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脑标测作为脑胶质瘤手术治疗的有益工具——走向“完美手术”?

编辑:INC|发布时间:2021-09-17 10:30
神经胶质瘤对神经外科医生来说仍然是一个相当大的挑战。通过内科和外科治疗,在疾病控制和复发管理方面取得了重大进展。关于外科治疗,已经证明肿瘤的最大切除对于获得更好的...

  神经胶质瘤对神经外科医生来说仍然是一个相当大的挑战。通过内科和外科治疗,在疾病控制和复发管理方面取得了重大进展。关于外科治疗,已经证明肿瘤的最大切除对于获得更好的结果和生存率具有最大的重要性。

  神经科学的进展为中枢神经系统功能提供了新的表征。由功能区和非功能区组成的中枢神经系统的前组织已经逐渐让位于大脑的全景图,其中平行的信息流来自多个皮层区域,这些区域通过交互和分布式回路动态链接和调节。

  根据这些发现,更高的神经功能是由多个神经区域组成的复杂串行和并行网络的结果。这是一个多模态的场景,其中非功能区可能在处理和调节这些相互作用中发挥作用,以允许大脑高级功能的表达,例如认知和情感。

  到目前为止,在术前评估脑病理过程期间,在更靠近手术区域的皮质区域中,通常只考虑有功能的区域。然而,对于脑瘤,如低级别胶质瘤,需要从感觉运动功能到高级认知功能的全面评估,以进行充分的手术计划。

  低度恶性胶质瘤是青春期和青年期生长缓慢的脑肿瘤,优先累及功能区,尤其是功能区。这些肿瘤的分子发病机制尚不清楚;它们很可能从神经系统中出现并生长,导致微妙的神经系统缺陷。根据大脑的hodotopic模型,ⅱ级胶质瘤不仅影响病灶周围的大脑及其生长模式,还可能影响整个大脑的连通性。

  LGGs(低级别胶质瘤)通常会出现轻微的神经功能缺损、癫痫发作、头痛和性格改变。在LGG患者中,较大的病变与较高的恶性转化风险和较短的存活时间相关。因此,根据目前的《欧洲指南》,外科手术旨在提高生存期,是LGG的首选治疗方案。

  已经证明早期手术和较高的扩大率确保了总的较长存活时间,但是现在,尽可能完整地保存脑功能是必要的。事实上,LGG通常会影响神经功能轻微缺陷的年轻患者;因此,提倡手术不仅是为了治疗肿瘤,也是为了保持患者的功能独立性。

  为了获得最佳的手术效果和最佳的功能效果,目前广泛采用术中脑功能标测和监测以及清醒手术的不同麻醉方案。

  LGGs(ⅱ级胶质瘤)由于其缓慢的平均生长速度、在脑实质和白质束中的浸润性生长以及其恶性进展的趋势,大部分被认为是侵袭性肿瘤。尽管大肿瘤会诱发难治性癫痫发作,但LGGs通常会诱发微妙的神经症状,需要进行特定的神经心理学评估才能被发现[12].由于无严重神经功能缺损的年轻人发病率较高,LGG需要精细和敏锐的外科技术来治疗耐药性癫痫发作,延长存活时间,延缓恶性进展时间并改善神经功能。在这种情况下,手术的目标应该是最大限度地切除肿瘤,以最大限度地降低神经发病率。这被定义为“onco-functional balance ”,应该是脑图辅助手术治疗LGGs的主要目标。

  4.1.大脑绘图技术

  脑标测包括几种术前和术中技术,开发这些技术是为了在保留脑功能区的同时促进肿瘤的更广泛范围。这些技术被广泛用于执行涉及有功能的大脑区域的高级和低级胶质瘤的外科切除。

  4.2.解剖和功能术前成像

  为了正确评估患者的神经功能并以最安全的方式计划手术治疗,术前解剖和功能评估是强制性的。这种评估是通过标准的术前磁共振成像进行的。这为进一步的功能研究提供了解剖学基础,如功能磁共振成像(fMRI)和扩散张量成像-纤维追踪(DTI-FT) 。

  解剖磁共振成像通常通过T1加权、T2加权、流体衰减反转恢复(FLAIR)、T1造影图像和体积序列来执行。这样,磁共振成像被用来提供尽可能多的关于肿瘤位置的信息。这些影像学研究可以与磁共振波谱和磁共振灌注序列相结合,提供病变的代谢信息。此外,单光子发射计算机断层扫描(SPECT)和正电子发射断层扫描(PET)可用于获得关于肿瘤及其生物学行为的代谢信息。所有这些数据都可以在神经导航系统上存储和处理,该系统提供了大脑的虚拟模型,以便计划手术并在手术过程中指导外科医生。

  功能磁共振成像(fMRI)提供了大脑皮层区域的信息,这些区域在运动或语言任务中被激活。当怀疑涉及运动或语言区域时,将肿瘤位置与皮质的功能解剖相关联是有用的[11].功能磁共振成像通常通过DTI-FT整合,通过有髓纤维中水扩散的各向异性描绘皮层下束。DTI-FT用于评估肿瘤块、皮质下束和周围灌肠剂之间的关系,从而区分未改变、错位、浸润和中断的束。已经表明,将功能磁共振成像和磁共振弥散张量成像与脑标测技术以及神经导航系统的使用相结合,可以提高功能区和功能区识别的准确性。此外,已证明这些技术可确保更好地保存神经功能,减少手术时间和癫痫发作的风险,在一系列为LGG (176)和HGG (154)接受手术的230名患者中。

  4.3.术中功能和解剖评估

  关于术中功能评估,目前采用了一系列神经生理测试。脑电图和皮层脑电图经常用于评估皮层活动。在手术的早期阶段,通过皮下针电极使用脑电图;皮层脑电图用于手术的后期,此时大脑皮层已经暴露。它们被连续使用,以监测脑基础电活动,检测电刺激期间的后放电,并监测手术切除期间癫痫发作的发生。运动功能通过肌电图和运动诱发电位来评估,肌电图和运动诱发电位能够提供运动通路完整性的信息,并指示睡眠和清醒患者即将发生的脑缺血。为了在手术期间测试在线运动、语言和认知功能,直接电刺激(DES)用于皮层和皮层下标测。一旦设置了刺激参数,在切除某个区域之前,通过电极应用DES来验证该区域的功能。由于对某些区域的直接电刺激,术中连续神经精神评估失败,表明这些区域参与了某些功能通路;因此,他们的切除会导致神经功能缺损。在我们的实践中,我们每4 s施加60 Hz双相波,单脉冲宽度为1 ms。在睡着的患者中,DES从3 mA开始,随后以0.5 mA的增量递增,直到我们检测到诱发的仪器反应,并且不超过12 mA的极限;在清醒患者中,我们通常从1 mA开始,并使用不断增加的电流,直到检测到功能反应,而不超过6 mA作为限制。

  关于肿瘤的术中解剖学定义,手术切除通常借助于术中荧光标记物的使用,例如5-氨基乙酰丙酸(5-ALA)和荧光素钠(FS)。采用这些标记物在手术显微镜上,在适当波长的光和适当的荧光滤光片下,从视觉上区分肿瘤和正常的周围脑。这些工具用于增强肿瘤边界的识别,并更好地定义手术切除。此外,已经证明,使用荧光标记物和术中脑标测工具可以进行更彻底的切除,切除范围在周围脑的功能范围内达到100 %。

  4.4.脑标测辅助手术切除

  所有这些术中功能评估在不同的环境中一起采用,以根据肿瘤位置和大脑的功能解剖进行运动、语言和视觉空间映射。研究表明,当切除部位远离功能性皮质区5 mm时,术后运动或语言障碍的风险为72.8%,当切除部位被推到皮质下功能区边界时,风险为65.4%;如果脑标测技术在切除过程中未发现皮质下束,术后缺损的风险为3–5%。即使术后缺损是短暂的,且大多数在1个月内消失,但在涉及功能束的皮质下切除病例中,显示出3.8%的永久性缺损风险。通常持续切除直到发现皮质下结构,然后为了避免神经损伤必须停止。在我们的日常实践中,采用自体纤维蛋白胶和止血剂来确保更安全的切除,限制了手术区域内术后出血的风险,也有利于硬膜密封。当根据这些技术进行肿瘤切除时,术后长期神经功能损伤的风险非常低。事实证明,几乎所有的病人在手术后1个月就能重返工作岗位。

  4.5.神经学和认知评估

  超过90%的LGG患者都遇到过神经心理障碍。由于肿瘤生长可能影响社会、行为、情绪和认知功能,因此必须对大脑功能进行全面评估,以保护它们。此外,肿瘤切除可能会引起多种神经功能缺损,这是由于功能区受损或hodotopic网络受到干扰,即使切除是在DES的指导下进行的。因此,精确的术前计划是强制性的,以使手术策略适应单个病例和患者可能耐受的术后神经后遗症。在清醒手术期间,根据肿瘤位置和切除涉及的功能区域,通过视觉空间、情绪、记忆、计划、学习、注意力和行为任务进行术中神经认知评估[10].语言映射通常通过对自发言语、物体命名、计数、阅读和写作的评估来进行。至于感觉-运动功能,在睡眠手术期间通过诱发电位和运动刺激进行评估,而在清醒手术期间,可以评估体感、视觉、前庭功能和空间认知。

  根据“脑功能平衡”的概念,考虑到评估脑功能的必要性,不仅要根据功能区的解剖定位,术前神经心理学评估和患者的生活特点应指导术中任务的选择。

  4.6.手术切除与肿瘤功能平衡

  LGG手术的目的是对肿瘤的自然史产生良好的影响,达到最佳的肿瘤功能平衡,并保持患者的生活质量。由于在这些情况下仅解剖结构是不够的,所以必须根据脑功能的边界进行切除,并且应该根据脑的神经网络来定制手术。

  已经广泛证明切除范围(EOR)是LGG患者总生存期(OS)的可靠预测因子。在2016年LGG的一系列研究中,Smith等人证明,在98%的患者中,完全肿瘤切除与8年的SO相关;此外,已经证实总全切除与较高的OS独立相关。其次,LGG患者的操作系统似乎与EOR直接相关并且已经证明,不完全切除导致的死亡风险是完全切除的4.9倍。关于EOR和SO之间的关联,至少80%的EOR是OS的重要预测因子,而90%的EOR确保了明显更好的OS。

  关于肿瘤功能的平衡,脑标测在LGG外科手术中起着重要作用。一项涉及8091名神经胶质瘤患者的荟萃分析表明,脑标测辅助手术切除神经胶质瘤的严重神经后遗症发生率较低(低于3.5%),切除范围更广,甚至涉及更频繁的功能区。

  即使我们的系列是有限的,与清醒手术组相比,在睡眠手术组中,我们获得GTR的频率更低,并且遇到永久性神经功能缺损的比率更高。然而,根据我们的经验,清醒手术后即刻神经功能缺损的发生率较高,即使它们很快恢复。

  根据吉尔-罗伯斯等人的说法,LGG切除手术甚至可以安全地进行到有功能结构周围的安全边界之外。事实上,在一系列162名LGG患者中,通过直接电刺激的辅助,证明了直到功能区和功能结构的极限的广泛切除是可能的。令人惊讶的是,安全边际的缺乏并没有增加永久性神经功能缺损的比率,该比率已被证明约占所有病例的2 %[34].大脑的可塑性使外科医生能够安全地克服功能区古老的解剖学界限。由于大脑的可塑性,外科医生也可能计划对胶质瘤进行“多阶段”手术;这样,就有可能在第二次手术中切除在第一次手术中不允许切除的大脑部分,因为它们涉及功能。

  关于涉及功能区的LGG功能评估,在一系列11名患者中,Duffau等人证明了切除这种LGG是安全可行的。特别是,63%的患者出现短暂的神经功能恶化。尽管如此,经过适当的康复,所有患者都有所改善,并且所有患者都完全康复。在另一组25名患者中,Mandonnet等人报道了通过使用脑标测辅助手术完全切除14名患者,次全切除8名患者,部分切除3名不同级别的胶质瘤患者。16%的患者术后出现神经功能缺损,80%的在职患者恢复了工作。关于LGG清醒手术,在一系列67名接受清醒开颅手术的神经胶质瘤患者中,Chacko等人报告说,所有患者对清醒手术都有良好的耐受性。13.4%的患者报告了术后神经功能缺损,只有5.9%的患者在随访期间没有改善[38].在该系列中,作者报道了如果在肿瘤和阳性标测皮质和白质之间的边界停止手术切除,术后缺损的风险较低。

  关于肿瘤学结果,Bello等人证明了使用脑标测技术可以将接受手术切除的患者数量从11%增加到81%;此外,通过应用脑标测技术,总切除率和次全切除率从11%提高到69.8 %。

  目前,胶质瘤的性质和生物学特性不允许肿瘤消退和患者完全康复。因此,胶质瘤的多模式治疗应包括最新的医疗和手术工具,以优化手术切除,尽可能保持患者的生活质量。通过这种方式,有可能避免患者过早衰退以及不可避免的社会、熟悉和心理边缘化。

  5.结论

  通过内科和外科治疗,胶质瘤的治疗取得了重大进展,如今,肿瘤的最大切除对于获得更好的结果和生存率仍然具有最大的重要性。

  为了达到最佳的术后肿瘤功能平衡,术中脑标测以及清醒手术的麻醉学方案是当今可取的。

  脑标测包括几种术前和术中技术,用于评估脑功能区和促进肿瘤的更广泛范围。已经证明,脑标测允许安全和优化的切除,具有较低的术后神经功能缺损率,更好地保护患者的神经功能,以及更好的肿瘤功能平衡。

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