我们提出了一种将扩散MRI纤维束成像整合到颅底肿瘤经鼻内镜手术患者诊疗中的方案。文中描述了在术前和术中阶段应用这些神经影像学研究的方法。
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我们提出了一种将扩散MRI纤维束成像整合到颅底肿瘤经鼻内镜手术患者诊疗中的方案。文中描述了在术前和术中阶段应用这些神经影像学研究的方法。
内镜经鼻手术在复杂颅底肿瘤的治疗中已发挥出重要作用。该手术可通过鼻腔这一天然的颅外解剖通路,切除多种良性和恶性病变,避免了脑组织牵拉和神经血管结构的干扰。这使得患者术后临床恢复迅速,且永久性神经系统后遗症的风险较低,而后者正是传统颅底手术的主要弊端。该手术需根据每个病例的具体特征及其与周围神经结构的关系进行个体化设计,主要依据术前神经影像学评估。由于技术上的困难,先进的磁共振成像技术(如纤维束成像)在颅底手术中的应用尚不广泛,主要受限于生成可靠重建图像并整合至神经导航系统所需的耗时且复杂的过程。
本文旨在介绍本机构所采用的实验方案,重点强调神经外科医生与神经影像团队(包括神经科医生、神经放射科医生、神经心理学家、物理学家和生物工程师)之间的协同合作与团队协作,最终目标是为每位患者选择最佳治疗方案,改善手术效果,并推动该领域个体化医疗的发展。
通过鼻腔作为天然腔道,经前入路到达颅底中线及旁中线区域的可能性已有超过一个世纪的历史1。然而,在过去20年中,由于以下三项技术进步,该入路的应用范围已扩展至治疗最复杂的肿瘤,如脑膜瘤、脊索瘤、软骨肉瘤和颅咽管瘤1:(1)内镜的引入,使外科医生能够获得这些区域全景式且详细的二维/三维视野;(2)术中神经导航系统的开发;(3)专用手术器械的完善。正如Kassam等人所详尽证明的,并经多项综述和荟萃分析证实,该手术入路的主要优势在于能够切除具有挑战性的颅底肿瘤,同时避免对脑组织进行直接牵拉或对神经进行操作,从而降低手术并发症以及长期神经系统和视觉后遗症的风险2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12。
对于多种颅底和垂体-间脑肿瘤,近年来理想的手术目标已从尽可能广泛地切除肿瘤转变为在保留神经功能、维护患者生活质量的前提下进行最安全的肿瘤切除3。这一限制可通过创新且有效的辅助治疗手段加以弥补,例如放射治疗(在适当情况下采用质子或碳离子等重粒子)以及针对特定肿瘤的化疗,如使用BRAF/MEK通路抑制剂治疗颅咽管瘤13,14,15。
然而,为了实现这些目标,必须进行细致的术前评估,以根据每个病例的具体特征制定个性化的手术策略2。在大多数医疗中心,术前磁共振成像(MRI)检查通常仅采用标准结构序列,以提供病变的形态学特征描述。然而,使用这些技术并不总能可靠地评估肿瘤与邻近结构之间的解剖关系3。此外,每位患者可能表现出由病理因素引起的独特功能重组模式,这些模式只有通过弥散MRI纤维束成像和功能MRI(fMRI)才能检测到,上述技术可用于指导手术规划及术中操作步骤16,17。
目前,功能性磁共振成像(fMRI)是最常用的神经影像学方法,用于绘制大脑功能活动和连接图谱,指导手术规划18,19,并改善患者预后20。基于任务的fMRI是识别在特定任务执行中具有关键功能作用的“"重要"”脑区(例如手指敲击、语音流畅性任务)的首选方法,但不适用于颅底肿瘤的研究。
弥散MRI示踪技术能够对活体内的白质脑连接以及颅神经进行无创性重建,从而研究脑的连接结构21。目前已开发出多种示踪算法,通过连接各个脑体素内评估的水分子弥散特性来重建轴突通路。确定性示踪遵循主要的弥散方向,而概率性示踪则评估可能通路的连接分布情况。此外,可采用不同的模型来评估每个体素内的弥散特性,并可分为两大类:单纤维模型(如弥散张量模型),用于评估单一纤维方向;以及多纤维模型(如球面反卷积),可重建多个交叉纤维的方向22,23。尽管在弥散MRI示踪技术的方法学上仍存在争议,但其在神经外科工作流程中的应用价值已得到公认。该技术可用于评估白质纤维束的移位及其与肿瘤的距离,从而保护特定的白质连接。此外,弥散张量成像(DTI)图谱,尤其是分数各向异性(FA)和平均弥散率(MD),可用于评估与潜在肿瘤浸润相关的白质微结构改变,并实现对纤维束的纵向监测。上述所有特性使弥散MRI示踪技术成为术前规划和术中通过神经导航系统进行决策的有力工具24。
然而,由于需要专门的技术知识,以及在优化扩散 MRI 序列采集、分析方案并将纤维束成像结果整合到神经导航系统的过程中耗时较多,纤维束成像技术在颅底外科手术中的应用受到了限制25。最后,进一步的局限性还源于将这些分析从脑实质内扩展到脑实质外白质结构(如颅神经)所面临的技术困难。事实上,仅有最近的研究报道了尝试将高级 MRI 技术与颅底外科手术相结合的初步结果26,27,28。
本文介绍了一种利用弥散MRI纤维束成像对垂体-间脑及颅底肿瘤进行多学科管理的方案。该方案在本机构的实施源于神经外科医生、神经内分泌学家与神经影像团队(包括临床及生物信息学专家)之间的协作,旨在为这些患者提供一种有效的综合性多轴向诊疗方法。
在中心,我们整合了针对颅底肿瘤患者的多学科治疗方案,以提供尽可能详尽的描述,并制定个体化的手术计划。我们表明,该方案既可用于临床环境,也可用于科研环境,适用于所有颅底肿瘤患者,以指导治疗策略,并增进对这些病变所引起脑部改变的认识。
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该方案遵循当地研究委员会的伦理标准以及1964年《赫尔辛基宣言》及其后续修订版,或同等伦理标准。
1. 患者的筛选
2. 磁共振成像检查的准备工作
3. 患者在扫描仪中的体位摆放
4. 脑部 MRI 方案设置与采集参数
5. 脑部磁共振图像预处理
6. 肿瘤分割
7. 纤维束成像分析
8. 纤维束成像:沿束分析
9. 三维渲染可视化
10. 术前临床检查
11. 手术规划
12. 手术准备
13. 内镜经鼻手术
14. 组织学检查
15. 术后患者管理
16. 早期随访
17. 辅助治疗
18. 长期随访
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一名55岁女性出现进行性视力减退。其既往病史无特殊。眼科检查显示双侧视力下降(右眼6/10,左眼8/10),计算机视野检查显示完全性双颞侧偏盲。神经系统检查未发现其他明显异常,但患者自述近2-3个月来持续乏力,食欲和口渴感增加,体重增加4-5 kg,并因夜间频繁排尿而多次醒来。内分泌学评估显示存在中枢性皮质醇增多症和尿崩症。患者接受糖皮质激素治疗(氢化可的松30+15 mg/天,去氨加压素30+30 µg/天)。在24小时睡眠-觉醒周期及体温监测中,经激素替代治疗优化后未发现显著异常。
脑部 MRI 显示鞍上肿瘤占据视交叉池并侵犯第三脑室,呈不规则多囊样形态,钆剂增强后显影,初步怀疑为颅咽管瘤(图 1A-C)。如本方案所述,进行了高级影像分析。肿瘤核心分割显示钆剂摄取,对应体积为 7.92 cm3(
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所介绍的方案应用于治疗最具挑战性的颅内肿瘤之一——侵犯第三脑室的颅咽管瘤,取得了安全且有效的治疗效果rd 脑室,可能为这一病变开辟新的前景——该病变由H. Cushing约一个世纪前定义为最令人困惑的颅内肿瘤1准确的术前规划、先进的磁共振成像技术与多学科临床评估相结合,使我们能够个性化制定手术策略,确定最合适的手术入路,并最大限度降低神经结构损伤的风险。2,49,50,51与其他文献报道的MRI方案不同,本方案包含快速序列,例如用于扩散加权成像的相位反转编码扫描,可实现高级的后期处理校正52此操作步骤应始终采用,尤其是在高场强(例如 3 T 或更高)下成像失真存在时。
此外,基于约束球面反卷积的概率纤维束成像方法...
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作者无任何利益冲突需要披露
我们感谢博洛尼亚神经科学研究所IRCCS神经放射科区域的放射科技师和护士团队及其协调员Maria Grazia Crepaldi博士的合作。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| BRAF V600E 特异性克隆 VE1 | Ventana | ||
| 硬脑膜替代物 | Biodesign,Cook Medical | ||
| 内窥镜 | Karl Storz,直径 4 mm,长度 18 cm,Hopkins II – Karl Storz Endoscopy | ||
| 免疫组织化学染色仪器 | Ventana Benchmark,Ventana Medical Systems | ||
| 磁共振成像(MRI) | 3T Magnetom Skyra,Siemens Health Care | ||
| 神经导航仪 | Stealth Station S8 外科导航系统,MEDTRONIC |
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