机器人辅助立体定向活检术在脑深部病变中的应用

林 涛 陈志杰 刘 妲 邓 斌 山常国 王 辉 郭 强 陈俊喜 李海南 蔡林波

当脑深部病变影像学检查难以鉴别胶质瘤、炎症、非特异性炎症或者寄生虫时，临床难以制定合适的治疗方案，因此，脑内深部实施精准活检术尤为重要。立体定向活检术是脑深部病变的重要确诊方法[1]。在脑立体定向活检术中，机器人应用符合功能神经外科追求的精准、微创、有效的诊疗理念[2]。神经外科机器人进入临床应用已有30多年，国内的应用也有20 多年[3～5]。2015 年6 月至2021 年5 月实施机器人辅助脑内深部病变活检术38例，现总结如下。

1 资料与方法

1.1 病例选择标准纳入标准：①脑深部病变或者病变位于功能区，手术风险极高；②影像学难以诊断；③影像诊断相对明确，放化疗前需病理确诊，如生殖细胞瘤、淋巴瘤等；④病变恶性程度高或者良性肿瘤术后复发并提示恶化，家属拒绝再次开颅手术；⑤颅内肿瘤综合治疗后需病理鉴别是肿瘤进展还是放射性坏死；⑥病人及家属同意行机器人辅助下活检。排除标准：①存在基础疾病，全身情况不能耐受麻醉或手术；②凝血功能存在手术禁忌；③影像示脑疝形成；④病人及家属拒绝机器人辅助活检术。

1.2 一般资料38例中，男24 例，女14 例；年龄7～76岁，平均（42.6±20.6）岁。术前美国麻醉医师协会（American Society of Anesthesiologists，ASA）分级Ⅰ～Ⅱ级32 例，Ⅲ级6 例。术前完善头颅CT 及MRI（T1、T2、T2FLAIR 及增强扫描）检查，部分病人行PETCT、MRS 和ASL 等检查，必要时行腰椎穿刺术做脑脊液检查。31 例表现为弥漫性病变，累及多个脑叶或部位；7例累及单个脑叶或者部位。受累最多的部位依次是基底节22 例，颞岛叶17 例，额叶和脑桥各13 例，中脑和胼胝体各3 例；病变最大直径1.8～11.7 cm，平均（4.65±2.6）cm。

1.3 手术方法采用ROSA、SINO 机器人辅助。术前完善影像学检查，包括常规影像[头颅MRI 平扫+增强和（或）头颅CT]、高级神经影像（代谢影像和功能影像）和立体定向影像（MRI 和CT 三维薄扫影像），影像资料以DICOM格式导入机器人主机。ROSA机器人可提前在电脑上进行数据融合和靶点选择，也可在手术当天机器人主机上完成；而SINO机器人只能在主机上完成。

额叶、顶叶、丘脑、基底节及鞍上病变采用平卧位头架固定双颞部后经额入路（图1B），颅后窝及枕叶-胼胝体压部等占位固定双颞部固定头架采用经枕叶/小脑入路（图1C），颞叶占位固定额部+枕部经颞入路（图1D）。颅后窝病变活检时，机器人与病人固定连接时应该靠近患侧多一些，否则可能出现机械臂限位不能到达靶点。钻孔后可用圆形单极电凝止血，随后将直径2 mm 的活检针按术前计划穿刺到位，用2 ml 注射器吸取病变组织3～4 份。先行术中病毒检查，如结果阴性则调整穿刺针深度或者更换靶点。ROSA 机器人可以在屏幕上实时观察穿刺针与靶区的位置关系；而SINO机器人可以通过更新靶点距离来判断深度。拔出活检针，观察无活动性出血。如果术中冰冻切片病理检查结果为阳性，则结束手术；如果为阴性，则调整深度再次活检[6]。如果术中发现穿刺针口渗血，则留置穿刺针5～20 min，用生理盐水不断冲洗借助水压压迫止血。如仍担心出血较多，则安排术中CT检查。

图1 脑深部病变机器人立体定向活检术体位距离、体位及注册要点

2 结果

2.1 手术情况38例行41个靶点活检（3例行双靶点活检）。7例首次穿刺冰冻切片病理检查结果为阴性，其中6 例通过调整穿刺点再次穿刺为阳性，1 例术后常规病理为阳性。所有病人均得到确诊，确诊率为100%。41 个活检靶点最多的依次是基底节区16 个，额叶9 个，中脑和脑桥各3 个，其余部位0～2个。25例从右侧入路进行活检，12例从左侧，1例采用双侧脑叶活检。

2.2 术后病理结果胶质瘤24例（WHO分级Ⅰ～Ⅱ级4 例，Ⅲ～Ⅳ级20 例，同一病人不同靶点发现低级别胶质瘤和高级别胶质瘤，则认为是高级别胶质瘤），淋巴瘤9例，生殖细胞瘤4例，淀粉样变性1例。

2.3 手术并发症术后发现术区血肿6 例，包括5 例无症状性小出血和1 例严重迟发性脑出血导致死亡。

3 讨论

3.1 多模态影像对立体定向活检术的作用多模态影像融合是机器人立体定向活检术的一个重要优势[7]。影像融合除了常规应用MRI T1增强外，还可用T2FLAIR 增强影像，脑部病变如低级别胶质瘤在T2FLAIR 会呈现出更大的病灶[8，9]；而联合应用高级神经影像技术则可以获得更多脑部病变的结构、代谢、分子等信息[10～12]，以便设计合理的穿刺靶点和路径。有研究认为PET-CT/MRI 高代谢区代表高增殖区或者富血管区域[13～15]，将靶点选择在这些区域能提高确诊率。Pope等[10]联合MRS和PWI确定脑内病变穿刺活检靶点，发现其精确度高于常规MRI。Gates 等[11]研究发现高级神经影像能预测Ki-67 指数，提高脑胶质瘤分级准确度；活检时，联合DWI 和PWI 能够可以弥补采样不准的缺陷。王鹏等[16]认为MRS指导胶质瘤活检靶点的规划并明显提高准确率。功能影像，如DTI和fMRI，亦对功能区病变的活检路径规划有极大的帮助[12，17～19]。机器人重建头颅三维立体影像需要融合MRI 和CT 三维薄扫影像。MRI 影像既可以采用T1增强影像，方便观察皮层动脉，在规划路径时避开；亦可以采用T2FLAIR影像，对有些病灶显示更为明显。但采用T2FLAIR影像规划路径和靶点必须谨慎，因为瘤周水肿会增加靶点选择的困难度，还会遗漏穿刺路径上的重要血管[20]。

3.2 机器人影像导入和注册要点

3.2.1 影像导入和融合 本文采用的两种手术机器人均可用U 盘或者光盘读取影像数据。ROSA 机器人导入影像应该选择是否为镜像图像，否则注册后会发现机械臂运转到健侧。由于CT值相对固定，融合影像时一般将CT 的对比度和亮度分别调整为800和400，在提取表面时将CT 的阈值调整为430，这样能清晰显示CT 的骨窗像。融合图像通过影像配准完成，操作时先选“中心配准”，然后再点击“自动配准”，否则系统会自动退出。

3.2.2 机器人工作间距 病人外耳道与机器人操作臂起点的最佳距离在55～70 cm（图1A）。如距离太短，则机械臂过度屈曲，活动受限；如距离太长，则机械臂无法到达靶点。注册结束后，点击“验证路径能否到达”，如无弹窗提示，则路径均可到达。

3.2.3 机器人注册ROSA 具有面部识别注册功能。ROSA和SINO机器人均可采用骨性标记螺钉注册功能。用ROSA 机器人可用史赛克骨科磨钻协助置钉，钻入深度在0.5～1.0 cm，以刚突破板障层最佳。SINO机器人有专门的配套工具包，可挑选合适的标记螺钉置入，深度无需刻意调节，等待电动钻停止运转便可，骨性标记数量3～5个。

ROSA 机器人的标记螺钉末端有一个圆弧形的凹槽（图1E），SINO机器人的标记螺钉末端有一个小的凹点（图1F）；操作者在选择注册点的时候，应当调低注册点约2 mm（图1G）。许峰等[21]认为骨性注册的可靠性优于面部激光注册。我们既往的研究显示机器人术中定位误差在0.09～0.96 mm，平均（0.51±0.18）mm[6]。

3.3 穿刺活检要点和术中冰冻切片病理检查我们采用的Sedan 侧切穿刺针的工作长度为198 mm，而我们在机器人上设置的工作距离在190～192 mm，这是因为穿刺针末端是有约2 mm 的盲端（图1H），再加上侧切口长10 mm，为了保证侧切口的中心点与靶点重叠，我们减去了6～8 mm。我们一般取3～4 份穿刺量进行病理检查。有研究发现随着活检标本的增多，活检的阳性率从1个标本的76.5%提高到6个标本的100%[22]。理论上，多次活检获取标本可能破坏更多的血管组织，从而增加出血的风险，但有研究认为这并不会增加并发症的发生率[22，23]。术中获取标本后先取1/3量行术中冰冻切片病理检查，快速判断是否为异常组织[24]。本文7 例首次穿刺冰冻切片病理结果为阴性，6例通过调整穿刺点后获得阳性结果。有研究认为至少4个活检标本方能确保诊断的准确性[25]。我们认为如果术中冰冻切片病理检查获得阳性结果，并不需要获取4个以上标本量，可避免过度取材。有研究指出术中冰冻切片病理检查活检阳性率在70.1%～97.2%，最终的常规病理结果阳性率提高到87.6%～98.7%[22，26～29]。

3.4 活检路径规划要点穿刺路径避开脑内重要功能区，能减少并发症。基底节、丘脑和鞍区等部位的病变可在仰卧位下经额/颞入路用最短的路径完成活检。秦峰等[1]采用CRW框架立体定向法对脑干的病变采用中线旁经额、冠状缝前后入路，或者经对侧额部、跨中线入路（脑干侧方、桥延区采用）。我们认为这些手术入路不仅路径长，还可能损伤重要组织，并不是最佳的活检路径。

3.5 机器人其他操作要点神经外科机器人的精准定位需要各个操作步骤均做到位，我们总结了几个要点：①注册时，机械臂不能用蛮力带动，否认容易死机；②机械臂的关节最大旋转的角度在270°～360°，过度旋转则活动受限，停止运转时点击机械臂复位即可；③面部识别注册前，避免在眼眶周围注射神经阻滞药物；④应尽可能垂直颅骨进入，减少钻头在颅骨打滑的风险；⑤路径规划时，应避开血管密集的区域，如无法避开，应确保路径离最近血管的空间距离应大于3 mm。

总之，神经外科机器人引导下脑内病变活检术具有精准、微创、阳性率高的特点，选择合适的病人并掌握神经外科机器人的使用方法，结合术前影像确定靶点、术中冰冻切片病理检查等方法是提高脑深部病变立体定向活检术确诊率并减少相关并发症的关键。