磁敏感成像結(jié)合傳統(tǒng)影像技術(shù)用于帕金森病腦深部電刺激術(shù)術(shù)前針道設(shè)計

黃輝 崔桂云 路莉 祖潔 崔晨晨 張偉 董瑞果 江慧 于成 徐凱肖其華 于如同○☆

腦深部電刺激術(shù)（deep brain stimulation，DBS）是目前治療中晚期帕金森病最有效的方法，但極少數(shù)患者可導(dǎo)致顱內(nèi)出血及靜脈性梗塞，嚴(yán)重者可引起長期昏迷甚至死亡。其重要原因是穿刺及植入電極過程中損傷顱內(nèi)血管，因此在術(shù)前針道設(shè)計時仔細(xì)避開血管非常重要。目前常用的3D T1像及T2像往往只能部分顯示硬腦膜及腦表面血管，用于針道設(shè)計會遺漏很多血管。因3D T1增強(qiáng)像在顯示腦組織內(nèi)動脈性血管有優(yōu)勢，有些帕金森病中心將其用于針道設(shè)計，但腦組織內(nèi)靜脈性血管在設(shè)計時仍可能遺漏。SWI在卒中篩查中能清楚顯示腦組織內(nèi)靜脈性血管[1]，本研究將SWI與T1增強(qiáng)像及T2像結(jié)合以期提高針道設(shè)計時顱內(nèi)血管的檢出率，降低DBS手術(shù)的出血風(fēng)險。收集徐州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院帕金森病診療中心2017年6月到2017年10月采用丘腦底核（subthalamic nucleus，STN）DBS手術(shù)的 10例帕金森病患者，術(shù)前行T2像、3D T1增強(qiáng)像及SWI掃描，重點比較其在術(shù)前針道設(shè)計中對顱內(nèi)血管的檢出率，現(xiàn)報道如下。

1 材料與方法

1.1 一般資料DBS手術(shù)病例入選標(biāo)準(zhǔn)：①原發(fā)性帕金森病，其診斷符合英國帕金森病學(xué)會腦庫帕金森病臨床診斷標(biāo)準(zhǔn)；②既往多巴胺類藥物治療有效；③抗帕金森病藥物療效明顯下降或出現(xiàn)嚴(yán)重運動癥狀波動，影響生活質(zhì)量；④無特殊基礎(chǔ)病及慢性病；⑤Hoehn-Yahr分級集中在 3～4級，病程5年以上。以下情況予以排除：①嚴(yán)重認(rèn)知障礙、精神癥狀患者；②各種繼發(fā)性帕金森綜合征；③有明顯腦萎縮或顱內(nèi)腫瘤患者；④有慢性基礎(chǔ)疾病且預(yù)期壽命不超過1年。共收集10例患者，男女各 5 例，年齡 53～76 歲，平均(62±3)歲，病程7～15年，中位病程10年。術(shù)前評估及手術(shù)方法詳見以前報道[2]。術(shù)前評估采用：①多巴胺沖擊試驗，UPDRSⅢ評分提高均在35%以上，UPDRSⅡ提高30%以上；②認(rèn)知及精神測試。手術(shù)方法：植入電極均為美國 Medtronic公司3389型，脈沖發(fā)生器為 KINETRA7428型。手術(shù)方法采用國際標(biāo)準(zhǔn)化操作流程。術(shù)后1個月，啟動脈沖發(fā)生器并設(shè)置刺激參數(shù)，6個月后逐漸減少美多芭等藥物劑量，使抗帕金森病藥物與電刺激協(xié)同作用，多次調(diào)整刺激參數(shù)，以獲得最佳綜合治療效果。

1.2 影像學(xué)檢查患者均在GE750W3.0MRI上掃描，術(shù)前MR檢查包括3D T1平掃及增強(qiáng)、T2軸位及冠位、SWI，應(yīng)用瑞典Leksell SurgiPlan系統(tǒng)將T1、T2及SWI等圖像進(jìn)行融合。采用仰臥位，先掃描T1定位像（中線部位15層即可），明確AC-PC線，調(diào)整后續(xù)掃描線使軸位與之平行，冠位與之垂直，中線則與人體軸線平行。FSE-T2WI軸位掃描參數(shù)：平行于前后聯(lián)合，TR 5348 ms，TE 102 ms，翻轉(zhuǎn)角度 111°，F(xiàn)OV 240 mm，層厚/層間距 2.0/0.0 mm,共50層，激勵次數(shù)為3，帶寬±31.25 kHz。FEST2WI冠狀位掃描參數(shù)：垂直于前后聯(lián)合，TR 5339ms，TE 102 ms， 翻轉(zhuǎn)角度 111°，F(xiàn)OV 240 mm,層厚/層間距2.0/0.0 mm,共50層，激勵次數(shù)為3，帶寬±31.25 kHz。SWI（即GE公司的ESWAN序列）掃描參數(shù):TE 5.5 ms,TR 44.5 ms，翻轉(zhuǎn)角度20°,帶寬±41.67 kHz,FOV240 mm, 層厚/層間距2.0/0.0 mm。

1.3 針道設(shè)計及觀察方法T1增強(qiáng)像、T2像及SWI融合后先確定AC-PC線，再設(shè)計STN內(nèi)靶點，分中央、前方、后方、內(nèi)側(cè)及外側(cè)共5個，中央靶點坐標(biāo)為 X 軸 10～12 mm，Y 軸 1～2.5 mm，Z軸 4～6 mm，周圍4個靶點距中央分別為2 mm（如前方靶點Y軸減少2 mm，X軸及Z軸與中央靶點一致；其余靶點類推），如圖1所示。中央靶點針道設(shè)計為Arc 左側(cè) 105°右側(cè) 75°及 Ring 58°，前方、后方、內(nèi)側(cè)及外側(cè)針道與中央針道平行。每個患者雙側(cè)STN共10個針道，10例患者100個針道。每個針道及靶點設(shè)計完畢后在Leksell SurgiPlan軟件的重建模型上從硬膜、腦表面及腦內(nèi)行走至靶點，三維（冠狀位、水平位及有矢狀位）動態(tài)觀察針道及其周圍2 mm是否存在血管，如果存在血管則統(tǒng)計整個針道出現(xiàn)的血管數(shù)量。同時在T2像及SWI上測量過中央靶點與STN長軸垂直的STN寬度。由神經(jīng)外科及影像科各一名專家分別參與觀察與統(tǒng)計，取二者相加后平均值作為最終數(shù)值。

圖1STN內(nèi)靶點設(shè)計及過中央靶點測量STN寬度示意圖(紅點)：A,中央；B，前方；C，后方；D，內(nèi)側(cè)；E，外側(cè)；F，STN 外側(cè)界；G，STN內(nèi)側(cè)界；線段FG為過中央靶點的STN寬度（垂直于STN長軸）

1.4 統(tǒng)計方法采用SPSS 18.0進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析，定量數(shù)據(jù)描述采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(x±s)表示。采用配對t檢驗，檢測水準(zhǔn)α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 三種成像方法顯示的血管數(shù)比較三種MRI成像方法均設(shè)計有100個針道。T2像上有12個針道（12%）觀察到血管，總血管數(shù)為26根，其中24根血管位于腦膜及腦表面 （占血管數(shù)92.3%），每個針道顯示的血管數(shù)為2.0±0.2。T1增強(qiáng)像上有22個針道（22%）觀察到血管，總血管數(shù)為72根，其中腦膜及腦表面41根（56.9%），腦組織內(nèi)31根（43.1%），每個針道顯示的血管數(shù)為3.0±0.3。SWI上有62個針道觀察到血管，總血管數(shù)為266根，其中腦膜及腦表面42根（15.8%），腦組織內(nèi)224根（84.2%），每個針道顯示的血管數(shù)為4.0±0.3。

對存在血管的針道數(shù)、血管總數(shù)及每針道血管數(shù)三個值進(jìn)行比較，結(jié)果顯示SWI上最多、T1增強(qiáng)像其次、T2像最少。T2像主要顯示腦膜及腦表面血管（占血管數(shù)92.3%），對腦組織內(nèi)血管很少顯示。T1增強(qiáng)像腦表面及腦組織內(nèi)血管均可顯示，但主要是動脈性血管。SWI上顯示的血管數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于T2像及T1增強(qiáng)像，主要是腦組織內(nèi)血管尤其是靜脈性血管。

2.2 SWI與T2像測量的STN寬度比較100個針道中，SWI上測量的 STN寬度為 3.0±0.3mm，T2像上為 4.0±0.6mm，后者明顯大于前者（t=1.371，P=0.0271）。

3 討論

STN-DBS手術(shù)取得良好療效的關(guān)鍵是將電極精準(zhǔn)植入特定的靶點，術(shù)前靶點及針道設(shè)計極其重要。術(shù)前設(shè)計主要依賴于影像學(xué)檢查，目前常用的T2像及T1增強(qiáng)像仍然存在核團(tuán)顯示不清及血管顯示不完全等問題，因此有必要開發(fā)新的影像學(xué)檢查方法。SWI因其能清晰顯示順磁性物質(zhì)含量豐富的基底節(jié)及腦內(nèi)小血管，近年來逐漸應(yīng)用于腦卒中及神經(jīng)變性疾病的病情評估，亦有少量報道用于DBS術(shù)前檢查[3]。DBS手術(shù)嚴(yán)重并發(fā)癥如梗塞及出血的發(fā)生率極低（約1%～3%）。但一旦發(fā)生則可能導(dǎo)致患者偏癱、失語，甚至昏迷及死亡[4]。其發(fā)生與手術(shù)穿刺過程中對腦血管的干擾有很大關(guān)系，因此術(shù)前設(shè)計針道應(yīng)該從腦回處進(jìn)針且全程避開血管及腦室。如果針道設(shè)計不細(xì)致，術(shù)中穿刺就可能損傷血管導(dǎo)致癥狀性出血和梗塞[5]。動脈損傷會導(dǎo)致蛛網(wǎng)膜下腔或腦實質(zhì)出血，引起急性神經(jīng)功能障礙。靜脈損傷可引起特征性的腦水腫或電極附近形狀不規(guī)則的皮質(zhì)下出血，往往導(dǎo)致亞急性神經(jīng)功能缺損[6]。針道設(shè)計依賴術(shù)前MR檢查，不僅要求能清晰顯示靶點（如STN），而且應(yīng)盡可能提高腦內(nèi)血管的可視化水平。T2像因“開花現(xiàn)象”顯示的STN往往比實際偏大（主要體現(xiàn)在寬度），背外側(cè)與蒼白球傳出纖維束分界模糊不清，嚴(yán)重影響術(shù)前靶點設(shè)計。而且T2像因“流空效應(yīng)”僅能顯示腦膜腦表面及腦內(nèi)較大血管，用于針道設(shè)計會遺漏很多小血管。近年來常用的T1增強(qiáng)對較小動脈血管能清楚顯示，已經(jīng)成為針道設(shè)計的常規(guī)參考方法。但增強(qiáng)掃描時需注射造影劑，在特定情況下會引起不良反應(yīng)，如過敏反應(yīng)、消化道反應(yīng)、神經(jīng)毒性、血管毒性、腎毒性等，其中過敏反應(yīng)最常見，少數(shù)患者可導(dǎo)致嚴(yán)重后果。SWI不需注射造影劑，是否顯像清楚主要與順磁性物質(zhì)如鐵含量的多少有關(guān)，基底節(jié)如STN等鐵含量豐富故能較清楚顯示。不管是腦表面還是腦內(nèi)的血管特別是小靜脈血管也能在SWI上清楚顯像，因其含鐵豐富并與周圍腦組織能形成強(qiáng)烈的對比的緣故[7]。

本研究發(fā)現(xiàn)T1增強(qiáng)像、T2像及SWI三種掃描方法中，顯示血管的效果SWI最優(yōu)、T2最差。T1增強(qiáng)像及T2像能顯示的血管在SWI中均能清楚顯示，SWI還能額外顯示一些細(xì)小的腦組織內(nèi)血管。40%的針道在SWI中有血管而在T1增強(qiáng)像中未顯示，可能與造影劑顯像的延遲性與滯后性有關(guān)。分析發(fā)現(xiàn)SWI額外顯示的血管多為腦實質(zhì)內(nèi)小的靜脈性血管或橫穿支血管，可能原因為靜脈含有較多的脫氧血紅蛋白，其鈣及含鐵血黃素豐富，這相對于周圍腦組織是順磁性的，因此在SWI上能低信號顯影[8]。SWI能顯示比T1增強(qiáng)像及T2像更多的腦血管，如果不做SWI只按照T2規(guī)劃針道有很大概率在術(shù)中穿刺時碰到血管。本組10例患者術(shù)前采用T1增強(qiáng)像、T2像及SWI融合規(guī)劃針道，術(shù)中無一例出現(xiàn)出血及梗塞。但整體病例數(shù)偏少，SWI在術(shù)前靶點及針道設(shè)計中的優(yōu)勢還需要今后大宗病例研究?；仡櫛局行?014年5月到2017年5月完成的72例DBS手術(shù)，術(shù)前規(guī)劃采用T2像設(shè)計針道（沒有掃描T1增強(qiáng)像及SWI），手術(shù)中僅1例出現(xiàn)少量皮質(zhì)出血（10mL以下），術(shù)后一側(cè)肢體輕偏癱，保守治療兩周完全恢復(fù)。本中心實施的DBS手術(shù)出血率為 1.4%（1/72），與文獻(xiàn)報道基本一致[4，9]。DBS手術(shù)穿刺及植入電極時大的動脈血管往往被推離移位而不會被損傷，故引起出血往往是小的血管尤其是靜脈血管的損傷。SWI因其在顯示腦組織內(nèi)小血管特別是靜脈血管的獨特優(yōu)勢，故在DBS術(shù)前針道設(shè)計中具有極大的應(yīng)用價值。

本研究還發(fā)現(xiàn)T2像顯示的STN寬度明顯大于SWI，主要體現(xiàn)在外側(cè)界?？赡茉蚴荰2像顯示的STN外側(cè)界有一部分是蒼白球傳出纖維束，故比實際邊界偏外。而STN背外側(cè)含鐵量稀少，故SWI上顯示的外側(cè)界往往偏內(nèi)。DBS中電極植入STN的背外側(cè)運動區(qū)才能起到良好療效，因此術(shù)前影像學(xué)檢查是否能清楚顯示STN外側(cè)界用于靶點設(shè)計十分重要[8]。STN的實際外側(cè)界往往在T2像及SWI顯示的外側(cè)界之間，故二者結(jié)合用于靶點設(shè)計更加合理。

目前有文獻(xiàn)研究表明隨著帕金森病進(jìn)展，鐵在基底節(jié)區(qū)沉積會越來越多，故應(yīng)用SWI序列掃描帕金森病患者的基底節(jié)（如STN等）可反應(yīng)病情的嚴(yán)重程度[10]。而且SWI掃描可清晰顯示STN的邊界（特別是外側(cè)界及與黑質(zhì)的分界），結(jié)合其他MR掃描可用于靶點設(shè)計[6]。本研究提示SWI與T1增強(qiáng)像及T2像結(jié)合不僅能清楚顯示腦表面及腦組織內(nèi)血管還能顯示STN的邊界，用于術(shù)前規(guī)劃設(shè)計具有很大的應(yīng)用價值。