医学专题—术中核磁共振联合功能神经导航在大脑中央区胶质瘤手术中的24771.docx
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1、术中磁共振联合功能神经导航在中央区胶质瘤手术的应用 张家墅*、陈晓雷*、侯远征*、孙国臣*、李方晔*、郑刚*、李晋江*、许百男*中国人民解放军总医院神经外科(北京 100853 )通讯作者(E-mail:)【摘要】目的 探索术中磁共振联合功能神经导航在中央区胶质瘤手术中的应用价值。方法 回顾性研究22例中央区胶质瘤患者,均接受1.5T高场强术中磁共振联合功能神经导航下显微手术。分别分析导航系统准确性、肿瘤切除程度、手术前后神经功能变化及其影响因素。结果 术中肿瘤切除程度的误判率达到27.28%分母不足30,一般不算%。明确例数更好,后面也是,而术中扫描使54.54%患者受益。手术后15例(68
2、.18%)患者神经功能改善或同术前,7例(31.82%)神经功能下降,功能下降者Karnofsky Performance Scale评分(Karnofsky Performance Scale,KPS)均大于60,生活能够自理。手术前后神经功能变化值K与肿瘤切除残腔与术中重建锥体束的距离D中呈正直线相关(r=1, P=0.003)。删除该段手术前后神经功能变化情况与胶质瘤病理级别(P=0.032, OR=68.713),术前KPS评分(P=0.012, OR=1.314)及肿瘤切除残腔与术中重建锥体束的距离D中改为英文字母为宜。这样,便于后面的英文摘要中使用这个指标。是否大于5mm(P=0.
3、006, OR=0.008)有关。结论 该研究充分验证了改为“验证了”术中磁共振联合功能神经导航的准确性、稳定性与可靠性。实现了最大限度保护神经功能与最大程度切除肿瘤的目的,体现了精准神经外科的理念。删除该段关键词 术中磁共振; 功能神经导航; 中央区; 胶质瘤中图分类号:Implementation of intraoperative Magnetic Resonance Imaging combined with fiber tract navigation in central area gliomasZhang Jiashu, Chen x大写。余同。iaolei, Hou yuanz
4、heng, Sun guochen, Li fangye, Zheng gang, Li jinjiang, Xu bainanDepartment of Neurosurgery, Chinese PLA General Hospital, 门牌路名Beijing 100853, China科室电话Abstract Objective To evaluate the feasibility and efficacy of intraoperative Magnetic Resonance Imaging (IMRI) combined with fiber tract navigation
5、in central area gliomas. Method Retrospectively collected 22 central area glioma cases改为被动语态形式, who underwent microsurgery under IMRI combined with fiber tract navigation system. Measured the accuracy of the navigation system, recorded the extents of tumor resection改为伴随状况修饰的分词形式, evaluate the differ
6、ences between pre- and postoperative neurological functions and further analyze the influencing factors改为被动语态形式. Result According to the IMRI results, 27.28% cases were misestimated by surgeons concerning the extents of resection, and 54.54% benefit时态错误 from intraoperative scanning. After operations
7、, the neurological functions of 15 cases were improved or unchanged , while the functions of 7 cases worsened. However, the 7 cases could care for themselvsthemselves with KPS scoring more than 60. K denoting the differences between pre and postoperative neurologic functions had positive linear corr
8、elation with D中 denoting the distances between resection cavities and pyramidal tracts (r=1, P=0.003).删除该段 The logistic regression revealed that neurological functions correlated with pathological grades (P=0.032, OR=68.713), preoperative KPS scores (P=0.012, OR=1.314) and whether the D中不能有汉字 more t
9、han 5mm or not补充标注P值、OR值。. Conclusion This study confirmed the accuracy, stability and reliability of the IMRI combined with functional neuronavigation system, realized maximum tumor resection and minimum neurological preservation, consistent with the concept of the accurate and precise neurosurgery
10、. 删除该段Key word Intraoperative magnetic resonance; functional neuronavigation; central area; glioma 术中超声、磁共振及血管造影等一系列术中影像技术,已经越来越广泛的应用于神经外科手术。功能磁共振、弥散张量成像及纤维束示踪技术的进步,也促进了功能神经导航的发展。正是这两项技术,使得神经外科手术由凭借经验判断肿瘤切除程度及重要功能结构位置的传统神经外科时代,发展到根据术中影像客观判断肿瘤切除程度,功能神经导航实时显示重要功能结构位置的精准神经外科时代1。本中心自2009年安装高场强术中磁共振系统以来,
11、积累了一些经验。胶质瘤是颅内最常见的原发性肿瘤,手术难以完全切除。中央区的胶质瘤病例,由于肿瘤紧邻功能区(本文“功能区”特指运动皮层及锥体束),手术治疗更加棘手。本研究在高场强术中磁共振联合功能神经导航下进行中央区胶质瘤切除手术,取得了满意的临床效果。说了很多还是没说到要点,重拟,交代研究背景1 对象与方法1.1 研究对象 以2010年1月-至2011年5月间在解放军总医院神经外科接受术中磁共振联合功能神经导航下手术的22例中央区胶质瘤患者为研究对象。其中男10例,女12例,平均年龄15-72岁,平均(41.95 )岁(15-72岁),其中男性10例,女性12例。根据WHO神经系统肿瘤分级,I
12、级1例,II级3例,III级8例,IV级10例,交代肿瘤具体类型具体情况见表1)。1.2 研究方法1.2.1 术前准备1.2.1.1 术前扫描 术前一天术前1d,采用1.5T高场强术中磁共振(Siemens Espree,Erlangen,Germany)进行扫描。解剖影像扫描应用T1加权三维磁化强度预备梯度回波序列(T1WI 3D MPRAGE, TE 3.02ms, TR 1650ms, matrix size 256256, FOV 250250mm, slice thickness 1mm)。弥散张量成像(Diffusion tensor imaging, DTI),采取单次投照弥散加
13、权自旋回波序列(single-shot, spin-echo diffusion weighted echo planar imaging sequence, SSEPI)。序列参数如下:TE 147ms, TR 9400ms, Matrix size 128128, Fov 251251mm, Slice thickness 3mm, Bandwidth 1502Hz/px, b value 0与1000s/mm2, Voxel 1.9mm1.9mm3mm, 40 slices。采用12个主弥散方向,连续无间隔扫描5个循环,总扫描时间7分49秒。血氧水平依赖功能磁共振成像(Blood Oxy
14、gen Level Dependent functional Magnetic Resonance Imaging, BOLD-fMRI),BOLD-fMRI序列采用梯度-平面回波成像(TE 60ms,TR 2540ms,FOV 192192mm,slice thickness 3mm),以组块设计完成双手交替对掌运动。1.3 导航计划 原始扫描数据通过局域网传输到导航计划工作站(VectorVision Sky, BrainLab, Feldkirchen, Germany)。应用PatXfer 5.2(BrainLab)进行数据转换,应用iPlan2.6(BrainLab)融合各序列影像并
15、制定导航计划。应用iPlan2.6中Object creation模块进行肿瘤范围勾勒。应用BOLD mapping模块生成手部运动皮层代表区:第一步,利用原始BOLD数据,分析生成激活的手部代表区,调整阈值(Threshold=4.5, P0.001),生成代表区的三维结构。第二步,利用object manipulation模块为手部代表区增加厚度为5mm的“外壳”,生成最终的三维影像。应用Fiber tracking模块进行锥体束重建,为最大限度保护神经功能,FA阈值选取0.12。参考Nimsky2等介绍的方法进行锥体束重建:第一步,根据手部代表区位置确定中央前回,调整矩形感兴趣区(Reg
16、ion of interest, ROI)包括整个中央前回下方白质,下端到达侧脑室顶部水平,追踪通过该空间内所有白质纤维。第二步,调整ROI包含一侧大脑脚底,保留仅通过该侧大脑脚底的白质纤维。第三步,删除明显不属于锥体束的纤维后,软件自动生成三维形态的锥体束。第四步,利用Object manipulation模块为锥体束增加厚度为5mm的“外壳”,完成锥体束重建。1.2.2 4术前评估 无导航计划前,由术者(高级职称)和第一助手(中级职称)根据普通磁共振影像及经验,讨论确定锥体束与肿瘤的位置关系并制定手术计划。然后,根据导航计划中肿瘤与功能区的位置关系,重新讨论确定手术计划。术前一天术前1d,
17、两名以上不知晓患者病史及影像学资料的高年资主治医生通过问诊、查体获得患者术前KPS评分K前。1.2.35 术中扫描及功能神经导航 1.2.35.1 数据传输 手术当天,将导航计划通过局域网传输到导航计划工作站(VectorVision Sky, BrainLab, Feldkirchen, Germany),用于术中功能神经导航。1.2.35.2 术前注册 根据患者面部特征或人工标记物,进行导航注册。注册成功后,通过局域网连接导航系统与手术显微镜(OPMI Pentero,Carl Zeiss, Germany),注册显微镜。两次注册误差控制在在3mm内,否则重复上述步骤直至满意。所有步骤完成
18、后,导航计划中肿瘤范围、锥体束等内容,即可投射到显微镜下视野内,术者可以通过变换焦点深度及位置,达到实时镜下导航的目的。合二为一1.2.35.3 手术过程 术者于切开硬脑膜开放蛛网膜前,根据镜下导航用消毒纸片标记手部运动皮层代表区,防止脑脊液流失后脑漂移造成的导航误差,达到保护手部运动功能的目的。切除肿瘤时,原则上先切除远离功能区的部分,然后最后切除靠近功能区的部分。当出现以下任意一种情况时停止手术:1、术者认为肿瘤切除完全。;2、镜下导航提示手术操作区域已十分接近或到达功能区。;3、脑脊液流失较多,脑漂移严重,严重影响导航准确性。手术停止后,瘤腔止血,不铺垫任何止血材料以保证影像质量。覆盖术
19、区,进行术中磁共振扫描。1.2.35.4 术中扫描及导航计划更新 术中扫描仅线圈不同于术前,磁体、扫描序列及参数均同术前。此外,术中无法唤醒患者进行任务模式下BOLD-fMRI序列扫描。扫描后数据传输与锥体束重建方法均同术前。融合术中与术前影像,勾画残余肿瘤重建锥体束后,将更新得导航计划传输至导航工作站内将更新的导航计划传输至导航工作站内。导航重新开启后,无需重新注册,保存注册信息,使用更新的术中导航计划进行镜下导航。如此反复可行数次术中扫描或计划更新,直至肿瘤切除满意。1.2.46 术中评估 术中术者于扫描前,估计肿瘤切除程度。导航计划更新后,术者与第一助手根据更新后的导航计划,观察有无远隔
20、部位血肿,并根据残余肿瘤与术中锥体束距离决定是否继续手术。不知晓患者病史及手术情况的研究人员,根据术中影像计算肿瘤实际切除程度。最后一次扫描后,由以上研究人员分别测量计算肿瘤的最终切除程度(术前肿瘤体积-术后残留体积)/术前肿瘤体积)、肿瘤切除残腔与术前锥体束的距离D前及肿瘤切除残腔与术中最后一次扫描重建的锥体束间的距离D中。1.2.57 术后评估 术后3周由术前评估医生通过问诊、查体获得患者术后KPS评分K斜体,余同。后。患者手术前后神经功能变化值K=K后-K前。 1.2.68 统计学分析若患者K0,记录为1。若K0,则记录为0。应用logistic回归分析手术前后神经功能变化情况与表1中各
21、变量间的关系。应用直线相关分别分析K与D前、D中的关系。两组间比较采用t检验或Wilcoxon秩和检验。所有的统计分析应用统计软件spss 19.0(SPSS nc., Chicago, USA)完成。2 结果2.1 术前导航计划对手术入路的影响 由于根据普通磁共振影像及经验制定的手术计划,错误判断了肿瘤与功能区的关系,术者及第一助手根据术前导航计划,不同程度调整原定手术计划8例,占全部患者的36.37%分母不足30不算%。其中2例由于错误判断了中央前回与锥体束的位置,需要改变手术入路及体位。2.2 术中功能神经导航的准确性 22例患者术中神经功能导航误差值需给出“导航误差值”的定义。另外,既
22、然是误差,应该有正有负。可是,表1中导航误差全是正值,有点蹊跷。均小于3mm,平均误差为0.670.75标准差很大,比均数大;提示该误差不服从正态分布。现在的统计描述形式不妥。采用中位数四分位间距表示,见表1。术中显微镜下通过辨认手结解剖位置及皮层电刺激进一步验证了导航的准确性皮质电刺激可以作为运动皮质定位的金标准,作者如果要求用该技术评价BOLD fMRI技术的准确性,必须详注电生理参数。不能一笔带过,显得牵强。,见图(1)。2.3 术中磁共振扫描对肿瘤切除率的影响 22例患者中,除1例由于未切肿瘤前发生严重脑移位行第一次扫描外,其余21例第一次扫描前均已行不同程度肿瘤切除。由术者见到扫描结
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