功能磁共振和神经电生理监测对脑功能区胶质瘤手术有重要意义

时间:2021-03-22 00:44来源:医师报 作者:程传东 计颖 牛朝浏览:

本文作者:中国科学技术大学附属第一医院  程传东  计颖  牛朝诗


大脑是人类最复杂的系统之一,不同功能区相互作用、互相协调。目前所指的脑功能区包括结构(大脑功能皮层和与之相联系的皮层下通路)和功能(语言、视力、运动)两个主要方面,脑功能区的结构和功能相辅相成,结构是功能的解剖学基础,具体的功能是外在结构基础上的执行。在病灶累及脑功能区的手术中,尽可能地保留功能区结构的前提下全切病灶是治疗的首要原则,保留结构是保留功能的前提。在手术前及手术中对脑功能区的精确定位是保留功能及结构的重要前提和必要步骤。目前对于功能区的定位主要包括术前功能磁共振和术中电生理技术两种方法。


 1.功能磁共振定位脑功能区


术前功能磁共振定位功能区的方法包括结构定位与功能定位。功能定位主要使用基于血氧依赖的功能磁共振,即功能区消耗更多的氧气。使用任务态功能磁共振,通过让患者执行一系列任务,使用特定算法计算出任务执行过程中耗氧量最多的区域,即可定位语言功能区和运动功能区。言语功能区主要包括:默读、朗读、动词产生、图片命名、文字阅读等(Broca区的定位)和语义判断、词汇理解、段落理解等(Wernicke区的定位),不同的语言任务会产生不同的激活区,从而判断语言区的位置。运动功能区主要包括:拇指与食指的对指运动;拇指与其余四指的轮替对指运动;手指叩击运动;手指和手腕协同动作。


上述技术主要用于功能区皮层(言语功能和运动功能)的定位,对于功能区连接的皮层下通路定位主要依赖于使用静息态功能磁共振中弥散张量成像技术(diffusion tensor imaging, DTI)。磁共振弥散张量成像技术主要是计算水分子在神经纤维束中的弥散现象,水分子在白质纤维束中的弥散受轴突膜和细胞细丝骨架的限制,使水分子沿髓鞘的弥散明显多于横跨髓鞘的弥散。磁共振技术通过研究白质纤维束所含水分子中的氢质子的磁化来标记分子,观察到的分子移动可以反映组织形态、结构。简而言之,水分子在神经纤维束的长轴弥散较快,短轴弥散受阻。基于这一原理进行计算,可根据观察到的水分子移动情况反映神经纤维束组织形态、结构以及走向。目前国际上有报道应用该技术可精确定位皮下运动通路并实施保护,在有效提高肿瘤全切率的同时,降低患者术后偏瘫几率,使胶质瘤中位生存时间由14.0月提高至19.3个月。神经纤维束重建技术在语言功能的保护上同样具有重要作用,目前神经外科手术在语言保护上采取的技术主要是重建弓状束,包括弓状束的直接纤维和间接纤维。有研究显示纤维追踪技术是一种可靠的语言通路定位技术,但对于脑肿瘤患者而言,该技术仍有其局限性,术中电生理监测技术仍是目前术中最可靠语言通路定位手段。

图1右顶胶质瘤:红色勾画区为肿瘤范围,蓝色是锥体束


图2-A右顶胶质瘤:肿瘤、锥体束和手脚皮层激活区的三维模型


图2-B术中应用三维模型联合术中超声指导手术


2.神经电生理监测技术术中精准定位脑功能区


尽管功能磁共振技术在功能区的定位有上述优势,但仍有其无可避免的缺点,例如无法纠正继发于手术操作后因重力作用和脑脊液丢失等因素导致的脑组织移位,有研究显示部分脑组织位移可导致1cm左右的定位偏差。目前唤醒麻醉下功能磁共振技术解决了其在临床应用的几个重要问题,但仍存在手术技术复杂、成本高昂、定位步骤繁琐等一系列问题。而由于手术本身是有创的,因此就术中监测而言,功能磁共振技术的无创优势并不明显,从易用性和可靠性而言,术中神经电生理监测仍然是术中脑功能和脊髓功能监测的“金标准”。


神经电生理监测技术目前在临床工作中发展迅速,术中进行神经电生理监测的目的主要包括:①帮助术者定位脑皮质功能区及帮助鉴定不明确的组织;②为术者提供神经电生理监测的即时结果,帮助术者明确正在进行的操作是否会造成神经损伤;③帮助术者鉴别神经受损害的部位、节段,并检查其是否还具有功能;④及时发现由于手术造成的神经损伤,并迅速纠正损伤原因,避免造成永久性的神经损伤;⑤及时发现患者在输送的系统性变化。


电生理监测的方法主要有:①脑电图:脑电图检查是将脑细胞的自发放电活动通过放大器放大并描记出来的一种客观记录大脑机能状态的检测方法,术中脑电图可以帮助术者对病灶进行定位,为术者提供更加准确的病灶及保护大脑半球皮层的最佳手术方案,降低术后并发症。②肌电图:肌电图检查可以记录神经肌肉的生物电活动,藉以判定神经肌肉所处的机能状态。术中通过对可疑组织进行刺激,观察电生理变化,来判断是否为神经结构,进而明确神经的位置,避免医源性损伤的产生。③脑干听觉诱发电位:脑干听觉诱发电位也称之为听觉脑干反应(ABR),是来源于脑干及耳蜗神经的听觉传导通路。脑干听觉诱发电位主要用于监测听觉通路的功能完整性,适宜监测的手术有听神经瘤、微血管减压术、迷路后前庭神经切断术等。④体感诱发电位,用于监测上行感觉神经传导系统的功能,该方法可在涉及脊髓的手术中通过刺激周围神经并在头皮放置记录电极获得体感诱发电位,以监测特定脊髓阶段和脊神经背根的功能,为术者提供准确的病灶定位及鉴别不明组织,降低术后并发症。⑤运动诱发电位,用于监测脊髓腹侧下行运动神经传导系统的功能,也可用于脑皮层运动区定位及术中运动功能监测等。上述监测方法已经常规用于临床疾病监测,主要包括涉及运动或感觉皮层区的颅脑手术;视神经、视通路和视觉皮层区手术;语言皮层区手术;脑内深部及涉及椎体束手术等。


随着神经外科相关技术的不断发展,术前准确定位、术中实时监测等一系列技术手段在神经外科中的应用越来越广泛,通过术前准确定位病灶、术中实时监测,及时、准确的监测到相应的功能变化,可以有效地减少术后功能缺失的风险。这些方法的实施也使得神经外科医师有可能确定哪些操作步骤出现问题,可以在损害没有严重到产生永久性神经功能缺损时改变手术策略和操作步骤。根据患者肿瘤部位及可能的性质,选择合适的术前定位手段和术中监测方法,可以减低患者出现功能缺失的风险,提高患者术后生存周期和生活质量。



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