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电生理技术在帕金森病手术中的应用及评价

(2007-07-15 16:07:45)
标签:

帕金森病

手术

评价

分类: 帕金森病
 

   帕金森病的手术治疗近年来引起了神经内、外科医生及神经生理学家的广泛注意,手术方式主要包括丘脑(Vim)毁损术,苍白球腹后内侧核(GPi)毁损术,和以Vim、GPi、STN(丘脑底核)为手术靶点的脑深部电刺激(Deep Brain Stimulation,DBS)12。在这些手术中,靶点的准确定位是手术成功的关键。高分辨率、特殊序列的磁共振(MRI)扫描,可清楚地显示这些核团及其周围结构,是靶点定位的最重要的手段,而术中电生理技术,包括细胞外记录(又称微电极记录),电刺激及视觉诱发电记录,可以在术中验证MRI和手术计划系统所得到的靶点。如这些技术运用得当,毁损位置或深部电极的置入位置的精确性将大大提高,并可有效的防止视束、内囊及其它临近结构的损伤,从而提高手术疗效及减少手术并发症3

1.术中微电极记录

微电极技术包括微电极记录和微电极刺激两种,通过记录和分析细胞放电的特征,肢体运动情况,光刺激对细胞放电影响和电刺激诱发肢体运动及感觉反应,来确定靶点的位置以及与周围组织的关系。微电极记录的原理是根据不同核团所具有的电生理特性(即不同的神经元的放电频率及波形),用一根微电极记录到这种神经元放电,来区别周围结构神经元的放电,确认这个记录位置是否即是需要破坏的核团。如GPi典型的表现为高频率的连续发放,有别于周围区域如苍白球外侧核(GPe)。另外,神经元放电的波形也有助于区别不同核团的放电,因此细胞放电的频率、节律及波形是微电极记录所提供的最重要的信息。

11 电极记录的方法

    记录电极通常采用高阻抗的钨钢,它的直径约为0.25μm,不同的帕金森病治疗中心使用的阻抗从0.2KΩ—1.0KΩ不等。电极需要固定在立体定向头架的导向器上的微推进器上,这样允许将电极以微米级的距离逐渐送入靶点。目前,常用的微推进器有手动机械式、液压式和电子式。电极末端经导线与放大器相连接,记录的信号经滤波后,可显示在显示器上,也可用专门的计算机软件分析、处理并储存信号。同时信号还被送入扬声器,在显示器上看到信号的同时,也能听到神经元放电的声音。通常记录到的信号是多个神经元细胞外的放电,而不是单个神经元的放电,计算机可以根据不同神经元放电的波幅大小大概算出放电频率,由此来判断电极尖端所处的位置。手术时,从靶点上10~15mm开始记录,例如当GPi为手术靶点时,微电极依次可记录到豆状核、苍白球外侧核、苍白球内、外侧核交界处、苍白球内侧核,如超过GPi底部,应记录到一个静区,当给病人刺激时,可诱发出高频率发电,这就意味着电极尖此时在视束中45

12 丘脑底核(STN)的记录

在MRI定出STN的靶点坐标后,将微电极插到靶点上10 mm处,然后用微推进器将电极缓慢下移,直到记录到神经元放电,此时电极尖应该在丘脑或内囊。如在内囊中,电极可持续记录到信号达4~6mm, 记录到的放电应为低波幅、窄波形。当微电极进入STN时,神经元放电突然增加,注意STN的确切深度非常重要,当微电极经过STN时,可记录到连续的高密度的神经元活动(6, 7)

13 苍白球(GP)的记录

苍白球毁损术的主要危险是损伤内囊或视束,因此微电极记录及电刺激也主要是针对这些结构。此外微电极记录还可定出GPi的上界及下界以达到最佳毁损效果。微电极记录往往从GPe上方开始,这时往往记录不到任何信号,表明电极尖在白质中,或者记录到低频活动,表明电极尖在豆状核中。在豆状核中记录到的信号有两种:Ⅰ型神经元是非常低的频率<1次/秒,Ⅱ型神经元是2~5次/秒。当微电极缓慢下移,电极尖进入GPe,与STN相同,注意进出GPe时的深度很重要。GPe神经元放电表现为不规则、高频率。当电极出GPe进入GPi时,也许能看见短暂的静位及低背景活动。这表明电极尖在髓板中。当进入GPi时,背景活动突然减低,表明电极尖已穿过GPi腹部边界,到达豆状襻,位于视束上1~2mm的位置 (4, 5)

2.粗电极(macroelectrode)记录与刺激

国内有部分作者将macroelectrode译为“宏电极”,以便与微电极相匹配本人仍倾向于译为粗电极,更有助于理解和接受。作为术中电生理的重要组成部分,粗电极的电阻抗测定及电刺激也是重要的验证靶点的方法。通常使用常规单极射频电极,前端裸露为1.6~1.8×2mm,直接使用射频仪中的测阻抗功能和电刺激功能。当电极进入靶点时,依次可记录到CSF、皮质、白质及基底节的阻抗,这种阻抗测定有一定的变异,但可作为参考来判断电极接触是否良好,以及在脑中的大概位置(如白质还是基底节),在同一治疗中心如掌握熟练可作为重要的定位依据。在靶点刺激中,对于苍白球内侧核,常使用电流为8~10 mA、频率为2Hz或5Hz来刺激,观察舌、面及对侧肢体的反应,通常可以看到舌肌、面肌或上肢肌肉呈节律状收缩,也有用肌电图记录来观察刺激反应,一般所使用刺激电压的阈值为2~3V,低于2V说明太靠近内囊,高于3V说明离内囊太远(8)。当电极尖位于视束时,病人能看见闪光或星星,这就是视觉感觉,检查视觉感觉时需关闭手术室所有灯光。对于丘脑毁损(Vim靶点),通常使用5~10Hz来刺激,让病人体会麻木或者其他异常感觉。用50Hz或100Hz刺激产生强直、震颤加重。目前刺激阈值和内囊距离之间的确切关系尚不清楚,通常以下因素可影响刺激反应:电极粗细、刺激频率、脉冲宽度、刺激时间长短及强度、电极位置(如位于脑脊液、灰质或白质)及病人的个体差异。通常内囊反应较明确,而视神经的反应可有假阳性或假阴性,而假阴性可直接导致视束损伤。另外粗电极的刺激还可预测毁损后的效果,如电极尖位于靶点内,给予一定电流强度连续刺激后,病人的帕金森症状可得到缓解。

3.视觉诱发反应

目前有些中心通过微电极给视束以电刺激,可诱发视感觉如看见闪光或星星等,如果电流>20 mA才有反应,说明电刺尖是靠近而不是在视束中。如果电刺激失败,还可用视觉诱发电位(VERS)来确定视束。用计算机控制的闪光刺激病人眼睛,可在显示器上看见刺激反应(4, 9, 10)

4.有关微电极记录的争议

术中微电极记录作为一种术中电生理验证靶点的方法之一,在国内被人为地夸大,似乎是手术的关键所在。实际上微电极记录作为一种神经电生理的基本方法,在基础研究中已运用多年,并不是一种新的方法。各个中心在做立体定向毁损或DBS时根据自己的实际情况来决定是否用微电极记录。在苍白球毁损术的发源地瑞典,帕金森病手术中却很少使用微电极记录11,在美国也只有一半左右的中心使用。是否应该用微电极记录在学术界一直是有争议的,其焦点在于:(1) 微电极记录可使毁损更安全吗?(2) 微电极记录可使毁损更有效吗?(3) 微电极记录能使毁损更精确吗?苍白球毁损术中防止损伤内囊及视束是手术安全的关键,射频电极电刺激可根据刺激强度大小来判断与这些结构的距离,因而可以避开这些重要结构。虽然用微电极记录被认为可提供更多的信息来保证手术的安全,但由于微电极记录增加额外的时间,往往这些停药的病人没有更多的精力来保持警觉及配合以后的电刺激,从而影响电刺激的效果。微电极记录在确定核团如GPi或STN的上界或下界有一定帮助,但很难想象以2 mm的间距向两侧逐渐移动来测定内界和外界,因为每增加一个穿刺通道即增加一定的出血机会。Starr12等比较了发表的文献,表明用微电极记录的手术病人效果并不比未用微电极记录组更好,但微电极记录由于反复穿刺,其颅内出血及感染的机率大大增加。在毁损术或慢性电刺激中,靶点需要什么样的精确?国内有的医院称微电极记录达到微末级定位。事实上微电极并不用来直接毁损或慢性电刺激,每次拔出微电极再插入射频电极,其两者的误差至少在0.2 mm以上(由于射频电极多有少量弯曲或微电极导管弯曲的误差)。而一个毁损灶平均为75~150 mm3,故过分强调“微米级定位”并无临床意义,微小的靶点位置变化及毁损体积变化并不影响手术结果13,14

5.手术疗效的综合评价

适应证的选择是手术成功的重要因素,对病人应当进行严格的术前评价和帕金森病统一评分量表(united parkinson disease rate scale, UPDRS)评分,适合手术的病人为原发性帕金森病,排除帕金森综合征,病人须经过系统的药物治疗,对左旋多巴类药物治疗有效,但随着用药时间的延长,药物疗效减退或出现症状波动,无痴呆或精神症状及脑萎缩的病人15。这就要求神经内、外科医生通力合作,既要严格掌握手术适应证,又要选择最佳时机让患者接受有效的手术治疗,为广大帕金森患者提供最佳的治疗方案。

不论毁损手术还是DBS手术,靶点定位准确是手术成功的关键,靶点定位准确不仅手术疗效好,而且副作用和并发症少。靶点的准确与否又有赖于神经影像学技术和术中电生理监测技术,还需要富有临床经验的神经内、外科医生进行合作。在MRI引导下,通过特殊的影像学技术,可以清楚地观察到脑内核团作为靶点所在的位置、大小和周围重要结构的关系,通过标识点可以准确地计算出靶点的坐标和确定手术的路径,术中既可以准确到达解剖靶点,又避免损伤到邻近重要结构。

手术计划系统( Surgiplan System)的应用,对靶点的确定具有准确、直观、快速的特点,确定一个靶点坐标只需要5~10分钟,大大缩短了手术的时间16,17。但是不同的患者存在着个体差异,靶点的位置已也不尽相同,单纯依靠解剖靶点进行定位还存在一定的局限性,微电极技术在靶点的功能定位上可以发挥重要作用。如果能在术中结合微电极技术进行靶点功能定位则有助于更准确地确定靶点。

应当以科学的态度实事求是地评价微电极技术在靶点功能定位上的地位和作用,既不能全盘否定,也不要盲目夸大它的作用。只有解剖靶点相对准确时,微电极才能发挥它应有的作用,同时应尽可能减少多针道微电极记录,从而减少出血等并发症的发生(18)

帕金森病治疗的宗旨应该是综合治疗,即药物治疗和手术治疗相结合。原发性帕金森病一般需要终生服药,因此手术时机的选择至关重要(19)。帕金森病人早期症状较轻,应采用药物治疗,当病情加重发展为中度或重度,药效衰退且出现症状波动时,应该采用手术治疗,一方面可改善症状,控制药物引起的并发症,另一方面也可减少药物的用量(20)。为了提高病人的生存质量,不要等到病情严重时才考虑手术,否则失去了最佳手术时机,增加了手术危险(21)

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