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脑深部电刺激(Deep brain stimulation,DBS)手术是通过立体定向方法对颅内特定核团精确定位,在设备辅助下植入刺激电极进行电刺激,从而改变相关核团兴奋性,以达到改善帕金森疾病和肌张力障碍的临床症状、控制癫痫发作、缓解疼痛、痴呆、精神类疾病症状等的一种神经调控技术,现已成为治疗神经外科功能性疾病的重要手段之一[1]。
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DBS是立体定向手术中对精度要求最高的术式,即使在几毫米的核团内,功能分区也有所不同,电极植入到不同位置,手术效果也会产生差异影响。因此不仅需要将电极精准植入到目标核团内,同时还需保证电极刺激到所属的功能分区。那么如何通过全流程干预,严格把控各个环节,从而确保电极的精准植入呢?需要做到如下几点:
1. 影像学定位
最初影像学定位,会根据AC-PC线,通过MRI解剖图谱可推断和确定核团靶点位置。随着神经影像学的进步使脑内结构的分辨率不断提高,如磁敏感加权成像SWI和定量磁化率成像QSM,可以更好地分辨STN的边界。更高场强的MRI影像数据,也可以提供更多的核团影像学细节。医生可以在直视下识别核团,从而完成解剖定位。
除此之外,人工智能核团分割算法也应运而生,其能够依靠相关影像序列自动提取核团,实现核团可视化的功能,辅助临床更加准确的完成靶点定位。联影智融颅脑医学影像处理软件可通过简单操作,自动提取多个核团,为临床提供更加智能、便捷的靶点定位体验。
联影智融颅脑医学影像处理软件 - 核团提取
2. 机器人辅助电极植入
术前规划完成后,术中如何将电极准确的植入到患者脑内,从而完成微电极记录和电极植入呢?传统方法是在立体定向框架引导下进行操作,但传统框架辅助的DBS手术也存在一些不足,例如术前患者需在局麻下安装定向框架、增加患者心理负担;术中反复人工确认靶点坐标参数,多次手动调整定向框架等行为,最终均会影响电极植入的精准性。
近年来随着神经外科手术机器人技术的日渐成熟,其在DBS手术中的表现与立体定向框架而言,更具显著优势。术前,软件能够融合多模态影像数据,矫正金属伪影,从而避免定向框架变形受力所带来的精度影响。术中,机器人可实时进行精度验证和二次注册的操作,有效减少了因框架手动调整坐标和患者头部位移产生的误差。因此,手术机器人的应用将有效减少人为误差,极大提升电极植入精度。
3. 微电极记录
影像学方法通过颅脑解剖结构定位靶点,但因扫描伪影等因素影响使其存在一定误差。与之不同的微电极记录法(Microelectrode recording,MER)是一种基于靶点区域参与特殊大脑功能活动的特点来标定靶点的方法。通过神经外科手术机器人的引导置入微电极,然后记录其周围10~15mm路径上的电生理情况,通过比较不同深度和位置的电生理信号特征,探测靶点的功能区域,最终确认电极植入深度。微电极技术的发展使靶点的定位由解剖定位飞跃到功能定位,手术疗效也有了质的改变。微电极技术发展到今天,已能记录到单个细胞的细胞外电活动,可辨认其结构和确定毁损范围[2]。
联影智融智慧一体化神外手术机器人引导下进行电生理监测
在帕金森症的外科手术治疗中,关于微电极记录技术的争论一直存在,诸如微电极技术是否需要,是否可以临床常规应用,该技术是否会增加脑出血危险性等等。此外,由于各种原因是否会延长手术时间,对这些争论,现在还没有准确的结论[3]。
4. 影像学确认
术中或术后影像是电极植入的关键步骤,用于确认电极最终位置。扫描确认方式各异,有的使用C臂机透视判断植入准确性,有的则采用CT、O-arm、MRI进行影像学确认,将采集得到的CT图像与MR图像进行图像配准与融合,便于进行目标核团的观测和定位,这也是目前确认电极位置最常用的方法。
联影智融颅脑医学影像处理软件-确认电极位置
总结
DBS手术全流程管理至关重要。需在各个环节严格把控,从而保证最终手术效果。
术前、术中、术后,均需借助高端影像设备、智能规划系统、神经外科手术机器人、电生理监测等高、精、尖的医疗装备,高效、精准、安全的辅助每一环节,助力提升电极植入的准确性和有效性。
参考文献:
[1]中国医师协会功能神经外科专家委员会,中华医学会神经外科学分会功能神经外科学组,中国医师协会神经调控专业委员会,等.神经外科手术机器人辅助脑深部电刺激手术的中国专家共识[J].中国微侵袭神经外科杂志,2021,26(7):5.
[2] 曾雪,胡春华.帕金森病脑深部刺激疗法中STN靶点定位方法综述[J].世界最新医学信息文摘:电子版, 2012.
[3] 胡小吾,周晓平,王来兴, 等. 苍白球腹后部毁损术中的靶点定位方法探讨. 第二军医大学学报,2001, 22(8):755- 757.
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