扩散MRI造影术在内窥镜内窥镜颅骨基础外科中的作用

Summary

我们提出了一个协议，将扩散MRI切除术整合到患者工作，为头骨基础肿瘤进行内窥镜内膜手术。介绍了在术前和术中阶段采用这些神经成像研究的方法。

Abstract

内窥镜内窥镜手术在复杂颅底肿瘤的管理中占有突出地位。它允许通过以鼻腔为代表的自然解剖外颅通路切除一大群良性和恶性病变，避免大脑缩回和神经血管操纵。这反映在患者的快速临床恢复和永久性神经后遗症的低风险，代表传统的头骨基础手术的主要警告。手术必须针对每个特定病例进行定制，考虑其特征和与周围神经结构的关系，主要基于术前神经成像。由于技术问题，在颅骨基础手术中很少采用先进的MRI技术，例如颅骨学技术：冗长而复杂的过程，以产生可靠的重建，以便纳入神经导航系统。

本文旨在介绍在该机构实施的协议，并突出神经外科医生和神经成像团队（神经学家、神经放射学家、神经心理学家、物理学家和生物工程师）之间的协同协作和团队合作，最终目标是为每位患者选择最佳治疗方案，提高手术效果，并推动该领域的个性化医学发展。

Introduction

通过前路线接近头骨基中线和准中游区域的可能性，采用鼻孔作为自然腔，有着悠久的历史，可以追溯到一个多世纪^1。然而，在过去20年中，可视化和操作技术已经改善到足以扩大其可能性，包括治疗最复杂的肿瘤，如脑膜瘤，和弦瘤，软骨瘤和颅脑血管^瘤1由于（1）引入内窥镜，这给外科医生提供了这些区域的全景和详细的2D/3D视图， （2）开发术中神经导航系统，（3）实施专用手术器械。正如Kassam等人精心证明的，并经多次审查和荟面分析证实，这种手术方法的优势主要表现在它有机会恢复具有挑战性的头骨基础肿瘤，避免任何直接的脑缩回或神经操纵，从而减少手术并发症和长期神经和视觉后遗症^{的风险2，3，4， 5，6，7，8，9，10，11，12}。

对于多个头骨基础和垂体脑肿瘤，理想的手术目标在过去几年中已经从最广泛的肿瘤切除可能转移到最安全的切除与保存神经功能，以保持患者的生活质量^3。这种限制可以通过创新和有效的辅助治疗来弥补，例如放射治疗（酌情采用质子或碳离子等大量颗粒），而对于选定的肿瘤，化疗作为颅脑血管瘤^13、14、15的BRAF/MEK通路的抑制剂。

然而，为了追求这些目标，仔细的术前评估是至关重要的，以调整手术策略，以适应每个病例的具体特点^2。在大多数中心，MRI 术前协议通常只使用标准结构序列执行，从而提供病变的形态特征。然而，有了这些技术，并不总是能够评估肿瘤的解剖关系与相邻结构可靠^3。此外，每个患者可能呈现不同的病理学诱导功能重组配置文件，只能通过扩散MRI轨迹学和功能性MRI（fMRI）检测，可用于在手术规划和术中步骤^16，17中提供指导。

目前，fMRI是最常用的神经成像方式，用于映射大脑功能活动和连通性，作为手术规划^18，19和改善患者结果的指导^20。基于任务的 fMRI 是识别功能上涉及特定任务性能（例如手指敲击、语音流利度）的”雄辩”大脑区域的选择方式，但不适用于头骨基础肿瘤的研究。

扩散MRI图允许在体内和非侵入性重建白质大脑连接以及颅神经，调查大脑的造影结构^21。开发了不同的拉片算法，通过连接水分子扩散剖面来重建轴向通路，在每个大脑息音中进行评估。确定性传导遵循主要的扩散方向，而概率传导学则评估可能的路径的连通性分布。此外，不同的模型可以应用于评估每个 voxel 中的扩散性，并可以定义两个主要类别：单光纤模型，如扩散张力模型，其中单个光纤方向进行评估，以及多纤维模型，如球形解构，其中重建了多个交叉光纤方向^22，23。尽管关于扩散MRI传道学的方法论争论不休，但其在神经外科工作流中的效用目前已经确立。可以评估白质道错位和与肿瘤的距离，保留特定的白质连接。此外，扩散张力成像 （DTI） 地图，特别是部分异位性 （FA） 和平均扩散性 （MD）， 可用于评估与可能的肿瘤渗透和纵向通道监测相关的微结构白质变化。所有这些功能使扩散MRI传道学成为通过神经导航系统²⁴进行手术前规划和术中决策的有力工具。

然而，由于需要专业知识和耗时的工作来优化扩散MRI序列采集、分析方案以及将传道学结果纳入神经导航系统^25，地貌学技术在颅骨基础手术中的应用受到了限制。最后，由于技术困难，这些分析从内侧白质结构扩展到颅神经的超白质结构。事实上，只有最近的研究提出了初步结果，试图整合先进的MRI和头骨基础手术26，27，28。

本文提出了利用扩散MRI造影术对脑垂体和颅底肿瘤进行多学科管理的协议。该方案在该机构的实施源于神经外科医生、神经内分泌学家和神经成像团队（包括临床和生物信息学专业知识）之间的协作，为这些患者提供有效的综合多轴向方法。

在该中心，我们集成了多学科协议，以管理头骨基础肿瘤患者，提供最翔实的描述可能，并定制和个性化的手术计划。我们表明，这个协议可以采取临床和研究设置的任何病人与头骨基础肿瘤，以指导治疗策略，并提高对这些病变引起的大脑修饰的知识。

Protocol

该议定书遵循地方研究委员会的道德标准，并遵循1964年赫尔辛基宣言及其后来的修正案或可比的道德标准。 1. 患者选择 采用以下包容标准：18岁以上的患者，完全合作，呈现颅骨基的肿瘤，或垂体-脑部区域。 排除患有MRI（即心脏起搏器或铁磁材料）或出现紧急临床条件（即颅内高血压、需要立即手术的急性视力丧失）或孕妇、精神病患者或明确拒绝参加本协…

Representative Results

一名55岁的妇女出现渐进性视力缺陷。她的病史不起眼。在眼科评估方面，双边视力下降（右眼6/10，左眼8/10）被揭示出来，计算机化的视野显示出完全的咬合性视界。神经检查没有明显的进一步缺陷，但患者报告，在过去2-3个月中，持续性缺食和饥饿和口渴感增加，体重增加4-5公斤，夜间经常醒来，需要小便。在内分泌学评估中，揭示了中央皮质炎和糖尿病皮质。患者接…

Discussion

提交协议的应用导致安全有效地治疗最具挑战性的颅内肿瘤之一，如颅内咽血管瘤侵入^第3心室，可能为病变开辟了一个新的视野，大约一个世纪前，H.Cushing将这种病变定义为最令人费解的颅内肿瘤^1。准确的术前规划，集成先进的MRI技术和多学科临床评估相结合，使我们能够定制手术策略，确定最合适的手术走廊，并尽量减少神经结构损伤的风险^{2，49，50，5…}

Materials

BRAF V600E-specific clone VE1	Ventana
Dural Substitute	Biodesign, Cook Medical
Endoscope	Karl Storz, 4mm in diameter, 18 cm in length, Hopkins II – Karl Storz Endoscopy
Immunohistochemical staining instrument	Ventana Benchmark, Ventana Medical Systems
MRI	3T Magnetom Skyra, Siemens Health Care
Neuronavigator	Stealth Station S8 Surgical Navigation System, MEDTRONIC