多通道微電極記錄引導下精準定位丘腦底核感覺-運動區

王軍，羅曉光，任艷，何志義，王運杰

（中國醫科大學附屬第一醫院1.神經外科；2.神經內科，沈陽 110001）

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·短篇論著·

多通道微電極記錄引導下精準定位丘腦底核感覺-運動區

王軍1，羅曉光2，任艷2，何志義2，王運杰1

（中國醫科大學附屬第一醫院1.神經外科；2.神經內科，沈陽 110001）

摘要目的探討多通道微電極記錄技術在腦深部電刺激術（DBS）中定位丘腦底核（STN）感覺-運動區中的意義。方法對22側多通道微電極記錄下DBS術中STN的電生理學結果進行分析，并與同期20側單通道微電極記錄下STN的電生理學結果進行比較。結果多通道微電極記錄下22側DBS術中共行64根微電極記錄，其中21側（95.5%）可以確切記錄到STN的感覺-運動誘發電位，1側可以確切記錄到STN的常規放電，21側最佳電生理學針道記錄到STN放電的平均長度為（5.58±0.53）mm，其中STN感覺-運動誘發電位的平均長度為（3.27±1.54）mm；而20側單通道微電極記錄到STN放電的平均長度為（5.02±1.01）mm，其中13側（65.0%）可記錄到STN的感覺-運動誘發電位，平均長度為（1.36±0.98）mm，7側僅可以確切記錄到STN的常規放電。22 側STN多通道微電極記錄下13側最終選擇靶點與術前的解剖定位一致，吻合率為59.1%，9側STN解剖定位靶點與電生理學功能靶點存在差異。結論DBS術中多通道微電極記錄與單通道微電極記錄相比，在記錄到的STN放電的平均長度、感覺-運動誘發電位平均長度、確認STN感覺-運動區概率及選擇最佳植入針道等多方面均有明顯優勢，這對DBS術中確保植入電極位置的精準提供了前提。

關鍵詞丘腦底核；帕金森病；微電極；電生理記錄

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丘腦底核（subthalamic nucleus，STN）是原發性帕金森病行腦深部電刺激術（deep brain stimulation，DBS）中最常用的電極植入靶點，其大小約10 mm× 10.5 mm×7 mm［1］，即使如此小的神經核團，依然分為3部分：感覺-運動區、聯絡區和邊緣區［2］。既往研究［3］發現，DBS術中將電極植入STN的感覺-運動區其術后臨床效果最佳，而DBS術中STN感覺-運動區的確認則涉及微電極記錄下的神經電生理功能監測［4］。目前，國內絕大多數DBS植入中心多在單通道微電極記錄下確認STN感覺-運動區，但陽性率不高，為進一步提高DBS術中STN感覺-運動區確認的概率，本中心采用多通道微電極記錄技術，發現DBS術中確認STN感覺-運動區的概率顯著增高。

1　材料與方法

1.1一般資料

本組病例來自2015年3月至2015年10月間在中國醫科大學附屬第一醫院帕金森及運動障礙病中心接受DBS手術的原發性帕金森病患者。其中多通道微電極記錄下的DBS手術共計11例患者22 側STN核團，患者年齡58～77歲，平均62.9歲，病史5～11年，平均7.2年。同期單通道微電極記錄下的DBS手術共計10例患者20側STN核團作為對照，患者年齡48～73歲，平均62.4歲，病史5～20年，平均8.1年。

1.2術中影像學解剖靶點選擇標準

術中根據神經影像學掃描結果+手術計劃系統，初步從解剖學上定位STN及其內多個可能適合的植入靶點（“紅核參考法”，冠狀位：STN背外側部，即AC?PC下約4 mm；軸位：紅核前緣+STN軸位中點偏外1～2 mm，即AC?PC旁約12 mm，AC?PC中點后約2 mm），多靶點選擇后以中間針道靶點作為既定“理想植入靶點”。

1.3術中STN電生理學信號分析

根據術中微電極記錄到的神經核團的放電情況，包括動作電位的放電模式（規則性、不規則性和震顫細胞放電）、放電頻率、放電幅度以及背景噪音等綜合判斷是否為STN核放電，并進一步根據軀體感覺-運動誘發電位情況（圖1），判斷微電極在STN感覺-運動區中走行的距離。

圖1　多通道微電極記錄中軀體感覺-運動誘發電位情況Fig.1　Sensory-motor activated potentials recorded multiple electrophysiological recording electrodes

2　結果

本組所有STN在DBS術中電極植入前均行微電極記錄，其中多通道微電極記錄下22側DBS術中共行64根微電極記錄，其中21側（95.5%）可以確切記錄到STN的感覺-運動誘發電位，1側可以確切記錄到STN的常規放電，多通道中最佳電生理記錄針道可記錄到STN放電的平均長度為（5.58±0.53）mm，其中STN的感覺-運動誘發電位平均長度為（3.27±1.54）mm。而20側單通道微電極可記錄到STN放電的平均長度為（5.02±1.01）mm，其中13側（65%）可記錄到STN的感覺-運動誘發電位，平均長度為（1.36±0.98）mm，7側僅可以確切記錄到STN的常規放電。

此外，多通道微電極記錄術中可根據STN電生理學結果選擇最佳植入針道，其中13側與術前的解剖定位靶點一致，吻合率為59.1%，9側STN解剖定位靶點與電生理學功能靶點存在差異，其中6側STN在軸位和冠狀位相上其功能靶點位于理想解剖靶點針道的前方針道（二者相距2 mm），3側STN在軸位和冠狀位相上其功能靶點位于理想解剖靶點針道的外側方針道（二者相距2 mm）（圖2），術后薄層核磁共振掃描并與術中定位相結果融合，證實植入電極的位置與術中電生理學確認的功能靶點一致。

圖2　前、中、外多通道微電極記錄下最終針道選擇情況Fig.2　The final choice in multiple electrophysiological recording electrodes

3　討論

高頻DBS是神經外科領域手術治療原發性帕金森病最常用的術式［5］，經長時間隨訪證明不僅可顯著改善患者的震顫、僵直、運動遲緩等運動癥狀［5?7］，同時對一些非運動癥狀，如疼痛、焦慮、睡眠障礙等，也有不同程度的改善［7?8］。采用帕金森病綜合評分量表評定發現，DBS術后1年、5年及11年運動功能評分結果均較術前有顯著改善［7］，證明原發性帕金森病DBS手術效果是長期的。

既往研究發現，確保DBS手術效果長期有效的前提是顱內植入電極位置的精準，為此不同中心術中采取不同的技術和手段以確保植入不同神經核團電極位置的精準，如術中微電極記錄神經元放電（動作電位）情況［9?10］、術中核磁共振掃描［11］或CT掃描［12］等。目前，多數學者認為術中微電極記錄不同核團的神經元電生理情況是功能上確認該核團的“金標準”［10，13］，但術中微電極記錄系統又分為單通道微電極記錄技術（記錄電極根數=1）和多通道微電極記錄技術（記錄電極根數≥3）。目前國內絕大多數中心采用的是單通道微電極記錄技術，而國際大型DBS植入中心則多采用多通道微電極記錄技術，這不僅可根據術中記錄到的神經元放電情況對不同核團進行初步判定，而且還能對同一核團的不同亞區進行功能鑒定，并且可根據不同微電極記錄神經元放電的情況選擇最佳植入針道進而最終完成顱內電極的植入。有研究發現，多通道微電極記錄下電極植入STN的帕金森病患者術后運動功能的改善顯著優于單通道微電極記錄下電極植入的患者［3］。因此，本中心通過對同期實施手術的11例帕金森病患者22側STN在DBS術中多通道微電極記錄下的電生理學結果進行初步分析，并與同期10例帕金森病患者20側單通道微電極記錄下STN電生理學結果進行比較，探討多通道微電極記錄技術在DBS術中定位STN及其亞區中的意義。

本組帕金森病患者DBS術中均選擇STN作為電極植入的靶點，由于STN從功能學上可分為感覺-運動區、聯絡區、和邊緣區3部分，而電極植入到STN的感覺-運動區是確保術后良好效果的前提，但普通的MRI掃描僅可以初步勾勒出STN的解剖形態，無法從功能學上準確判斷其感覺-運動區的位置。因此，本組病例每側STN植入術中均行微電極記錄。在微電極記錄的過程中，如果電極進入STN的感覺-運動區，此時對肢體進行的感覺或運動刺激可產生感覺-運動誘發電位，以此可確認微電極進入STN的感覺-運動區（圖1）。本研究結果發現，在實施多通道微電極記錄下22側DBS術中，共行64根微電極記錄，其中21側（95.5%）一次三通道微電極記錄就可以確切記錄到STN的感覺-運動誘發電位，僅1側未確切記錄到STN的感覺-運動誘發電位，但可以確切記錄到STN的常規放電。而20側單通道微電極記錄結果分析發現，包括調整記錄電極針道位置后，總計13側（65.0%）可確切記錄到STN的感覺-運動誘發電位，說明二者在確認STN感覺-運動區上的概率差異明顯。而且多通道中最佳電生理記錄針道可記錄到STN放電的平均長度為（5.58±0.53）mm，其中STN感覺-運動誘發電位平均長度為（3.27±1.54）mm；而20側單通道微電極可記錄到STN放電的平均長度為（5.02±1.01）mm，感覺-運動誘發電位平均長度為（1.36±0.98）mm，證明多通道微電極記錄技術在描計STN放電的平均長度、感覺-運動誘發電位平均長度等方面均有明顯優勢。

此外，本研究還發現多通道微電極記錄技術在幫助術者選擇最佳植入電極針道方面也有單通道微電極記錄無法替代的優勢，即術前通過MRI定位的STN最佳解剖植入區與術中STN電生理學結果不一致時，多通道微電極記錄術中則可以根據不同記錄電極針道的具體電生理學結果選擇最佳植入針道。本研究發現，相當比例的患者術前通過MRI解剖定位的電極植入“理想靶點”不是其功能學上的最佳靶點（即解剖學和功能學不一致的情況），22側STN中13側與術前的解剖定位靶點一致（吻合率為59.1%），9側STN解剖定位靶點與電生理學功能靶點存在差異（40.9%），其中6側患者在軸位和冠狀位相上其功能靶點位于理想解剖靶點針道的前方針道（二者相距2 mm），3側STN在軸位和冠狀位相上其功能靶點位于理想解剖靶點針道的外側方針道（二者相距2 mm）（圖2）。有文獻報道，這種解剖學定位和功能學定位不一致的現象常見，還有研究發現多通道微電極記錄術中僅32%～36%的最終植入電極選擇的針道是中間針道，即術前MRI定位掃描后確認的解剖靶點針道，而其余64%～68%最終植入電極針道是非中間針道［3］，因此認為DBS術中應用多通道微電極記錄是必要的。而筆者認為這種最佳植入針道選擇情況在單通道微電極記錄中很難實現，原因在于DBS術中只用一根微電極記錄時沒有可同時進行比較的對象，所以不能直接判定中間微電極記錄到的電生理信號是否是最佳的，更不能直接選擇其他針道植入電極，而只能是退出中間針道的微電極后重新進行其他針道的電生理監測或移動靶點后再監測。此時由于單通道套管針較粗，反復穿刺中間針道周邊2 mm左右的腦皮層可能會造成局部皮層的挫傷，而微小距離調整坐標靶點后再從同一皮層穿刺點進入難免會使微電極記錄針走行針道與前一靶點針道重疊，最終影響電生理結果判斷。所以筆者認為DBS術中選擇多通道微電極記錄不僅可以顯著提高最終植入電極的準確率，而且在解剖學認定為最佳植入靶點的中間針道電生理學信號不佳時，可避免單通道微電極記錄時出現的反復調整針道穿刺或調整靶點后反復局部穿刺帶來的風險以及手術時間大幅延長。

此外，本研究發現多通道微電極記錄術中并未增加手術出血的風險，在22側多通道微電極記錄中無1例發生癥狀性出血，這與既往的研究結果一致［3，13］。本研究不足之處是樣本量較少，需要繼續增加樣本量進行更加深入細致的研究。相信在未來對更多樣本量和數據分析的基礎上，會得出更加具有臨床指導意義的結論。

綜上所述，本研究是對多通道微電極記錄技術在STN DBS術中應用的初步分析，結果表明多通道微電極記錄技術在記錄STN放電的平均長度、感覺-運動誘發電位平均長度、確認STN感覺-運動區概率及選擇最佳植入針道等多方面均有明顯優勢，這對DBS術中精準電極植入提供了關鍵的技術保障。

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（編輯陳姜）

網絡出版時間：

中圖分類號R742.5

文獻標志碼A

文章編號0258-4646（2016）07-0644-05

DOI：10.12007/j.issn.0258?4646.2016.07.015

作者簡介：王軍（1981-），男，副教授，博士后.

通信作者：王運杰，E-mail：wyj024@vip.sina.com

收稿日期：2015-12-22

Multiple Microelectrode Guided Precise Positioning of Sensory?motor Area of the Subthalamic Nucleus

WANG Jun1，LUO Xiaoguang2，REN Yan2，HE Zhiyi2，WANG Yunjie1
（1.Department of Neurosurgery，The First Hospital，China Medical University，Shenyang 110001，China；2.Department of Neurology，The First Hospital，China Medical University，Shenyang 110001，China）

AbstractObjectiveTo explore the significance of multiple microelectrode guided technique in determining the sensory?motor area of the sub?thalamic nucleus（STN）in deep brain stimulation（DBS）surgeries.MethodsA total of 22 electrophysiological recording data of STNs recorded by multiple microelectrode was retrospectively analyzed，while another 20 electrophysiological recording data of STNs recorded by a single micro?electrode was recruited as the control group.ResultsA total of 64 microelectrodes were used in 22 STNs guided by multiple electrophysiological recording electrodes.Sensory or motor activated potentials were recorded in 21 sides（95.5%），while regular discharge was recorded in one side. The average length of typical STN activity on the optimal channel of multiple electrophysiological recording electrodes was 5.58±0.53 mm，and the average length of sensory or motor activated potentials was 3.27±1.54 mm.In contrast，the average length of typical STN activity recorded by single microelectrode was 5.02±1.01 mm.However，sensory or motor activated potentials were recorded in 13 sides（65.0%）with the average length of 1.36±0.98 mm.Among the 22 STNs guided by multiple electrophysiological recording electrodes，the final implanted target was consistent with the initially selected anatomic target in 13 sides（coincidence rate，59.1%）.In 9 sides，the electrophysiological target was inconsistent with the initially selected anatomic target.ConclusionSTN DBS performed with multiple electrophysiological recording electrodes resulted in better outcomes of recording of the average length of typical STN activity or the average length of sensory or motor activated potentials of STN，final confirmation of STN sensory motor area and determination of the optimal channel of implantation.Application of multiple electrophysiological recording electrodes provides a premise for the precise electrode placement in STN DBS surgeries.

Keywordssubthalamic nucleus；Parkinson’s disease；microelectrode；electrophysiological recording