浸润性特征引起的脑桥解剖变形会导致神经核团解剖位置发生改变，扩大的脑室也会限制穿刺路径的设计。本组患儿均采用经小脑途径，作者认为对于手术路径的选择，应根据术者的经验与操作习惯综合考虑。对于麻醉方式的选择，Quick-Weller等[7,11]研究发现在局部麻醉和全身麻醉方式下的活检诊断率与风险没有显著性差异，患者均可安全完成手术，但在他的研究中局麻下应激水平较全麻下轻度增高。本组有1例局麻下活检患儿因术中不能配合而提前结束手术，后来的活检结果证实术中未取到病变组织，考虑到局麻下操作可能给患儿带来的心理压力，我们建议对于年龄较小、不能配合的患儿尽量在全麻下实施手术。

脑干病变活检的风险主要包括出血和新发的神经功能障碍，本组患儿术区出血2例，暂时性神经功能障碍2例，并发症发生率11.8%，与之前文献报道的结果相近。术前合理的定向计划，术中轻柔的操作手法有助于减少出血等并发症的发生。Field等[12]研研究表明当血小板计数小于150 000/mm3时，颅内活检的出血风险显著增加，因此在术前应对患者凝血功能进行常规检查和评估。磁共振弥散张量成像(diffusion tensor imaging, DTI)有助于术前对脑干神经纤维束走形的判断，可减少穿刺过程中对神经纤维束或神经核团的损伤。另外，正电子发射型计算机断层显像(positron emission computerized tomography, PET)、磁共振波谱分析(magnetic resonance spectroscopy, MRS)等可提供定量的生理学和功能信息，结合传统影像学图像有助于靶点确定，提高活检诊断的阳性率以及减少手术并发症的发生。Pierre Aurelien等[13]在2016年报道了两例儿童脑干胶质瘤患者在立体定向活检术后肿瘤细胞沿穿刺轨迹播散。我们认为穿破脑室时，肿瘤细胞可能沿脑脊液循环播散增加种植转移的风险，因此选择TF应避开脑室系统。当然，这种脑干胶质瘤活检后肿瘤沿穿刺轨迹播散转移还需要进一步的研究证实。

单纯依靠临床表现及影像特征对儿童脑干胶质瘤进行诊治，具有很大的局限性，限制了神经外科医师对肿瘤生物学行为的进一步认识。立体定向活检术可明确组织病理及分子生物学特征，为儿童脑干胶质瘤个体化治疗以及基于分子或基因突变的靶向治疗提供新思路。因此，早期行立体定向活检术对脑干胶质瘤患儿的诊治具有重要意义。