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脑肿瘤手术中应用导航经颅磁刺激技术

栏目:神外前沿|编辑:INC|发布时间:2021-12-27 14:46 |

  1)术前语言功能区定位。

  脑肿瘤,尤其是胶质瘤,是弥漫性渗透性生长。当肿瘤位于重要的脑功能区时,手术切除通常伴随着神经功能丧失的风险。因此,评估手术风险和准确定位脑功能区是当前研究的热点。语言功能是人类独特的高级认知功能。虽然目前的研究是基于认知系统是高度模块化的的结论,但不同的脑区在执行不同的任务时仍然存在着复杂的联系。因此,神经科学研究的难点是定位和判断不同脑区在语言形成过程中的作用。

  在早期应用过程中,高频(25Hz)经颅磁刺激诱发癫痫患者言语停滞,但这种刺激给患者带来的疼痛和风险限制了其临床应用;此后,低频(4~5Hz)经颅磁刺激也成功诱发患者言语停滞和构音障碍,并与肌肉收缩引起的构音障碍进行鉴别,初步完成了语言功能区的定位,降低了操作风险,使经颅磁刺激成为语言功能研究的可能。

  直到2012年,通过导航经颅磁刺激在图片命名任务中准确定位语言功能区,记录和分析磁刺激引起的语言错误类型,从而实现语言功能区的无创精确定位。考虑到脑肿瘤患者肿瘤周围局部组织氧合能力的变化,FMRI定位语言功能区的准确性下降。2018年,Hauck等基于图片命名、假词阅读、动词联想和动作命名任务的经颅磁刺激以及FMRI定位语言功能区的准确性。结果表明,两种方法在现有语言任务中的定位结果具有良好的一致性。

  德国和美国的研究团队采用类似的方法,在术前通过fmri和导航经颅磁刺激定位脑肿瘤患者的语言功能区,并在唤醒过程中进行直接电刺激验证,初步统一了语言功能区定位的刺激任务、刺激序列和刺激时间,并在临床上逐步推广应用。但值得注意的是,如果患者术前有失语或严重的认知功能障碍,导航经颅磁刺激定位语言功能区时可能会出现更多的语言错误。因此,认为失语和认知功能障碍可以降低导航经颅磁刺激定位语言功能区的可信度。

  一般来说,导航经颅磁刺激技术作为一种临床功能定位方法,与金标准直接电刺激技术相比,灵敏度>90%,但特异性较低,需要改进任务选择和刺激方法,以进一步提高可信度。导航经颅磁刺激和直接电刺激属于语言功能区定位中的刺激干扰方法。通过直接刺激皮层,干扰任务的执行,干扰正常的语言功能,从而获得刺激皮层结构与功能的直接因果关系,描述关键语言功能区。

  相应的是fmri、脑磁图、脑电图等激活观察方法。通过完成相应的任务激活脑功能区,收集电磁信号,通过数据分析得出与任务相关的脑区的分布。虽然是无创方法,但精度不足以满足神经外科的需要,也不能反映激活脑区和语言任务之间的直接因果关系。因此,导航经颅磁刺激定位语言功能区在脑肿瘤手术中的潜在优势是阴性刺激点真阴性率的可信度,有助于判断非语言形成过程中关键脑区切除后不影响语言功能,从而帮助患者获得更好的功能预后,缩小脑功能绘图范围,缩小开颅显露范围。导航经颅磁刺激在国内的研究和临床应用起步较晚,早期只有非导航经颅磁刺激判断语言偏差的初步研究。

  2014年,研究小组开始探索适合中国语言的刺激任务和刺激模式,利用导航经颅磁刺激技术完成中国语言功能区的定位,结合血氧水平依赖功能磁共振成像(BOLD-fmri)和扩散张量成像(DTI),分析中国语言的关键脑区和参与脑区,分析中国语言的神经通路,通过导航经颅磁刺激定位中国语言的阳性位点,弓形束DTI纤维跟踪分析语言相关纤维束的冗余机制,取得初步成果。下一步,研究小组计划将导航经颅磁刺激与直接电刺激相结合,指导手术治疗,并尝试明确中国语言功能区定位的方法和标准。

  2)术前运动功能区定位。

  早期研究主要用于判断神经通路的完整性。直到1997年,Krings等第一次通过无框架机械臂系统进行经颅磁刺激的立体定位,完成了第一个无创运动功能区的定位,但受技术水平的限制,未能更好地应用于临床实践。2011年,Picht等对脑肿瘤患者进行了运动功能区定位,与术中直接电刺激相比,取得了良好的一致性,标志着导航经颅磁刺激进行运动功能区定位的技术开始发展和成熟。导航经颅磁刺激不需要受试者的积极参与,因此不像任务态BOLD-fmri那样受到受试者积极参与检测过程中混合因素的干扰。因此,它比fmri定位运动功能区更准确。目前,它可以完成主要肌肉群的定位,并表现出良好的可信度。

  同时,考虑到个体静息运动阈值(RMT)在导航经颅磁刺激脑功能区定位精度方面的重要作用,Sollmann分析了100例脑肿瘤患者导航经颅磁刺激运动功能区定位的数据,包括14个可能导致个体间静息运动阈值变异的临床因素。结果表明,性别、术前脑水肿、抗癫痫药物、肿瘤部位和运动障碍是影响个体静息运动阈值的因素,应引起神经外科医生和神经科学研究者的重视。术前导航经颅磁刺激运动功能区的定位不仅扩大了神经外科医生对肿瘤与周围脑区关系的认识,而且使位于运动功能区的胶质瘤得到更彻底的切除和治疗,最大限度地保留神经功能。

  对涉及运动功能区的胶质瘤患者术后神经功能缺陷或恶化情况进行回顾分析。术前采用导航经颅磁刺激定位运动功能区,肿瘤未渗透中央前回,与皮质脊髓束(CST)距离>8mm的患者术后无新的永久性神经功能缺陷。同时,一项前瞻性研究也表明,术前导航经颅磁刺激定位运动功能区有助于提高术者对手术高危区域的认识,从而改变部分患者的手术入路甚至原计划的手术切除范围。同时,导航经颅磁刺激定位运动功能区的可重复性研究也证实,该技术具有良好的重测信度,比传统的术前功能区定位技术有更广泛的应用,如瘫痪、认知功能障碍甚至3岁儿童。

  总之,胶质瘤术前运动功能区定位采用导航经颅磁刺激的方法和工艺相对成熟,技术水平没有大的更新和进展。目前,更多的研究侧重于该技术作为脑肿瘤术前神经功能定位的新方法的疗效评价和成本效益分析(CBA)。2018年,Ille等将导航经颅磁刺激运动功能区和语言功能区定位并确定优势半球的技术扩展应用于颅内动静脉畸形(AVM)的手术治疗。结果表明,该技术可以在判断优势半球方面发挥更客观的作用,并可以作为Spetzler-Martin分级的有益补充。

  目前,我国还没有关于导航经颅磁刺激定位和指导脑肿瘤手术治疗的报告,只有少数会议论文中提到了该技术的初步应用。目前,研究小组已完成对导航经颅磁刺激定位手运动功能区的初步研究,讨论了运动功能区的准确判断和移位判断,并探索了相关算法。简而言之,导航经颅磁刺激技术已广泛应用于术前运动功能区的定位,并取得了令人满意的效果。

  3)基于导航经颅磁刺激定位结果的皮质下纤维联系研究。

  近年来,导航经颅磁刺激脑功能区定位结果与无创皮下纤维跟踪技术的联合应用逐渐受到重视。研究表明,DTI纤维跟踪以导航经颅磁刺激运动皮层功能定位结果为兴趣区(ROI),通过数据分析建立直接解剖功能皮层纤维关系,可以更准确地呈现皮层纤维,特别是对于肿瘤患者,这种定位方法比经典的解剖定位方法更准确,基于MRI数据的DTI分析经常出现伪差。

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