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周涛 三甲
周涛 副主任医师
北京301医院 神经外科

中华外科杂志脊索瘤文章

高场强术中磁共振系统在内镜脊索瘤手术中的初步应用

周涛 孟祥辉 许百男 魏少波 陈晓雷 周定标 侯远征 肖炳祥 余光宏 王东

作者单位:100853北京,解放军总医院神经外科 

通信作者:许百男,Email:shjwkk@sina.com

 北京301医院神经外科周涛

摘要 目的  总结高场强术中磁共振系统在内镜经口或经鼻脊索瘤手术中应用的初步经验。方法 自2009 年1月至2010年12月,共有23 例脊索瘤患者进行了内镜经口或鼻术中磁共振辅助下的手术。男性12例,女性11例,年龄29~64岁,平均(42 ±3)岁。肿瘤最大径2.0~5.7 cm,平均(3.5±0.8)cm。术中应用1.5 T 移动磁体双室设计的术中磁共振系统,其中20 例联合使用了神经导航系统。 结果 23例内镜经口或鼻脊索瘤手术中,扫描次数1~5次,平均2.5次,20例应用了导航技术12例根据术中扫描更新了导航的资料。15例术中磁共振扫描发现了肿瘤残留。其中12例进一步手术切除,并最终经术中磁共振扫描证实9例得到全切除4例残余肿瘤得到进一步切除。肿瘤全切除率由34.8%(8/23)提高到73.9%(17/23)。在15例术中扫描发现肿瘤残余的脊索瘤中,巨大脊索瘤占9例。巨大脊索瘤瘤术中扫描残留检出率为81.8%(9/11),其他脊索瘤瘤术中扫描残留检出率13.6%(6/12)。[MSOffice1] 未发生与术中磁共振相关的并发症或安全事故。 结论 高场强术中磁共振系统能够在术中获得高质量的影像,为手术中实时判断肿瘤切除程度提供了客观依据,提高了内镜经口或鼻脊索瘤的肿瘤切除程度和手术安全性。

【关键词】脊索瘤; 磁共振成像;神经导航;经蝶手术; 神经内镜

 

Implementation and preliminary experience of high-field intraoperative magnetic resonance imaging in the endoscopic chordoma operation with transsphenoidal or transoral approach

ZHOU Tao, MENG Xiang-hui, XU Bai-nan, WEI Shao-bo, CHEN Xiao-lei, ZHOU Ding-biao, HOU Yuan-zheng, XIAO Bing-xiang, YU Guang-hong, WANG Dong

Department of Neurosurgery, People Liberation Army General Hospital, Beijing 100853, China

Corresponding Author: Xu Bainan,Email:shjwkk@sina.com

【Abstract】Obejective To review the preliminary clinical experience with high-field-strength intra-operative magnetic resonance imaging (iMRI) in the endoscopic chordoma operation with transsphenoidal or transoral approach. Methods From Janury 2009 to December 2010, 23 patients [range, 29-64 years,mean age (42 ±3) years],of chordoma were operated with endoscopic transsphenoidal or transoral approach and examined intraoperatively with a movable 1.5 T iMRI magnet.Tumor size range 2.0-5.7 cm, mean (3.5±0.8)cm.A navigation system based on iMRI was used in 20 cases.  Results iMRI scan were performed in each operation from 1 time to 5 times.Neuronavigtion system were used in 20 operations and the data renewed in 12 cases by the information from iMRI. In 15 of 23 patients, iMRI had revealed residual lesions and resulted in 12 cases further treatment, eventually, 9 tumors were totally removed and 3 tumors were further removed. The total removal of tumor was enhanced to 73.9%(17/23)from 34.8%(8/23). Among 15 cases of paitial chordoma removal detected by scanning in operation, nine were huge chordoma. The residual of huge chordoma detected by scanning in operation was 81.8%(9/11), and other chordoma  contributed to 13.6%(6/12)。 There were no iMRI related safety issue or accident recorded in this study.Conclusions High-field-strength iMRI provids high-quality images of tumor resection that allows intraoperative modification of the surgical strategy. Combined with the navigation system, iMRI is helpful to maximize the resection of the chordoma and benefit for the safety of endoscopic operation .

Key Words Chordoma; Magnetic resonance imaging; Neuronavigation; Transsphenoidal approach ; Neuroendoscope

 

1995年6月第一台术中磁共振系统(intra-operative Magnetic Resonance Imaging,iMRI)在美国 Brigham and Women Hospital 开始投入临床使用,经过10几年的发展,iMRI技术日益成熟[1-4]。我院自2009 年1 月使用移动磁体双室高场强iMRI结合神经导航系统及神经内镜,经口或鼻行脊索瘤手术,现将初步经验报告如下。

资料与方法

一、一般资料

自2009 年1月至2010年12月,在23例经口或鼻内镜脊索瘤手术中应用了高场强iMRI。其中,男性12例,女性11例,年龄29~64岁,平均(42 ±3)岁。术前MRI检查肿瘤最大径2.0~5.7 cm,平均(3.5±0.8)cm。头痛是最常见的临床表现,占82.6%(19/23),其他临床症状包括视力视野受损26.1%(6/23),动眼神经或者外展神经麻痹17.4%(4/23),后组颅神经症状的13.0%(3/23),嗅觉丧失的4.3%(1/23),鼻腔出血和鼻塞26.1%(6/23)。

按照术前MRI和CT判断肿瘤的部位。19例位于中上斜坡和鞍区,2例侵犯了鞍结节及前颅底,10例侵犯了海绵窦,14例侵犯突入到了副鼻窦。4例位于中下斜坡,其中2例产生了咽后壁部分梗阻。23例肿瘤中有7例压迫了脑干前方,3例明显突破了脑干前方的硬膜。

根据肿瘤的部位19例采用单纯经鼻内镜手术,4例采用经口咽入路,其中2例同时结合了经鼻入路。14例采用了经双鼻孔入路。术中采用1%丁卡因加副肾上腺素来收缩鼻黏膜,根据肿瘤位置切开蝶窦前壁和鼻咽部的黏膜,在导航下使用高速磨钻磨除肿瘤前下方的骨质,有的还要磨除肿瘤内部骨质,避免损伤颈内动脉岩骨段和海绵窦段。切除肿瘤接近颈内动脉的区域时,避免对肿瘤内部骨质或者纤维条索的盲目牵拉。切除肿瘤后如果有硬膜缺损并有脑脊液漏,用人工硬膜做和生物胶做修补。

二、双室移动磁体高场强iMRI系统

双室设计的iMRI 系统,由一间手术室(operating room, OR)和一间诊断室(diagnostic room, DR)组成。两者之间由金属屏蔽门隔开,MRI磁体位于DR内,此时OR大部分位于磁体的5 高斯(G)线以外,所以能够使用标准手术器械及显微镜和内镜进行手术。需要iMRI扫描时,先将OR内所有非MRI兼容设备和器械移至5 G线以外,再将磁体移入OR内进行扫描。MRI机的磁体为场强1.5 T的超导磁体。该磁体孔径为70 cm,长度为150 cm,由特制轨道系统悬吊在经过特别加固的天花板上,可以将磁体沿轨道移动至OR内进行术中扫描。

三、iMRI 扫描过程

术野铺无菌巾,再以无菌塑料袋包裹患者。将MRI线圈固定于患者头部后打开屏蔽门,将磁体移动至手术室内进行扫描。扫描完成后,先将磁体移回DR,关闭屏蔽门。如扫描发现肿瘤残留,对于联合使用了神经导航辅助手术的患者,可将残留肿瘤标记后,数据经局域网传输至导航系统计划工作站进行图像处理和导航数据的更新。相关手术设备重新就位后继续手术。残留肿瘤轮廓能够被投射在导航图象中,指导肿瘤的进一步切除。应用神经内镜时,如果同时有导航系统辅助手术时,可以用导航观察棒,亦在2例中将神经内镜注册成为导航观察棒。经蝶窦经口手术应用导航系统无需理发,参考架为头束带固定,方便使用。

23例脊索瘤患者均成功地进行了高场强iMRI辅助下的内镜经鼻手术。最大径2.0~4.0 cm肿瘤12例,>4.0 cm肿瘤(巨大脊索瘤)11例。有20例患者联合使用了神经导航辅助手术。术中MRI扫描 1~5次,平均2.5次。每次术中扫描平均准备时间约为5 min,术中常规扫描需10 min,扫描结束后,将扫描数据传输至影像导航工作站并进行处理的时间约需5 min。手术时间包括术中扫描的时间从2.0~8.5 h,平均4.2 h。此外本组患者中,共有20例联合应用了神经导航系统。

本组通过长时间的摸索,将iMRI扫描的全过程控制在15~25 min,扫描的序列通常采用T2WI像矢状位与冠状位。T2WI像可以很好地观察肿瘤残余的体积,也能很好地分硬膜下降程度,还能粗略鉴别肿瘤与血肿。通常可以用在T2WI像上为最黑的骨腊或者止血纱布作为标记物。最后一次扫描可以用增强扫描。本组没有发生与术中扫描相关的任何意外,揭示这项技术是安全的。

23例脊索瘤患者术中扫描获得的影像与1.5 T 常规诊断用MRI获得的影像质量相同,可以清晰分辨肿瘤是否已全切和硬膜回落的程度。术中扫描发现8例患者肿瘤全切除,15例有肿瘤残留,3例未进一步处理,12例进一步手术切除;最终经iMRI扫描证实9例得到全切除,3例残余肿瘤得到进一步切除。23例脊索瘤瘤中有17例达到完全切除。肿瘤全切除率由34.8%(8/23)提高到73.9%(17/23)。在15例术中扫描发现肿瘤残余的脊索瘤中,巨大脊索瘤占9例。巨大脊索瘤瘤术中扫描残留检出率为81.8%(9/11),其他脊索瘤瘤术中扫描残留检出率13.6%(6/12)。

本组病例中,未出现与iMRI相关的安全事故及围手术期并发症。但是再次手术切除残余肿瘤的12例中,有2例术中出现了脑脊液漏,经术中修补术后未出现脑脊液漏。

典型病例影像学资料见图1~8。

 

20世纪90年代末开始,高场强的iMRI系统开始应用于临床[1-5]。高场强iMRI主要分为两种,一种是磁体固定,其使用率较低[2-3],而且又存在移动过程复杂,耗时多等缺点[6];另一种为磁体移动 [4,7],无需移动患者,安全性较好。我们使用的是双室设计移动磁体的iMRI系统,结果表明未发生任何与术中磁共振相关的安全事故,在手术过程中,诊断室可以进行常规iMRI扫描。应用大孔径磁体(70 cm),平卧、俯卧和侧卧位均能进行手术。

    脊索瘤是一种生长缓慢的肿瘤, 其发病率为0. 2 /10万~ 0. 5 /10万, 占颅内肿瘤的0. 1% ~ 0. 7%,可在任何年龄发病,但多在30~ 50岁时表现出临床症状,患者生存期约为12~ 41个月。现研究表明脊索瘤来源于脊索残余组织。脊索在颅底部位肿瘤一般位于中线或接近中线,常见于鞍区、鞍旁、鼻咽部、斜坡、枕大孔和C1, 经常被骨组织包绕[8-10]。由于斜坡脊索瘤生长缓慢,早期症状多隐匿,主要以多组脑神经损害症状起病。

    经口或蝶窦颅底肿瘤手术是iMRI除功能区和深部肿瘤以外神经外科应用最多的领域,神经内镜技术和iMRI技术是脊索瘤外科治疗的两大革命性技术,我们开展了这两项技术的融合工作。目前神经内镜应用于颅底脊索瘤的病例范围可以包括:经鼻蝶入路切除中上斜坡向前中颅底生长的肿瘤,经口咽入路适应向下斜坡[MSOffice2] 和枕骨大孔区生长的肿瘤。由于经蝶窦和经口手术术野深、视野小,术中应用显微镜存在盲区,所以神经内镜在经蝶窦和经口切除脊索瘤手术中的应用越来越广泛[8-14];神经内镜可以解决显微镜手术视野的死角,手术中将0°或45°神经内镜伸入鞍内可以清晰显示鞍内两侧、鞍背及鞍隔下结构,也可以显示蝶窦侧壁和下壁肿瘤,甚至可以观察到斜坡骨质后方突入颅内部分的肿瘤。脊索瘤还可以从岩骨段颈内动脉的周围侵袭岩骨,内镜也可越过颈内动脉观察并切除这部分肿瘤。内镜手术对于脊索瘤手术的优势,大于其在垂体瘤手术中所体现的优势。但是内镜仍然无法看到被下降硬膜或者颅底骨质遮挡住的那部分肿瘤,或被海绵窦和岩骨段颈内动脉遮挡的肿瘤。iMRI系统恰恰解决了这个问题,在术中客观地引导手术并评价手术效果[9]。但是神经内镜与iMRI及导航技术的融合在国内尚没有很多经验,本组通过23例病例的手术,探索了这两项技术融合的一些路径与规范,取得了一些经验。

23 例脊索瘤瘤中有17 例达到完全切除。肿瘤全切率由34.8%(8/23)提高到73.9%(17/23),说明了此项技术对手术中发现残余肿瘤并指导下一步手术确实非常实用,并且能使得手术效果明显提升。需要指出的是,脊索瘤较广泛地侵入颅底骨质,较大的脊索瘤在目前的手术方式中,即使影像上全切除,也肯定不是真正意义上全切除。但脊索瘤切除程度的提高明显与生存时间的延长相关[10-14]

但是也并非所的扫描有残留肿瘤的都需要术中再次切除。本组发现有部分硬膜遮挡的空间内,只是少许血液和液体,不必强行清除。很多周围黏膜会因为肿瘤而水肿增厚信号异常,此外有的病例海绵窦会在手术中肿胀,这些不要误认为是残留肿瘤。也有的残余肿瘤即使被发现并不能完全切除。医生需要在切除残余肿瘤与保证手术安全之间作选择,手术安全高于全切除肿瘤。术中扫描本身不会增加手术风险,但是进一步手术切除参与肿瘤毫无疑问会增加手术风险。

本组患者中有20例联合应用了神经导航系统。iMRI及神经导航系统的联合应用真正做到了“实时导航”。当iMRI扫描提示有肿瘤残留时,导航系统依据新的iMRI扫描数据可以实时更新导航影像,将残留肿瘤标记于导航图像上,以便手术者能更迅速和更准确地找到残留肿瘤并予以切除,大大提高了手术效率。

对比内镜经鼻切除垂体瘤,我们在内镜经鼻经口切除脊索瘤的手术中,更广泛地使用了导航和iMRI,这是因为脊索瘤和垂体瘤的手术有很多不同:(1)脊索瘤的生长中心可以位于全斜坡和蝶窦的任何位置,甚至略微偏离中线,比如中心位于岩尖,所以更需要导航定位来指导暴露范围;(2)脊索瘤即使从影像上看很接近表面黏膜或者骨质,但大多数还是位于骨质之后,有的甚至是位于增厚的骨质之后,所以切除肿瘤的过程常常伴随着磨除骨质的过程,从始至终,有导航的引导和iMRI对切除程度验证及残瘤的再标记,对手术顺利进行帮助甚大;(3)脊索瘤临近双侧颈内动脉,有的甚至突破硬膜侵入颅内,脊索瘤内的骨质或者对境内动脉周围骨质的侵袭,很容易在手术中造成损伤颈内动脉的事件,iMRI和导航的应用,加上内镜对局部结构的直视,是目前减少此类伤害的最佳方法;(4)垂体瘤肿瘤手术术中残留主要位于下落的鞍隔[MSOffice3] 后面或海绵窦内,而脊索瘤的残留分布更广泛,可以位于骨质和硬膜之间,颅底骨质之间,鼻窦的死角等处,残瘤的检出率明显高于垂体瘤手术;(5)内镜与导航和术中影像结合,在脊索瘤手术中更实用,带角度的很容易把术野带到显微镜远远不能直视的角落。

综上所述,经蝶窦或经口咽脊索瘤内镜手术中应用移动磁体双室高场强iMRI系统提高了手术的安全性和有效性。针对不同病例,联合应用神经内镜和(或)神经导航系统改善了经蝶窦或经口咽脊索瘤瘤手术效果。尽管如此,仍有待于进行更大规模的前瞻性随机对照试验去验证该系统真正的临床应用价值。

 

参考文献

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[5]  Schwartz RB, Hsu L, Wong TZ, et al. Intraoperative MR imaging guidance for intracranial neurosurgery: experience with the first 200 cases. Radiology, 1999, 211:477-488.

[6]  Jankovski A, Francotte F, Vaz G, et al. Intraoperative magnetic resonance imaging at 3-T using a dual independent operating room-magnetic resonance imaging suite: development, feasibility, safety, and preliminary experience. Neurosurgery, 2008, 63:412-426.

[7] Hoult DI, Saunders JK, Sutherland GR, et al. The engineering of an interventional MRI with a movable 1.5 Tesla magnet. J Magn Reson Imaging, 2001,13:78-86.

[8]张亚卓王忠诚赵德安,等.内镜经鼻蝶手术治疗颅底脊索瘤,中华神经外科杂志2007,23:163-166.

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[14]Fatemi N, Dusick JR, Gorgulho AA, et al. Endonasal microscopic removal of clival chordomas.Surg Neurol,2008,69:331-338.

(收稿日期:2011-04-25)

(本文编辑:包靖玲)


 

 

 

1~4[MSOffice4]  患者女性,54岁,诊断为巨大斜坡脊索瘤 术前T2WI矢状位(1a)及冠状位(1b)图像示斜坡中下段巨大脊索瘤,肿瘤向后方压迫基底动脉和脑干前方,基底动脉池消失(箭头所示为颈内动脉);第一次术中磁共振(iMRI)扫描获得的T2WI矢状位(2a)及冠状位(2b)图像显示咽部肿瘤切除彻底,斜坡后方肿瘤残留,脑干受压基底池未显现;进一步切除肿瘤,第二次行iMRI扫描获得的矢状位(3a)及冠状位(3b)图像示,斜坡后方肿瘤已全切除,可以清晰分辨回落的脑干前方硬脑膜(箭头所示)和基底池,左外上方有残留肿瘤;再次切除残留肿瘤后第三次扫描,矢状位(4a)及冠状位(4b)图像显示切除残留肿瘤后放置的骨腊(箭头所示)及全长的基底动脉,基底动脉池和回落的硬脑膜

 

 

周涛
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