神經電生理監測技術聯合神經導航技術在大腦中央區病變手術中的應用

蔣佩龍 慶曉東 貢志剛 雒仁璽 林松 蘭青

神經電生理監測技術聯合神經導航技術在大腦中央區病變手術中的應用

蔣佩龍 慶曉東 貢志剛 雒仁璽 林松 蘭青

目的 探討神經電生理監測技術聯合神經導航技術在大腦中央區病變手術治療中的應用價值。方法 對11例大腦中央區病變患者，在手術中選擇性應用神經導航和神經電生理監測技術（頭皮體感誘發電位、皮質體感誘發電位、頭皮運動誘發電位、頭皮直接皮質電刺激）定位功能區，顯微操作下切除病灶。結果 術中行神經導航8例（其中4例行基于錐體束成像的功能神經導航）；行頭皮體感誘發電位監測7例，1例波幅下降，調整操作后恢復；行皮質體感誘發電位監測8例，5例能記錄到位相倒置波形或主波漸變波形；行頭皮運動誘發電位監測2例，直接皮層刺激共4例，1例能引發肢體運動和（或）肌電反應。病變全部切除8例，近全切除1例，大部分切除2例。術后有8例患者癥狀改善，3例癥狀無惡化，所有患者均未出現新發神經功能障礙。結論 在大腦中央區病變手術中，神經電生理監測技術聯合神經導航技術可精確定位病灶和重要感覺運動功能區，能有效提高手術效果，保障手術安全，減少術后神經功能缺失。

電生理監測 神經導航 中央區

在大腦中央區病變的手術中，術者常利用顱腦解剖標志憑經驗進行大體定位，但由于個體存在差異，這種方法常不準確。基于MRI、CT影像的神經導航可以較為精確地對中央溝及病灶進行解剖學定位，但病變及周邊組織的水腫可壓迫、推移、侵犯甚至破壞中央前后回及其下傳導束而造成腦功能區結構的變異、移位或重塑，使得基于普通神經影像資料的神經導航并不能實現皮質功能區以及皮質下纖維傳導束的功能定位。近年來，功能MRI影像技術飛速發展，其中彌散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）技術可方便、準確地顯示包含錐體束在內的重要纖維傳導束，因此基于這類功能影像的神經導航理論上講可以較好地顯示功能區結構，但是實際應用中發現術中腦組織漂移會使導航的精確度明顯下降，并且術中無法實時察覺患者功能改變情況。幸運的是，術中神經電生理監測技術的開發應用為解決這一難題帶來了希望。筆者在大腦中央區病灶的手術中嘗試聯合應用DTI神經導航技術及誘發電位監測技術，實現了對病灶及傳導束的準確定位，并開展了術中實時功能監測，在精確切除病灶的同時較好地保留了腦功能，現將結果報道如下。

1 資料和方法

1.1 一般資料 收集2008年5月至2010年4月寧波市鄞州第二醫院入住的病變位于大腦中央區域的11例手術患者，男8例，女3例，年齡25～86歲，中位年齡50.3歲。病變直徑2～6cm，位于額葉后部8例，頂葉前部3例。病理性質：星形細胞瘤5例，腦膜瘤2例，少突膠質細胞瘤1例，炎性假瘤1例，腦動靜脈畸形1例，自發血腫1例。術前主要癥狀：肢體運動障礙5例，頭痛4例，癲癇4例，中樞性面癱1例（部分病例同時有肢體運動障礙和癲癇癥狀）。

1.2 影像學檢查 使用Philips Achive 1.5T超導MRI儀，采用6通道頭線圈進行掃描。每例患者均行常規MRI掃描：橫軸SE T1W和TSE T2WI、矢狀位SE T1WI、橫軸位DTI及注入對比劑Gd-DTPA增強后掃描。

1.3 神經導航

1.3.1 導航圖像掃描 常規導航序列掃描參數：按每公斤體重0.1mmol劑量注射對比劑Gd-DTPA后行SE序列T1WI橫軸位增強掃描；TR：550ms；TE：15ms；NSA：2；FOV：230；層厚：1.00mm；層間隔：0；采集矩陣：0.85× 0.85×1.40；重建矩陣：0.60×0.60×0.70。

DTI掃描參數：采用單次激發平面回波技術進行信號采集，回波因子：39；采用SENSE技術，SENSE因子：2；采集矩陣：116×71；FOV：230mm；層厚：3mm，層間距：0；采集數據28層，TR：6 206ms，TE：55ms；采用雙b值，b=0，800s/mm2；采集像素：1.98×2.54×3.0（M×P×S）；重建像素：0.95×0.95×3.0（M×P×S）；MPG：32個方向；平均掃描時間10min。

1.3.2 圖像后處理 數據采集后傳輸到DELL PC機進行離線處理。PC機配置：CPU P4 2.8G，內存2.0G；操作系統Windows XP。處理軟件采用DTIstudio 2.4（約翰霍普金斯大學提供）。在計算張量值之前，先利用DTIstudio中的AIR軟件對圖像進行自動校準。校準后的圖像經2位高年資磁共振醫師仔細觀察后除去有明顯變形或偽影的圖像；然后通過軟件計算出張量值、本征矢量值等參數及相應圖像。

1.3.3 纖維束重建 錐體束三維重建：采用的FA閾值為0.20，角度閾值為65°。采用多個ROI方法：第1個ROI放置于腦干，第2個ROI選取在兩側大腦半球額葉中央前回處，兩者之間采用邏輯“and”運算。最后使用“not”功能去除雜亂的纖維束。重建后圖像經DTIstudio軟件保存為BMP格式的橫軸位灰階圖像。

1.3.4 圖像格式轉換 使用軟件Power Dicom 3.5軟件（德國MHGS公司提供）將橫軸位BMP格式圖像轉換為DICOM格式圖像，再按照DTI掃描原始圖像逐層加入其DICOM文件中的關鍵信息，包括患者信息、圖像方位等DICOM信息。

1.3.5 導航影像融合 分別將普通導航3D序列圖像和經轉換的DICOM格式橫軸位的纖維束圖像傳輸至美國史賽克（Stryker-Leibinger）6000-115型導航系統。控制兩者之間的匹配誤差在1.0mm以內。

1.4 電生理監測方法 采用美國Nicolet公司Endeavor-CR16術中電生理監護儀。頭皮電極放置部位參照國際10/20系統。

1.4.1 體感誘發電位（somatosensoryevokedpotential，SEP）

1.4.1.1 頭皮體感誘發電位（scalp somatosensory evoked potential，SSEP） 刺激電極分別置于兩側的正中神經和(或)脛神經分布區域，記錄電極分別置于C3、C4和（或）Cz后2cm處，參考電極置于Fz。方波刺激，刺激強度10～40mA，頻率2～5Hz，平均疊加200次，觀察正中神經對應的N20-P25波及脛后神經對應的P40-N50波。

1.4.1.2 皮層體感誘發電位（cortical somatosensory evoked potential，CSEP） 刺激電極放置部位及參數設置同頭皮體感誘發電位，記錄電極采用1×8皮層電極(電極直徑約3mm，間隔5mm)。開顱后把條形電極盡量與中央溝垂直放置于腦表面，根據位相倒置情況定位中央溝位置，根據N20-P25波所在電極位置定位感覺區皮層（中央后回），根據P20-N25波所在電極位置定位運動區皮層（中央前回）。

1.4.2 運動誘發電位（motor evoked potential，MEP）

1.4.2.1 頭皮運動誘發電位（scalp motor evoked poten-tial，SMEP） 參考電極置于前額（Fz），刺激電極置于左側中央前回附近頭皮（C3前2cm），右側中央前回附近頭皮（C4前2cm）或頭頂Cz前2cm處；記錄電極分別置于手掌的拇短展肌或足底的拇展肌及小腿的脛前肌。刺激采用5個方波組成的串刺激，刺激強度100～400V。

1.4.2.2 直接皮質電刺激（direct cortical electrical stimulation，DCES） 如果受開顱位置影響而無法在頭皮C3前2cm、C4前2cm或Cz前2cm處放置刺激電極的話，利用1×8皮層電極的第一、二電極直接刺激術野暴露的皮質，方波脈沖，刺激頻率60Hz，強度1～20mA，刺激時長1ms，觀察對側上下肢肢體肌肉（主要是足拇展肌及手拇短展肌）反應或肌電信號，以確定運動功能區。

1.5 手術方法 所有患者均在全麻下施行手術，手術開始前應用導航系統對病灶及大腦中央溝位置進行初步定位，并在頭皮上作好標記，而后設計手術切口的位置、大小及形狀，作最小限度骨瓣開顱。打開硬腦膜后，先行導航下的中央前后回初步定位，之后結合電生理技術進行功能區精細定位。所有病灶均在顯微鏡下小心切除，位于腦表面的病變直接從其表面切除，對于未直接暴露于腦表面的病變則選擇從腦溝或無功能的腦皮層進入。術中使用導航確定病變切除的大致范圍，病灶靠近中央前回的還通過皮質電刺激對功能區皮質進行精確定位，在保全功能性結構的前提下盡可能多地切除病變。術后所有患者在1周內復查頭部MRI或CT，隨訪2周至1年。

2 結果

2.1 導航及纖維束成像結果 本組11例患者有2例因經濟原因、1例因急診手術而未能行導航，其余8例患者術前影像學資料均順利輸入導航儀，其中4例病灶與中央前回關系密切的患者還行DTI掃描，對錐體束進行纖維束重建，并將重建圖像融入導航系統。

2.2 神經電生理監測及手術結果 神經電生理監測及手術結果詳見表1。頭皮體感誘發電位監測7例，均記錄到滿意的波形，術中1例出現下肢P40-N50波波幅明顯下降，放松腦壓板后，減輕對腦組織的牽拉后波幅逐漸回升，手術結束時恢復至正常水平，術后未見明顯神經系統并發癥。采用皮質體感誘發電位監測8例，其中1例能記錄到典型的皮質體感誘發電位位相倒置波形，即N20-P25波倒置為P20-N25波，兩者所在電極之間為中央溝。4例出現N20-P25波或P20-N25波，并呈現漸變形態（主波波幅逐漸變大或變小），根據誘發電位波形波幅變化趨勢，可初步定出皮質運動區(中央前回)或皮質感覺區(中央后回)的部位。采用運動誘發電位監測共6例，其中頭皮運動誘發電位2例，術中均未見明顯異常信號改變，術畢肌力同術前。另外根據體感誘發電位所初步定位的中央前回區域，對4例患者中央前回及病灶周邊皮層進行直接皮質電刺激（DCES），引發肢體運動或肌電反應者1例，在手術時盡量避開能引發肢體和(或)肌電反應的區域，術中病灶均實現全切，且術后肌力同術前。其余3例未得到確切波形，其中1例在術后曾出現一過性肌力下降，后逐漸好轉并好于術前。顯微鏡下病灶全部切除8例，近全切除1例，大部分切除2例。術后功能改善8例，無變化3例。病例2、5術后早期曾出現一過性神經功能減退，術后12d內均恢復到術前水平或較術前改善。

表1 11例患者神經電生理監測及手術結果

3 討論

隨著神經導航技術的出現，根據頭顱解剖定位病灶的傳統方法已經逐漸被淘汰，目前在國內大醫院，神經導航已被廣泛應用于各種顱腦手術中。本組8例患者中在神經導航指引下均采用個性化設計的切口，不僅能滿足完全顯露病灶的需要，而且可避免術中腦皮質過多的暴露，降低腦皮質損傷的風險。此外，導航在術中可實時定位，動態示蹤，隨時觀察病灶切除程度；還可根據中央溝的位置初步判斷中央前后回區域，避免誤傷。

然而，眾多研究發現受病灶壓迫推移和浸潤破壞等影響，腦主要功能區及白質纖維素會產生移位或重新分布[1]，但是基于普通MRI、CT影像的普通神經導航并不能顯示出腦內白質纖維束的形態及走形，而明確這些腦內白質纖維束與病變的確切位置關系對于神經外科醫師制定合適的手術方案、采取合適的治療措施至關重要。1996年Pierpaoli等[2]發表了人腦DTI的研究論文，該技術能勾畫出腦白質主要纖維的解剖結構圖，是目前唯一能在活體顯示腦纖維束完整性和方向性的無創性手段。在本組患者中，筆者對其中4例病灶靠近中央前回的患者嘗試進行錐體束重建，隨后根據其所提供的信息設計適宜的手術入路，即選擇無重要纖維束通過的入路到達腫瘤。

由于神經導航系統采用的影像資料來自患者術前，而不是實時采集，故手術中因為病變切除、腦脊液釋放等諸多因素導致腦組織出現漂移時容易產生定位誤差，所以神經導航并不絕對可靠。除神經導航外，在一些發達國家及國內一些較大型的神經外科中心，術中電生理監測技術作為一種術中神經功能實時監測手段亦被廣泛應用于神經外科手術當中。因此筆者嘗試在使用神經導航的基礎上再聯合相關電生理監測技術，以便更好地保護腦功能區。

由于體感誘發電位各波潛伏期相對穩定，且各波的發生源較為明確，故很早即被用于術中監護感覺通路的功能狀態[3]。本研究對7例患者進行了頭皮體感誘發電位監測，其中1例出現P40-N50波波幅下降，放松腦壓板一段時間，待波幅回升后再重新放置腦壓板，并減輕牽拉力度，隨后波形逐漸恢復至正常水平，術后無神經并發癥。另4例因頭部切口影響電極的放置，且隨著手術的進行，腦實質可能會明顯塌陷而遠離頭皮，導致頭皮體感誘發電位監測不出或表現異常，故對這4例患者未行頭皮體感誘發電位監測，而是將皮層電極直接置于腦表面行皮層體感誘發電位監測。

隨著術中電生理技術的發展，皮層體感誘發電位采用條狀皮層電極在腦表面直接記錄刺激來獲得波形，較頭皮體感誘發電位更穩定，波幅更高。應用該方法可以在全麻狀態下通過刺激患者外周神經（如正中神經），在大腦皮質表面記錄軀體感覺誘發電位的信號，電極越靠近感覺區或運動區，所獲波形越好，波幅越大。此外，由于中央前回細胞軸突的走向主要是皮層向外周，而中央后回細胞軸突的走向正好相反，所以皮層體感誘發電位在中央溝兩側可以記錄到極具特征性的位相倒置的波形，術中可以根據中央區位相倒置的誘發電位來區別大腦皮質的運動區和感覺區，這已被認為是非常實用和可靠的方法[4]。

本組患者均在全麻下進行手術，6例患者記錄到滿意的皮質體感誘發電位位相倒置波形或漸變波形，根據記錄波形的電極位置定位中央前后回。根據此定位，成功避開功能區皮質，在手術顯微鏡下滿意切除病灶。術后神經功能改善或無變化，未出現新的功能障礙，功能區的準確定位有利于安全開展病灶的全切除或擴大切除，從而提高外科手術治療效果[5]。

不過有時體感誘發電位不能正確反映運動系統的完整性，運動誘發電位可以彌補這一不足，它可以直接實時監測皮質運動區和運動傳導通路。Maesawa等[6]在28例累計錐體束的腦膠質瘤患者中行皮質下電刺激定位運動通路監測，據此指導手術切除范圍，可使手術更加安全。本組1例患者在術中顯露病灶后，采用直接皮質電刺激術刺激病灶后方表面皮質，在對側拇短展肌的肌電圖上可出現動作電位，并出現大拇指的屈伸運動。術中在分離并切除AVM期間注意保護該區域并反復電刺激該區域，發現動作電位始終存在。AVM切除后將皮層電極置于殘腔壁，作皮質下電刺激，未能引出類似的動作電位，說明殘腔壁處錐體束并未被暴露而未受到影響。術后患者肢體肌力正常。由此可見，術中直接皮層電刺激可定位腦功能區，可明確病灶與功能區的關系，可在保全功能的前提下，可以指導術者大膽切除病灶。

以往皮層電刺激需要大骨瓣開顱，大范圍暴露腦組織后像探雷一樣對較大區域進行刺激探查，費時費力，且增加了顱內感染的機會。有了神經導航后，切口、骨瓣得到最小化設計，病灶得到精確定位，功能區也實現了初步定位，因此需要電刺激仔細探查的范圍大大縮小，操作時間也隨之大大縮短，能夠快速準確地完成功能區定位。在導航指引病灶切除的同時，還可利用電生理技術實時監測腦功能變化情況。若電生理信號未有惡化表現，則可大膽爭取全切病灶；若電生理信號發生異常改變，可及時示警，采取措施甚至終止手術以避免嚴重不良后果出現。另外，根據導航顯示的病灶切除范圍以及根據術中電生理信號改變情況還可預測手術效果及術后功能狀態。

綜上所述，使用神經導航可以準確定位病灶，實施個性化切口，減少不必要的腦皮質暴露。DTI可清晰顯示腦內錐體束及病灶的關系，基于該成像技術的功能神經導航可初步定位功能區，縮小電生理探查范圍，從而縮短手術時間。術中通過連續監測頭皮體感誘發電位和頭皮運動誘發電位，可實時監護感覺、運動傳導通路的功能狀態。術中應用皮質體感誘發電位的位相倒置技術可定位中央前后回，直接皮質電刺激術可進一步精確定位運動區皮層及皮層下結構，能在切除病變的同時監測運動傳導通路的功能狀態。聯合運用這些技術可有效提高手術效果，保障手術安全，減少術后神經功能缺失[7]。當然電生理監測技術亦有其不足之處，監測結果有時會受到術中麻醉藥物使用、患者個體差異及電子設備干擾等因素的影響，從而無法得到良好的結果[8]。所以不僅要求監測者需具備相對豐富的監測經驗，能夠結合術中導航、術中超聲及術中熒光等多種工具進行判斷，還要與麻醉醫生相互合作，共同參與，這也體現了現代精準醫學的要求以及多學科合作的精神。

[1]Corbetta M,Burton H,Sinclair R J,et al.Functional reorganization and stability of somatosensory motor cortical topography in a tetraplegic subject with late recovery[J].Proc Natl Acad Sci U S A, 2002,99(26):17066-17071.

[2]Pierpaoli C,Jezzard P,Basser P J,et al.Diffusion tensor MR imaging of the human brain[J].Radiology,1996,201(3):637-648.

[3]Suzuki A,Yasui N.Intraoperative location of the central sulcus by cortical somatosensory evoked potentials in brain tumor[J].J Neurosurg,1992,76(5):867-870.

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Clinical application of neural electrophysiological monitoring combined with neuronavigation in operation on cerebral central region lesions

JIANG Peilong,QING Xiaodong,GONG Zhigang,et al.Department of Neurosurgery,Yinzhou Second People's Hospital, Ningbo 315100,China

【 Abstract】 Objective To evaluate the clinical application of combination of evoked potential monitoring and neuronavigation in operations on lesions in the cerebral central region Methods Eleven patients with central region lesions underwent microscopic resection.During the operation eloquent cortex was located by selective application of neuronavigation and neurophysiological monitoring techniques,including scalp somatosensory evoked potentials,cortical somatosensory evoked potentials and direct cortical electrical stimulation. Results Neuronavigation was performed intraoperatively in 8 patients,4 of whom received functional neuronavigation to illustrate pyramidal tracts.Moreover,scalp somatosensory evoked potentials were monitored in 7 patients;decreased potentials were observed in 1 case,but the patient was fully recovered after proper adjustment of surgical manipulation.Cortical somatosensory evoked potentials were monitored in 8 cases,and reversal potentials or similar waves were detected in 5 of them.Scalp motor evoked potentials and direct cortical electrical stimulation were performed in 2 and 4 patients respectively,1 of whom showed corresponding limb movements and (or)EMG responses.Among 11 patients,7 got total resection,1 got subtotal resection and 3 partial resection.Postoperatively,no patients showed deteriorated or newly developed symptoms;the symptoms were improved successfully in 8 patients. Conclusion Combined application of evoked potential monitoring and neuronavigation in operations on lesions of the central region,is critical to precisely distinguish lesions and eloquent sensorimotor structures in the brain,and therefore it can improve surgical effects,and reduce postoperative neurological deficits.

Electrophysiological monitoring Neuronavigation Central region

2015-10-30）

（本文編輯：嚴瑋雯）

315100 寧波市鄞州第二醫院神經外科（蔣佩龍、慶曉東、雒仁璽、林松）；蘇州市中醫院神經外科（貢志剛）；蘇州大學附屬第二醫院神經外科（蘭青）

慶曉東，E-mail：blissnavi@163.com