超声在脑胶质瘤手术中的应用进展

2023-08-04吴典城

影像研究与医学应用 2023年6期

吴典城，祝刚

（1广东医科大学研究生院广东湛江 524000）

（2惠州市中心人民医院神经外科广东惠州 516008）

脑胶质瘤是指起源于神经胶质细胞的肿瘤，是最常见的原发性颅内肿瘤，其年发病率为3～6.4/10万，约占所有中枢神经系统肿瘤的23.3%，约占恶性肿瘤的78.3%[1]。外科手术切除是胶质瘤综合治疗的基础部分。然而，由于胶质瘤具有弥漫浸润生长，与周围正常组织没有明确的界限的病理特点，仅凭常规显微手术进行切除，极可能会损伤正常的脑组织和相关的神经纤维束。因此，在手术中如何实现精准地定位肿瘤、有效判断肿瘤边界及保留正常神经功能，成为目前胶质瘤外科的研究热点。

“精准神经外科”理念提出后，为了实现胶质瘤安全切除及神经功能的保留，术中影像引导技术快速发展，包括术中CT、术中MRI、术中电生理监测、荧光引导技术、神经导航系统、术中B超等多种医学影像技术逐步应用于手术。

超声在神经外科的应用可追溯至20世纪80年代，起初受限于成像质量的问题，在临床应用较局限，而随着科技的发展，超声的成像技术有了明显的提高，尤其得益于3D超声、彩色多普勒、超声造影、线性超声、弹性超声等其他模式的发展，使术中超声在脑肿瘤手术中应用得越来越广泛。

1 超声在胶质瘤手术中的应用

1.1 术中定位

胶质瘤发生于脑内多个部位，因其广泛浸润、侵袭脑组织、边界模糊等特点，术前的手术计划至关重要。多数神经外科中心主要依赖术前影像学资料融合神经导航来设计手术方案，包括设计最佳术前手术切开、开颅后动态定位肿瘤部位，然而，在打开硬脑膜后，由于患者的体位、重力、脑脊液的丢失及脑水肿等因素的影响，导致实际解剖位置与术前影像学资料上显示的位置不符，国外曾有研究报道去除骨瓣后硬膜平均移位1.2 mm，剪开硬膜后皮质平均移位4.4 mm[2]。为了纠正脑移位，临床研究者似乎也找到了解决办法。术中MRI能准确反映出肿瘤的位置，并且区分周围的结构，引导术者精准切除，但术中MRI的缺点也很明显：费用昂贵，需要相当多的时间和大的空间，此外，不能提供实时连续成像，使其在临床的应用受限。

术中超声提供了替代方案，即使面临“脑漂移”，也能显示病变位置和周围的实时信息；不仅可以最大限度地切除病变，同时最小化对周围正常脑组织的不良影响[3]，事实上，有研究者具体化了超声在术中的作用：在打开硬脑膜之前，它可以发现病灶，确定病灶的范围，并在必要时相应地调整手术方式。一旦硬脑膜打开，尽管会发生脑移位，解剖结构可能会发生改变，术中超声仍然可以找到病变、相邻解剖标志和重要结构[4]。除此以外，超声还可依据肿瘤与皮层的距离，选择不同的探头进行实时导航定位：深层病变使用线性或多频[（3～11）MHz）]探头，浅表病变使用高频[（10～22）MHz]探头，不同探头的使用，使手术方案更为个体化，从而达到最大有效切除。

更好的图像质量更有利于术中实时导航，3D术中超声在图像质量、导航和后续图像采集等方面相较于二维超声更具有优势，Unsgard等[5]通过研究发现三维超声能实时、安全的引导低级别胶质瘤切除术，其结果与术中MRI相当。随着超声成像技术的进步，术中超声可准确定位肿瘤，最大限度地减少损伤，提高医生进行胶质瘤手术的效率，增强信心，并指导胶质瘤手术治疗方案的选择。

1.2 明确肿瘤切除边界

胶质瘤的手术原则是最大范围安全切除肿瘤，避免对脑组织造成损伤，确定肿瘤切除边界，监测手术切除范围具有重要意义[6]。众所周知，高级别胶质瘤的由于其恶性程度高，通常边界不清，且瘤周水肿明显，难以区分正常边界，而低级别胶质瘤往往弥漫浸润，其肉眼观与正常脑组织相似，亦难以辨别。研究表明：术中B超评估肿瘤切除范围的综合敏感性和特异性分别为72.2%和93.5%[7]。得益于超声的高敏感性，胶质瘤在超声图像能进行较好的辨认，清晰显示肿瘤的影像学边界。

胶质瘤在超声图像上的回声取决于细胞密度。高级别胶质瘤固有成分是典型的中高度回声，同时，高级别胶质瘤的回声也不均匀，其有不同的坏死区域（中等低回声）、囊肿（回声很低）、出血区域（不同的回声程度取决于时间）和瘤周水肿（高回声），而低级别胶质瘤回声比高级别胶质瘤回声稍低，且回声均匀，边界清晰[8]。Hou等[9]在其前瞻性研究中观察到：利用肿瘤与正常组织之间的回声差异，术中超声在肿瘤切除前及切除中期，相比于术中MRI，能更准确地显示切除的界限，并根据这些界限控制切除进程。当然，与MRI类似，超声区分浸润性肿瘤和周围水肿也很困难，因为两者都可能是高回声。而为了区分两者的界限，术中超声造影（contrast-enhanced ultrasound，CEUS）技术逐渐应用于临床。CEUS是一种利用造影剂和特定算法来研究脑血管系统的超声检查方法，其通过提供动态成像和功能或灌注数据，能可视化肿瘤及正常组织的血管化程度，从而更进一步去鉴别肿瘤边界。Wang等[10]研究发现正常脑组织的术中超声造影特征为“网格状”，中度增强，病灶周围水肿区为低对比度增强，而高级别胶质瘤的强化程度明显增高，有助于区分水肿和肿瘤组织。因此，超声能实时提供不同病变组织的回声形态，更好区分各级胶质瘤与正常组织的边界。

1.3 监测残余肿瘤

随着对胶质瘤的研究深入，研究显示较小的术后肿瘤残留与生存率的提高有关[11]。精准切除胶质瘤，减少肿瘤残余，大多数情况下术者很难做到。尽管当前的术中影像引导技术均可提高对残余肿瘤的切除率，但相比于术中超声可实时、连续成像、检测胶质瘤残留方面具有较高的准确性，其他如术中CT、术中MRI在临床上难以得到广泛推广。Zhang等[12]通过荟萃分析发现：术中超声检查对胶质瘤残留的敏感性为75%，特异性为88%，尤其是对低级别胶质瘤，其敏感性可达87%，这有助于术中手术医生做出更明智的决定，从而是提高肿瘤切除率。手术过程中受组织牵拉、肿瘤切除、出血及止血材料等因素的影响，超声的图像质量、诊断灵敏性和特异性等指标会逐渐下降，从而影响肿瘤的切除程度。Munkvold等[13]通过对144例胶质瘤患者进行前瞻性研究时也证明了这一观点：在切除术结束时的超声图像中“无肿瘤残留”的总体敏感性为46%，特异性为85%。针对这一缺陷，临床研究者们进行了积极创新，线性阵列术中超声的出现较为有效地改善了这一缺点。

线性超声提供了更高质量的图像，尤其是在肿瘤残留物的可视化方面。在手术过程中，线性超声并没有表现出像常规超声那样的图像质量下降，且与常规超声探头相比，在手术后期其使用更为频繁。Moiraghi等[14]分享了线性超声的优越性：第一，线性超声因其独特曲棍棒状的设计，可在切除腔内直接进行扫描，无需其他灌注填充切除腔，可显著减少衰减伪影，对难以达到的位置也可使用；第二，线性超声在高级别胶质瘤中检测肿瘤残余接近术中MRI，其敏感性更高，特异性类似，是检测小的肿瘤和肿瘤浸润的重要方式，有时可直接鉴别正常组织与病理组织。除此以外，随着临床上超声模式的不断发展，超声造影及弹性超声等新技术在监测残余肿瘤方面的能力也同样突出，Yin等[15]在研究中证明了术中弹性超声可用于从周围正常组织中识别残留胶质瘤，并可为术中定位和残留肿瘤识别提供研究方向。而超声造影也被证明有助于检测HGG切除术后的残余物，与传统的B型相比具有更高的灵敏度[16]。需要强调的是：无论使用何种术中超声模式，都应进行多次扫描，以检测意外残留物并最大限度地进行切除。

2 超声局限与发展趋势

与其他术中引导技术相比，超声提供了一种更为简便、经济、灵活、有效的术中引导技术，但也存在着其固有的缺陷：①专业性强，导致学习周期长，许多神经外科医生缺乏特定的培训，难以像CT或MR术前成像那样识别解剖结构。②图像的质量往往依赖操作者技巧，由于术者经验不一，故往往得到的图像质量也参差不齐。③术前不能穿透颅骨，无法术前精准定位，成像质量不及CT和MRI，对脑深部病变的分辨率低，特别是对颅底病变定位差。为了弥补这些缺陷，新兴的超声探头、耦合剂及各种模式的超声技术，在一定程度上减少了上述缺陷所带来的影响，例如三维超声其更为立体地展示了颅内解剖结构，并且在图像质量上也进一步提高，既往研究显示应用三维超声系统对高级别胶质瘤手术的切除率可达92%，且对采用唤醒手术的功能区低级别胶质瘤患者，应用3D超声导航的患者肿瘤切除率更高[17]。而各种探头及新型耦合剂的应用，更是大大提高了图像分辨率，通过将体积更小的超声探头深入术腔，近距离观察可疑区域，从而减少伪影的影响，新型耦合剂的使用已被验证可以减少手术引起的超声伪影[18]。