点击蓝字
关注我们
/研究背景/
Research background
对于初诊和复发胶质瘤患者来说，切除范围（EOR）与患者的无进展生存期（PFS）和总生存期（OS）增加有关。
有几个因素限制了EOR，包括难以区分正常脑组织和肿瘤浸润的脑组织，以及位于运动性语言中枢的肿瘤。
近几十年来，科技的重大创新使胶质瘤能最大范围地安全切除。
基于解剖学、生理学，以及连接组学的术前计划是肿瘤最大范围地安全切除的基石。
临床工作中有许多工具用来确保肿瘤最大范围地安全切除，尤其是位于运动性语言中枢的肿瘤，在这篇综述中作者主要阐述了这些工具可行性背后的证据。
本文还探讨一些可能会提升肿瘤可视化效果的方法。
最后以一个病例的形式展示了如何整合现代化的工具和技术，以帮助在切除计划、减瘤和切缘验证过程中做出决策。
/荧光显像引导下的手术/
Fluorescence-Guided Surgery（FGS）
从肿瘤切除的早期起，鉴别肿瘤和邻近的非肿瘤浸润脑组织就一直困扰着神经外科医生。
70多年前，Moore等人提出使用荧光来更好地定位颅内肿瘤。
1982年，Murray等人在23例组织活检中发现，所有荧光组织活检均含有肿瘤组织或坏死灶，95%的未染色边缘标本不含有肿瘤，这为荧光显像的使用奠定了基础。
但是FGS一直未被广泛地应用，直到2006年Stummer等人进行了一项随机临床试验，研究了5-氨基乙酰丙酸（5-ALA）在高级别胶质瘤（HGG）手术中的作用，研究显示，65%的患者在5-ALA造影引导下，EOR绝对增加了29%，65%的患者实现了肿瘤的完全切除，而白光下为36%，与白光下标准切除术相比，5-ALA造影引导的切除术，6个月PFS增加了20%。
这项研究证实了5-ALA造影对EOR的有利作用，清楚地证实了EOR对高级别胶质瘤PFS的作用。
5-ALA的
作用机制和临床意义：
5-ALA是血红素合成途径中的一个组成部分，天然转化为原卟啉IX（PpIX），是一种荧光分子。由于血脑屏障（BBB）的局部破坏和肿瘤细胞合成PpIX的增加而积聚在胶质瘤组织中。PpIX荧光在肿瘤核心处呈红色，在PpIX浓度较低的边缘处呈粉红色。
5-ALA对HGG患者最有效，因为PpIX倾向于在恶性组织中积聚。因此，FDA批准5-ALA作为“胶质瘤患者（术前影像怀疑为WHOIII级或IV级）的光学显像剂，辅助手术期间恶性组织的可视化。
荧光在蓝紫光下最明显，因此，配套的显微镜必须确保能够在375至410 nm范围内激发PpIX，并观察620至710 nm范围内的红光。
为了在手术过程中最大化荧光，光源和患者之间的距离应尽可能小，角度应确保激发信号能覆盖术腔的大部分。
5-ALA造影引导下
手术的应用条件：
FDA推荐实施5-ALA造影引导下手术前，应有证据证实肿瘤为高级别胶质瘤，这可以通过临床表现和影像资料来评估。
临床表现：
低级别和高级别胶质瘤的病理生理学差异，肿瘤部位是导致临床表现迥异的原因。
低级别胶质瘤（LGGs）更可能表现为癫痫发作，尤其是那些对药物治疗难以控制的肿瘤。
LGG更可能发生在儿童和年轻人中，发病高峰在40多岁。HGG更常见于老年患者，平均发病年龄64岁。
影像资料：
磁共振（MRI）是术前评估和诊断LGG的主要方法。标准MRI序列（T1，T2，T1增强）一般足以预测肿瘤分级。
基于：
1）对比增强；
2）中心性坏死或囊肿形成，通常表现在HGG中；
3）瘤周水肿和占位效应。
5-ALA指导手术决策：
5-ALA在给定患者中的最佳应用因肿瘤的深度、大小和与运动性语言中枢的接近程度而不同。
5-ALA在HGG手术中的应用一般分为以下三种场景：
1）肿瘤表面的鉴别：
虽然严重浸润和坏死的HGG组织具有不同于正常大脑的外观，但随着肿瘤浓度的下降，HGG的浸润区域越来越难以界定。
并且，可以利用荧光来确定进入皮质的通道，以牺牲最少数量的健康皮质。肿瘤位于功能区附近时，皮质入路的选择至关重要。
2）也许5-ALA最有价值的应用是，使一般无法探测到的肿瘤浸润脑组织可视化。
用5-ALA引导切除肿瘤边界的方法各不相同，一些外科医生选择在荧光条件下切除尽可能多的肿瘤，而另一些外科医生选择在白光下进行大部分肿瘤切除，在结束时使用荧光来显示其他白光下无法探测到的肿瘤。
3）在活检中确认异质性HGG的最恶性区域：
选择荧光组织是确保获取肿瘤最具侵袭性部分的可靠方法。
其他荧光团：
虽然没有被正式批准用于胶质瘤手术，但吲哚菁绿（ICG）也被用作提高胶质瘤切除术中EOR的手段。ICG是一种疏水性菁染料，可与血浆蛋白结合，通常滞留在血管内而常用于血管造影和脑血管手术。
ICG可在术中使用，以区分初次减瘤后的高血管性肿瘤残余物和正常组织。ICG也可在术前使用帮助外科医生在给药后6至48小时观察多形性胶质母细胞瘤（GBM）组织，与T1增强组织相一致。
在较高浓度下，由于血脑屏障破坏、缺乏淋巴引流、缺氧性肿瘤微环境，其可显示胶质瘤，敏感性为98%，特异性为45%。
荧光素是第一个被用于FGS的荧光团，在560nm波长的荧光光源下，胶质瘤在术中给药时呈淡黄色。它已被用于提升胶质瘤切除术的EOR和全切率（GTR）。敏感性和特异性分别为75%～97%和75%～100%。
荧光素也可以与5-ALA联合使用以改善背景，更好地识别肿瘤。联合使用时，肿瘤发出橙色到红色的荧光，而周围水肿组织和正常脑组织发出绿色的荧光。
FGS单独使用无法提供解剖学和功能上的引导，因此，当切除靠近运动性语言中枢的肿瘤时，常与术中影像学技术和神经功能检测技术联合，以提高EOR和避免术后神经功能缺失。
/影像学技术/
Imaging technology
术中磁共振：
MRI长期以来一直被用于评估手术对象、计划手术、整合神经导航系统，以及通过提供切除病灶的解剖学信息来评估EOR。
胶质瘤的放射学特征，如HGG的T1增强序列上的强化和LGG的液体衰减反转恢复（FLAIR）序列上的高信号，用于术后评估EOR和残余肿瘤体积。
术中MRI（iMRI）是在20世纪90年代发展起来的，可用于术中评估EOR。
当使用iMRI时，65%到94%的病例可以检测到残余肿瘤，而在这些病例中，22%到68%的病例根据这些图像可进行连续切除（图1）。
其检测残余肿瘤的敏感性和特异性分别为50%至75%和100%。所以，iMRI提高了EOR，使GTR的达到38%至100%。
图1.iMRI在第四脑室间变性室管膜瘤切除术中的应用。
A: 术前影像显示第四脑室有一个对比增强肿块。B: GTR完成后，iMRI显示第四脑室内残留的增强组织。
C: 进一步切除，直到所有增强组织被切除。
超声：
术中超声（IOUS）是一种廉价的手术辅助手段。它可实现肿瘤周围解剖信息的实时可视化。
胶质瘤在IOUS上表现为低回声，这一特点可以成为切除时导航至肿瘤核心的可靠方法。IOUS还可以与神经导航系统结合，以调整手术期间高达67%的脑漂移，从而提供更准确的神经导航，实现更安全的切除。
在Sweeney等人的一项研究中，联合采用立体定向导航对肿瘤切除术后残余肿瘤进行评估。75%的病例达到了GTR。
IOUS的敏感性和特异性分别为50%-80%和100%。在实践中，IOUS是一种可用于确定核心肿瘤的简便易行的外科辅助手段。
然而，这项技术具有术者依赖性，并且与其他术中辅助手段相比，对确定残余肿瘤的敏感性较低，尽管这可以通过对比增强超声（CEUS）加以改进。
早在2005年，就在脑肿瘤切除过程中进行了CEUS的研究以促进术中导航。
这是一种除了经典的B超和彩色多普勒的超声检查模式，可以突出显示血管结构和灌注模式，它能区分正常组织与肿瘤和伪影，有助于制定术中计划，提高EOR。与IOUS相比，CEUS显示的成像质量提高了50%。
CEUS联合5-ALA提高了GBM切除术的EOR。与5-ALA仅在表面显示荧光不同，CEUS可以显示浅部和深部血管结构。
最终，与IOUS相比，CEUS在识别肿瘤边缘和提高EOR方面具有优势，同时还具有成本效益和安全性。
然而，CEUS也有局限性，包括观察者之间的可变性和需要额外的培训。
此外，肿瘤滋养血管内血流的不稳定性可能影响CEUS的准确性，低级别肿瘤的血管匮乏限制了其在LGGs切除中的应用。
/术中功能监测/
Intraoperative functional monitoring
功能监测是术中唯一可以直接评估考虑切除组织功能状态的辅助手段。
神经功能监测可以识别出运动性语言中枢等“禁区”。通过对扩大切除的安全性提供更可靠的实时反馈，神经功能监测可提高EOR。特别是，神经功能监测使外科医生有把握处理靠近运动性语言中枢的肿瘤边缘。
与FGS和影像学联合使用可提高运动性语言中枢区肿瘤扩大切除的安全性。
患者的基线状态会限制这一技术的使用。术前缺陷（失语症或虚弱）、语言障碍或其他认知缺陷都会影响。
/显微成像提高EOR/
Microscopic imaging improves EOR
脑肿瘤手术的核心是尽可能安全地切除肿瘤。荧光显像、超声和磁共振都是间接估计肿瘤细胞浸润脑组织，不能在显微镜下直接观察肿瘤细胞。现在由于两种可使肿瘤细胞直接可视化的技术应用于临床，外科医生可以重新审视减瘤的概念。
蔡司最近发布了Convivo系统，一种手持式显微镜设备，可以在术中原位提供低分辨率的细胞结构图像。
据报道，手持式共焦显微镜能够分辨不同类型的肿瘤，一些研究者认为该设备可用于胶质瘤手术中的边缘分析，尽管支持这一理论的可靠数据尚未得到证实。
多模式手持式设备也在研究中，包括使用拉曼光谱、固有荧光光谱和漫射反射光谱的光学癌症检测系统。
这些技术被组合到一个手持式探头中，在15例接受颅内肿瘤切除（包括转移瘤和2-4级胶质瘤）的患者中，癌症的诊断准确率为97%，敏感性为100%，特异性为93%。
受激拉曼组织学：
受激拉曼组织学（SRH）能在几分钟实现体外生成组织标本的虚拟H&E图像，而无需进行组织处理、切片或染色（图2）。
SRH即使在肿瘤密度较低的情况下也能识别浸润性肿瘤，并能区分少量或无肿瘤浸润的区域（<25%）和高肿瘤浸润的区域（>75%）。
SRH在快速诊断肿瘤和检测其他看不见的肿瘤，尤其是肿瘤边缘最有用。
虽然已经提出了概念验证数据，证明SRH能够显示在手术过程中遇到的极低水平的胶质瘤浸润，但如何最好地使用快速床旁显微镜数据来确保最大范围地安全切除仍然是一个难题。
此外，由于SRH提供的数据与金标准组织学一致，因此可以用来验证缺乏特异性和敏感性的其他成像方式的结果。
例如，在切除腔边缘，iMRI、超声或荧光提示肿瘤存在（或不存在），或者如果它们提供了相互矛盾的结果，SRH可以快速可靠地评估微观肿瘤浸润的程度。
图2：应用SRH评估胶质瘤边缘状态。
MRI提示一位左额叶脑胶质瘤患者。取3×3mm活检组织，在床旁进行SRH评估。
Core显示一个高细胞浸润性胶质瘤，与轴突混杂在一起，轴突呈线性“白色”成分。所有可见和MRI可检测到的肿瘤均被切除。
Deep margin显示白质增多，建议进一步切除以完全切除该区域的所有浸润组织。
Superior margin显示轻度胶质细胞增生，细胞结构正常，无肿瘤浸润。上缘无需再行手术或切除。
/案例/
case
一位46岁女性，表现为进行性头痛、恶心、呕吐和面部下垂。MRI显示一个6厘米的右额叶边缘中央坏死性肿块伴瘤周水肿。建议切除。
在这种情况下，EOR是主要的预后因素之一。
我们通常通过肿瘤切除的3个主要阶段：切除计划、减瘤及确定手术终点（图3）以确保最佳切除。
图3.
切除计划：
首要考虑的是确保肿瘤的入路不涉及运动性语言中枢及包含关键神经血管的皮质下结构。
在这种情况下，我们确定清醒手术是没有必要的，但我们准备了皮质下运动神经功能监测，并使用了连续运动诱发电位，因为皮质脊髓束在肿瘤后边缘很接近。
一旦遇到病变组织，SRH也会被用来确保肿瘤确实是一种边缘病变，因为如果组织学表现与淋巴瘤或非肿瘤病因学相一致，切除将被终止。
在这个病例中，SRH观察到的细胞增生、坏死、胶质突起和微血管增生都与HGG的可疑诊断一致。
超声也是必要的辅助手段，用于确保经颅骨进入病变的可行性，并了解肿瘤与脑解剖标志物如脑室系统的关系。
减瘤：
在减瘤过程中，5-ALA造影检查是必要的。
考虑到MRI对比剂增强，中心坏死和病灶周围水肿，我们有把握肿瘤会是高级别的，因此会发出荧光，我们会尽可能保持假囊的完整性，5-ALA的引导可以辅助这一操作。
在减瘤过程中，导航和周期性运动诱发电位的持续评估确保了切缘不会太向后转向皮质脊髓通路。
确定手术终点：
在这个病例中，iMRI显示肿瘤残留在瘤腔的后上缘，提示进一步切除。利用5-ALA造影验证iMRI的结果。
在切除残余肿瘤后，SRH用来证实并没有证据显示大量肿瘤残留，因为在所有的胶质瘤边缘都可能有一些残余的肿瘤细胞。
/小结/
Nodulus
每个辅助设备都有其独特的优点和局限性。一般来说，我们建议选择辅助设备时，应考虑到它们在肿瘤切除术中如何与神经导航和功能监测结合使用。
在切除计划阶段，我们通常使用超声波，SRH，在某些情况下， 也可使用荧光显微镜。
在减瘤过程中，我们主要依靠荧光显微镜来增加神经导航数据来评估EOR和确定手术终点，我们利用iMRI、荧光显微镜和SRH。
本期作者
潘长青 首都医科大学附属北京天坛医院2020级硕士
本期编审
张伟 首都医科大学附属北京天坛医院神经外科主任医师，副教授，医学博士、留美博士后
王志亮 首都医科大学附属北京天坛医院，住院医师
—— 推荐阅读 ——
1、应用激发拉曼光组织学和深度神经网络技术实现术中实时脑肿瘤诊断
2、临床试验启动会：尼妥珠单抗联合同步放化疗治疗新诊断儿童弥漫内生型桥脑胶质瘤（DIPG）的多中心、前瞻性、开放、单臂临床研究
3、【病例分享】脑肿瘤卒中一例病例分享
