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微创内镜脑内血肿清除术

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DOI：

10.3791/58217

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2021年10月15日

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1Department of Neurosurgery, Icahn School of Medicine at Mount Sinai

本文内容

摘要

本文详细介绍了采用SCUBA技术进行微创内镜下脑内血肿清除的手术方案。

摘要

脑内出血（ICH）是一种死亡率高且功能预后差的卒中亚型，主要原因在于目前尚无基于证据的治疗方法可用于这种破坏性疾病过程。在过去十年中，已出现多种微创手术以应对这一问题，其中一种即为内镜下血肿清除术。立体定向脑内出血水下取血术（SCUBA）是一种新型的内镜下清除技术，该技术在充满液体的腔隙中进行，通过使用吸引系统为手术操作提供额外的自由度。SCUBA 手术利用吸引装置、内镜和套管，分为两个阶段。第一阶段以最大程度吸引和最小程度冲洗为主，以减少血块负荷。第二阶段则增加冲洗以改善视野，降低吸引强度以实现精准吸引而不扰动腔壁，并对任何出血血管进行电凝止血。该技术结合内镜与吸引导管，旨在最大限度清除血肿的同时，尽量减少对周围脑组织的继发性损伤。SCUBA 技术的优势包括采用低剖面设计的内镜套管，从而减少对脑组织的破坏，以及在充满液体而非空气的腔隙中实现更佳的术中可视化效果。

引言

脑内出血是指发生在脑实质内的出血，是卒中最严重的亚型，致死率和致残率极高。 全球脑内出血（ICH）的发病率为每10万人约24.6例，美国每年发生40,000至67,000例1,2。脑内出血属于医疗急症，需要快速诊断和及时处理。历史上，该病预后极差，发病后1个月死亡率为40%，1年死亡率为51-54%，5年死亡率高达71%3,4,5,6。预后不良的一个关键原因是目前尚无基于循证医学的治疗方法。既往的临床试验（STICH I和II）并未显示手术治疗相较于保守内科治疗能改善预后7,8。有假说认为开颅手术失败的原因在于，清除血肿所带来的益处被手术本身造成的广泛脑组织创伤所抵消。因此，近十年来已开发出多种微创技术以尝试解决这一问题，每种技术各有优缺点。这些技术可分为两类：立体定向抽吸联合溶栓治疗和主动清除术。前者通过颅骨钻孔抽吸血肿，注入溶栓药物，并在数天内通过导管引流残余血肿。该技术目前正处于MISTIE临床试验的验证阶段，在中国临床实践中也使用YL-1型颅穿针实施9,10。而主动清除术则是在单次操作中完全清除血肿，无需留置引流导管。

目前，针对该技术的多项临床试验也正在进行中，包括使用NICO BrainPath系统进行内镜辅助经脑沟清除的ENRICH试验；INVEST试验11，这是一项单臂可行性研究，采用Penumbra Apollo或Artemis系统进行内镜下清除；以及MIND试验，这是一项多中心随机临床试验，旨在评估使用Artemis装置进行内镜下清除的效果。内镜下清除是一种前景良好的技术，因其工作通道截面最小，可最大限度减少脑组织损伤12。本文介绍了一种特定的内镜技术，称为立体定向脑内血肿水下血肿抽吸术（SCUBA）13。第一阶段重点是在鞘管末端范围内，通过最大程度的抽吸引流来减小血肿体积；第二阶段则采用高灌注速率，精准抽吸残留血块并对任何出血血管进行凝固止血。

SCUBA 手术过程中使用了三种设备：鞘管（6.33 mm）、内窥镜和抽吸系统。抽吸系统包括一根手术手柄（2.6 mm），设计用于插入内窥镜的工作通道中，而内窥镜则插入鞘管内。该手柄具备抽吸功能，并可通过按下手柄上的按钮实现组织切碎。设备的切碎组件位于吸管尖端，是一个激活后旋转的双齿刀头。通过遮住手柄上拇指位置的孔可启动抽吸功能，而用力按下手柄上的按钮则可激活双齿刀头。此种抽吸启动方式与常见的神经外科抽吸器械类似。

方案

在执行本方案之前，已获得所需的机构批准和患者知情同意。所有操作程序均经西奈山医院批准。

1. 纳入标准

  1. 纳入符合以下所有标准的患者：年龄 > 18 岁，基线改良 Rankin 量表（mRS）评分 < 4 分，入院时格拉斯哥昏迷评分（GCS）> 4 分，入院时美国国立卫生研究院卒中量表（NIHSS）评分 ≥ 6 分，症状发作至首次 CT 扫描时间 < 24 小时（微创脑出血清除术可在发病后 72 小时内进行），脑出血（ICH）位于幕上区域，脑出血体积 > 20 cm3，间隔 6 小时的两次 CT 扫描显示脑出血体积稳定，术前至少 6 小时内收缩压控制在 < 160 mmHg。

2. 排除标准

  1. 排除符合以下一项或多项标准的患者：CT扫描显示出血灶扩大；CTA成像显示“斑点征”；存在未处理的基础病变（例如动静脉畸形、动脉瘤、肿瘤）；急性缺血性卒中的出血性转化；幕下部位的脑出血；因占位效应或移位而需治疗的大面积脑室内出血；出血扩展至中脑；必须长期接受抗凝治疗；存在凝血功能障碍；血小板计数 < 100,000 个/mm3；国际标准化比值（INR）> 1.4；活化部分凝血活酶时间（aPTT）升高；入院时格拉斯哥昏迷评分（GCS）< 4分，缺血性卒中高风险；需紧急外科减压；无法对操作签署知情同意；处于妊娠期、哺乳期，或妊娠试验阳性；存在活动性感染证据；或存在任何可能影响生存的合并疾病或状况。

3. 定位与规划

  1. 采用标准技术对患者实施全身麻醉。
  2. 通过无菌方式准备皮肤并覆盖手术区域，确保整个操作过程中的无菌环境。
  3. 利用术前容积成像规划血肿清除的路径，沿血肿长轴至颅骨外表面画线，使鞘管尖端位于距离血肿远端1至2 cm处。
    注意：规划路径时需重点考虑尽量减少对脑组织（尤其是功能区结构）的损伤，并避开非侵入性影像上可见的任何血管结构。路径规划使用立体定向导航软件完成，不同医疗机构所用软件可能不同。关于脑出血清除术中常用导航系统的比较可参见医学文献14。
  4. 根据血肿位置将患者置于合适的解剖体位。
    注意：大多数病例（80%）采取仰卧位，少数采取俯卧位（15%）或头偏向一侧的仰卧位（5%）。

4. 开启

  1. 在自然皮肤皱褶内沿皮肤做一条2 cm长的直线水平切口。
  2. 使用高速钻头配5 mm切割钻头，行直径1～1.2 cm的颅骨开窗术。尽量使颅骨开窗的位置与血肿的长轴对齐，但应避免中线结构和功能区脑组织。
    注意：使用过大的钻头可能不必要，尤其是在额部存在骨窗时。
  3. 若钻孔路径并非完全垂直于颅骨，应沿预定路径在颅骨内钻出一个圆柱形骨槽，以确保套管和内镜在颅骨开窗内的最佳活动度；但需注意，该路径与硬脑膜的交界处将不呈垂直状态。
  4. 使用骨蜡、含凝血酶的明胶海绵以及双极电凝实现止血。
  5. 通过超声显像观察下方血肿，确认其大小和位置。
    注意：在切开硬脑膜前，于湿润环境下使用钻孔探头进行超声检查，图像质量最佳。
  6. 以十字形切开硬脑膜，并将硬脑膜瓣电凝至距骨缘约1 mm处。
    注意：避免损伤较大的静脉或动脉。
  7. 在电凝前，使用#11刀片对软脑膜做1 cm切口。若需取脑组织活检，此时为最佳时机。可使用肿瘤钳或Penfield 1器械的匙状端进行操作。在完成活检前应避免电凝。
  8. 使用双极电凝对软脑膜切口及下方皮质进行电凝处理。

5. 1 期疏散

  1. 沿预定路径插入导引鞘，鞘内放置导航钢丝。钢丝可提供导引鞘尖端位置的实时反馈。
    注意：由于颅骨开窗仅1 cm，通常无法采用"经脑沟"入路；因此，需在颅骨开窗下方无血管区域切开并进入软脑膜。
  2. 若血肿组织特别致密且遇到阻力，可对导引鞘进行轻微调整，以到达目标位置。
  3. 当导引鞘到达目标点（距血肿远端1-2 cm处）时，移除导引鞘和导航探针。
    注意：部分操作者更倾向于使用注册至内镜的立体定向导航，而非导引鞘导航，以实现持续导航。
  4. 通过在皮肤水平处标记导引鞘位置，记录其位置。
    注意：若血肿内压力较高，液体可能在此步骤中从导引鞘流出。
  5. 启动内镜并设置首选参数，包括白平衡、亮度、滤光片和光照强度。
  6. 将悬挂于肩部高度的2 L生理盐水袋的灌注管连接至内镜左侧工作通道，并将内镜灌注流速设为约25%。完全打开内镜右侧通道，以允许灌注液流出。
  7. 将内镜插入导引鞘中。将操作杆插入内镜的工作通道内，并用优势手持握操作杆。
    注意：在此操作阶段，应保持内镜和操作杆位于导引鞘末端内，距离导引鞘末端约0.5至2 cm。
  8. 用食指控制内镜与操作杆手柄之间的距离，以持续感知器械尖端在导引鞘内的位置。
  9. 将抽吸系统的负压强度设为100%，并将灌注流速设为低档（约25%）。
  10. 在操作杆保持于导引鞘远端1 cm范围内的同时，抽吸导引鞘末端出现的液态血肿。
    注意：随着血肿被抽吸，由于占位效应减轻，空腔将向内塌陷。持续灌注可在清除的第二阶段维持空腔结构。
  11. 若遇到无法仅靠负压抽吸清除的固态血块，启动操作杆内的双齿装置以分解血块。
  12. 若血块过大或过于致密，无法被抽吸且粘附于操作杆尖端，应将内镜与操作杆连同血块整体撤出，注意避免血块从操作杆上脱落。
    注意：此技术称为ADAPT（直接抽吸首次通过技术），其名称源于急性缺血性卒中取栓术中清除血管内血栓的操作方法15。
  13. 若血块特别大且带有纤维包膜，前两种技术无效时，可利用内镜的工作通道作为额外的抽吸通道。
    1. 具体操作为：将常规手术抽吸装置连接至内镜的第二个通道（通常为灌注流出通道），关闭阀门但准备随时启用。使用操作杆将大块血肿拉入导引鞘末端。关闭灌注流入通道，打开流出通道以启动最大手术抽吸力。此时血块将粘附于操作杆、内镜和导引鞘的尖端。将操作杆、内镜、导引鞘及血块一同撤出。
      注意：此技术称为双ADAPT技术。
  14. 若血肿具有纤维包膜且难以与脑组织分离，可使用导引鞘尖端作为钝性分离工具。
    注意：此技术称为导引鞘分离技术。
  15. 抽吸完成后，在相同深度轻轻横向摆动导引鞘，探查空腔，直至该深度无残留血肿。
  16. 将导引鞘回撤1 cm，并重复第一阶段的抽吸步骤，直至导引鞘到达空腔近端壁。

6. 第二阶段疏散

  1. 将吸力降低至25%，并将灌注增加至100%，以改善术腔内的视野。探查是否有残留血肿，并识别出血的动脉。
    注：在此阶段，关键是要尽量减少对术腔周围脑组织的吸力。
  2. 以靶向方式使用低吸力抽吸任何残留血肿，注意不要损伤周围的脑组织，以免引起额外出血或对术腔壁造成创伤。
    ​注：血液产物最初可能会影响最佳视野，但通过持续灌注和患者自身情况，术腔会逐渐清晰。如果术腔仍未清晰，应识别并电凝出血血管。
  3. 监测是否存在出血血管，并根据以下步骤进行处理：
    1. 若小出血血管难以观察，可通过将套管悬停在出血部位正上方，并将内镜从尖端后撤，使灌注液持续流向该血管。一旦血管更清晰可见，即进行电凝。
      注：此技术称为套管悬停技术。
    2. 持续灌注术腔，直至实现止血
    3. 若单纯灌注无效，可使用套管末端施加压力。
    4. 若前述两种方法均无效，则使用双极电凝。
    5. 抽吸术腔侧壁或缝隙中任何残留的血肿。
      注：在处理完出血血管后，此步骤将更容易进行，从而实现清晰的视野。
  4. 确保术腔内所有可见的血肿和出血血管均已清除。
    注：若术中出血形成一层薄薄的新鲜血凝块，应注意在尝试抽吸这层新鲜血液时避免引起更多出血。应轻柔抽吸，或将新鲜血液保留在原位。在手术过程中，区分血凝块与术腔壁是一项主要挑战。

7. 评估与总结

  1. 缓慢撤出内镜及鞘管，保持内镜位于鞘管尖端，以便在退出过程中观察通道壁，监测是否有额外出血。
    注意：部分操作者建议在此时将凝血酶注入腔内，可通过将凝血酶直接加入灌洗液中，或经内镜注射明胶与凝血酶混合物实现。这是一种合理的选择，但注射明胶与凝血酶混合物将导致超声成像无法进行。
  2. 使用颅骨钻孔超声评估是否存在残余血肿或活动性出血。
    注意：超声有助于明确可疑区域，并可检测在直视下可能遗漏的较大范围残余血肿。
  3. 如有条件，进行术中Dyna-CT扫描以评估血肿清除程度。
    注意：该手术的目标是实现至少80%的血肿清除率。若残余血肿超过20%，则应在进入后续步骤前重新开始第二阶段清除操作。
  4. 在颅骨钻孔处脑表面覆盖止血明胶海绵。
  5. 使用钛板覆盖颅骨切除部位，并用钛钉固定。
  6. 使用3-0聚乳酸羟基乙酸共聚物910缝线缝合帽状腱膜层及皮下组织层。
  7. 使用4-0单体吸收性缝合材料（poliglycaprone 25）皮内缝合皮肤，随后使用手术胶带闭合切口。

结果

在2015年12月至2017年9月期间，共有47例接受内镜下脑出血清除术的患者使用了SCUBA清除技术。术前脑出血平均体积为42.6 cm3（标准差 = 29.7 cm3；术后脑出血平均体积 = 4.2 cm3，标准差 6.6 cm3），平均清除率为88.2%（标准差20.8%）（表1）。图1展示了术前和术后CT扫描的一个示例。在23例（48.9%）病例中检测到活动性出血血管，其中12例（52.2%）的出血来源于不止一条血管（表2）。在5例（10.6%）中仅通过冲洗处理出血，在18例（38.3%）中使用电凝止血（表2）。术后出血仅发生于1例（2.1%），该例患者术后第1天常规头颅CT显示清除腔再次被血液填充，出血似乎起源于浅表帽状腱膜血管，并沿手术入路及清除腔渗出（表2）。该患者临床检查未见恶化，且无需进一步手术治疗。

CT扫描对比图像A和B中的脑出血；医学诊断，脑健康分析。
图1：CT扫描。（A）术前头部CT图像显示右侧基底节区大面积出血。（B）术后第1天的头部CT图像显示血肿几乎完全清除。请点击此处查看该图的放大版本。

变量均值标准差
术前体积42.629.7
术后体积4.26.6
清除率88.2%20.8%

表1：引流详情。 SCUBA 手术中的脑室内出血（ICH）引流量及引流速率。

变量数量百分比
总患者数47-
发现活动性出血2348.9%
单支血管1123.4%
多支血管1225.5%
冲洗510.6%
电凝止血1838.3%
术后出血12.1%

表2：手术细节。 在SCUBA手术过程中遇到的手术细节（特别是出血血管）。

讨论

在内镜下脑出血清除术中，需要学习和实施若干项最佳手术实践。首要原则是在可能的情况下尽量减少对脑组织的损伤。实现这一目标的第一步是优化手术入路，使套管经过的路径尽可能短，并避开功能区结构。对于幕上脑出血，功能区结构包括辅助运动区、初级运动和感觉皮层、左侧优势半球颞上回和角回，以及初级视觉皮层。此外，手术路径应与血肿的长轴对齐。这种策略的优势包括：最大限度地可视化血肿腔、减少对入路周围脑组织的扭转力、提高观察到血肿腔远端区域的可能性，并形成到达血块的最短路径，从而最小化对脑组织的创伤。

除了尽量减少对脑组织的损伤外，还应尽量减少对血肿腔的变形。在封闭腔隙内进行抽吸时，所产生的牵拉力对弹性脑组织造成的变形可能与同等大小的压迫力造成相似的损伤。为避免这一问题，吸引强度应保持在能够有效吸出血凝块所需的最低水平。当操作杆的尖端推进至鞘管尖端以外时，这一点尤为重要。只有在第一阶段，当操作杆尖端直接接触血凝块时，才应使用高强度吸引。随着手术的推进，吸引强度应逐步降低。

有报道称，在内镜下经脑室血肿清除术中进行冲洗时，可能导致颅内压升高，从而产生不良预后16。SCUBA 手术通过在第一阶段清除血肿以降低囊腔内压力，随后在第二阶段进行冲洗，从而避免了这一问题。在第二阶段，内镜具有第二个通路端口，可用于冲洗液的流出，从而避免血肿腔过度扩张和腔内压力升高。此外，鞘管与通道之间并未形成密闭的防水封合，冲洗液会从鞘管周围漏出。

在第二阶段实现并维持止血是成功进行皮下清创术（SCUBA）撤离的关键要求。必须仔细监测术腔的每一侧壁是否存在出血血管，并通过持续冲洗或双极电凝进行相应处理。实现完美的止血可确保术后再出血的风险降至最低。

由于在手术过程中可能无法始终直接清晰地观察到腔内残留血肿，因此建议在第二阶段后通过术中影像检查清除情况。已有多个病例显示，尽管内镜直接检查提示腔内已无残留，但术中超声或DYNA CT仍检测到残留血肿，从而需要再次将鞘管插入腔内进行进一步的血肿清除。

在该手术方法的早期发展阶段，已有足够证据提示残余血肿清除率的下限应达到何种水平。尽管目前尚无评估内镜手术清除率与临床预后关系的研究，但动物模型和MISTIE试验表明，更高的清除率更为理想9。在脑出血诱导的小鼠模型中，血液中的分子（如铁）对周围脑组织具有毒性作用，而铁螯合剂可减轻这种损伤17。MISTIE II 试验发现，当血肿清除率超过65%时，血肿周围水肿体积最小；清除率在20%至65%之间时，水肿体积较大；而清除率低于20%时，水肿体积最大18。这些数据也提示，更高的清除率可能改善临床预后，但该研究的样本量不足以对此进行充分评估。MISTIE III期、ENRICH、INVEST 和/或 MIND 试验可能为这一问题提供进一步答案。

目前仍待解决的一个问题是手术的时间窗。许多方案建议在发病后72小时内进行血肿清除，并在手术前进行6小时的稳定性扫描，以确认血肿处于稳定状态。许多临床医生选择这一处理策略，因为2004年一项小型研究报道，在接受超早期开颅手术的一小系列患者中，出现了较多并发症、再出血以及预后不良的情况19。而近期关于微创内镜下血肿清除术的研究则报告了超早期清除血肿可获得良好的临床结局20,21。报道内镜下血肿清除术的文献指出，在超早期手术中出血点通常可被识别并有效控制。ENRICH研究方案要求在发病后24小时内完成血肿清除，且未强制要求进行稳定性扫描。未来，超早期手术可能成为一种可行选择，但仍需更多研究来评估其风险与获益。

SCUBA 手术是一种微创的脑内血肿清除技术，通过使用配备吸引系统的内镜来完成。初步证据表明，SCUBA 技术可安全、可靠地实施，并能实现较高的血肿清除率。尚需进一步研究以评估该手术对患者功能预后的影响。

披露

Christopher Kellner 收到了 Penumbra 提供的教育资助，用于开展一项关于内镜下微创脑内血肿清除术的继续医学教育（CME）课程。J Mocco 是 INVEST 试验的共同主要研究者，该试验是一项由 Penumbra 资助的可行性研究，旨在评估内镜下微创脑内血肿清除术。J Mocco 同时是 Rebound Therapeutics 公司的投资人和顾问。

致谢

本研究部分得到了 Arminio 和 Lucyna Fraga 资助基金以及 Durkovic 先生与夫人资助基金的支持。

材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
Artemis 设备 2.8mmPenumbra 公司AP28套管外径：2.8mm。套管长度：27cm。吸引管长度：9.5英尺；美国食品药品监督管理局（FDA）于2014年批准Apollo系统用于脑室内出血（IVH）清除，但其适应证现已扩展至脑实质出血（ICH），而Artemis系统也于2017年获批用于相同的IVH和ICH清除手术。
Artemis 设备 2.1mmPenumbra 公司AP21套管外径：2.1mm。套管长度：26cm。吸引管长度：9.5英尺
Artemis 设备 1.5mmPenumbra 公司AP15套管外径：1.5mm。套管长度：27cm。吸引管长度：9.5英尺
MAX 收集罐Penumbra 公司APCAN2
MAX 泵 110VPenumbra 公司PMX110
19 法式鞘管Aesculap USAFH604SU外径：6.33mm
Storz Lotta 三通道内镜Karl Stortz28164 LA / 28164 LS外径：6.1mm。两个用于灌注/吸引的通道（1.6mm）。一个工作通道（2.9mm）
Medtronic AxiEMMedtronicUC201403939 Medtronic AxiEM 系统的一个优势是无需固定针或视线导航。
高速钻配5-mm切割钻头Medtronic9BA60
骨蜡EthiconW31
含凝血酶的止血明胶海绵J&J Healthcare2994
双极电凝器State of the Art401102
Aloka 颅骨钻孔超声探头AlokaUST-52114P
11号刀片Bard Parker372611
Penfield 1号器械Sklar Corp47-2255
AxiEM 导丝Medtronic9735428
钛板Depuy Synthes04503023/04503024
钛钉Depuy Synthes0450310301/0450310401
Artis Q 上的 DYNA CTSiemens HealthineersA91AX-01343-33C1-7600
3-0 Vicryl 缝线EthiconJ416
4-0 单丝可吸收皮下缝线EthiconY426
Steri-Strips 无菌胶带3MR1547

参考文献

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