《功能磁共振成像定位皮质运动区与术中电刺激运动诱发电位的前瞻对照研究.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《功能磁共振成像定位皮质运动区与术中电刺激运动诱发电位的前瞻对照研究.pdf（5页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、书书书 神经外科 作者单位： 200040 上海， 复旦大学附属华山医院神经外科 （吴劲松、 周良辅、 陈伟、 郎黎琴、 毛颖） ， 麻醉科 （梁伟 民） ， 放射科 （高歌军） 通讯作者： 周良辅， Email：lfzhouc online. sh. cn 功能磁共振成像定位皮质运动区与术中 电刺激运动诱发电位的前瞻对照研究 吴劲松 周良辅 陈伟 郎黎琴 梁伟民 高歌军 毛颖 【摘要】 目的 以术中电刺激运动诱发电位 （MEP） 监测为对照， 评价中央区脑肿瘤术前运用血 液氧饱和水平检测 （BOLD） 技术的功能磁共振成像 （fMRI） 定位皮质运动区的准确性。方法 此项前瞻性研究选取了 1
2、6 例中央区脑肿瘤。开颅手术前分别执行手运动激发程式， 运用 BOLD 技术 的 fMRI 定位皮质运动区。将 fMRI 影像与磁共振导航序列影像融合。以术中 MEP 监测作为皮质运 动区定位的标准技术。在神经导航下定位 fMRI 的各个激活区， 单独或联合运用短串经颅电刺激 （TCES） 和直接皮质电刺激 （DCES） ， 在前臂及手部记录复合肌肉动作电位。比较两种技术的吻合度， 以评价 fMRI 定位的皮质运动区的准确性。结果 fMRI 与 MEP 的吻合率为 92. 3%， 其中与 TCES 的 吻合率为100. 0%， 与 DCES 的吻合率为66. 7%。结论 运用 BOLD 技术的
3、 fMRI 敏感度高， 可实现中 央区脑肿瘤术前皮质运动区的准确定位。 【关键词】 磁共振成像； 运动皮质； 诱发电位， 运动； 电刺激； 神经导航 Prospective comparison of functional magnetic resonance imaging and intraoperative motor evoked potential monitoring for cortical mapping of primary motor areas WU Jin-song*，ZHOU Liang-fu， CHEN Wei，LANG Li-qin，LIANG Wei-min，
4、GAO Ge-jun，MAO Ying. *Department of Neurosurgery， Huashan Hospital，Fudan University，Shanghai 200040，China Corresponding author：ZHOU Liang-fu，Email：lfzhoucO online. sh. cn 【Abstract】 Objective To compare the relation between the preoperative functional magnetic resonance imaging（fMRI）with blood oxyge
5、n level dependent（BOLD）technique and intraoperative motor evoked potential（MEP）monitoring for cortical mapping of primary motor cortex in patients with tumors near the central area. And to determine whether non-invasive preoperative fMRI can provide results equivalent to those achieved with the inva
6、sive neurosurgical“gold standard” . Methods A prospective study of 16 patients with various pathological tumors of the central area was conducted. Preoperative fMRI scans using the BOLD contrast technique in each patient were performed. An activation scan was achieved by using a motor task paradigm，
7、which consisted of simple flexion-extension finger movements and finger-to-thumb touching in a repeating pattern.The anatomical structure was delineated by the T1-weighted three- dimensional fast spoiled gradient recalled sequence（3D/ FSPGR）immediately afterward. The BOLD images were overlaid on the
8、 T1-weighted 3D/ FSPGR images，and then co-registered to the neuronavigation system. The fMRI activations were documented by using a neuronavigation system in sequence，and compared to standardized intraoperative MEP monitoring，which included direct cortical electrical stimulation（DCES）or transcranial
9、 cortical electrical stimulation（ TCES）or their combination.The compound muscle action potentials of forearm flexor and hand muscle responses were recorded during either TCES or DCES. Two techniques were compared to determine the accuracy for cortical mapping of primary motor areas with fMRI. Result
10、s Overall，the intraoperative MEP monitoring showed good correlation with fMRI activation in 92. 3% of cases. The coincidence rate，however，was 100. 0% between TCES and fMRI，and 66. 7% between DCES and fMRI respectively. There was no statistically difference between two cortical mapping techniques，chi
11、-square test of paired comparison of enumeration data，P 0. 05， 差异无统计学意义。即 fMRI 定位皮质运动 区的敏感度与经典的术中 MEP 监测相当。 3. 并发症： 所有病例的 TCES 操作过程中均未 诱发癫痫； 1 例采用神经安定镇痛麻醉的病例在 DCES 操作过程中， 诱发对侧口角抽搐并向上肢扩 散。停止电刺激， 抽搐很快终止。 4. 典型病例： 如图1 所示， 女， 35 岁。进行性右 侧肢体无力 1 个月余入院。神经系统体检： 右上肢 肌力 4 级。头颅 MRI： 左侧中央前回肿瘤。术前以 fMRI 定位左侧手运动区。
12、神经安定镇痛麻醉。首 先在颅外定位病灶和 fMRI 激活区的头皮投影。 TCES （刺激强度 =80 mA） ， 在右侧拇短展肌记录到 复合肌肉动作电位。骨瓣开颅手术。术中 DCES （刺激强度 =18 mA） ， 在左侧拇短展肌和前臂屈肌 群均记录到复合肌肉动作电位， 并出现前臂屈肌群 收缩。避开手运动区， 全切肿瘤。组织病理学诊断 为转移性腺癌。术后2 d， 患侧上肢肌力4 级。术后 6 个月随访， 患者四肢肌力正常， 生活自理。颅内未 见肿瘤复发。 讨论 当人体执行特定肢体运动时， 相应的大脑皮质 运动区神经元代谢活化， 局部血流量增加。此时组 织微循环血流量增加的程度超过耗氧量， 结果
13、造成 局部脱氧血红蛋白/ 氧合血红蛋白的相对浓度降低。 在运用对 T2W 敏感的 fMRI 的 BOLD 成像序列时， 被激活的皮质运动区信号升高。将其与静息状态下 的脑组织信号相减影， 得到显著的信号差， 在灰度阶 影像上显示为高亮度的激活区。把 fMRI 影像覆盖 在同一层面 MR 结构影像上可以确定激活区的解剖 学位置。运用 BOLD 技术的 fMRI 无创伤， 也无需外 源性造影剂或同位素示踪剂。与传统的术中 MEP 监测相比， fMRI 可以实现皮质运动区的术前影像学 定位， 且操作简便， 清晰直观。 依据成像原理推断， fMRI 激活区一一对应于相 关的大脑皮质功能区。对本组 13
14、 例 fMRI 影像观察 分析， 结果发现 fMRI 激活区的分布范围较广， 往往 大于 Penfield 和 Rasmussen 的小矮人图上支配手肌 的第一运动区。除了中央区以外， 激活区还分布于 运动前区和辅助运动区。甚至非运动区也可见激 活。术中 MEP 监测结果显示， 将 44 个 fMRI 激活区 作为电刺激靶点， MEP 阳性率仅为 34. 1%。究竟是 fMRI 的特异度较低， 还是另有原因？通过测定时 间-信号强度曲线分析， 术中 MEP 监测呈阴性的激 活区， 甚至一些非运动区的激活， 其信号强度变化周 期与手的运动周期依顺性良好。提示该激活区确与 手运动模式相关。对于上述
15、现象， Sanes JN 认为 fMRI 激活区对应于该项运动模式的随意肌 （群） 运 4411中华外科杂志 2005 年 9 月第 43 卷第 17 期 Chin J Surg，September 2005， Vol. 43， No. 17 动支配、 协调、 拮抗、 情绪、 记忆、 认知以及多种相关 躯体感觉等功能域的集合 13。即激活区与整个运 动过程相关， 而非局限于支配单一随意肌 （群） 的皮 质运动中枢。对于上述现象的另一种解释是运动功 能重塑。在病理状态下， 脑正常结构区的神经元分 担病变区的神经功能。这也是脑肿瘤造成皮质运动 区局部解剖位置变异的原因之一。对于生长周期较 长的良性
16、或低恶性脑肿瘤， 受累的皮质运动区发生 功能重塑的临床案例并不少见。运动功能重塑的另 一现象是由健侧运动皮质代偿， 支配同侧肢体运动， 此时可在双侧皮质出现 fMRI 激活区。这种病理状 态下的脑运动功能偏利现象在本试验中出现 5 例， 其机制有待深入研究。 由于脑肿瘤可造成邻近皮质运动区移位或功能 重塑， 因此除了分析 fMRI 激活区的解剖学分布外， 还需要标准技术对照， 来验证 fMRI 定位皮质运动区 的准确性。MEP 可以实现皮质运动区和运动传导 通路的直接监测， 假阴性率低 14， 15。常用的刺激方 法为 DCES 或 TCES。对于麻醉状态的病例， 目前多 采用短串刺激模式 1
17、6。本研究大部分采用 TCES， 这主要是基于安全性考虑和手术野的限制， 少数采 用 DCES。术中 MEP 监测首选神经安定镇痛麻醉， 静脉复合麻醉也可适用， 但对镇痛和神经肌肉阻滞 等麻醉状况有一定的要求。记录电极分别埋置于对 侧前臂及手部的拇短展肌、 前臂屈肌群和小指展肌， 与 fMRI 的运动激发模式相对应。导航下精确定位 fMRI 激活区， 逐一进行 MEP 监测。结果显示： fMRI 与 MEP 的总体吻合率为 92. 3%， 其中与 TCSE 的吻 合率为 100%， 证实 fMRI 定位皮质运动区敏感度 高。fMRI 与 DCES 的吻合率略低， 主要是因为皮质 运动区在术中往
18、往被有意回避不做显露， 以减少非 必要的侵扰， 所以刺激靶点的选择范围就会受限， 无 法对所有邻近的 fMRI 激活区进行电刺激， 可能造成 了假阴性结果。同时 DCES 病例样本量较小， 有待 扩大样本量后再做深入研究。 本研究运用 fMRI 定位大脑皮质运动区， 并与术 中 MEP 监测对照研究。结果证实 fMRI 敏感度高， 可用于中央区脑肿瘤术前大脑皮质运动区的准确定 位， 指导手术方案的设计， 并实现术中肢体运动功能 的定量保存。 参考文献 1Corbetta M，Burton H，Sinclair RJ，et al. Functional reorganization and st
19、abilityofsomatosensory-motorcorticaltopographyina tetraplegic subject with late recovery. Proc Natl Acad Sci U S A， 2002， 99： 17066-17071. 2Dijkhuizen RM，Ren J，Mandeville JB，et al. Functional magnetic resonance imaging of reorganization in rat brain after stroke. Proc Natl Acad Sci U S A， 2001， 98：
20、12766-12771. 3Fandino J， Kollias SS， Wieser HG， et al. Intraoperative validation of functional magnetic resonance imaging and cortical reorganization patterns in patients with brain tumors involving the primary motor cortex. J Neurosurg， 1999， 91： 238-250. 4Rutten GJ，Ramsey NF，van Rijen PC，et al.Int
21、erhemispheric reorganization of motor hand function to the primary motor cortex predicted with functional magnetic resonance imaging and transcranial magnetic stimulation. J Child Neurol， 2002， 17： 292-297. 5Khushu S，Kumaran SS，Tripathi RP，et al. Functional magnetic resonance imaging of the primary
22、motor cortex in humans： response to increased functional demands. J Biosci， 2001， 26： 205-215. 6Nakai T，Matsuo K，Kato C，et al.Post-stimulus response in hemodynamics observed by functional magnetic resonance imaging： differencebetweentheprimarysensorimotorareaandthe supplementary motor area. Magn Res
23、on Imaging，2000，18： 1215- 1219. 7Newton J，Sunderland A，Butterworth SE，et al. A pilot study of event-related functional magnetic resonance imaging of monitored wrist movements in patients with partial recovery. Stroke， 2002， 33： 2881-2887. 8Ozdoba C，Nirkko AC，Remonda L，et al. Whole-brain functional m
24、agnetic resonance imaging of cerebral arteriovenous malformations involving the motor pathways. Neuroradiology， 2002， 44： 1-10. 9吴劲松，周良辅，高歌军，等. 融合功能磁共振影像的神经导航 在脑皮质运动区肿瘤术中的应用. 中华医学杂志，2004，84： 12-16. 10Du GH，Zhou LF.Neuronavigation for the resectin of cavernous angiomas. Chin Med J， 1999， 112： 725-727
25、. 11杜固宏，周良辅，吴劲松. 神经导航在颅脑肿瘤手术中的应用 （附 106 例报告） . 中华神经外科杂志， 2001， 17： 290-293. 12吴劲松，周良辅，洪汛宁，等. 磁共振弥散张量成像在涉及锥体 束的脑肿瘤神经导航术中的应用. 中华外科杂志，2003，41： 662-666. 13Sanes JN， Donoghue JP， Thangaraj V， et al.Shared neural substrates controlling hand movements in human motor cortex. Science， 1995， 268： 1775-1777. 1
26、4Zornow MH，Grafe MR，Tybor C，et al. Preservation of evoked potentialsinacaseofanteriorspinalarterysyndrome. Electroencephalogr Clin Neurophysiol， 1990， 77： 137-139. 15Legatt AD. Current practice of motor evoked potential monitoring： results of a survey. J Clin Neurophysiol， 2002， 19： 454-460. 16Sloan TB. Evoked potentials：anesthesia and motor evoked potentials monitoring.In： Deletis V， Shills J， eds.Neurophysiology in neurosurgery. San Diego：Academic Press， 2002. 451-474. （收稿日期： 2004-09-30） （本文编辑： 韩静） 5411中华外科杂志 2005 年 9 月第 43 卷第 17 期 Chin J Surg，September 2005， Vol. 43， No. 17