神经外科术中超声——历史回顾、应用实践与技术展望

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1、神经外科术中超声——历史回顾、应用实践和技术展望1　术中超声的历史回顾在外科领域内，术中超声（IntraoperativeUltrasound，IOUS）作为一项相对较新的术中影像技术，主要经历了三个主要阶段：第一阶段是20世纪60年代——A型超声和非实时的B型超声开始应用；第二阶段是70年代末期和80年代——实时的B型超声使术中超声技术迅速发展；第三阶段是90年代——新技术的应用，如术中腹腔镜超声和彩色多普勒成像等。50年代早期，French等就利用A型超声的脉冲信号来检测切除的脑组织和尸体标本内的肿瘤。此后，Wild和Reid利用A型超声在手术中准确地诊断了一例恶性脑

2、肿瘤，这是第一次在外科手术中通过超声技术检测到病变。60年代中期，关于A型超声应用于神经外科手术的文章陆续发表，在开颅后利用2－5MHz的传感器在湿润的硬脑膜表面扫描，进行了大量的病例研究，包括各种类型的脑肿瘤，脑出血，囊肿，脓肿和脑积水等。A型超声被认为是简单、无创和快速的准确定位及检测方法，但其研究工作并未得到临床医师的广泛接受，原因在于在A型超声上，一维的振幅峰值难于区分和解释。另外，其能在手术中可应用的病变和器官也有限。同时外科医生也认识到了能准确进行定位和检测的术中影像技术的必要。70年代中期，由于超声技术的发展和仪器设备的不断改进，出现了实时的二维B型超声。尤

3、其是高频的所谓“小零部件”超声提供了更精细分辨率的图像。它在准确性和即时性方面优于A型超声和非实时的B型超声。在70－80年代，外科领域再度激起了对术中超声的研究兴趣。在手术室里，神经外科医生面对的困难是对颅脑病变的定位和检测，这与肝脏手术类似。因而，此时出现的高频B型超声迅速在脑外科获得了尝试和应用。1980年，Rubin等利用3MHz的传感器显示了脑的解剖和脑肿瘤。其后有很多相关的研究和报道，对脑肿瘤、囊肿、脓肿、血肿、感染性病变、脑积水、动脉瘤、动静脉畸形、骨折及异物等，证明了术中超声在手术中的应用价值：对病变的准确定位，仪器的导引，辅助切除肿瘤，判断残余肿瘤和夹闭

4、动脉瘤等。脊髓的术中超声应用方面，最早的是Dohrmann和Rubin，包括脊髓肿瘤、囊肿、脊髓空洞症和椎间盘脱出。20世纪80年代，在欧美和亚洲，神经术中超声成为超声学领域内最为广泛和普遍的研究之一。2　神经外科的术中成像技术2.1　术中成像的必要性神经外科手术中发生关于定位准确性的问题主要是由脑的解剖和生理学特性所决定的，即限制大范围的手术暴露和在多数情况下对周围结构的直接显露。由于在手术中很多病变经脑表面不能被发现，为了显示脑组织内和脑被覆下的病灶，神经外科医生需要切开或牵拉作为完整实体的脑，因而存在“导航”的需求——即到达病灶的可能性，在不增加脑损伤的情况下将其切

5、除。尽管传统的神经外科训练和随后积累的经验可以使医生在空间相对有限的脑实质内实施手术，但是通过影像技术在手术中获得相关的解剖信息仍然十分重要。2.2　术中成像技术目前在手术（室）中获得应用的交互式影像引导神经外科技术包括：有框架的立体定向术，无框架神经导航系统，术中CT或MRI系统和术中超声技术。基于高清晰度MRI的神经导航系统提供了最佳的组织分辨特性，现代计算机工作站能进行准确的三维定位。可准确定义骨瓣，定位病灶，确定切除边界，避开关键结构。但手术过程中头部和脑的移动，组织的切除牵拉与脑脊液的流失都可能造成影像的漂移。术中MRI允许医生在特殊设计的MRI系统的中心或邻近

6、位置进行手术，通过连续的或周期性的MR成像向手术者反馈重要信息，获得的是近实时影像，但高场强术中MRI系统需要MR兼容性仪器和设备。尽管这些计算机辅助的影像神经外科系统有诸多优点，但同时也都存在缺点。多数只能在高度专业化的医疗中心投入使用，价格非常昂贵，需要建造特殊的基础设施等，而且操作相当复杂，耗费时间，需要额外的人力与物力支持等。不具有真正的实时性。迄今为止，术中超声是最为实时的术中成像技术，在其早期应用中，Chandler等就提出其“实时性（Real-time）”的含义在于：任一时间点上监视器所显示的图像由即时的超声扫描直接生成。因而，作为实时影像技术提供了术中“质

7、控”的可能性。3　术中超声的技术应用无论是在颅脑外科还是脊髓外科，术中超声的频率使用是相当重要的。根据病变的位置、大小和深度，选择恰当的频率将获得高分辨率的影像；反之，无助于提高神经外科手术的准确性，甚至遗漏病变。另外，充分利用形态学标志物作为定位，了解正常的颅脑超声扫描图像以及对各种伪迹的理解都是非常重要的。手术室内超声设备的操作和对图像的解释需要放射科医师或熟练的放射科技术员来协助完成，其操作的总体时间依病变的复杂程度不同而存在明显差异，总体手术时间并未因超声扫描而延长；相反，术中超声在提高外科手术精确度和安全性的同时，有