多种现代技术联合应用实现术中大脑功能区精准定位与保护

时间:2021-03-22 00:27来源:医师报 作者:牛朝诗 程伟浏览:

本文作者:中国科学技术大学附属第一医院神经外科  牛朝诗  程伟


众所周知,提高脑胶质瘤的全切除率将显著提高患者的生存期。因此,如何确认切除程度及辨认有无肿瘤残留是神经外科医师的首要任务。而提高全切除率的同时,需要避免损伤正常脑组织,尤其是功能区皮层及皮层下纤维束,这对患者术后生存质量也很重要。


近年来,将术中超声及造影、术中磁共振及功能磁共振(包括BOLD-fMRI及DTI)、术中荧光、术中电生理和术中唤醒麻醉等多技术单独或联合应用于颅内肿瘤手术中,为术者选择何种入路、何处切开皮层、判断肿瘤残余及保护脑功能区等提供了确切依据,取得了不错的效果。


精确定位大脑功能区(包括功能皮层和皮层下通路)是避免术中损伤功能区的前提。相关技术主要分术前重建功能区皮层的BOLD-fMRI技术和重建纤维束的DTI技术(图1)。术中主要依赖神经电生理技术监测功能区皮层和皮层下纤维束的完整性,当然术中磁共振重建DTI是重要的补充。而唤醒麻醉技术对于语言区手术显得更加重要。


1.BOLD-fMRI  


可以反映血液中脱氧血红蛋白(dHb)与氧合血红蛋白(HBO2)的比例,显示皮层被激活的功能区域。由于占位效应,肿瘤周围的功能活动区常发生变形、移位及功能区的重组,功能皮层的定位与正常解剖结构的功能区分布会有一定的差别。广泛应用于术前运动、视觉皮质功能及语言相关功能区域的定位。因此,利用BOLD-fMRI充分显示肿瘤与功能区的关系,可用于指导手术入路及手术切除范围的确定。


2. DTI  


是在弥散加权成像(diffusion weighted imaging,DWI)基础上发展起来的一种脑功能成像技术,是利用人体内水分子在不同方向上其自由运动不同所造成的信号改变进行成像的。目前主要重建的纤维束有锥体束、视放射和弓状束等。帮助术者了解胶质瘤相毗邻的重要白质纤维束的状态(被推移、浸润或者破坏),指导手术入路的选择、术中肿瘤范切除的范围以及纤维束的保护。


A


B


图1   右侧中央区胶质瘤(WHO Ⅲ级)

A:1为红色代表肿瘤勾画范围;2为蓝紫色是锥体束;3为黄色是左脚皮层激活区,紫色是左手皮层激活区;

B:黑色箭头所指术前DTT显示肿瘤后缘紧邻锥体束


3. 电生理监测和直接电刺激技术


(1)术中皮层电生理监测:主要为运动诱发电(motor evoked potential,MEP)和体感诱发电(somatosensory evoked potential,SEP)。这两种技术本是用来检测运动传导通路或者感觉传导通路的完整性,随着经颅刺激技术的完善,同样可以用于界定皮层功能区。体感诱发电是将刺激电极固定在患者病灶对侧面部、上肢正中神经和下肢胫神经上方,应用恒定单脉冲电流刺激,用皮质盘状或条带状电极作为记录电极,将得到的信号放大、滤波及计算机处理后显示波形,中央前回为P20-N30,中央后回为P30-N20,波形分化最好,位相出现倒逆转的二电极间是中央沟。该技术操作简单快捷,适用于全麻患者定位中央前后回(图2)。缺点是可靠性略差,难以精确定位各种皮层功能区,如果肿瘤浸润性生长并破坏感觉运动区,术中难以准确定位。运动诱发电在SEP确定中央前回的基础上,可以在这些中央前回放置刺激电极发射刺激,在对侧躯体放置接受电极进行记录,作为术中监测功能区的手段。


(2)皮层直接电刺激:术者的解剖知识和经验并不能精确的判断患者的皮层功能区,这是由于个体差异性、肿瘤占位效应和脑皮层功能区的可重塑性,fMRI神经导航技术虽然提供了一种定位功能区的简便方法,但有研究认为其仍不够精准。皮层直接电刺激则可作为功能区界定的金标准,可实时确定运动、感觉、语言,甚至记忆等脑皮层功能相关部位,也可对皮质下功能区进行定位。其原理是局部的电刺激可导致神经元及其传导束的去极化,导致局部组织兴奋或抑制,其中刺激感觉区和运动区结构会造成异常感觉和运动反应(兴奋性效应),而语言区和记忆区结构的直接电刺激则造成短暂的功能抑制(抑制效应)。


A


B


图2 术中电生理监测

A:描记电极垂直中央沟放置,图中黑色箭头所指是描记电极4和5之间;B:描记电极4和5之间可见位相倒逆转,表明之间脑沟为中央沟)


4.唤醒麻醉技术


常规麻醉手术中,患者处于深度睡眠状态,所进行的功能区定位是被动的,不能等同于客观的皮层功能区。而实施唤醒麻醉技术则为术中精确定位功能区提供可能,特别是语言区的定位。唤醒麻醉发展到今天已经越来越普遍的应用于脑皮层功能区肿瘤切除术中,其成功得益于:①异丙酚等短效全身麻醉药复合阿片类药物的应用:短效全身麻醉药结合局麻药物的应用为神经外科手术实现“睡-醒-睡”提供了药理学基础,靶控输注(TCI)技术为定量注射麻醉药提供精确的方法。②喉罩的临床应用:气道管理是自麻醉状态向唤醒状态过渡中麻醉医生遇到的最大挑战,全身麻醉唤醒后患者通常有不同程度的呼吸抑制,而气管插管刺激强度大,清醒的患者多不能耐受,且存在再次置入困难的窘境,而喉罩成为实施唤醒麻醉气道管理的理想工具。③麻醉深度监测技术的应用:目前多采用脑电双频指数(bispectral index,BIS)来评估麻醉深度,是目前以脑电来判断镇静水平和监测麻醉深度的较为准确的一种方法。其值为100代表清醒状态,0代表完全无脑电活动状态(大脑皮层抑制),一般认为BIS值为85-100为正常状态,65-85为镇静状态,40-65为麻醉状态,低于40可能呈现爆发抑制。总之,现代麻醉药物、监护和器械的进步实现了唤醒麻醉技术,满足了术中功能区定位的需要。


术前麻醉状态(非插管)


术中操作状态(可随时唤醒)


图3  术中唤醒麻醉


总之,多种技术的联合运用已成为手术治疗大脑皮层功能区胶质瘤的必备关键技术。其包括术前利用多模态影像学技术来确定肿瘤的位置和范围,利用BOLD联合DTI来初步定位功能皮层和皮层下传导纤维束,术中一方面利用B超、荧光造影、术中磁共振来进行神经导航系统的纠偏,确定肿瘤残留与否;另一方面,利用唤醒麻醉技术联合电生理监测或直接电刺激精确定位功能区。这样制定个体化手术方案能在最大程度地切除病灶的同时尽可能地保护正常脑功能,延长生存期和提高生活质量。



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