多通道微電極記錄引導(dǎo)下精準(zhǔn)定位丘腦底核感覺-運(yùn)動(dòng)區(qū)

王軍，羅曉光，任艷，何志義，王運(yùn)杰

（中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院1.神經(jīng)外科；2.神經(jīng)內(nèi)科，沈陽 110001）

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·短篇論著·

多通道微電極記錄引導(dǎo)下精準(zhǔn)定位丘腦底核感覺-運(yùn)動(dòng)區(qū)

王軍1，羅曉光2，任艷2，何志義2，王運(yùn)杰1

（中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院1.神經(jīng)外科；2.神經(jīng)內(nèi)科，沈陽 110001）

摘要目的探討多通道微電極記錄技術(shù)在腦深部電刺激術(shù)（DBS）中定位丘腦底核（STN）感覺-運(yùn)動(dòng)區(qū)中的意義。方法對(duì)22側(cè)多通道微電極記錄下DBS術(shù)中STN的電生理學(xué)結(jié)果進(jìn)行分析，并與同期20側(cè)單通道微電極記錄下STN的電生理學(xué)結(jié)果進(jìn)行比較。結(jié)果多通道微電極記錄下22側(cè)DBS術(shù)中共行64根微電極記錄，其中21側(cè)（95.5%）可以確切記錄到STN的感覺-運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位，1側(cè)可以確切記錄到STN的常規(guī)放電，21側(cè)最佳電生理學(xué)針道記錄到STN放電的平均長(zhǎng)度為（5.58±0.53）mm，其中STN感覺-運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位的平均長(zhǎng)度為（3.27±1.54）mm；而20側(cè)單通道微電極記錄到STN放電的平均長(zhǎng)度為（5.02±1.01）mm，其中13側(cè)（65.0%）可記錄到STN的感覺-運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位，平均長(zhǎng)度為（1.36±0.98）mm，7側(cè)僅可以確切記錄到STN的常規(guī)放電。22 側(cè)STN多通道微電極記錄下13側(cè)最終選擇靶點(diǎn)與術(shù)前的解剖定位一致，吻合率為59.1%，9側(cè)STN解剖定位靶點(diǎn)與電生理學(xué)功能靶點(diǎn)存在差異。結(jié)論DBS術(shù)中多通道微電極記錄與單通道微電極記錄相比，在記錄到的STN放電的平均長(zhǎng)度、感覺-運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位平均長(zhǎng)度、確認(rèn)STN感覺-運(yùn)動(dòng)區(qū)概率及選擇最佳植入針道等多方面均有明顯優(yōu)勢(shì)，這對(duì)DBS術(shù)中確保植入電極位置的精準(zhǔn)提供了前提。

關(guān)鍵詞丘腦底核；帕金森?。晃㈦姌O；電生理記錄

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丘腦底核（subthalamic nucleus，STN）是原發(fā)性帕金森病行腦深部電刺激術(shù)（deep brain stimulation，DBS）中最常用的電極植入靶點(diǎn)，其大小約10 mm× 10.5 mm×7 mm［1］，即使如此小的神經(jīng)核團(tuán)，依然分為3部分：感覺-運(yùn)動(dòng)區(qū)、聯(lián)絡(luò)區(qū)和邊緣區(qū)［2］。既往研究［3］發(fā)現(xiàn)，DBS術(shù)中將電極植入STN的感覺-運(yùn)動(dòng)區(qū)其術(shù)后臨床效果最佳，而DBS術(shù)中STN感覺-運(yùn)動(dòng)區(qū)的確認(rèn)則涉及微電極記錄下的神經(jīng)電生理功能監(jiān)測(cè)［4］。目前，國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)DBS植入中心多在單通道微電極記錄下確認(rèn)STN感覺-運(yùn)動(dòng)區(qū)，但陽性率不高，為進(jìn)一步提高DBS術(shù)中STN感覺-運(yùn)動(dòng)區(qū)確認(rèn)的概率，本中心采用多通道微電極記錄技術(shù)，發(fā)現(xiàn)DBS術(shù)中確認(rèn)STN感覺-運(yùn)動(dòng)區(qū)的概率顯著增高。

1　材料與方法

1.1一般資料

本組病例來自2015年3月至2015年10月間在中國(guó)醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院帕金森及運(yùn)動(dòng)障礙病中心接受DBS手術(shù)的原發(fā)性帕金森病患者。其中多通道微電極記錄下的DBS手術(shù)共計(jì)11例患者22 側(cè)STN核團(tuán)，患者年齡58～77歲，平均62.9歲，病史5～11年，平均7.2年。同期單通道微電極記錄下的DBS手術(shù)共計(jì)10例患者20側(cè)STN核團(tuán)作為對(duì)照，患者年齡48～73歲，平均62.4歲，病史5～20年，平均8.1年。

1.2術(shù)中影像學(xué)解剖靶點(diǎn)選擇標(biāo)準(zhǔn)

術(shù)中根據(jù)神經(jīng)影像學(xué)掃描結(jié)果+手術(shù)計(jì)劃系統(tǒng)，初步從解剖學(xué)上定位STN及其內(nèi)多個(gè)可能適合的植入靶點(diǎn)（“紅核參考法”，冠狀位：STN背外側(cè)部，即AC?PC下約4 mm；軸位：紅核前緣+STN軸位中點(diǎn)偏外1～2 mm，即AC?PC旁約12 mm，AC?PC中點(diǎn)后約2 mm），多靶點(diǎn)選擇后以中間針道靶點(diǎn)作為既定“理想植入靶點(diǎn)”。

1.3術(shù)中STN電生理學(xué)信號(hào)分析

根據(jù)術(shù)中微電極記錄到的神經(jīng)核團(tuán)的放電情況，包括動(dòng)作電位的放電模式（規(guī)則性、不規(guī)則性和震顫細(xì)胞放電）、放電頻率、放電幅度以及背景噪音等綜合判斷是否為STN核放電，并進(jìn)一步根據(jù)軀體感覺-運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位情況（圖1），判斷微電極在STN感覺-運(yùn)動(dòng)區(qū)中走行的距離。

圖1　多通道微電極記錄中軀體感覺-運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位情況Fig.1　Sensory-motor activated potentials recorded multiple electrophysiological recording electrodes

2　結(jié)果

本組所有STN在DBS術(shù)中電極植入前均行微電極記錄，其中多通道微電極記錄下22側(cè)DBS術(shù)中共行64根微電極記錄，其中21側(cè)（95.5%）可以確切記錄到STN的感覺-運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位，1側(cè)可以確切記錄到STN的常規(guī)放電，多通道中最佳電生理記錄針道可記錄到STN放電的平均長(zhǎng)度為（5.58±0.53）mm，其中STN的感覺-運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位平均長(zhǎng)度為（3.27±1.54）mm。而20側(cè)單通道微電極可記錄到STN放電的平均長(zhǎng)度為（5.02±1.01）mm，其中13側(cè)（65%）可記錄到STN的感覺-運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位，平均長(zhǎng)度為（1.36±0.98）mm，7側(cè)僅可以確切記錄到STN的常規(guī)放電。

此外，多通道微電極記錄術(shù)中可根據(jù)STN電生理學(xué)結(jié)果選擇最佳植入針道，其中13側(cè)與術(shù)前的解剖定位靶點(diǎn)一致，吻合率為59.1%，9側(cè)STN解剖定位靶點(diǎn)與電生理學(xué)功能靶點(diǎn)存在差異，其中6側(cè)STN在軸位和冠狀位相上其功能靶點(diǎn)位于理想解剖靶點(diǎn)針道的前方針道（二者相距2 mm），3側(cè)STN在軸位和冠狀位相上其功能靶點(diǎn)位于理想解剖靶點(diǎn)針道的外側(cè)方針道（二者相距2 mm）（圖2），術(shù)后薄層核磁共振掃描并與術(shù)中定位相結(jié)果融合，證實(shí)植入電極的位置與術(shù)中電生理學(xué)確認(rèn)的功能靶點(diǎn)一致。

圖2　前、中、外多通道微電極記錄下最終針道選擇情況Fig.2　The final choice in multiple electrophysiological recording electrodes

3　討論

高頻DBS是神經(jīng)外科領(lǐng)域手術(shù)治療原發(fā)性帕金森病最常用的術(shù)式［5］，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間隨訪證明不僅可顯著改善患者的震顫、僵直、運(yùn)動(dòng)遲緩等運(yùn)動(dòng)癥狀［5?7］，同時(shí)對(duì)一些非運(yùn)動(dòng)癥狀，如疼痛、焦慮、睡眠障礙等，也有不同程度的改善［7?8］。采用帕金森病綜合評(píng)分量表評(píng)定發(fā)現(xiàn)，DBS術(shù)后1年、5年及11年運(yùn)動(dòng)功能評(píng)分結(jié)果均較術(shù)前有顯著改善［7］，證明原發(fā)性帕金森病DBS手術(shù)效果是長(zhǎng)期的。

既往研究發(fā)現(xiàn)，確保DBS手術(shù)效果長(zhǎng)期有效的前提是顱內(nèi)植入電極位置的精準(zhǔn)，為此不同中心術(shù)中采取不同的技術(shù)和手段以確保植入不同神經(jīng)核團(tuán)電極位置的精準(zhǔn)，如術(shù)中微電極記錄神經(jīng)元放電（動(dòng)作電位）情況［9?10］、術(shù)中核磁共振掃描［11］或CT掃描［12］等。目前，多數(shù)學(xué)者認(rèn)為術(shù)中微電極記錄不同核團(tuán)的神經(jīng)元電生理情況是功能上確認(rèn)該核團(tuán)的“金標(biāo)準(zhǔn)”［10，13］，但術(shù)中微電極記錄系統(tǒng)又分為單通道微電極記錄技術(shù)（記錄電極根數(shù)=1）和多通道微電極記錄技術(shù)（記錄電極根數(shù)≥3）。目前國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)中心采用的是單通道微電極記錄技術(shù)，而國(guó)際大型DBS植入中心則多采用多通道微電極記錄技術(shù)，這不僅可根據(jù)術(shù)中記錄到的神經(jīng)元放電情況對(duì)不同核團(tuán)進(jìn)行初步判定，而且還能對(duì)同一核團(tuán)的不同亞區(qū)進(jìn)行功能鑒定，并且可根據(jù)不同微電極記錄神經(jīng)元放電的情況選擇最佳植入針道進(jìn)而最終完成顱內(nèi)電極的植入。有研究發(fā)現(xiàn)，多通道微電極記錄下電極植入STN的帕金森病患者術(shù)后運(yùn)動(dòng)功能的改善顯著優(yōu)于單通道微電極記錄下電極植入的患者［3］。因此，本中心通過對(duì)同期實(shí)施手術(shù)的11例帕金森病患者22側(cè)STN在DBS術(shù)中多通道微電極記錄下的電生理學(xué)結(jié)果進(jìn)行初步分析，并與同期10例帕金森病患者20側(cè)單通道微電極記錄下STN電生理學(xué)結(jié)果進(jìn)行比較，探討多通道微電極記錄技術(shù)在DBS術(shù)中定位STN及其亞區(qū)中的意義。

本組帕金森病患者DBS術(shù)中均選擇STN作為電極植入的靶點(diǎn)，由于STN從功能學(xué)上可分為感覺-運(yùn)動(dòng)區(qū)、聯(lián)絡(luò)區(qū)、和邊緣區(qū)3部分，而電極植入到STN的感覺-運(yùn)動(dòng)區(qū)是確保術(shù)后良好效果的前提，但普通的MRI掃描僅可以初步勾勒出STN的解剖形態(tài)，無法從功能學(xué)上準(zhǔn)確判斷其感覺-運(yùn)動(dòng)區(qū)的位置。因此，本組病例每側(cè)STN植入術(shù)中均行微電極記錄。在微電極記錄的過程中，如果電極進(jìn)入STN的感覺-運(yùn)動(dòng)區(qū)，此時(shí)對(duì)肢體進(jìn)行的感覺或運(yùn)動(dòng)刺激可產(chǎn)生感覺-運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位，以此可確認(rèn)微電極進(jìn)入STN的感覺-運(yùn)動(dòng)區(qū)（圖1）。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在實(shí)施多通道微電極記錄下22側(cè)DBS術(shù)中，共行64根微電極記錄，其中21側(cè)（95.5%）一次三通道微電極記錄就可以確切記錄到STN的感覺-運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位，僅1側(cè)未確切記錄到STN的感覺-運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位，但可以確切記錄到STN的常規(guī)放電。而20側(cè)單通道微電極記錄結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，包括調(diào)整記錄電極針道位置后，總計(jì)13側(cè)（65.0%）可確切記錄到STN的感覺-運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位，說明二者在確認(rèn)STN感覺-運(yùn)動(dòng)區(qū)上的概率差異明顯。而且多通道中最佳電生理記錄針道可記錄到STN放電的平均長(zhǎng)度為（5.58±0.53）mm，其中STN感覺-運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位平均長(zhǎng)度為（3.27±1.54）mm；而20側(cè)單通道微電極可記錄到STN放電的平均長(zhǎng)度為（5.02±1.01）mm，感覺-運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位平均長(zhǎng)度為（1.36±0.98）mm，證明多通道微電極記錄技術(shù)在描計(jì)STN放電的平均長(zhǎng)度、感覺-運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位平均長(zhǎng)度等方面均有明顯優(yōu)勢(shì)。

此外，本研究還發(fā)現(xiàn)多通道微電極記錄技術(shù)在幫助術(shù)者選擇最佳植入電極針道方面也有單通道微電極記錄無法替代的優(yōu)勢(shì)，即術(shù)前通過MRI定位的STN最佳解剖植入?yún)^(qū)與術(shù)中STN電生理學(xué)結(jié)果不一致時(shí)，多通道微電極記錄術(shù)中則可以根據(jù)不同記錄電極針道的具體電生理學(xué)結(jié)果選擇最佳植入針道。本研究發(fā)現(xiàn)，相當(dāng)比例的患者術(shù)前通過MRI解剖定位的電極植入“理想靶點(diǎn)”不是其功能學(xué)上的最佳靶點(diǎn)（即解剖學(xué)和功能學(xué)不一致的情況），22側(cè)STN中13側(cè)與術(shù)前的解剖定位靶點(diǎn)一致（吻合率為59.1%），9側(cè)STN解剖定位靶點(diǎn)與電生理學(xué)功能靶點(diǎn)存在差異（40.9%），其中6側(cè)患者在軸位和冠狀位相上其功能靶點(diǎn)位于理想解剖靶點(diǎn)針道的前方針道（二者相距2 mm），3側(cè)STN在軸位和冠狀位相上其功能靶點(diǎn)位于理想解剖靶點(diǎn)針道的外側(cè)方針道（二者相距2 mm）（圖2）。有文獻(xiàn)報(bào)道，這種解剖學(xué)定位和功能學(xué)定位不一致的現(xiàn)象常見，還有研究發(fā)現(xiàn)多通道微電極記錄術(shù)中僅32%～36%的最終植入電極選擇的針道是中間針道，即術(shù)前MRI定位掃描后確認(rèn)的解剖靶點(diǎn)針道，而其余64%～68%最終植入電極針道是非中間針道［3］，因此認(rèn)為DBS術(shù)中應(yīng)用多通道微電極記錄是必要的。而筆者認(rèn)為這種最佳植入針道選擇情況在單通道微電極記錄中很難實(shí)現(xiàn)，原因在于DBS術(shù)中只用一根微電極記錄時(shí)沒有可同時(shí)進(jìn)行比較的對(duì)象，所以不能直接判定中間微電極記錄到的電生理信號(hào)是否是最佳的，更不能直接選擇其他針道植入電極，而只能是退出中間針道的微電極后重新進(jìn)行其他針道的電生理監(jiān)測(cè)或移動(dòng)靶點(diǎn)后再監(jiān)測(cè)。此時(shí)由于單通道套管針較粗，反復(fù)穿刺中間針道周邊2 mm左右的腦皮層可能會(huì)造成局部皮層的挫傷，而微小距離調(diào)整坐標(biāo)靶點(diǎn)后再?gòu)耐黄哟┐厅c(diǎn)進(jìn)入難免會(huì)使微電極記錄針走行針道與前一靶點(diǎn)針道重疊，最終影響電生理結(jié)果判斷。所以筆者認(rèn)為DBS術(shù)中選擇多通道微電極記錄不僅可以顯著提高最終植入電極的準(zhǔn)確率，而且在解剖學(xué)認(rèn)定為最佳植入靶點(diǎn)的中間針道電生理學(xué)信號(hào)不佳時(shí)，可避免單通道微電極記錄時(shí)出現(xiàn)的反復(fù)調(diào)整針道穿刺或調(diào)整靶點(diǎn)后反復(fù)局部穿刺帶來的風(fēng)險(xiǎn)以及手術(shù)時(shí)間大幅延長(zhǎng)。

此外，本研究發(fā)現(xiàn)多通道微電極記錄術(shù)中并未增加手術(shù)出血的風(fēng)險(xiǎn)，在22側(cè)多通道微電極記錄中無1例發(fā)生癥狀性出血，這與既往的研究結(jié)果一致［3，13］。本研究不足之處是樣本量較少，需要繼續(xù)增加樣本量進(jìn)行更加深入細(xì)致的研究。相信在未來對(duì)更多樣本量和數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，會(huì)得出更加具有臨床指導(dǎo)意義的結(jié)論。

綜上所述，本研究是對(duì)多通道微電極記錄技術(shù)在STN DBS術(shù)中應(yīng)用的初步分析，結(jié)果表明多通道微電極記錄技術(shù)在記錄STN放電的平均長(zhǎng)度、感覺-運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位平均長(zhǎng)度、確認(rèn)STN感覺-運(yùn)動(dòng)區(qū)概率及選擇最佳植入針道等多方面均有明顯優(yōu)勢(shì)，這對(duì)DBS術(shù)中精準(zhǔn)電極植入提供了關(guān)鍵的技術(shù)保障。

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（編輯陳姜）

網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：

中圖分類號(hào)R742.5

文獻(xiàn)標(biāo)志碼A

文章編號(hào)0258-4646（2016）07-0644-05

DOI：10.12007/j.issn.0258?4646.2016.07.015

作者簡(jiǎn)介：王軍（1981-），男，副教授，博士后.

通信作者：王運(yùn)杰，E-mail：wyj024@vip.sina.com

收稿日期：2015-12-22

Multiple Microelectrode Guided Precise Positioning of Sensory?motor Area of the Subthalamic Nucleus

WANG Jun1，LUO Xiaoguang2，REN Yan2，HE Zhiyi2，WANG Yunjie1
（1.Department of Neurosurgery，The First Hospital，China Medical University，Shenyang 110001，China；2.Department of Neurology，The First Hospital，China Medical University，Shenyang 110001，China）

AbstractObjectiveTo explore the significance of multiple microelectrode guided technique in determining the sensory?motor area of the sub?thalamic nucleus（STN）in deep brain stimulation（DBS）surgeries.MethodsA total of 22 electrophysiological recording data of STNs recorded by multiple microelectrode was retrospectively analyzed，while another 20 electrophysiological recording data of STNs recorded by a single micro?electrode was recruited as the control group.ResultsA total of 64 microelectrodes were used in 22 STNs guided by multiple electrophysiological recording electrodes.Sensory or motor activated potentials were recorded in 21 sides（95.5%），while regular discharge was recorded in one side. The average length of typical STN activity on the optimal channel of multiple electrophysiological recording electrodes was 5.58±0.53 mm，and the average length of sensory or motor activated potentials was 3.27±1.54 mm.In contrast，the average length of typical STN activity recorded by single microelectrode was 5.02±1.01 mm.However，sensory or motor activated potentials were recorded in 13 sides（65.0%）with the average length of 1.36±0.98 mm.Among the 22 STNs guided by multiple electrophysiological recording electrodes，the final implanted target was consistent with the initially selected anatomic target in 13 sides（coincidence rate，59.1%）.In 9 sides，the electrophysiological target was inconsistent with the initially selected anatomic target.ConclusionSTN DBS performed with multiple electrophysiological recording electrodes resulted in better outcomes of recording of the average length of typical STN activity or the average length of sensory or motor activated potentials of STN，final confirmation of STN sensory motor area and determination of the optimal channel of implantation.Application of multiple electrophysiological recording electrodes provides a premise for the precise electrode placement in STN DBS surgeries.

Keywordssubthalamic nucleus；Parkinson’s disease；microelectrode；electrophysiological recording