神经导航在颅脑手术中的应用(附70例临床分析)

1、    神经导航在颅脑手术中的应用(附70例临床分析)        摘要：目的探讨StealthStation神经导航系统在颅脑手术中的应用。方法观察70例颅脑手术中应用StealthStation神经导航系统的情况，包括测量注册准确性，参考头架的不同使用方法对导航准确性的影响，检测术中准确性及不同部位病灶的术中脑移位，并对导航在不同肿瘤手术中的作用进行分析。结果平均注册误差和10 cm预期准确性分别为(2.56±1.00)mm和(2.45±0.78)m

2、m。有5例因平均注册误差4 mm加用表面注册，结果误差减至(1.09±0.24)mm。除了微血管减压术1例和活检3例(术后均症状改善或不变)外，其余66例病人共67个病灶，全切除55个(82.9%)、次全切除6个(9.0%)、大部切除6例(9.0%)。术中持续准确性SA1、SA2和SA3分别为(2.38±1.27)mm，(1.21±0.98)mm和(1.35±1.13)mm。症状改善或不变58例(87.9%)、加重6例(9.1%)、死亡2例(3.0%)。结论StealthStation神经导航系统在颅脑手术中提供术中动态跟踪、实时导航，准确可靠，有助于病

3、灶全切除及降低手术并发症的发生。关键词：神经导航颅脑神经外科脑移位Application of neuronavigation in craniotomies: Analysis of 70 casesDu Guhong, Zhou Liangfu and Wu Jinsong（Department of Neurosurgery, Huashan Hospital, Shanghai Medical University. 12 Wulumuqi Zhong Road, Shanghai. 200040. Tel420）Abstract：Objective To

4、elucidate the application of the StealthStation neuronavigation in neurosurgical operations. MethodsA retrospective analysis of 70 patients with different intracranial lesions surgically treated with StealthStation system in Huashan hospital was conducted. To measure the mean fiducial error, the neu

5、ronavigational accuracy with the different patterns in usage of the reference arc, the sustained accuracy, and intraoperative brain shift are discussed. A preliminary analysis of intraoperative brain shift was performed in 26 cases with different locations of lesions. ResultsMean fiducial error (MFE

6、) and predicted accuracy at 10 cm (PA) were 2.56±1.00 mm and 2.45±0.78 mm, respectively. SurfaceMerge registration was used to improve the registration accuracy in 5 patients because their MFE were greater than 4 mm and less than 5 mm. Except in 1 case of trigeminal neuralgia, biopsise wer

7、e done in 3 cases, and neuronavigation-guided lesionectomy in 66 cases(67 lesion, multiple cavernous angiomas in 1 case) were performed. Total lesion removal was achieved in 55 cases, subtotal removal in 6 cases. Among 66 cases with lesionectomies, postoperatively the neurological functions were imp

8、roved or unchanged in 58 cases, worsen in 6 cases. 2 patients died of postoperative complications. Sustained accuracy including SA1(K-wire), SA2(after craniotomy), and SA3(after lesion removal) were 2.38±1.27 mm, 1.21±0.98 mm and 1.35±1.13 mm, respectively. ConclusionsThe StealthStati

9、on is reliable and accurate in crania-cerebral neurosurgical procedures. It helps total removal of lesions and reduces postoperative complications.Key words：Neuronavigation Crania-cerebral Neurosurgery Brain shift近来，作为微侵袭神经外科重要组成部分的神经导航外科发展迅速，由于其定位准确性高，并提供术中实时导航，不但有助于病灶全切除减少手术并发症，而且缩短手术时间及住院时间。我们曾报道

10、7例神经导航手术的初步应用1，现就我科1997年9月至1998年10月应用StealthStation神经导航系统指导70例颅脑手术进行回顾性分析。1资料与方法1.1临床资料70例中男41例，女29例，年龄467岁，平均38岁。其中肿瘤、囊肿67例，骨纤维结构不良、炎性肉芽肿及三叉神经痛各1例。病灶位于大脑半球浅部33例，颅底26例，胼胝体、丘脑、基底节共6例、小脑4例以及脑干1例。病灶直径为0.586.35 cm。1.2神经导航系统应用对于StealthStation导航系统已有详细报道2，其工作原理为红外线跟踪定位(infrared radiation (IR)-based neurona

11、vigation)。病人术前1天头皮粘贴410个皮肤坐标(为一种含氯化镁的塑料制品，可同时从病人头部和影像资料上看到，把两者联系起来)后，行CT或MR扫描，其中CT 44例，MR 26例。CT(Exel 2400 elite)扫描层厚2.5 mm；MR(GE signar 1.5 T)扫描层厚2 mm，均为无间隙水平连续扫描。影像资料通过光盘输入导航系统，重建三维像，并以此设计手术入路及手术计划。手术当天，根据病灶位置安置体位，Mayfield 2000头架固定，安装参考头架，注册(registration)并尽量减小平均注册误差(MFE, mean fiducial error)。所谓注册是

12、利用导航探针将病人头皮上的皮肤坐标与术前影像资料上显示的皮肤坐标准确地联系起来，其间的误差即注册误差，后者由导航系统自动计算。然后使用探针定出病灶体表投影，由此设计皮肤切口。在手术室术前准备包括注册时间不超过20 min。1.3病例分组根据对参考头架使用方法的不同，将病例分为3组。A组(21例)：使用1个参考头架，注册后需拆下消毒并重新安装；B组(29例)：使用1个参考头架，但注册后不拆下而套以消毒透明塑料薄膜；C组(20例)：使用2个相同的参考头架，参考头架甲用以注册，参考头架乙预先消毒在头皮消毒后安装用于手术中。1.4导航准确性检查(sustained accuracy， SA )通过检测

13、手术3个阶段的误差来评估导航的准确性，其中消毒铺巾后(SA 1)为防止参考头架拆下消毒后重新安装不正确，A组和C组须在拆下参考头架前建立持续准确点(K-wire)；制成骨瓣后(SA 2)及切除病灶后(SA 3)：为防止手术操作引起病人头部与参考头架间发生难以察觉的移动，在形成骨瓣前须在骨窗周围建立3个再注册点，分别于制成骨瓣后及切除病灶后复核，以保证术中定位的准确性，对SA2及SA3进行比较，可监测术中定位准确性(动态跟踪,dynamic referencing)。1.5术中脑移位监测对本组26例病人以测量剪开硬膜后脑皮层的移位程度来了解不同部位病灶对术中脑移位的影响。术中不用甘露醇等脱水剂，

14、不行脑脊液穿刺引流。剪开硬膜后在皮层表面选择距病灶最近点作为测量点，使用导航探针将此点存入系统，在监视器上测量此点与术前影像中相应皮层表面的最短距离。对颅底肿瘤术中进一步定位内听道、天幕、基底动脉等结构，并与术前影像资料对比。2结果2.1注册准确性及持续准确性70例MFE、10 cm预期准确性(PA at 10 cm,predicted accuracy at 10 cm)分别为(2.56±1.00)mm和(2.45±0.78)mm。其中5例因MFE4 mm需加用表面注册(surface registration accuracy, SRA)，其结果为(1.09±

15、0.24)mm。A、C组的SA1分别为(2.40±1.56)mm和(2.27±0.84)mm；A、B、C 3组的SA2和SA3分别为(1.09±0.83)mm、(1.49±1.29)mm、(1.00±0.47)mm以及(1.25±0.71)mm、(1.62±1.57)mm、(1.03±0.45)mm。SA2和SA3用于检测持续准确性，经t检验，A、B、C 3组SA2与SA3间准确性无显著性差异(P0.05)，说明随着手术的进行，导航准确度没有下降。2.2术中脑移位将26例病例按不同部位分为大脑半球浅部、大脑半球深部

16、(包括胼胝体、基底节、丘脑等)及颅底(包括鞍区、鞍旁、岩斜坡、桥小脑角等)。大脑半球浅部10例，其中脑皮层移位3 mm以内、35 mm之间及超过5 mm者分别为5例、3例和2例；半球深部5例，移位3 mm以内、35 mm之间及超过5 mm者分别为2例、2例和1例；颅底11例，移位3 mm以内、35 mm之间及超过5 mm者分别为6例、4例和1例。2.3术中了解病灶的准确性皮层下肿瘤水肿轻，术中导航定位精确度高，有助于病灶切除同时减小正常组织牵拉损伤(1，2)。对于颅底肿瘤，在3例听神经瘤手术中准确定位内听道，误差小于2 mm，均解剖保留面神经；对较大体积的岩斜坡脑膜瘤和三叉神经鞘瘤手术，本组前

17、者5例后者3例，平均直径5 cm，术中导航定位包括基底动脉在内的颅底结构，告诉术者已达到部位，周围结构及病灶大小等重要信息(3)。对胶质瘤边界的确定影像资料常较直视更清楚，本组21例胶质瘤中做到全切除15例，其中脑干胶质瘤1例，手术全切除后症状改善。Fig.1 Preoperatively,sagittal(left)and coronal(right)planes of MR showed the left poserio-frontal cavernous angioma.1 术前矢状位(左)和冠状位MR显示左额后海绵状血管瘤Fig.2 Postoperatively,sagittal(l

18、ef)and coronal (right)planes of MR verified that lesion had been totally removed without and surgical injury2 术后矢状位(左)和冠状位(右)MR证实病灶已全切除,无手术损伤.Fig.3 Intraoperatively,StealthStation meuronavigator presented real-time localization with 3-dimentional MR,and the right-inferior microscopic view showed the

19、 small cortical incision and the lesion resected totally.3 术中StealthStation导航系统提供三维MR实时动态导航定位,右下画面为显微镜下显示皮层小切口及已切除的病灶2.4手术疗效本组活检3例，1例三叉神经痛行血管减压术，术后症状改善。其余66例病人67个病灶，全切除55个(82.9%)、次全切除6个(9.0%)、大部切除6例(9.0%)。其中术后症状改善或不变58例(87.9%)；加重6例(9.1%)，包括轻偏瘫2例、面瘫3例、脑脊液漏1例；死亡2例(3.0%)，其中1例岩斜坡脑膜瘤死于术后消化道出血、肺炎等并发症，1例三叉

20、神经鞘瘤因进食窒息而死。症状加重及死亡共8例中包括运动区胶质瘤、听神经瘤、岩斜坡脑膜瘤等。本组均未发现与神经导航偏差致手术有关的并发症。3讨论神经导航把现代神经影像技术、立体定向外科和显微外科通过高性能计算机结合起来，是微侵袭神经外科的重要组成部分。1986年由Roberts发明了首台神经导航系统3。与传统有框架的立体定向外科比较，StealthStation神经导航系统不仅可应用于包括活检在内的所有手术，而且可在术中实时定位，准确性较高。3.1注册准确性StealthStation的尸体实验使用皮肤坐标的MFE为0.40.5 mm2，但在临床应用中由于扫描的层厚、扫描时头部移动、扫描与手术时

21、间间隔、头钉对头皮的牵拉等影响以及手术时间的关系，MFE常大于实验误差，本组MFE为(2.56±1.00)mm。随着经验的积累，本组病例注册准确性也逐渐提高，如本组因MFE4 mm加用表面注册的5例中，其中4例即为前期的病人。3.2扫描方式对准确性的影响对于扫描方法(CT/MR)与准确性的关系，有不同报道4，5。本组CT 44例，MFE为(2.57±1.10)mm，MR 26例MFE为(2.52±0.77)mm，两者无显著差异(P0.05)，显示CT或MR对导航注册准确性影响差别不明显。CT通过X射线获取信息，像无扭曲变形，而MR扫描由于磁场不稳定及气/水、气/脂

22、伪影的影响，像易产生扭曲，有报道两者偏差可达35 mm4。由于本组CT和MR扫描层厚不同(分别为2.5 mm和2.0 mm)，而MR扫描者又多为后期病例，故难以比较两者优劣，但我们认为MR较CT有更好的解剖分辨率，对于功能区、后颅窝及小型、不强化的病灶更宜采用MR扫描，而CT适用于浅表病灶、颅底病变(如听神经瘤手术定位内听道)及一些CT有特征性表现的病变(如钙化之海绵状血管瘤)。3.3不同参考头架使用方法对准确性的影响早期病例(A组)需拆下参考头架蒸汽消毒后重新安装，由于预热时间、蒸汽强弱及其它因素的影响，整个消毒时间常超过半小时或更长；对B组在注册后用消毒透明塑料薄膜套套住参考头架，虽然节省

23、时间，但术中需提防薄膜破损污染术野的可能。我们设想如果准备两个以相同标准制作的参考头架，其中一个用以术前注册，另一个预先消毒在手术中使用，不但能节省时间，而且不必担心术野污染问题，于是对C组我们采用上述方法。结果：A组与C组的SA1分别为(2.40±1.56)mm及(2.27±0.84)mm(P0.05)，后者较低，可能是因为对后期病例经验积累的缘故。3.4动态跟踪(持续准确性)多种神经导航系统随着手术的进行，导航准确性也随之下降4。StealthStation导航系统提供动态跟踪功能，持续准确性较好。本组对SA2及SA3进行比较，其准确性分别是(1.21±0.4

24、7)mm及(1.35±1.13)mm(P0.05)，除了相差最大的1例为6.02 mm外，两者相差一般1 mm，可以达到神经导航外科的要求。虽然理论上只要病人头部与参考头架的相对位置保持固定就不影响导航准确性，但临床手术中病人头部与Mayfield头架之间、Mayfield头架与参考头架之间难免发生难以察觉的位移；另外，拱形参考头架的支撑点位于一侧而非中央，手术医生不经意的压迫、手术铺巾的牵拉都可能使参考头架与病人头部发生位移从而影响准确性。3.5术中脑移位对术中影像资料的采集和脑移位的监测纠正成为近年神经导航的研究重点68。其影响因素复杂，如肿瘤性质、体积、部位、瘤周水肿、骨窗范围

25、、麻醉剂和脱水剂的使用、脑脊液引流及重力的影响等。目前对脑移位的研究仍处初级阶段。本文将术中选取的皮层测量点与影像资料中皮层表面的垂直距离作为移位误差，未计算可能发生的水平移位，因此实际移位可能较测量值更大。对术中脑移位的详细研究将另文报道。我们未发现与应用神经导航有关的任何副作用。对本组发生的并发症和死亡情况，除了进一步提高手术技巧和加强术后护理外，提高影像检查水平，引入包括功能MRI及术中超声、CT、MRI等新技术与导航相结合，将有助于发挥神经导航的更大作用。(本文13见扉页)责任编辑：李颖曦杜固宏（上海医科大学华山医院神经外科 200040）周良辅（上海医科大学华山医院神经外科 2000

26、40）吴劲松（上海医科大学华山医院神经外科 200040）参考文献1.杜固宏，周良铺. 神经导航系统在颅脑手术中的初步应用. 中国临床神经科学杂志，1998，6(2)：942.Vrionis FD, Foley KT, Robertson JH, et al. Use of cranial surface anatomic fiducials for interactive image-guided navigation in temporal bone: a cadaveric study. Neurosurgery, 1997,40(4):7553.Roberts DW, Strohbehn JW, Hatch JF, et al. A frameless stereotaxic integration of comp