学术研究报告：扩散张量成像与纤维束成像在脑干胶质瘤手术管理中的作用

作者及机构
本研究由Xiong Xiao、Lu Kong等来自北京天坛医院（Beijing Tiantan Hospital, Capital Medical University）的神经外科团队主导，合作单位包括北京神经外科研究所（Beijing Neurosurgical Institute）和中国国家神经系统疾病临床医学研究中心（China National Clinical Research Center for Neurological Diseases）。研究成果发表于2021年1月的期刊*Neurosurgical Focus*（Volume 50, Issue 1），DOI编号为10.³¹⁷¹⁄₂₀₂₀.10.FOCUS20166。

研究背景与目标
脑干胶质瘤占儿童颅内肿瘤的10%–20%，成人颅内肿瘤的2%–4%，手术难度高且风险大。传统MRI无法精准显示肿瘤与白质纤维束（如皮质脊髓束CST）的空间关系，而扩散张量成像（Diffusion Tensor Imaging, DTI）和纤维束成像（Diffusion Tensor Tractography, DTT）能无创可视化白质纤维的形态及与病变的解剖关系。此前DTI/DTT多用于幕上胶质瘤或脑干海绵状血管瘤，但其在脑干胶质瘤手术中的应用价值及空间准确性尚存争议。本研究旨在验证DTI/DTT在脑干胶质瘤手术规划、肿瘤切除引导及术后功能预测中的作用，并通过术中直接皮质下电刺激（Direct Subcortical Stimulation, DSCS）验证其准确性。

研究方法与流程
1. 研究对象
回顾性纳入2016–2018年在北京天坛医院接受手术的54例脑干胶质瘤患者，排除标准包括弥漫型肿瘤、活检病例及数据不全者。患者中位年龄17.6岁，肿瘤位于延髓（57.4%）、脑桥（18.5%）和中脑（24.1%），55.6%为内生型，44.4%为外生型。

1. 影像学评估与DTI/DTT重建

   • 使用3.0T MRI（Siemens Magnetom Tim Trio）采集DTI数据（参数：b值=1000 sec/mm²，26方向，层厚4 mm），并融合3D T1加权序列。
     
   • 通过StealthViz工作站（Medtronic）重建双侧CST和内侧丘系（ML），设定各向异性分数（FA）阈值为0.10，最小纤维长度40 mm，最大转角45°。CST状态分为四类：正常、偏移、变形或中断，并按Lazar评分系统量化（0–4分）。同时测量肿瘤至CST的最短距离（TCD）。
     

2. 手术规划与验证

   • 手术方案分两阶段制定：首次基于常规MRI，第二次结合DTI/DTT结果。33.3%的病例（18例）因DTI/DTT显示纤维束位移而调整入路（如远外侧入路改为中线枕下入路）。
     
   • 术中采用神经导航（StealthStation系统）和电生理监测（运动诱发电位MEPs）。通过DSCS验证CST空间位置：刺激强度5–20 mA，距离导航显示的CST位置≤2 mm时记录MEP变化。
     

3. 数据分析

   • 统计术前术后肌力及改良Rankin量表（mRS）评分，采用Spearman相关性分析CST评分、TCD与术后功能的关系，多元线性回归评估独立预测因素。
     

主要研究结果
1. DTI/DTT对手术决策的影响
- 54例患者中，6例双侧CST正常，12例单侧受损，36例双侧受累。CST常见改变为变形（29例）、偏移（28例）和中断（27例）。DTI/DTT使33.3%的病例调整手术入路，避免损伤位移的纤维束。

1. 空间准确性验证

   • 术中DSCS验证55条CST，83.6%（46条）在导航显示的2 mm范围内可诱发MEP，证实DTI/DTT重建的可靠性。
     

2. 术后功能预测

   • CST评分与术后肌力呈负相关（r=−0.395, p<0.001），与mRS评分呈正相关（r=0.430, p=0.001）；TCD与肌力正相关（r=0.275, p=0.004）。多元回归显示，CST评分是术后肌力（t=−2.461, p=0.016）和mRS评分（t=2.052, p=0.046）的独立预测因子。
     

结论与价值
本研究证实DTI/DTT能高精度显示脑干胶质瘤与CST的空间关系，优化手术入路选择，并通过术中导航与电生理验证其准确性。CST评分可作为术后运动功能和生存质量的预测指标。其科学价值在于为脑干手术提供了一种可靠的纤维束可视化工具，临床价值体现在减少神经功能损伤并改善患者预后。

研究亮点
1. 创新方法：首次系统评估DTI/DTT在脑干胶质瘤手术中的应用，结合DSCS验证空间准确性（83.6%吻合率）。
2. 临床转化：33.3%的病例因DTI/DTT调整手术策略，显著降低神经损伤风险。
3. 预测模型：提出CST评分作为术后功能的定量预测指标，为个体化手术规划提供依据。

其他发现
研究还发现脑干术中脑移位效应较幕上手术更轻微，可能与脑干固定结构（如颅神经、丘脑）有关，这一现象为未来导航技术优化提供了方向。

局限性
研究为回顾性设计，未纳入其他传导束（如三叉丘系）的评估。未来需前瞻性研究结合多纤维束重建（如HARDI或GQI技术）进一步验证。

总结
该研究为脑干胶质瘤的精准手术提供了重要技术支撑，推动了DTI/DTT在神经外科的应用边界，其方法学严谨性和临床实用性均具有标杆意义。