颅内肿瘤定位技术的研究进展

胡涛，宋新，孙雨雨，赵艺涵，于成龙，包权

1.牡丹江医学院研究生处，黑龙江牡丹江 157011；2.牡丹江医学院附属红旗医院磁共振科，黑龙江牡丹江 157011

外科手术是治疗颅内肿瘤的主要方式。无论是行开颅手术，还是应用神经导航系统或神经内镜等，都需要对患者的颅内解剖结构和肿瘤的精确位置有清晰地了解，以引导手术入路。因颅内结构复杂、神经外科医生术中操作空间有限，为最大限度切除肿瘤且减少颅内组织损伤，术前对颅内肿瘤定位的准确度至关重要。一旦颅内肿瘤定位出现偏差，便会扩大骨瓣和手术切口，增加患者感染风险，影响患者的预后和生活质量。最初，神经外科医生根据患者的计算机断层成像（computed tomography，CT）、磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）等影像资料，结合自身的行医经验及患者颅内解剖学特点，判断肿瘤所在位置。随着神经导航系统的出现，颅内肿瘤定位技术逐渐由二维向三维方向发展，神经外科医生可获得大量可视化信息。先进设备不断普及，颅内肿瘤定位方法也在不断更新。超声、CT、MRI 作为非侵入性检查，可大大提高颅内肿瘤定位的准确性，已成为临床重要的诊断与治疗手段。

1 超声在颅内肿瘤定位中的应用

超声定位颅内肿瘤简单、方便、有效。超声探头可对肿瘤进行多方位、多位点检查，提高定位准确性，减少术中探查带来的损伤。Sweeney 等[1]对260例颅内肿瘤患者进行回顾性研究，患者术中行超声辅助肿瘤切除并探查肿瘤残留，术后1 周行MRI 检查肿瘤残留，术中超声检查结果与术后MRI 检查结果具有很强的一致性。超声在术中可提供实时画面，将神经导航系统与超声相结合，手术过程中实时导航，精准定位颅内肿瘤，提高肿瘤切除率[2]。邱传珍等[3]将54 例胶质瘤患者作为研究对象，对其均行神经导航显微手术，根据术中是否使用超声将患者分为实验组和对照组，结果显示实验组患者的肿瘤定位准确率明显高于对照组（100%vs.74.07%）。Bø等[4]开展的前瞻性研究，在47 例患者的胶质瘤切除术中使用三维超声技术，86%的患者术后生活质量较术前明显改善，通过术中三维超声技术实时定位处于功能区的胶质瘤，在最大限度切除胶质瘤的同时，避免造成更多的功能损伤。传统导航技术对术前肿瘤的定位及手术方案的制定发挥重大作用，但颅内组织移位时会出现误差。

超声导航技术（navigated ultrasound，NUS）是以三维超声为基础，通过追踪3D 图像实时定位肿瘤，有助于外科医生选择最佳手术路径并在术中动态观察肿瘤切除情况[5]。Šteňo 等[6]研究显示，与其他方法相比，术中使用NUS 的颅内肿瘤切除率更高，对患者造成的功能损伤更低。Zaki 等[7]通过聚焦超声技术影响颅内血-脑脊液屏障，这有利于化疗药物进入胶质母细胞瘤，提高化疗药物作用。在胶质瘤中，超声弹性成像可显示不同级别肿瘤的硬度和肿瘤周围脑实质硬度，为区分低级别胶质瘤和高级别胶质瘤提供线索[8]。Yin 等[9]对52 例患者术中行剪切波弹性成像检查，获取正常组织和肿瘤组织杨氏模量值，结果显示，低级别胶质瘤组织的杨氏模量值显著高于高级别胶质瘤组织；剪切波弹性成像诊断高级别胶质瘤的敏感度为89.3%，特异性为75.0%，并可实时观察颅内组织硬度，为切除胶质瘤提供新的方法。

术中超声检查的成像受颅骨的影响，只有将患者颅骨去除才可使用，骨瓣所在位置及大小影响术中超声探测范围与病变显示；术中超声难以鉴别水肿、伪影、残余肿瘤组织，且定位效果与医生操作相关；较小的残留病灶不易发现；术中超声检查无法同时满足高分辨率和高穿透力，提高颅内深部肿瘤穿透力的同时分辨率下降。

2 CT在颅内肿瘤定位中的应用

术中准确定位肿瘤既能最大限度切除肿瘤，又能显著减少患者术中出血。纪祥军等[10]制作简易U形管，将U 形管大致固定于肿瘤体表投影部位，并垂直于CT 扫描定位线，扫描至肿瘤中心层面时暂停，在体表画出定位线与U 形管两边的交点，计算肿瘤至U 形管两边的距离，再按比例标记肿瘤所在体表的投影。利用头皮标记物定位颅内肿瘤的方法操作简单、定位准确，可缩短术中切口长度并减少术后并发症，具有较高临床应用价值，但该方法仅局限于二维平面。随着影像技术的快速发展，三维重建技术可清晰显示颅内解剖结构、病灶、血管走行和皮质下纤维束分布，重建图像可提供颅内肿瘤的立体形态、大小、边缘及与周围组织之间的关系。简智恒等[11]通过三维重建颅内肿瘤与周围解剖结构三维图像，实现术中对肿瘤的精准切除。三维重建技术也具有一定的局限性：仪器精密度和扫描层厚对三维重建图像的准确性有影响，存在一定误差；三维重建图像不能使头皮和颅骨透明化，无法获取颅内肿瘤在体表的投影[12]。

3D Slicer 软件可解决这一问题。3D Slicer 软件为开放源代码软件，主要功能包括肿瘤分割、三维重建、图像融合、血管和神经纤维束成像等[13]。王瀚等[14]利用3D Slicer 软件对CT、MRI 数据进行三维重建，结果显示，术中定位及肿瘤暴露满意率达95.5%，明显高于传统二维断层影像定位。神经外科医生借助3D Slicer 软件的三维重建图像功能，可制定个体化手术方案；对浅表颅内肿瘤，可规避重要神经和血管损伤。杨森源等[15]比较3D Slicer 软件与传统测量方法对颅内肿瘤术前定位的准确性，结果表明，采用3D Slicer 软件最终定位点距离病变中心（0.24±0.14）cm，采用传统测量方法的最终定位点距离病变中心（0.48±0.30）cm，与传统测量方法相比，3D Slicer 软件术前定位更准确。但3D Slicer 软件只能通过三维重建观察肿瘤，无法模拟术中真实操作；肿瘤模型需特定扫描序列，扫描数据质量影响重建效果；CT 对软组织分辨率较低，采集时间长且具有放射性，不宜多次采集。

3 MRI在颅内肿瘤定位中的应用

与常规扫描相比，三维容积成像对颅内神经的显示有一定优势。肖如辉等[16]开展的前瞻性研究，对49 例三叉神经痛患者行三维容积成像扫描，清晰观察到46 例患者三叉神经的走行、形态、边界、信号及邻近组织，三维容积成像有助于三叉神经的呈现，有利于病变组织定位，为三叉神经痛患者的诊断和治疗提供参考依据。乔俊[17]根据患者常规平扫图像，对照颅内肿瘤大体位置，距头皮最近投影点用维生素E 胶囊标记，再行MRI 平扫，在切线位方向确定肿瘤所在体表位置，并进行标记，在标记处手术；结果显示，利用MRI 头皮定位法合理选择开颅位置，可显著提高肿瘤切除率、缩短手术时间和减少术后并发症。但头皮定位法在颅内深部肿瘤切除时易出现误差，主要是因为术中没有明确的手术引导角度和具体方向的参照。

利用弥散张量成像（diffusion tensor imaging，DTI）中各向异性值和纤维束重建显示肿瘤周围前外侧皮质脊髓束，可观察到颅内肿瘤与功能区之间的关系，有助于规划最安全的手术路径，最大限度减少神经功能缺损和肿瘤复发[18]。研究证明，使用DTI 为基础的功能性神经导航系统有助于最大限度切除肿瘤，减少术后运动障碍并降低术后并发症[19]。Smirnov 等[20]通过功能磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）分析和评估不同位置胶质瘤引起的神经元活动功能变化，实现术中最大限度切除肿瘤并保留神经功能。吴婷等[21]将脑磁图所获图像与MRI 扫描所获解剖结构图像叠加、整合形成磁源性成像(magnetic source imaging，MSI)，MSI 可准确显示功能区与肿瘤之间的关系，帮助外科医生优化手术方案，缩短手术时间。王鹏远等[22]将患者MRI 图像导入Mimics 软件重建肿瘤在体表的投影，利用3D 打印技术打印导板并置于术区进行肿瘤定位，术中均可准确切除肿瘤。3D 打印技术虽能定位颅内深部肿瘤，但术前仍需考虑手术入路问题，且无法实现术中实时导航。

4 神经导航系统在颅内肿瘤定位中的应用

神经导航系统是将影像数据传输到计算机上，并进行三维重建，再对患者头部标记注册，将头部实际位置与神经导航系统中头部三维图像对应起来，术中利用定位装置指引手术方向。神经导航系统可帮助神经外科医生选择最佳手术路径，术中避开重要功能区和神经，快速找到病灶，具有定位准确、降低手术风险、减小颅骨开窗直径、缩短手术时间等优势。顾俊怡等[23]对神经导航系统显微镜下辅助经鼻蝶手术的45 例垂体瘤患者与采用神经内镜治疗的42 例垂体瘤患者进行回顾性分析，对比两组患者的手术时间、住院天数、出血量及垂体相关激素恢复情况，发现神经导航系统显微镜下经鼻蝶切除垂体瘤患者的手术时间及住院天数更短，该技术更有利于促进垂体相关激素的恢复。Legninda 等[24]根据显微血管减压术中有无使用神经导航系统将30例三叉神经痛患者分为两组，结果表明，在显微血管减压术中使用神经导航系统可显著降低脑脊液渗漏并缓解患者疼痛，是治疗三叉神经痛较有效的方案。Pei 等[25]对173 例药物难治性癫痫患者进行回顾性分析，结果显示，术中联合神经导航系统可提高癫痫灶切除率，减少术后并发症。由此可见，神经导航系统的使用为药物难治性癫痫手术带来良好的疗效和安全性。

神经导航系统的缺点包括对脑内深部肿瘤的定位不如立体定向技术，神经导航系统价格昂贵难以在基层医院推广、术中可能出现脑组织移位和脑脊液丢失等情况，可能会影响神经导航系统的准确性。

5 其他方法在颅内肿瘤定位中的应用

利用颅内不同组织、不同温度的特点，可显示颅内某种疾病。Bousselham 等[26]认为，从热分析角度看，颅内肿瘤温度变化由肿瘤代谢产热、血液灌注率变化引起。热成像是一种基于软组织温度测量的新型非侵入性检查，利用颅内肿瘤和周围组织存在温度差的特点，通过热成像获取温度变化分布，显示肿瘤大小和位置。

蛋氨酸（methionine，MET）是一种临床常用的氨基酸示踪剂。正电子发射断层显像（positron emission tomography，PET）是一种代谢功能显像，可对胶质瘤代谢和增殖进行无创、定量分析。当胶质瘤增殖时，需要大量氨基酸，与周围正常组织摄取氨基酸的量形成鲜明对比，将11C-MET PET 与MRI 图像融合，可清晰描述颅内胶质瘤的边界[27]。

6 总结与展望

神经外科手术中肿瘤切除的完整程度决定患者的生存时间和生活质量。术前肿瘤精准定位、术中减少患者损伤尤为重要。本文介绍了神经外科领域常用的肿瘤定位方法，但并不全面。随着科学技术的飞速发展，今后还会有更加精确、便捷的颅内肿瘤定位方法，以满足神经外科领域诊治的需求。但无论是哪种定位方法，均各有优缺点。临床应用时应综合考虑，结合患者实际情况，多种定位方法相互结合，取长补短，助力手术更加成功。