弥散张量纤维束成像在脑干海绵状血管畸形手术中的应用价值丨【中华神外】2017年第十期“临床论著”
神外资讯【中华神外】专栏，每周二发布一篇精选文章，今天刊登的是，由北京天坛医院神经外科李欢、王亮、李达、郝淑煜、吴震、张力伟、张俊廷在《中华神经外科杂志》2017年第十期“临床论著”上发表的《弥散张量纤维束成像在脑干海绵状血管畸形手术中的应用价值》，欢迎阅读。
目的
探讨弥散张量纤维束成像（DTT）在脑干海绵状血管畸形（CM）手术中的应用价值，分析术前纤维束的形态与患者预后的关联性。
方法
回顾性分析2013年2月至2016年1月首都医科大学附属北京天坛医院神经外科收治的73例脑干CM患者的临床资料。术前以DTT技术追踪患者双侧皮质脊髓束及内侧丘系，根据纤维束的形态进行评分（1～4 分）。根据病灶与纤维束的三维关系设计手术入路。术中在纤维束融合导航引导下按预定路径切除病灶。术后在不同时间点评估患者的改良Rankin量表（mRS）评分。比较纤维束评分高分组与低分组之间临床因素的差异，分析影响神经功能的不利因素。
结果
73例脑干CM患者中，病灶全切除68例（93.2%），近全切除5例（6.8%）。患者术前皮质脊髓束纤维束评分平均为（1.83±1.04）分，内侧丘系纤维束评分平均为（1.97±1.46）分。纤维束高分组与低分组之间在病灶部位及大小上的差异有统计学意义（〖WTBX〗P〖WTBZ〗＜0.05）。末次随访mRS评分平均为（2.59±1.16）分，入院时mRS评分平均为（2.85±1.11）分，两者差异有统计学意义（〖WTBX〗P〖WTBZ〗=0.027）。术前皮质脊髓束纤维束评分高、病灶直径＞2 cm为导致神经功能障碍加重的不利因素。
结论
DTT应用于脑干CM手术中可辅助医生制定合理的手术入路，术中可避免传导束损伤，有助于改善患者的预后。
脑干海绵状血管畸形（cavernous malformation,CM）约占颅内所有CM的10%～35%。手术切除是治疗脑干CM的有效手段，但由于脑干内传导束及神经核团结构复杂，术后神经系统并发症较为明显。近年来，弥散张量纤维束成像（diffusion tensor tractography，DTT）被广泛应用于白质纤维束走行的研究中，可重建出纤维束及病灶的三维关系。目前，DTT在脑干CM手术中的应用报道较少，本研究应用DTT在CM手术前重建运动及感觉纤维束，从而指导制定手术入路并研究纤维束形态与患者预后的相关性，现回顾分析如下。
资料与方法
1. 一般资料：
（1）排除标准：病理学结果排除CM诊断者；入院前曾接受手术或放射治疗者；在MRI扫描过程中不能配合无法完成弥散张量成像（DTI）者；合并有严重的中枢神经系统以外的疾病；拒绝或无法完成随访者。
（2）纳入标准：首都医科大学附属北京天坛医院神经外科自2013年2月至2016年1月收治的患者；经MRI确诊为脑干CM；患者均签署知情同意书。共有73例脑干CM患者纳入本研究。其中男42例，女31例；平均年龄为（29.5±11.8）岁。病变部位：脑桥37例（50.7%），其次为中脑20例（27.4%），延髓16（21.9%）。最常见的首发症状为脑神经功能障碍58例（79.4%），其中三叉神经功能障碍28例（38.4%），其次为外展神经功能障碍20例（27.4%）。其他首发症状有：肢体麻木39例（53.4%），头痛28例（38.4%），眩晕22例（30.1%），肢体活动障碍12例（16.4%）。就诊时34例为首次出血，33例为第2次出血，6例为2次以上出血。所有病灶的平均直径为（2.1±1.6）cm；从首发症状到手术的平均时间为（86.4 ±12.5）d。
2. MRI基础扫描及DTI的扫描参数：患者入院时均行头颅MRI平扫+增强，以T1增强轴位最大径代表病灶大小。术前行DTI扫描，使用Siemens公司Magnetom TIM Trio 3.0T超导MR扫描仪，32头线圈。利用交错式平面回波成像脉冲序列（interlaced echo planar imaging，IEPI），弥散加权系数（b值）为1 000 s/mm²，扩散敏感梯度场施加方向选择32个。视野为 230 mm，相位视野为100%，TR=4 900 ms，TE=94 ms，带宽为1502 Hz/Px ，层厚为1mm，体素为1.8 mm×1.8 mm×1.0 mm。
3. 神经纤维束追踪：患者均行双侧皮质脊髓束及内侧丘系纤维束追踪。将MRI所得数据传至Medtronic公司Stealth Station图像工作站，应用StealtViz软件模块工作站进行后处理，生成方向编码彩色图。将各向异性指数（fractioanl anisotropy,FA）定义为0.15，翻转角定义为60°。皮质脊髓束感兴趣区（region of interest，ROI）定位于中央前回、内囊后肢前部、中脑大脑脚；内侧丘系ROI定位于中央后回、内囊后肢、背侧丘脑。分别调整ROI的大小及方向，以软件自动追踪，重复3次，直至有明显可重的纤维束同时经过上述ROI为止。纤维束形态学评分采用1～4个级别，分别记录为1～4分。1分：传道束形态正常；2分：推挤，传道束位置改变，但保持形态完整性；3分：变形或部分破坏，传导束位置改变同时形态不完整，部分结构破坏；4分：传道束中断，无法追踪出完整形态的传导束[1]。患者分别进行皮质脊髓束及内侧丘系纤维束评分。每例患者的纤维束总分记为双侧皮质脊髓束及内侧丘系纤维束评分之和。
4. 纤维束三维重建：采用美敦力Stealth Station工作站Cranial软件模块将纤维束制作导航计划。采用多模态融合技术将追踪出的纤维束融合入StealthStation TreonTM导航仪中，构建纤维束与病灶的3D模型。根据纤维束与病灶的三维位置关系设计手术入路，尽可能避开纤维束，避免其损伤。
5. 术中导航纤维束定位：术中采用纤维束融合导航，导航下根据手术入路标记进入点与目标靶点，按导航路径进入病灶。全程应用神经电生理监测技术:包括脑干听觉诱发电位、运动诱发电位、体感诱发电位及脑神经自由描记肌电图。术中结合纤维束融合导航及神经电生理监测预警，实时判断操作位置与纤维束的距离，避免纤维束损伤。
6. 神经系统评估及术后复查随访：采用改良Rankin量表（mRS）评分对患者进行神经系统功能评分。优：mRS评分0～1分；良：mRS评分2～3分；差：mRS评分4～6分。患者入院时、出院时及末次随访时均行mRS评分，并记录患者神经系统的症状体征。患者神经功能变化以末次随访与入院时mRS评分之差衡量，差值≤0为稳定或改善，＞0为加重。患者均在术后2周复查头颅增强MRI，并对比术前MRI评估病灶的切除程度，切除程度定义如下：病灶100%切除为全切除；病灶切除＞90%为近全切除；病灶50%～90%切除为次全切除；病灶切除程度＜50%为部分切除。术后6个月及12个月分别复查头颅增强MRI确定病灶是否复发或再次出血。
7. 统计学方法：采用SPSS 19.0软件进行统计学分析。数据采用
结果
1. DTT纤维束追踪:本组患者在术前 DTT共重建146条皮质脊髓束，其中形态学正常78条（53.4%），推挤26条（17.8%），变形或部分破坏31条（21.2%），中断11条（7.5%）。患者皮质脊髓束纤维束评分平均为（1.83±1.04）分。共重建出146条内侧丘系，形态正常54条（37.0%），推挤32条（21.9%），变形或部分破坏35条（24.0%），中断25条（17.1%）。患者内侧丘系纤维束评分平均为（1.97±1.46）分。每位患者纤维束总分从4～16分不等，平均为（7.61±4.72）分。按患者纤维束总分将患者分为低分组（4～9分）44例，高分组（10～16分）29例。低分组与高分组的不同临床因素之间的差异如表1，两组的病灶部位与病灶大小比较，差异有统计学意义（P＜0.05）。
表1. 纤维束形态评分低分组与高分组的不同临床因素之间的比较
2. 手术入路及手术切除程度：54例患者按术前DTT结果与按传统经验制定的手术入路相符合；19例术前DTT证实若按传统经验设计的手术入路，将对传导束产生破坏，因此根据DTT重建的纤维束位置重新调整了手术入路（图1）。采用颞下经小脑幕入路30例，后正中入路17例，乙状窦后入路9例，远外侧入路7例，枕下小脑幕上入路6例，额眶颧入路3例，幕下小脑上入路1例。病灶全切除68例（93.2%），近全切除5例（6.8%）。
3. 预后结果: 平均随访时间为（19.2±9.19）个月。患者入院时的mRS评分平均为（2.85±1.11）分，末次随访的mRS评分平均为（2.59±1.16）分，两者差异有统计学意义（P=0.027）。神经功能稳定或改善61例，加重12例。患者入院时、出院时及末次随访时mRS评分见表2。有1例近全切除病灶的患者，在术后16个月时因病灶再次出血，入院行第2次手术，无死亡病例。将皮质脊髓束纤维束评分、内侧丘系纤维束评分、年龄、性别、病灶部位、病灶大小、出血次数作为协变量，将神经功能变化作为因变量（稳定或改善；加重），进行二分类Logistics分析，结果显示：皮质脊髓束纤维束评分高（OR=1.88， 95%CI：1.23～2.88 ，P=0.004）、病灶＞2 cm（OR=2.14 ,95% CI：1.45～3.16, P=0.035）为导致神经功能障碍加重的不利因素。
表2. 73例患者不同时间点的mRS评分情况
讨论
脑干CM在人群的发病率约为0.4%～0.9%，约占所有颅内血管畸形的20%[2-3]。因脑干解剖结构的重要性，即使微小的出血亦可导致严重的神经系统功能障碍[4]。显微外科手术是治疗脑干CM的有效手段，但在术中可能损伤脑干内神经传导束或核团，导致神经系统功能缺失，严重者可致残或死亡[5]；手术治疗的致残率及病死率分别为5%～27.7%及0%～6.3%[6-7]。因此，如何选择合适的手术入路，从而尽可能减少脑干内重要结构的损伤成为脑干CM手术的关键。
DTT基于DTI原理，可无创地追踪白质及神经传导束的位置及走行[8]，已成功应用于幕上肿瘤中锥体束、视辐射、弓状纤维束等的追踪[9-11]，但在脑干CM手术中应用较少。Flores等[12]报道了11例CM，术前DTT显示共有32条神经纤维束受累，最常见的受累纤维束为皮质脊髓束和内侧丘系，最常见的受累形式为纤维束移位，仅有4条纤维束追踪显示为中断。Januszewski等[6]报道了5例脑干CM，术前DTT显示均为皮质脊髓束和内侧丘系的移位或变形，Faraji等[13]报道了3例未手术的脑桥中脑CM DTT追踪，结果均为推挤和部分破坏，以上2位学者均未发现传导束中断的现象。本研究显示，受累的皮质脊髓束及内侧丘系最常见的形态改变为变形或部分破坏，分别为21.2%（31/146）和24.0%（35/146）。与此前2位学者不同，传导束中断在皮质脊髓束纤维束中占7.5%（11/146），在内侧丘系中占17.1%（25/146），均高于文献报道。
其原因可能如下：既往两组病例数较少且多局限于脑桥，导致其结果局限。本组病例数较多，且有21.9%（16/73）的病例为延髓CM,延髓截面较小，传导束集中，病灶产生的压迫效应相对较大。此外，CM除了病灶压迫效应外，含铁血黄素沉积也对周围脑组织的FA产生影响，这可能也是导致传导束中断的原因。
本研究关于传导束形态与患者预后的相关性研究发现，皮质脊髓束纤维束评分高为导致神经功能加重的不利因素，这与既往研究也有所不同。Januszewski等[6]研究了10例脑干CM，其中5例采用DTT，另外5例并未采用DTT。两组患者随访半年后的结果为DTT组预后好于非DTT组，作者未论述传导束形态对患者预后的影响。Flores等[12]分析11例CM术前DTT传导束的形态特征，发现术前DTT追踪的结果对手术入路的选择有所帮助，患者的预后mRS评分与术前DTI形态评分之间有相关趋势，但差异无统计学意义。本研究得出传导束形态与患者预后的关联性，可能的原因为本组例数较之前报道为多，但尚需扩大病例数进一步验证。
脑干CM的手术入路选择原则有二个：一是尽可能避免脑干的传导束、神经核团等重要结构；二是选择距离病灶最近的点作为脑干切开点[14]。当病灶位于脑干深部时，如何避开脑干传导束成为选择手术入路至关重要的环节。仅凭形态学并不能完全确保避开脑干传导束。DTT纤维束重建可为术者提供传导束的位置信息，为手术入路的设计提供参考。本研究共有19例患者的DTT纤维束追踪结果证实术前经验性设计的手术入路将对传导束产生破坏，术者结合DTT结果及经验调整了合适的手术入路。当病灶距传导束位置较近或病灶位于传导束内时，DTT追踪结果可出现传导束中断，但在入路选择时不可认为传导束已中断而采用经过传导束的手术入路。因为DTT追踪结果基于脑组织的FA值，当脑组织FA值无法分辨时即显示为传导束中断，而传导束实际上往往并未完全遭到破坏。因此，在CM的手术入路选择上既要结合DTT结果又不能完全依赖，要将DTT与术者的经验合理结合，最大程度地避免传导束损伤。
总之，在脑干CM手术中应用DTT技术，可重建出运动及感觉传导束，从而指导手术入路的设计及术中避免传导束损伤。DTT追踪运动传导束的形态对患者预后的判断具有指导意义。
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