系列回顾
神经外科手术技术
开颅暴露基本技术之手术室设置
神经外科手术技术
开颅暴露基本技术之患者体位
神经外科手术技术
动脉瘤手术的一般原则
神经外科手术技术
大脑中动脉动脉瘤手术技巧
神经外科手术技术
脑出血手术技巧
立体定向活检手术技巧
原著作者：DarkoChudy
译者：刘泠
1引言
病理诊断是患者选择合适治疗方案的基础，有助于估计疾病预后、避免曲解临床研究结果，同时可更好地进行放射治疗随访。即使最先进的神经影像学技术也仅能提示可能的病变性质，并不能提供准确的组织学诊断。
1.1立体定向头架为基础的脑组织活检
在脑组织活检中最常用的手术操作是有框架或无框架立体定向术，两者均以基于笛卡尔坐标系统的立体定向神经外科为基础［1］。Stereotactic衍生于希腊语stereo，意思为“solidbody”，以及拉丁语taceo，意为“totouch”。年，法国数学及哲学家ReneDescartes（拉丁名：Cartesius）在其著作“LaGeometrie”中第一次描述了欧式几何与代数之间的系统关联性，并展示了如何在空间中以数学方法定位某一点。在笛卡尔三维坐标系统中，一个点的位置可以用与原点相互正交的三方向的距离数值来定义（图1）。
图1在三维笛卡尔坐标系统中，一个点的位置可以用与原点相互正交的三方向的距离数值来定义（x，y，z）
年，第一例人脑立体定向手术由美国Temple大学的Spiegal和Wyci开展，由此引入了“立体定向手术”的概念。他们借鉴了年VictorHorstley及HenryClark用于动物神经生理试验的立体定向设备的理念。Spiegal和Wyci创新性的改革在于使用了气脑造影术显示的脑内参考结构。他们激励了世界范围的神经外科医师发明了各自的头架系统，如瑞典的Leksell头架（图2）、德国的Richert和Mundiger头架、法国的Talairach头架以及日本的Narabayachi头架等。当时可用的神经影像学技术十分有限，仅有气脑造影术、脑室造影术及脑血管造影术。20世纪60年代，立体定向手术随着帕金森病的立体定向治疗达到了高峰，其治疗数量于年随着左旋多巴的应用大幅下降。随着影像学技术的发展，如CT及随后的MRI，医生才能对肿瘤及其他病变进行精确定位。
图2Leksell立体定向头架。中心弧原理可以保证经不同轨迹及进针点均达到同一靶点
20世纪70年代后期才出现了兼容CT的立体定向方法，可将二维CT数据转化为三维立体坐标，如Brown-Roberts-Wells立体定向系统。其他生产商也已有的头架系统中引入了CT兼容定位器（图3）。由此，立体定向手术被越来越多地用于传统开颅手术无法完成的标本获取。基于CT影像的靶坐标准确性与图形分辨率有关。Z坐标系（通常垂直于CT扫描层面）的精确性与CT扫描层厚直接相关而X、Y坐标系的误差大小与CT图像的像素有关。为了兼容MRI扫描，立体定向头架使用消磁材料制造，如钛金属、塑料或铝，并于定位管中注满硫酸铜溶液。
图3Leksell立体定向头架的CT兼容定位器。立体定向架与CT机架采用激光对准
1.2无框架立体定向脑活检术
随着神经影像学、计算机及图形处理技术的发展，有别于有框架立体定向手术，无框架立体定向术应运而生。最初研发神经导航系统是为了减少开颅部位与肿瘤实际位置的差距，随后受此原理激发产生了无框架神经导航概念。神经导航可以对病灶进行精确定位，减少开颅范围，降低创伤。无框架立体定向术是对这一技术的进一步应用，与有框架立体定向术相比创伤更小，不使用固定于颅骨上的头架标记靶点，采用体表解剖标志或粘贴于皮肤表面的基准标记进行注册。这就允许我们提前数天进行CT或MRI扫描，使得手术时间安排更加灵活。坐标系统通过基准标记或解剖标记进行注册，从而不需要安置立体定向头架。头皮表面安置的基准标记可以通过CT或MRI的3D数据进行识别，再由导航探针和红外光学相机进行注册（图4）。导航探针配备了主动光学数字化仪［发光二极管（LED）］，随后被反射球代替，以便于无线操作。
图4基准标记被粘贴于患者头部（箭头a）。使用带反射球的导航探针（箭头b）和红外光学相机（箭头c）进行注册
现代图形处理软件可设计活检的虚拟3D手术计划，包括进针点、靶点、穿刺轨道及探针深度。使用无框架导航系统在穿刺轨道上安置器械架，此器械架被固定于头架上（Mayfield头架）（图5）。使用导航探针和红外光学相机核实穿刺探针的轨道及深度，在合适的位置旋紧关节，固定器械架。另一种方法采用轨迹制导工具套件，这种方式十分古老并由微型头架衍生而来，使用固定于骨孔的带小球的基座进行导航。最初，使用X线平片设计穿刺轨道，随后使用CT。轨迹制导工具套件由螺丝钉固定于骨孔（图6），再由手术医师使用导航系统，根据与前文所述的器械架安置方法相同的方式，决定制导管的三维角度。探针穿刺深度同样由神经导航系统计算得出。现代无框架活检技术可与有框架活检技术在诊断检出率、致残率、致死率等方面相媲美［2］。但有的医师仍然在深部微小病变、脑干或胼胝体病变活检时使用有框架系统。有框架导航活检因全麻耗时较长、头架安置有创以及精度稍差等不利因素而被无框架系统所替代［3］。同样，无框架系统仍然在持续进步，整合部分技术创新，如在降低并发症和持续提高检出率的情况下，避免使用严格的头部固定［4］。
图5带器械架的无框架活检。带反射球的活检探针（a）被安置于器械架上（b），而器械架又被牢固地固定于Mayfield头架上（c）。头架上的头位以一列反射球进行参考（d）
图6使用轨迹制导工具套件的无框架脑活检。套件由螺钉固定于骨孔（a）。带红外相机的导航工作系统决定制导管的三维角度（b）
2患者选择、适应证及禁忌证
通常，脑活检术适用于以下情况：①使用常规开颅手术可能导致严重功能障碍的深部病变；②并不适于手术切除的弥散性、浸润性或多发性病灶；③囊性病变，如脓肿、囊虫病、囊性肿瘤及症状性大血管周围间隙等，可同时达到减压及组织学诊断目的；④一般情况差，无法耐受全麻的患者；⑤更适用于接受化疗或放疗的病变，如淋巴瘤、生殖细胞肿瘤等［5，6］。另外，对于接受开颅手术风险十分犹豫的患者，活检术也不失为一种替代方案。肿瘤切除程度是影响胶质瘤预后的主要因素之一，仅次于肿瘤组织学类型及患者年龄［7］。对于肿瘤巨大、占位效应显著的患者，开颅肿瘤切除可能更为有利。对于适于开颅切除病变的患者，活检术并不作为首选。影像学表现倾向于血管性病变，如动静脉畸形或海绵状血管瘤等患者，因其高出血风险亦不适宜行立体定向活检。若患者有血液系统或凝血功能异常，需纠正相关异常后再进行脑活检术。在抗血小板治疗中，阿司匹林或氯吡格雷在血小板生存周期（7~10天）中不可逆地抑制了血小板的功能。因此，在活检术前需暂时停药10天以上。高血压同样可增加操作后出血的风险，因此，在手术前需良好控制血压。
3手术步骤
立体定向活检术开始于在手术室外安置立体定向头架，患者可采取仰卧位或坐位（视频1）。头架的固定点取决于脑内病变的位置。固定头架时，需注意穿刺靶点不可与头钉安置于同一水平面，以避免CT扫描伪影干扰。若使用MRI扫描，则需注意靶点距离头钉至少2cm。对于大脑凸面的肿瘤或病变，需确定穿刺靶点在穿刺活检针的穿刺范围内。安置立体定向头架之前，应给予患者镇静和局麻药物。安置前数分钟可给予咪达唑仑2~5mg（0.03mg/kg）。头皮消毒后可将头架轻轻附着在穿刺部周围，对头钉进钉部位头皮进行局部麻醉（0.5%丁哌卡因）。建议在患者坐位时同时旋紧头架上对称的头钉进行固定（如左上方和右下方），同时需保持患者头部与底座环的水平。
3.1立体定向神经影像扫描
立体定向头架固定好后，可根据颅脑的显示需求选择行CT或MRI扫描。若安置头架后不能行MRI扫描，可使用导航计划软件将立体定向CT图像与之前的MRI图像进行融合（图7）。此时需要神经外科医师与神经影像学专家同时确定CT或MRI的图形参数（如层厚、增强剂、特殊序列等）。头架固定好后，进行CT或MRI扫描时需要将头部放置于图形区域的最佳位置内。立体定向头架适配器可使得头架与CT机架或MRI线圈保持同一圆心。CT或MRI扫描后，数据被传输至基于图形的电子计算机计划系统。此外，靶点位置（x、y、z坐标）也可通过定位器进行人工测算（图8）。
图7基于图形的计划软件。靶点、进针点及穿刺轨道在电脑系统上进行精确计算
图8手工计算安置Leksell头架后CT影像上的靶点坐标。连接头架左右两侧外板红色连线的焦点显示了头架的中心点，坐标为X=mm，Y=mm。黄色线标识的X、Y轴相互垂直。中心点左侧的X值=+X1，而中心点右侧的X值=-X1。中心点上方的Y值=+Y1，而中心点下方的Y值=-Y1。z值使用计算式40+（Z1+Z2）/2进行计算。计算式需考虑到CT图形的放大系数
3.2活检手术步骤
在手术室内需进行标准的麻醉监测。所有手术室人员均需知晓患者进行局麻手术是完全清醒的，并且可能情绪紧张。所有对话尽量仅限于患者和神经外科医师之间。建议在手术前和手术过程中均以通俗易懂的方式向患者介绍整个手术步骤。应当监测患者的血氧饱和度、心电图和无创血压，同时应持续观察患者的呼吸情况。术中麻醉医师监测的主要内容之一是避免和控制高血压，以降低出血风险。由于头架固定后无法给予面罩吸氧、机械通气、上喉镜及仰头动作，因此，在行紧急插管时，手术医师及刷手护士应当清楚如何快速取下头架并保证所有钥匙、扳手等工具在触手可及的范围内。可使用0.07mg/kg的芬太尼进行镇痛与镇静。手术区域进行消毒铺巾，但需留有空隙便于与患者交流。使用软件在计算机上对靶点、穿刺点及穿刺轨道进行定位。目标是将靶点定位于肿瘤强化最明显的区域，以获取对组织学分析最具代表性的样本组织。穿刺轨道应避开脑室、脑沟、蛛网膜池和天幕边缘（穿刺脑干病变时），以避免增加出血风险。另外，穿刺点和穿刺轨道应避开功能区。穿刺囊实性病变时，应先取实性部分活检再行囊液抽吸，因为抽吸囊液后可导致实性部分位置移动。确定立体定向活检计划以后，在立体定向头架中输入坐标值（x、y、z、弧度及Leksell头架的ring值）。某些头架可以通过虚拟图像核实靶点位置，如Zamorano-Dujovny头架或RichardMundiger头架。在无虚拟图形核实靶点位置的头架系统（如Leksell头架）中，建议行手工核实。目前一般有三种常见钻孔方式：锁孔技术、麻花钻钻孔、经皮麻花钻钻孔。根据探针安置于器械架上的指向设计皮肤切口。切口周围行局部麻醉（0.5%丁哌卡因）。使用锁孔技术钻孔时，皮肤切口需约1.5cm。切开皮肤后暴露颅骨，使用电钻钻孔。建议钻孔前再次确认穿刺轨道的位置。钻孔后切开硬脑膜，电凝硬脑膜止血。对于老年或曾有脑膜炎病史等蛛网膜增厚的患者，需切开蛛网膜。顺着穿刺轨道轻柔地置入穿刺针取材。探针置入时可前后旋转，以减少对周围组织及血管的损伤。可能需要多次穿刺以获取标本。根据病理需求决定标本获取方式，有的倾向于在同一穿刺道上多点活检。细致的标本获取有助于优化病理分级并降低肿瘤内部异质性影响。第一组获得的标本一般做冰冻病理或涂片检查，当病理科回报上述标本足够进行组织学检查后，方可进行下一步的标本获取。之后抽回探针，在硬脑膜上贴覆速即纱止血，缝合切口，最后去除立体定向头架。
3.3麻花钻钻孔和经皮麻花钻钻孔活检
使用麻花钻钻孔时，头皮切口约0.5cm（视频1）。颅骨暴露后，在固定于头架上的钻孔指引器引导下钻孔。使用单极电极穿刺硬脑膜（图9）。之后的活检步骤与之前的描述相同。经皮麻花钻钻孔活检时不需要行头皮切口（图10）。使用尖锐的穿皮器穿刺皮肤（图9），接着使用麻花钻钻孔，尽量快速钻孔以避免周围皮肤的热损伤。之后的操作步骤与前所述相同。
图9麻花钻开颅器械。使用合适型号的钻头开颅（箭头a）；单极电极（箭头b）；尖锐的穿皮器（箭头c）
图10经皮麻花钻钻孔活检时不需要行头皮切口
3.4脑活检器械
脑活检针一般有3种。Sedan侧切活检针使用负压吸引获取标本（图11）。标本针有不同型号，小型为3mm×1mm，大型为10mm×3mm。为取得更多实体标本，可使用Backlund螺旋活检针（图12）。使用Backlund活检针时，先将带套管探针置于靶点边缘，随后抽出针芯，更换为带螺纹的活检针刺入标本中，最后推进套管获取圆柱形标本。钳夹活检针获取的标本大小取决于标本钳的大小，一般为1~2mm［2］。
图11Sedan侧切活检针。使用注射器负压吸引组织样本进入活检针。不同型号的穿刺针，10mm（箭头a）或者3mm（箭头b）
图12Backlund螺旋活检针。将带针芯（箭头c）的套管针（箭头a）插入标本边缘。将针芯（箭头c）替换为螺纹针芯（箭头b），随后将螺纹针芯插入标本中
4术后监护
一般情况下，活检术后患者先由手术室转入恢复室，最后回到病房。进行高危活检手术的患者，如术中出血、新发神经功能障碍或原有神经功能障碍加重者，则需转入重症监护病房。同时，任何患者出现新发神经功能障碍或原有神经功能障碍加重，均需尽快行CT平扫。其余患者则需在活检术后数小时内行CT扫描。CT片上显示的穿刺道血迹或气泡可提示穿刺部位。更重要的是，CT扫描可显示术后血肿，以便进一步处理。若患者未出现新发神经功能障碍或术后出血，可于术后第二日离院。但是某些医学中心考虑到费用问题，也提倡患者早期离院（手术当天）。对于是否行术后常规CT检查及监护室监护治疗存在争议。Grossman等学者的观察研究结果显示，对于部分术后未出现新发神经功能障碍及术后即刻CT未发生颅内出血的患者，有一定概率出现迟发性颅内血肿［8］。由此可见，虽然术后早期头颅CT可无明显阳性发现，但术后迟发血肿的风险显然不支持活检术后早期离院。
5潜在并发症及预防方法
脑活检术诊断率高，术后并发症发生率低。Hall等学者对17例大样本研究中例立体定向脑活检术患者进行了Meta分析。结果发现，总死亡率为0.7%，致残率3.5%，诊断检出率为91%［5］。
5.1出血
活检术后出血的发生率为0~11.8%，是立体定向活检术后死亡的主要原因［5，6，9］。肿瘤患者活检术后出血率更高，特别是高级别胶质瘤，这可能源于新生血管形成。基底节及丘脑活检术后出血率同样较高。术后出血风险的相关危险因素包括组织活检数量、标本大小及穿刺道数量［6，9］。在保证检出率的前提下，应尽量降低上述相关风险。高血压病及抗血小板治疗同样是出血的危险因素（如前所述）。也有文献报道，糖尿病可能与活检相关死亡率有关。为减小术后出血风险，有学者提倡在高危活检中使用微血管多普勒系统［10］。在螺旋活检套针或活检钳上装配微型探头，可更加安全地导入。
5.2多普勒超声检查
为降低活检术后出血风险，某些学者提倡活检时使用血管成像立体定位系统［10］。但这种方法需要使用血管造影，该有创操作本身存在一定风险。活检时若出血，一般建议暂停活检直至出血好转。若持续出血超过数分钟，建议通过活检套管缓慢注射凝血酶［11］。虽然凝血酶对动脉源性出血十分有效，但其缩血管作用同时也增加了脑梗死发生风险。若活检术后患者一般情况进行性恶化，同时CT提示颅内巨大血肿，则需立即急诊手术清除血肿。
5.3水肿
活检区域或邻近区域术后组织水肿可导致术后神经功能障碍，特别是脑干或功能区的脑活检。水肿一般会逐步消退，通常不遗留永久性神经功能障碍［9，12］。
5.4诊断的不确定性
立体定向活检术后病理诊断的确定性差异较大，从60%~90%不等［6］。无论有头架系统或无头架系统，组织标本都很小，使得组织学评估十分困难。病理学家的经验是诊断影响检出率的最重要因素。因此，应与神经病理学家详细沟通相关临床症状及影像学信息。涂片检查或冰冻切片的目的是提醒手术医师已取得可供诊断的组织标本。若涂片或冰冻切片无阳性发现，手术医师应在权衡更换活检部位或多点取样的风险后，再继续下一步操作。多点取样可提高诊断检出率，但同样可增加术后出血风险。术前制订详细的活检计划有助于在肿瘤标志性位置取样。多维成像模式在提高检出率的同时能降低术后并发症的发生风险（图13）［3，6，9］。其他影像学检查，如正电子发射断层成像（PET），也可用于靶点定位，帮助提高检出率。磁共振扫描时可同时进行化学位移成像。组织标本的组织病理学分级与胆碱酯酶和N-乙酰天门冬氨酸比值有良好的相关性，后者可通过波谱分析测出［13］。Chernov提倡进行大样本磁共振波谱数据分析，如其他代谢物的存在和分布分析，特别是乳酸和游离脂质［14］。现代影像学技术的复杂性和重要性要求神经影像学家与神经病理学家和神经外科医师协同起来，共同参与脑活检手术。有文献报道的增加诊断不确定性的相关因素包括神经退行性病变、AIDS患者、小病变以及深部病变［4］。针对活检未取得明确诊断患者的处理，有很多分层决策图表［2］。第一步是通过MRI评价活检部位。若MRI提示未能从病灶中取得标本，则需考虑再次手术活检。若MRI证实病灶位置与取材位置一致，则需考虑由其他中心再次行病理学检查。无论是哪一种情况，对于怀疑颅内肿瘤或感染性疾病患者，都建议行第二次手术活检。对于可疑神经退行性病变，建议行MRI随访观察。第二次组织学检查采用开颅手术或再次立体定向活检取决于病灶的位置及获取更多标本导致的出血风险的高低。需要评价立体定向活检与开颅手术所取标本的组织学诊断是否一致。肿瘤的分期决定于最恶性部分的分期。脑胶质瘤立体定向活检与开颅手术或尸检组织学诊断的不一致性达36%~89%［10］。在临床参考活检结果决定脑胶质瘤的下一步治疗时，需要慎重评估胶质瘤组织学活检诊断的可靠性，因为活检本身亦存在一定取样误差。
图13通过多维成像模式进行活检手术计划。StealthStationS7SurgicalNavigationSystem,Medtonic,Inc.Minneapolis,Minnesota,USA.
5.5沿穿刺道的肿瘤种植转移
沿穿刺道的肿瘤种植转移是一种罕有报道的活检并发症。因其太过罕见，故降低肿瘤种植转移率的有效措施评价尚无定论。
5.6窒息
窒息是立体定向活检术中另一罕见并发症，由于患者未行气管插管，在安置患者体位及立体定向头架后应十分注意。术中患者行局部麻醉，术者可与患者进行言语交流以确保患者的意识水平及舒适性。
5.7癫痫
癫痫是活检术后并不常见的并发症，发生率约为1%［9］。局麻活检术中患者突发抽搐，特别是正在插入活检针时发生抽搐，是十分令人苦恼的并发症。因此，对于术前频繁癫痫发作的患者，更建议行全麻下脑活检术。
5.8感染
立体定向活检术后发生感染是十分罕见的。Lusnford等报道了例经锁孔活检，术后发生局部感染者仅2例［9］。在同一篇报道中，他们在接下来15年的麻花钻活检术中并未发现一例局部感染。
6脑干肿瘤或病变
经额入路是脑干肿瘤或病变常用的活检手术入路。若病灶位于脑桥背侧或侵犯小脑脚等经小脑中脚较易到达的位置则可使用经小脑入路。如前所述，经额入路手术计划时应当避开脑室、脑沟、蛛网膜下池以及小脑幕边缘。儿童活检时建议行全麻，成人脑干病变活检时也建议全麻。清醒患者活检行探针穿刺时可能诱发面部麻木、疼痛、感觉异常或瘫痪，但通常于术后几天内逐渐缓解［12］。脑干肿瘤或病变的治疗方式一直存在争议，该部位的病变活检也同样如此。来自法国Lille的学者对96例脑干病变进行活检，诊断检出率为95.8%，致残率为9%，1例患者术后死亡［15］。该研究表明，对有增强效应的脑干病变行脑活检对其下一步治疗有重要意义，组织学诊断可进一步明确病变恶性程度，是判断预后的重要参考因素。因此，该研究建议对有增强效应的脑干病变进行常规立体定向活检。
7颅底肿瘤或病变
由于颅底肿瘤或病变患者通常直接行开颅手术治疗，对该类患者进行脑活检十分少见，多仅针对少部分一般状况差或无法接受开颅手术者。因而，颅底肿瘤或病变的脑活检研究少有报道。对于中颅底Meckel腔、海绵窦后半部或岩斜区上半部的颅底病变，MarkSindou建议经卵圆孔行经皮活检［16］。其适用于已有影像学检查或临床指标尚不足以提供可能的组织学诊断，而无法做下一步治疗决定者。也可常规通过经皮活检技术行三叉神经节热凝术、甘油注射或球囊压迫治疗三叉神经痛。只有熟悉该局部解剖的神经外科医师才建议使用上述活检入路。
8小结
脑活检团队由有经验及技术娴熟的神经外科医师、神经病理学家及神经影像学家组成，在可接受的并发症风险范围内提供病变的组织学病理诊断。随着以往颅脑影像学技术如CT、MRI的发展，各项检查的图形敏感度及分辨率有了较大的进步，也使得进行脑活检的需求随之提高并成为可能。一些新型影像学技术，如化学移位成像、纤维束成像、功能MRI（fMRI）、PET及SPECT等，在未来可能提供足够的诊断信息，则不再需要进行取材检验。另一方面，新型组织分析方法，如基因分型技术可以优化个体化治疗方案，赋予脑活检术新的意义。
参考文献-略
未完待续注：本文节选自《神经外科手术技术图谱》第二版，山东科学技术出版社，原著作者：LaligamN.Sekhar，RichardG.Fessler，主译：王硕教授；原著来源：《AtlasofNeurosurgicalTechniques》BrainVolume1SecondEdition；Thieme出版社。本文图片因版权所限，为截屏版，非书内原图。
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