术中双功超声在7例脑少突胶质细胞瘤的应用

钟晓绯，王 翔，聂 玲，邓莉萍，张静漪，卢 强

（1.四川大学华西医院（超声医学科），四川 成都 610041；2.四川大学华西医院（神经外科），四川 成都 610041；3.四川大学华西医院（病理科），四川 成都，610041；4.四川大学华西医院（放射科），四川 成都 610041）

0 引 言

常规超声因其物理性质受限于人体骨骼、气体，对深面的组织结构无法进行成像。在术中，通过切除、牵拉、铣开颅骨等可以避开气体及骨骼，为术中超声（Intraoperative Ultrasound,IOUS）创造声窗，从而提升超声在脑、脊髓的诊断效能。IOUS的使用可以贯穿于整个神经外科手术过程，尤其适用于经皮质深窄隧道的脑肿瘤切除术，并且能通过多普勒成像技术显影颅内重要血管[1]。

神经外科的手术原则是保证正常脑结构受损最小而尽可能完整切除病变[2]。脑胶质瘤的外科目标是安全切除病变及减少肿瘤负荷，术中使用多模态技术定位病灶、定量切除是其有力保障。脑胶质瘤的影像学切除有利于后续其他治疗[3]。外科切除低级别胶质瘤（Low Grade Glioma,LGG）可以改善患者的无进展生存期（Progression-Free Survival,PFS）、总生存期（Overall Survival Time,OS），并对控制癫痫、提升病理准确性有益。而术中影像技术的应用有助于手术进程的监测[4]。本文旨在探讨IOUS双功超声成像技术在少突胶质细胞瘤术中的价值。

1 资料与方法

1.1 IOUS设备、参数及材料

超声仪器机型及探头：（1）PHILIPS CX 50：C5-1探头（曲率半径 45 mm，频率 1～5 MHz）和L12-3探头（尺寸38 mm，频率3～12 MHz）；（2）PHILIPS IU-22：C5-1探头（曲率半径45 mm，频率1～5MHz）和 L12-5探头（尺寸 50 mm，频率 3～12MHz）；（3）Sonoscape S50Pro，12LT 探头（尺寸37 mm，频率 4～16 MHz）和 C613探头（曲率半径14 mm，频率4～13 MHz）。

IOUS预设参数选择低频腹部条件和高频浅表条件。成像深度 4～15cm，机械指数（Mechanical Index,MI）0.4～1.2。使用B型（Brightness mode）、D型（Doppler mode）两种模式，即双功超声（Duplex ultrasound）。

材料包括：无菌超声耦合剂，无菌探头套，无菌橡皮筋，无菌生理盐水。

1.2 IOUS流程及方法

在消毒铺巾前熟悉患者体位（仰卧、斜卧、侧卧、俯卧位等）、头位（左偏、右偏、正中位）。检查前明确探头标识，掌握探头方位与脑的解剖横断面（轴位）、冠状面、矢状面的对应关系，了解外科医师手术目的及策略。熟悉患者的病史及术前影像学资料。

IOUS扫查时机包括：（1）切除前：铣开颅骨骨瓣，暴露脑膜；（2）切除中：根据手术进程的实际情况判断；（3）病灶切除后。遵循医学超声ALARA（As Low As Reasonable Achievable）辐照原则，运用最小压力使探头紧贴脑膜，避免铣开的颅骨划破无菌套。

根据骨窗大小、病灶位置选择不同尺寸、频率、形态的超声探头。严格遵守无菌操作原则，穿手术隔离衣、戴无菌手套。超声探头使用无菌套包裹，探头端无菌套必须与探头晶体面紧密贴合，确保晶体面和无菌套之间的耦合剂无气泡存在后使用无菌橡皮筋固定探头套。将探头及部分电缆线置于手术台上并用巾钳固定，保证电缆线长度可使探头放入待探查区进行自由扫查。无菌生理盐水作为润滑及填充手术残腔/隧道的媒介。

B模式下轻柔、连续、重叠、缓慢地滑动探头，在声窗允许的扫查范围内寻找病灶。在骨窗边缘定点多角度扫查以增加成像范围，确认病灶后通过十字交叉法定位术中实际最大截面的位置。病灶放置于图像中央，根据探头与脑组织贴合状态、声能衰减等调节增益；成像术中、术后的隧道或残腔区域时，在确认止血状态后移除脑棉片，使用无菌生理盐水灌注剜除空腔并在连续滴注状态下进行 IOUS成像，根据情况调节时间增益补偿（Time Gain Compensation,TGC）。定位病灶最大截面后使用D模式，探头相对静止时存储图像，在病灶区及周围动态寻找作为正常解剖标志的脑血管。适当降低B型增益，降低血流速度量程（＜10 cm·s-1），以无彩色斑点伪像出现为前提增加 D型增益。根据术中情况，实时调节深度、焦点、视野，实时优化图像增益、脉冲重复频率（Pulse Repetition Frequency,PRF）、彩色取样框大小等，观察图像细节使用局部放大功能。

定位病灶并优化IOUS图像后，存储图像或者动态视频，包括：（1）病灶最大截面的B型图像，低限为2张相交断面图像；（2）病灶最大截面的D型图像，低限为1张血流信号最优图像；（3）病灶与周围毗邻的空间关系，低限为1张宽视野图像；（4）根据手术进程，例如切除中、切除后的图像。

1.3 IOUS图像记录、分析

调取存储的IOUS图像，观察病灶与脑中线、脑室、小脑幕、大脑镰、脑部大血管、丘脑等结构的关系。记录、分析包括：（1）测量病灶最大截面的两个径线；（2）病灶回声：稍强回声，混合回声；（3）边界：清楚，不清楚；（4）形态：规则，不规则；（5）彩色血流Adler分级（0-3级）[5]：① 0级，无血流信号显示；② 1级，1～2处血流信号；③ 2级，3～4处血流信号或者成像1条管壁清晰的血管；④ 多处血流信号或者血流信号呈网状；（6）病灶内部、边缘有无高回声结构出现，并记录数量、形态：无，有；（7）团块浅面及深面距离脑膜的距离。

2 结 果

2.1 临床资料

2012年8月—2019年12月共7例患者的7个病变，经术后病理诊断为少突胶质细胞瘤。IOUS由同一检查者按照统一图像标准调节、存储、分析记录图像。

7例患者中，男性5例，女性2例，平均年龄45.7岁，术前MRI病灶最大径线平均值为5.5 cm。5例临床症状为头晕、头痛、肢体感觉运动异常（5/7，71.4%），1例因外伤后检查发现颅内占位（1/7，14.3%），1例有LGG切除史及伽马刀治疗史（1/7，14.3%）。71.4%（5/7）的病灶位置以额叶为主，28.6%（2/7）以顶叶为主。57.1%（4/7）位于左侧大脑，42.9%（3/7）位于右侧大脑。

2.2 术中双功超声

少突胶质细胞瘤的IOUS声像图特征如表1所示。7例少突胶质细胞瘤的最大径线平均值为5.2 cm，病灶边缘距脑膜＜1 cm 者占 71.4%（5/7，71.4%）。7例中，85.7%（6/7）的病灶为稍强回声团块，14.3%（1/7）为混合回声团块；85.7%（6/7）边界清晰，14.3%（1/7）边界不清；57.1%（4/7）形态不规则，42.9%（3/7）形态规则；71.4%（5/7）的病灶内部、边缘伴有不同形状的高回声，后方不伴声影（见图 1），28.6%（2/7）不伴高回声；71.4%（5/7）Adler血流分级为3级，28.6%（2/7）为2级（见图2）。

图1 少突胶质细胞瘤IOUS B模式声像图Fig.1 IOUS B mode image of oligodendroglioma

图2 两例少突胶质细胞瘤IOUS D模式的Adler血流分级Fig.2 Adler blood flow classification of oligodendroglioma in IOUS D mode

表1 少突胶质细胞瘤的IOUS声像图特征Table 1 Sonographic features of Oligodendroglioma

其中 2例在手术进程中进行了≥3次的IOUS成像（见图3）。最后一次IOUS成像，残腔周围未见厚度＞5 mm的稍强回声存在。

图3 两例少突胶质细胞瘤IOUS术中监测Fig.3 Intraoperative monitoring of oligodendroglioma in two cases

图1中，A～D内蓝色箭头所指高回声的形态分别为弧形、片状或结节状、线状、点状。A～C图像浅面存在混响伪像、声能衰减伪像，宽视野和增加成像深度的代价是大尺寸低频探头与骨窗不匹配，超声波声窗受限。

图2中图像右上方的速度量程，均＜10 cm·s-1。

2.3 病理及放射学影像

标本经4%甲醛固定、石蜡包埋后切片（5 um），HE（苏木素-伊红）染色，不同倍数光镜下（40、100、200、400倍）观察病变组织学形态，图 4中是 200倍和400倍时的光镜图像。肿瘤采取免疫组化特殊染色、FISH检查、IDH1/2突变检测等。患者在围手术期内行放射影像学检查。图4、图5为同一例患者的病理图像及放射学影像。

图4 一例少突胶质细胞瘤的HE染色光镜图像Fig.4 The 200 times（a）and 400 times（b）photoscope images of HE staining in the same oligodendroglioma

图4（a）的蓝色箭头所示沙砾体，即钙化灶；图4（b）内可见圆形、椭圆形的肿瘤细胞核，核染色质均匀深染，没有核仁。该例与图1（a）为同一患者。

图5（a）显示胼胝体偏右侧的高信号病灶，大小约5.8 cm×3.4 cm；图5（b）显示术后胼胝体偏右侧少许积液，原肿块区域未见肿瘤样病灶。

图5 与图4为同一患者Fig.5 This is the same patient as Fig 4.

3 讨 论

超声波诊断应用于临床是由奥地利的精神病学家、神经学家Karl Theodore Dussik于1942年开启[6]。近年，以改善脑肿瘤切除的多种术中成像技术得以推广应用，神经外科医师可根据个体化原则和资源评估其可能选择的术中成像技术[7]。IOUS能实时定位、分析颅内病灶，确保最大程度且安全的切除肿瘤（Gross Total Resection,GTR）。一项2017年对 310名欧洲神经外科医师协会（EANS）成员进行的问卷调查发现，对胶质母细胞瘤和 LGG切除术中使用的5种成像技术即术中MRI、5-氨基乙酰丙酸（5-ALA）、IOUS、钠荧光素和术中 CT进行Likert量表评分，5-ALA、IOUS分值排名第二[8]。IOUS通常用于颅内及脊髓病变的定位及分析，中枢神经系统的穿刺引导、肿瘤定位、残瘤探测、脓肿引流等均为IOUS的适应症。IOUS的实时医学影像信息利于术中决策优化调整,可实时监测整个手术进程，弥补由于开颅、药物使用、术中牵拉、重力因素等引起的解剖偏移[9]。IOUS的优点包括便捷、无电离辐射、易重复性，同时可与其他术中成像技术相结合[10]。IOUS图像视野小，且通常是倾斜断面而非解剖学和放射影像的轴向、冠状、矢状图像。由于在小范围内成像，视野内缺乏易于识别的解剖定位标志，使得颅脑IOUS在图像释意、方位辨识方面存在困难，对操作人员的技术、经验有一定依赖性[11]。

脑主要由各类神经上皮细胞构成，包括神经元和各类胶质细胞。由少突胶质细胞来源的肿瘤称为少突胶质细胞瘤[12]。少突胶质细胞瘤约占原发性脑肿瘤的4%，占成人胶质瘤的9.5%，每年发病率约0.27～0.37/1万人，高峰年龄35～40岁[13]。2016年世界卫生组织（WHO）分类更新了少突胶质细胞瘤的定义，其属于弥漫性浸润性 LGG中的一类，通常是基于皮质的肿瘤[14]。

胶质瘤的手术切除程度是影响患者的预后因素，运用术中影像技术旨在实现这一目标。就脑胶质瘤切除术的整体有效性、安全性、经济性而言，需要权衡更广泛的肿瘤切除带来的潜在益处与术后引起新的神经功能缺损和生活质量降低间的风险[10]。一项关于409例弥漫性胶质瘤外科切除术的系统回顾和Meta分析研究发现，IOUS的敏感性为72.2%，特异性为93.5%[15]。一项33例LGG的术前CT、术前MRI和IOUS影像学研究发现，病灶的CT表现以低密度为主，MRI以T1低信号、T2高信号为主，IOUS均表现为稍强回声[16]。本研究中，85.7%的少突胶质细胞瘤为稍强回声团块，14.3%为混合回声团块。该例混合回声病灶的患者有一次 LGG手术史及放疗史，稍强回声肿瘤周边出现的散在无回声区域可能与既往治疗史有关。

一项154例弥漫性幕上神经胶质瘤使用IOUS探测残瘤的前瞻性研究发现，IOUS探测残瘤的特异性为85%，敏感性为46%，IOUS在LGG的特异性可达 94%[17]。但随着手术进程的发展，IOUS的图像质量、诊断灵敏性和特异性等指标会下降，从而高估手术切除的程度[11]。本研究中有2例对术后残腔区域进行了残瘤探测，图3（a）因脑棉片的混响伪像影响残腔深面结构显示，干扰辨识呈稍强回声的残瘤；图3（b）在确认止血后移除脑棉片，并使用生理盐水连续灌注残腔，无回声的液体与术后保留的脑部正常血管、周围脑组织对比清晰，IOUS未发现残腔周边存在厚度＞5 mm的稍强回声区域。在手术进程后期切缘可能出现回声增强，同时残腔或隧道内注入的生理盐水会加重超声波后方回声增强伪像，导致IOUS图像质量下降。已有研究尝试通过使用与正常脑组织相似阻尼效应的特殊无菌超声耦合剂，以减轻超声伪像，从而提升图像质量[1]。值得注意的一点，本研究发现 71.4%的瘤内及周边出现孤立的或多发的弧形、片状或结节状、线状、点状的高回声，后方不伴回声衰减。颅内病灶IOUS声像图出现这种征象提示钙化可能性大，对 LGG的影像学分级有一定帮助。需要与正常成人颅脑生理性钙化相鉴别，而后者的发生几率可达74.6%，例如常见于侧脑室三角区的脉络丛钙化[18]。

近年来，多模态IOUS成像技术的引入为临床带来了更多影像监测、评估手段，例如IOUS融合MRI术中导航、超声增强（Contrast-enhanced Ultrasonography,CEUS）、超声弹性（Ultrasound elastography,UE）技术等。CEUS可以提供除双功超声以外的微循环灌注信息，在成像无血流灌注的坏死区及D型无法显示的微循环区域有优势，有助引导术中活检取材、显示残瘤等。一项 49例脑胶质瘤术中CEUS的研究中，不同等级的脑胶质瘤具有不同的超声增强特征，峰值时间（Tmax）、峰值强度（Peak Intensity,PI）等参数可定量分析肿瘤微循环灌注[19]。随着分子影像学的发展,未来的超声造影剂将不再局限于提供组织血流灌注信息，纳米级的超声微泡可能在肿瘤的早期诊断、基因治疗等方面发挥作用。生物组织间存在弹性模量的差异，UE技术通过测量不同组织的弹性应变参数从而定性、定量判断组织硬度。一项术中UE的研究发现，UE成像在显示脑肿瘤边缘方面较B型超声更清晰[20]。中枢神经系统特殊的生理构造及病理改变不同于目前常规开展UE技术的其他器官，例如肝脏、乳腺、甲状腺、肌腱，UE在中枢神经系统的诊断效能、安全性等方面仍有待更多研究。

4 结 论

IOUS凭借其高效、便捷、经济、实时、手术室配置要求低等特点已广泛应用于中枢神经系统的术中成像。双功超声的B模式是D模式的基础，可用于寻找定位病灶、分析病灶、判断残瘤。D模式能够成像正常血管（如 Willis环），利于超声颅脑解剖定位，定量分析病灶多普勒血流信号有助于影像分级。对于某些位于大脑侧裂附近的病灶，D模式可以在手术进程中探测病灶与大脑中动脉的距离，实时预警，有助手术策略及时调整。近年随着超声图像质量控制的提倡，自动图像匹配、去噪等医学图像处理技术的进步[21]，以及CEUS、UE等技术在脑胶质瘤术中的尝试，IOUS在神经外科的运用将得到进一步拓展。