帕金森病丘腦底核腦深部刺激術(shù)中電極位置的監(jiān)測和校準(zhǔn)

楊超，冼文彪，陳竹寧，宣若恒，周勛，耿志杰，劉金龍*

（1中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院神經(jīng)外科，廣東廣州510080；2中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，廣東廣州510080；3廣東省醫(yī)療器械研究所，廣東廣州510500）

·論著·

帕金森病丘腦底核腦深部刺激術(shù)中電極位置的監(jiān)測和校準(zhǔn)

楊超1，冼文彪2，陳竹寧1，宣若恒1，周勛3，耿志杰3，劉金龍1*

（1中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院神經(jīng)外科，廣東廣州510080；2中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，廣東廣州510080；3廣東省醫(yī)療器械研究所，廣東廣州510500）

目的探討帕金森病 （PD）丘腦底核 （STN）腦深部電刺激 （DBS）術(shù)中電極位置的監(jiān)測和校準(zhǔn)。方法對20例帕金森病患者進(jìn)行雙側(cè)STN DBS治療，植入40側(cè)電極，通過術(shù)中微電極記錄 （MER）和X線成像進(jìn)行電極位置的監(jiān)測和校準(zhǔn)。結(jié)果所有患者的術(shù)后程控效果良好，術(shù)后1年，患者的UPDRSⅢ總分在開機(jī)未服藥狀態(tài)下明顯下降 （P＜0.05）。結(jié)論通過MER和X線成像可以監(jiān)測到靶點的偏差和電極的移位并實時糾正，提高手術(shù)療效，減少手術(shù)并發(fā)癥。

帕金森病；腦深部電刺激；丘腦底核；微電極記錄；X線成像

帕金森病 （Parkinson's disease，PD）是中老年常見的神經(jīng)系統(tǒng)變性疾病，2002年美國食品藥品管理局 （FDA）批準(zhǔn)腦深部電刺激 （deep brain stimulation，DBS）用于治療PD，丘腦底核 （subthalamic nucleus，STN）由于能明顯改善帕金森病患者運(yùn)動障礙、強(qiáng)直、震顫等主要癥狀，提高患者生活質(zhì)量，成為首選的治療靶點。STN DBS的療效和電極的植入位置直接相關(guān)，術(shù)中準(zhǔn)確找到靶點并固定電極十分重要。

1 資料與方法

1.1 一般資料 納入2011年至2013年于中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院就診并符合手術(shù)指征的原發(fā)性帕金森病患者20例，于本院接受雙側(cè)STN DBS手術(shù)，植入永久性刺激電極 （Medtronic 3389型）。DBS納入標(biāo)準(zhǔn)：①依據(jù)英國帕金森病協(xié)會腦庫標(biāo)準(zhǔn)診斷為原發(fā)性帕金森??；②年齡18～75歲；③病程4年以上；④難以緩解的運(yùn)動并發(fā)癥；⑤左旋多巴沖擊試驗改善率30%以上；⑥頭顱核磁共振基本正常。手術(shù)排除標(biāo)準(zhǔn)：①智能減退（簡易精神狀態(tài)檢查表MMSE＜26分）；②嚴(yán)重的精神或行為異常；③嚴(yán)重的代謝性疾病，循環(huán)、呼吸、腎臟或肝臟疾??；④診斷為繼發(fā)性帕金森綜合征或多系統(tǒng)萎縮。

1.2 治療方法 ①手術(shù)流程和手術(shù)方法：術(shù)前一天行頭顱MR掃描，MR數(shù)據(jù)導(dǎo)入神經(jīng)導(dǎo)航工作站 （iPlan，Brainlab，F(xiàn)eldkirchen，Germany）確定影像學(xué)靶點，避開腦室、腦溝、血管設(shè)計穿刺針道和入顱點。手術(shù)當(dāng)天早晨安裝頭架 （Leksell G frame，Elekta AB，Stockholm，Sweden）行頭部 CT掃描，CT數(shù)據(jù)和MR數(shù)據(jù)在工作站進(jìn)行融合，自動生成靶點坐標(biāo)、外展角度和軸位旋轉(zhuǎn)角度。病人固定頭位后，消毒，安裝十字準(zhǔn)線定位環(huán)，C臂X光機(jī)鋪無菌套后進(jìn)入術(shù)區(qū)調(diào)好位置備用，連X光機(jī)鋪巾。局麻后開顱，開14 mm骨孔，放置電極固定裝置（Stim loc， Medtronic， Minneapolis， MN， USA） 基環(huán)， 鈦釘固定基環(huán)。切開硬膜后，電凝蛛網(wǎng)膜和軟腦膜，切開小口，安裝推進(jìn)器，從靶上15mm開始，每推進(jìn)0.5mm進(jìn)行一次微電極記錄 （microelectrode recording，MER），測得STN信號開始的上界、信號消失的下界和黑質(zhì)。至少長于4 mm的針道可用，如果針道信號不理想，調(diào)整針道再次測試直到獲得滿意信號。在理想的針道，將微電極尖端退至STN信號下界，安裝十字準(zhǔn)線定位環(huán)，X線首次成像定位顯示針尖位置。從外套管內(nèi)拔出微電極，更換四觸點永久電極 （型號3389，Medtronic，Minneapolis，MN，USA），X線第二次成像定位，校對0觸點下緣是否和原圖像針尖齊平，如果移位，進(jìn)行調(diào)整，X線成像確認(rèn)。將外套管退出顱外，將Stimloc電極固定夾固定在基環(huán)上，扣上夾子夾住電極。拔出電極內(nèi)芯，將電極從推進(jìn)器中脫離并卡到基環(huán)凹槽里，蓋上蓋子將電極壓在凹槽上。X線第三次成像定位，如果電極位置與第二次圖像位置發(fā)生移位，表現(xiàn)為電極進(jìn)入更深，則松開固定裝置將電極后退重新固定，X線成像確認(rèn)。同法植入對側(cè)電極。之后改全麻下安裝延伸導(dǎo)線和脈沖發(fā)生器。②調(diào)整程控參數(shù)：術(shù)后1個月啟動脈沖發(fā)生器，定期隨訪，調(diào)整程控參數(shù) （刺激位點、頻率、脈寬及電壓），并逐漸調(diào)整藥量，在患者不出現(xiàn)明顯副作用的前提下，使癥狀緩解最明顯的程控參數(shù)為最佳程控參數(shù)，并依此持續(xù)電刺激。

1.3 術(shù)后隨訪和評價 分別在術(shù)前1周，術(shù)后開機(jī)狀態(tài)下1、3、6個月和1年對患者進(jìn)行評估。采用UPDRSⅢ運(yùn)動評分評價患者的運(yùn)動癥狀改善情況；記錄各隨訪時點的DBS電壓；記錄抗PD藥物的具體劑量，轉(zhuǎn)換為左旋多巴等效劑量進(jìn)行統(tǒng)計分析。

1.4 結(jié)果分析 采用SPSS 13.0進(jìn)行統(tǒng)計處理，采用自身配對設(shè)計，進(jìn)行描述性分析，各指標(biāo)以±s表示，手術(shù)前后各指標(biāo)變化以改善率 （%）表示，改善率 （%）＝｜術(shù)后分值 －術(shù)前分值｜／術(shù)前分值×100%，采用配對t檢驗或Wilcoxon秩和檢驗。

2 結(jié)果

①術(shù)后開機(jī)狀態(tài)下1個月、3個月、6個月和1年，在“未服藥”狀態(tài)下UPDRSⅢ改善率分別為48%、39%、40%和48%，術(shù)后1年的UPDRSⅢ總分在開機(jī)未服藥狀態(tài)下明顯下降，差異有統(tǒng)計學(xué)意義 （P＜0.05）。②所有患者術(shù)后1年的藥量較術(shù)前均有明顯減少，每日左旋多巴等效劑量 （levodopa equivalent daily dose， LEDD） 由術(shù)前的 （777.08 ± 269.89） mg減少至術(shù)后 12 個月的 （523.15 ± 255.56） mg （P ＜0.01）， 減少了32.7%。③20例患者40側(cè)電極，Stim loc固定，有16側(cè)電極在蓋蓋子后發(fā)生0.3～0.7mm的下移，平均0.5mm，電極移位發(fā)生率40%。予松開Sti m loc將電極退出一點后重新固定。④全部病例術(shù)后早期均有微毀損效應(yīng)，無死亡，無顱內(nèi)血腫，無頭皮感染，無躁狂，有1例患者出現(xiàn)焦慮抑郁狀態(tài)。

3 討論

STN較小，約為5 mm×7 mm×9 mm，周圍有內(nèi)囊、內(nèi)側(cè)丘系、動眼神經(jīng)核、核上纖維等重要結(jié)構(gòu)。MER、術(shù)中測試和術(shù)中影像檢查是保障術(shù)中電極植入準(zhǔn)確位置的重要手段。Blume等［1］報道術(shù)中測試時只需比實際程控更低的電刺激就能起效，但是需要比實際程控時更高的電刺激患者才出現(xiàn)副作用，即術(shù)中測試會提示比較寬的治療窗口，更樂觀的術(shù)后療效預(yù)估，這削弱了術(shù)中測試的重要性。盡管近年來術(shù)前影像技術(shù)和靶點計劃工作站的進(jìn)步，卻未能降低MER和術(shù)中影像檢查的重要性。

STN核團(tuán)雖然很小，但是根據(jù)動物解剖和生理研究獲得的證據(jù)，其分成3個功能區(qū)，分別是運(yùn)動亞區(qū)、邊緣系統(tǒng)相關(guān)亞區(qū)和連帶運(yùn)動亞區(qū)，運(yùn)動亞區(qū)所占體積最大。近年來研究［2］表明，DBS術(shù)后抗帕金森效果最好的接觸點應(yīng)該在STN運(yùn)動部的背外側(cè)，即STN的邊界區(qū)及其相鄰的未定帶、福雷爾區(qū)和丘腦束，該點比術(shù)前MR計劃的影像學(xué)靶點以及術(shù)中MER測得的電生理靶點更偏外和偏上，約60%位于STN內(nèi)，約40%位于STN外的白質(zhì)里。通過神經(jīng)元放電的頻率和關(guān)節(jié)運(yùn)動相關(guān)性可以區(qū)分STN的運(yùn)動亞區(qū)和非運(yùn)動亞區(qū)，再以0.5 mm推進(jìn)記錄該點細(xì)胞的背景電活動和放電頻率在被動運(yùn)動時的變化，可以在亞毫米水平明確該點與對側(cè)上下肢關(guān)節(jié)被動運(yùn)動相關(guān)的細(xì)胞。絕大部分下肢運(yùn)動相關(guān)細(xì)胞分布在STN內(nèi)側(cè)1／2核團(tuán)的中心區(qū)域，而絕大部分上肢運(yùn)動相關(guān)細(xì)胞比較均勻地分布在STN的外側(cè)核團(tuán)內(nèi)［3］。STN DBS穿刺角度均為從前外上向后內(nèi)下，MER可以幫助了解該患者個體化的STN深度和對應(yīng)肢體反應(yīng)的關(guān)系，為針對上肢或下肢為主進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控提供了電生理依據(jù)，有可能提示最有效的觸點坐標(biāo)，在比較小的電壓下獲得更好的療效，延長脈沖發(fā)生器電池的壽命。

MER記錄到STN特征細(xì)胞放電的針道長度至少要達(dá)到4 mm才可以選擇作為最終靶點，記錄到的特征放電越長的針道，電極和STN的接觸面積越大，手術(shù)程控有更多的選擇，可能給病人帶來更好的療效。DBS電極 （Medtronic 3389）每個觸點長1.5mm、 直徑 1.27mm， 觸點之間間隔 0.5mm， 因此每個觸點幾何中心之間距離為2 mm，從觸點0的下緣到觸點3的上緣距離為7.5mm。因為穿刺角度已知，所以觸點1、2、3的坐標(biāo)可以通過觸點0的坐標(biāo)計算出來，前提是觸點0的下緣精準(zhǔn)地放置在MER記錄電極尖端的坐標(biāo)上。

即使MER找到理想的針道，在拔出微電極置換成永久電極的各個步驟，都有可能出現(xiàn)電極最終位置偏離電生理靶點，微小的移位可能刺激的是完全不同的神經(jīng)纖維束，引起較大的副作用，電壓加不上去而無法獲得預(yù)期的療效。之前我們報道了使用Stimloc減少電極移位的優(yōu)勢［4］，本研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)即使在電極固定夾夾住電極后沒有移位，但在拔出電極針芯，將電極卡到基環(huán)凹槽，到蓋上蓋子的過程中，仍然有可能向深部移位0.5mm。過深的電極如稍偏前，觸及腹側(cè)STN，很可能會增加DBS術(shù)后狂躁、沖動控制障礙、抑郁等精神癥狀的發(fā)生率［5］。本研究表明，應(yīng)用Stimloc鎖定電極后有必要再次進(jìn)行X線成像，即刻檢查永久電極放置的準(zhǔn)確性，以便術(shù)者馬上校正電極移位，這對于提高療效，減少副反應(yīng)，避免再次手術(shù)有重要意義。

[1]Blume J,Schlaier J,Rothenfuber E,et al.Intraoperative clinical testing overestimates the therapeutic window of the permanent DBS electrode in the subthalamic nucleus[J].Acta Neurochirurgica,2017,159(9):1721-1726.

[2]Garcia-Garcia D,Guridi J,Toledo JB,et al.Stimulation sites in the subthalamic nucleus and clinical improvement in Parkinson's disease:a new approach for active contact localization[J].J Neurosurg,2016,125(5):1068-1079.

[3]Lambert C,Zrinzo L,Nagy Z,et al.Confirmation of functional zones within the human subthalamic nucleus:patterns of connectivity and sub-parcellation using diffusion weighted imaging[J].Neuroimag e,2012,60(1):83-94.

[4]楊超,劉金龍,陳玲,等.電極鎖定裝置在帕金森病腦深部電刺激術(shù)中應(yīng)用效果觀察 [J].臨床醫(yī)學(xué)工程,2011,18(10):1503-1504.

[5]Hidding U,Gulberti A,Horn A,et al.Impact of combined subthalamic nucleus and substantia nigra stimulation on neuropsychiatric symptoms in Parkinson's disease patients[J].Parkinsons Dis,2017,2017:7306192.

Monitoring and Revision of Electrode Dislocation in Deep Brain Stimulation Surgery of Subthalamic Nucleus in Parkinson's Disease

//YANG Chao1,XIAN Wenbiao2,CHEN Zhuning1,XUAN Ruoheng1,ZHOU Xun3,GENG Zhijie3,LIU Jinlong1*(1Neurosurgery Department,2Neurology Department,the First Affiliated Hospital of Sun Yat-sen University,Guangzhou 510080,China;3Guangdong Institute of Medical Instruments,Guangzhou 510500,China;*Corresponding author:LIU Jinlong,E-mail:pedro_y@126.com)

ObjectiveTo explore the monitoring and revision of electrode in STN DBS surgery for Parkinson's disease(PD)patients.MethodsA total of 20 cases of PD patients were input40 electrodes in bilateral STN DBS surgery.Intraoperative microelectrode recording(MER)and X-ray imaging were used to monitor and revise the location of electrodes.ResultsAll patients had good postoperative program control efficacy.1 year after surgery,the total score of UPDRS Ⅲ in the state of power-on and medication-off decreased significantly(P＜0.05).ConclusionsThe application of MER and X-ray imaging can monitor the deviation of target and the shift of electrode,and correct the dislocation in real time,so as to improve surgical efficacy and reduce surgical complications.

Parkinson's disease;Deep brain stimulation;Subthalamic nucleus;Microelectrode recording;X-ray imaging

R741.05

A

10.3969/j.issn.1674-4659.2017.10.1333

2017－07－07

廣東省科技計劃項目 （項目編號：2013B090500098）

楊超 （1975－），男，醫(yī)學(xué)博士，副主任醫(yī)師，從事神經(jīng)外科臨床和教學(xué)工作。

*通訊作者：劉金龍， E－mail： pedro＿y＠126.com。

（責(zé)任編輯：常海慶）