1、精品行业论文 行业论文精品尽在豆丁 http:/ 行业论文精品尽在豆丁 http:/ 皮层电刺激 (electric cortical stimulation ,ECS)定位脑功能应用于临床已经半个多世纪,因其直接、客观,作为脑功能定位的“金标准”始终具有无可替代的作用。但国内对此研究较少,工作开展尚不普及。近年来,随着癫痫外科的发展,皮层电刺激脑功能区定位越来越受到重视。本文回顾了皮层电刺激定位脑功能的历史、适应症、刺激方法、优缺点,并比较了其他脑功能定位方法以及未来发展方向。总结起来,ECS 脑功能定位的技术不断发展革新,多种功能定位技术的融合越来越显示出优势。关键词 皮层电刺激;脑功能定
2、位;癫痫;外科治疗 ;影像融合癫痫外科的最终目的,是最大限度切除致痫灶的同时尽量减少脑功能的损害,既控制癫痫发作,又不出现功能障碍。皮层电刺激(electric corticalstimulation ECS)是脑功能定位的一种方法。本文拟对ECS 应用的历史、适应证、刺激方法、优缺点以及未来发展方向,结合我们的经验进行回顾性总结。一、ECS 技术发展史1861 年 Broca 连续收治了 2 例失语病人,后来的尸体解剖发现两者均为左侧额叶脑回后部损害,这使他认识到语言中枢可能位于左侧额叶后部。这是首次报道的脑功能定位直接证据1。1870 年德国学者 Fritsch 和 Hitzig 电刺激实
3、验狗大脑皮层产生了对侧肢体的运动。4 年后美国俄亥俄州医学院教授 Barthalow 在人体类似部位测试得到了同样的结果。这些临床观察及动物实验建立了大脑皮层功能定位精品行业论文 行业论文精品尽在豆丁 http:/ 行业论文精品尽在豆丁 http:/ Foerster 利用电刺激技术证实了不同神经根在脑皮层的定位分布情况,他还提出了具有局灶起源的癫痫可通过切除皮层病变治疗的观点2。Penfield 于 1934 年在加拿大蒙特利尔建立神经病研究所,系统地进行脑功能研究。1950 年 Penfield 开始尝试手术治疗药物难治性癫痫,他认识到癫痫发作前往往有先兆出现,如果皮层刺激能够诱发出这种先
4、兆,那么该皮层区即可能是发作起源。手术切除或破坏该区应可控制发作。基于此假设,他对癫痫病人实施癫痫灶切除手术时,应用局部麻醉,病人完全清醒状态下皮层电刺激寻找致癫痫灶。没有预料到的是,刺激大脑的几乎任何部位,病人均会出现这样或那样的反应,引起他极大的兴趣。随后,他和他的学生及同事Jasper 和 Rasmussen 等做了大量的工作,描绘出了大部分大脑皮层功能分布图1。从那以后,脑皮层直接电刺激定位脑功能区广泛应用于临床,并在临床实践中不断得到完善和发展。二、ECS 技术应用的临床适应证从脑功能研究方面出发,Penfield 认为每一位暴露皮层的手术均是一次良好的检测脑功能机会,均应行皮层刺激
5、定位脑功能。而就神经外科,特别是癫痫外科而言,现在多数的观点认为,致痫灶累及功能区时,为更准确定位致痫灶,明确功能区与致痫灶关系,应行皮层刺激3。北京功能神经外科研究所 ECS 的适应证为: 发作症状及脑电图强烈提示致痫灶位于功能区或附近,需皮层电刺激明确癫痫发作起源与功能区关系;影像检查发现致痫病变累及功能区 ,或者位于功能区附近,界精品行业论文 行业论文精品尽在豆丁 http:/ 行业论文精品尽在豆丁 http:/ 安全有效的刺激参数是 ECS 技术的根本,Motamedi等5比较了刺激频率 50Hz 与 100Hz 分别在刺激脉宽为 1ms 及0.2ms 时的安全性,他们得出结论:应用
6、50HZ、0.2ms 的刺激参数时,后放电发生机率最小,最安全。Zangaladze 等 6应用 5Hz、10Hz 及50Hz 刺激频率 ,对 14 例病人行皮层功能定位,发现低频刺激出现后放电的机率较小,相对较安全。但是,需要较高的刺激强度才能出现功能反应,他们建议行功能定位时应首先应用 5Hz 低频率刺激,如不能出现功能反应时,再应用 10Hz 或 50Hz 刺激。加拿大儿科医生 Chitoku等研究发现,运动反应的刺激阈值与患者年龄及病因有关。年龄越小阈值越高,神经元迁移障碍的病人阈值明显增高,最高需要 20mA 才能出现运动反应7。虽然 ,不同的研究中心使用的刺激参数略有不同,最常应用
7、且被广泛接受的刺激参数为 50 Hz 或 60 Hz 方波刺激,脉宽0.20.3ms,每串刺激持续 25s,刺激强度为 115 mA,每次刺激间隔1020s8、 9,我们应用此参数皮层电刺激功能定位,绝大多数病人可刺激出功能反应。2.术中 ECS 术中皮层刺激,是在手术切除过程中,患者保持清醒状态,在暴露的大脑皮层表面给予一定参数的皮层电刺激,观察患者运动、感觉、语言、视觉等功能反应,定位脑皮层功能区。定位运动功能区时,可在患者麻醉但无肌肉松驰剂应用时实施。刺激某一部位时,如同步出现肢体、面部的肌肉抽动,或者肢体强直、阵挛等动作,该皮精品行业论文 行业论文精品尽在豆丁 http:/ 行业论文精
8、品尽在豆丁 http:/ ECS 放置颅内电极:根据发作症状 ,头皮脑电图(EEG)以及神经影像检查(如 MRI、CT)及功能影像(如SPECT、PET)等检查, 证实为部分性难治性癫痫 ,致痫灶不明确,或邻近功能区需精确定位时,根据以上所述信息确定放置颅内电极侧别及位置。常用的颅内电极有栅状电极(28、 45、46、48、68触点等),条状电极( 规格有 4 点、6 点及 8 点) 及深部电极(6 点、8 点),根据需要覆盖范围选择使用,或多种电极组合使用。深部电极多应用于颞叶内侧部癫痫,沿海马长轴放置。颅内电极放置术后 23 天开始行视频脑电图检测,病人情绪稳定,可以良好配合时行皮层刺激,
9、定位功能区。刺激过程中,患者清醒安静,体位舒适,检查者仔细观察患者口角、肢体及眼睑等运动反应。初级运动区的刺激反应为局部的运动如手精品行业论文 行业论文精品尽在豆丁 http:/ 行业论文精品尽在豆丁 http:/ 。4.皮层电极的定位 皮层电刺激的优势在于空间分辨率(三维空间 3-D)及时间分辨率,如果不能准确定位电极在颅内的位置,就无从谈起空间分辨率。也就是说,i-EEG 等精确定位依赖于电极在颅内与大脑解剖位置关系。自从皮层电极应用于临床以来,尝试过多种电极位置定位的方法,如头颅 X 线平片,头颅 CT 三维重建。目前有几种方法应用于确定电极在皮层的准确位置,如把头颅正位片与 MRI 融
10、合14,融合电极放置后的 CT 与 MRI15、16,术中数字影像与术前 MRI17,将这些电极定位方法都很费时并且每一接触点都需要手工绘制,有一定的主观性。较理想的定位方法是能够在大脑皮层快捷直观准确的定位电极位置。Lachuxl 等建议定位颅内电极可分三步 :放置颅内电极前行 MRI 容积扫描;放置电极电极后行头颅 CT 扫描;把两者的信息导入软件中进行融合,建立三维图像,可直观精确定位电极位置3。四、ECS 局限性无论术中直接皮层刺激,还是致痫灶切除术前皮层刺激,只能在较局限的区域进行刺激,后者的另一个最明显的缺陷是需要开颅。事实上,它要求大骨瓣开颅,不仅要暴露病变区域,还要暴露手术切除
11、而影响的皮层功能的周边区域,是侵袭性检查方法。皮层精品行业论文 行业论文精品尽在豆丁 http:/ 行业论文精品尽在豆丁 http:/ 2/3 的脑沟深部,对于颞叶内侧深部结构,检查更加困难。有一些病人进行了皮层功能绘图,切除范围也是严格按照皮层绘制的功能边界进行,这样损伤了相关的白质,遗留了继发性神经功能缺失,此类情况累累发生18。放置颅内电极有一定的并发症发生率,包括感染,出血,功能障碍等。Hamer 等总结了 187 例病人的 197 个检测过程,共有 52 例出现并发症,发生率为 26.3%,其中,感染 24 例占 12.1%,暂时神经功能障碍22 例,11.1%, 硬膜外血肿 5 例
12、 2.5%,颅内压增高 5 例占 2.5%,脑梗塞 3例占 1.5%,1 例死亡 0.5%。并发症发生率与电极放置的侧别,电极数的多少,以及手术操作等有关。改进电极放置技术、提高手术技巧,以及加强术后管理可降低并发症的发生率19。五、ECS 与其他功能影像的融合定位功能区虽然术前术中多个功能影像资料融合定位功能区仍没有形成主流,但越来越多的研究显示出其应用价值。例如,Roessler 等最近应用 3-T fMRI 与 ECS 资料融合,切除运动功能区肿瘤取得良好的效果20。Krishnan 等应用神经导航 fMRI 融合术中 ECS 使运动功能区附近肿瘤切除神经功能缺失发生率降低。Berman
13、 等在胶质瘤病人中应用运动皮层 ECS 与运精品行业论文 行业论文精品尽在豆丁 http:/ 行业论文精品尽在豆丁 http:/ DTI 融合直观显示运动皮层及运动传导通路。此方法可推广到清醒开颅手术感觉或语言定位21。自从上世纪 50 年代,ECS 一直被视作脑功能定位的重要方法广泛应用于临床,并不断发展革新,多种功能定位技术的融合越来越显示出优势。参考文献1 Robert L,Savoy RL. History and future direction of hu-man brain mapping and functional neuroimagingJ. ActaPschologica
14、, 2001, 107: 942.2 Tan TC. Otfrid Foerster (1873-1941)J Neurol 2003,250:513514.3 LachauxJ,Rudrauf D, Kahane P. Intracranial EEG andhuman brain mappingJ.Journal of Physiology-Paris,2003, 97: 613628.4 张国君,李勇杰,遇涛,等.颅内电极长程 EEG 监测在癫痫外科中应用价值J. 中华神经外科杂志, 2005, 21(8):452456.5 Motamedi GK, Okunola O, Kalhorn
15、 CG, et al. Afterdis-charges during cortical stimulation at different frequen-cies and intensitiesJ. Epilepsy Res,2007, 77(1):6569.6 Zangaladze A, Sharan A, Evans J, et al. The effective-ness of low-frequency stimulation for mapping corticalfunctionJ. Epilepsia, 2008, 49(3):481487.7 Chitoku S , Otsu
16、bo H, Harada Y ,et al. Extraoperativecortical stimulation of motor function in childrenJ. Pe-diatr Neurol, 2001, 24: 精品行业论文 行业论文精品尽在豆丁 http:/ 行业论文精品尽在豆丁 http:/ Keiko Usui,Akio Ikeda,MOtohiro Takayama,et al. Pro-cessing of morphogram and syllabogram in the left basaltemoral area: electrical stimulati
17、on studiesJ. CognitiveBrain rearch, 2005, 24: 274283.9 Hoshida T, Hirabayashi H, Kaido T, et al. Functionalbrain mapping dected by cortical stimulation using chron-ically implanted electrodesJ. International congress se-ries, 2002, 1232: 877881.10 Lanteri EP. Brain surgery in motor areas: the invalu
18、a-ble assistance of intraoperative neurophysiological moni-toringJ. Journal of neurosurgical science,2003,17:7988.11 Ikeda A, Sato T, Ohara S, et al. “Supplementary mo-tor area (SMA) seizure“ rather than “SMA epilepsy“inoptimal surgical candidates: a document of subdural map-pingJ. Jurnal of neurolo
19、gical sciences, 2002, 22: 4352.12 Mikuni N,Ohara S,Ikeda A, et al. Evidence for a widedistribution of negative motor areas in the pererolandiccortexJ. Clinical neuron phy, 2006, 117:3340.13 Sinha SR, Crone NE, Fotta R, Transient unilateralhearing loss induced by electrocortical stimulationJ.Neurolog
20、y, 2005, 64: 383385.14 Winkler PA,vollmar C, Krishnan KG, et al. Useful-ness of 3-D reconstructed images of the human cerebralcortex for localization of subdural electrodes in epilepsysurgeryJ. Epilepsy Res, 2000, 精品行业论文 行业论文精品尽在豆丁 http:/ 行业论文精品尽在豆丁 http:/ Immonen A, Jutila L, Kononen M, et al. 3-D
21、recon-structed magnetic resonance imaging in localiza tion ofsubdural EEG electrodesJ. Case illustration. EpilepsyRes, 2003, 54:5962.16 Morris K, oBriec TJ, Cook MJ, et al. A computer gen-erated stereotactic virtual subdural grid to guide resectiveepilepsy surgeryJ. AJNR AM J neuroradiol, 2004,25: 7
22、783.17 Wellmer J, Von Oertzen J, Schaller C, et al. Digitalphotography and 3D MRI-based multimodal imaging forindividualized planning of resective neocortical epilepsysurgeryJ. Epilepsia, 2002, 43: 1543155 18 Suzanne Tharin, Alexandra Golby. Functional brainmapping and its application to neurosurger
23、yJ. Neu-rosurgery, 2007, 60ONS Suppl 2: 185202.19 Hamer H M, Morris H H, Mascha E J, et al. Compli-cations of invasive video-EEG monitoring with sub-dural grid electrodesJ. Neurology, 2002, 58 (1):97103.20 Roessler K, Donar M, Lanzenberger R, et al. Evala-tion of preoperative high magnetic field mot
24、or function-al MRI (3-Tesla)in glioma patients by navigated elec-trocortical stimulation and postoperative outcomeJ. JNeurol Neurosurg Psychiatry, 2005, 76: 11521157.21 Berman JI, Berger MS, Mukherjee P, et al. Diffusion-tensor 精品行业论文 行业论文精品尽在豆丁 http:/ 行业论文精品尽在豆丁 http:/ tracking of fibers of the py-ramidal tract combined with intraoperative corticalstimulation mapping in patients with gliomas J. JNeurosurg, 2004,101:6672.
