皮质脑电图μ节律术中定位运动区皮质的研究
2019-05-27 周思捷 王国良 姜涛 中国微侵袭神经外科杂志
大脑功能区病变手术治疗要在保留功能前提下，最大程度切除病变，准确术中功能区定位是关键。直接电刺激（direct electrical stimulation，DES）是脑功能区定位的金标准，但存在耗时长，诱发癫痫及病人无法配合等问题。皮质脑电图（electrocorticography，ECoG）利用内源信号定位脑皮质功能，记录一系列脑电信号在运动时出现特征性变化，使其在术中定位脑功能区成为可能。
大脑功能区病变手术治疗要在保留功能前提下，最大程度切除病变，准确术中功能区定位是关键。直接电刺激（direct electrical stimulation，DES）是脑功能区定位的金标准，但存在耗时长，诱发癫痫及病人无法配合等问题。皮质脑电图（electrocorticography，ECoG）利用内源信号定位脑皮质功能，记录一系列脑电信号在运动时出现特征性变化，使其在术中定位脑功能区成为可能。本研究采用小波分析方法，从ECoG提取与运动相关的特征μ节律，再量化事件相关去同步化现象（event-related desynchronization，ERD），确定每一电极下大脑皮质与运动区的关系，完成运动区定位，并以DES为金标准，验证其灵敏性与特异性。
1.对象与方法
1.1临床资料
2012年6月-2015年12月在广州军区广州总医院神经外科进行唤醒手术，术中采集ECoG且病变位于运动区病人8例。男5例，女3例；年龄20~57岁，平均38.3岁。起病症状：癫痫5例，头痛3例。术前行MRI检查，病变体积13.5~101.3 cm3。病变均位于左侧，其中额叶6例，顶叶1例，颞岛叶1例。术后病理：星形细胞瘤3例，少突胶质细胞瘤2例，少突星形细胞瘤1例，海绵状血管瘤2例。病人均无神经功能障碍。
表1 8例运动区病变病例的基本资料
1.2手术方法
病人均在全麻术中唤醒状态下手术，术中采用超声确定病灶位置和范围。术中皮质DES定位运动区皮质：双极神经电刺激（OSIRIS电刺激仪，间隔5mm，Inomed公司），频率60Hz，波宽1ms，电流2.0~6.0mA，持续时间1s。对侧肢体或面部诱发出动作为阳性，刺激阳性区域用数字标记，并记录为“DES+”。
1.3皮质脑电图采集方法
采用1×6、1×8、2×5或4×6硬膜下皮质电极提取ECoG数据，电极片直径5mm，间隔10mm；数据采样率为1000Hz，通过0.05~1000Hz通带滤波。分别采集1min静息与运动状态下ECoG信号，从运动与静止状态的每一导联ECoG信号中随机截取9个样本，其中运动、静止状态样本各1170个。
1.4ECoG数据处理方法
利用小波变换对原始ECoG数据进行多层分解和重构，提取4个主要节律（δ、θ、μ、β），重构信号的运动前后能量比为特征量。
2.结果
2.1不同阈值分类
运动时脑电信号出现明显ERD，且μ节律（8~12Hz）运动时刻前800ms内信号的能量与运动时刻后800ms内信号的能量差值比最明显。以μ节律ERD为特征量，分别以10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%为分类阈值进行分类，统计每一导联上样本的特征量ERD，累加并取平均值，并以每一导联的总ERD平均值超过该阈值的电极点标记为ECoG+，否则为ECoG-。
表2 ECoG μ节律阈值分类检出比较
2.2μ节律灵敏性与特异性
以DES为金标准，计算灵敏性和特异性。病人皮质DES均定位出运动区，DES阳性区域21个，通过设定阈值下限分类，当阈值逐渐增大，灵敏性逐渐下降；当特征阈值逐渐减小，特异性逐渐下降。当阈值确定为40%时，灵敏性和特异性分别是81.0%、91.7%，在不明显降低正确检出率情况下，能减少识别无效特征值。
典型病例：左额叶星形细胞瘤，术中放置20个电极。与DES比较，该病例ECoG定位运动区灵敏性与特异性达100%。
图1 ECoG μ节律平均阈值对应的灵敏性及特异性趋势图
图2 ECoG分析定位运动区。2A术中电刺激结果，1和2为手指运动区，3命名不能，A、B、C分别是肿瘤前界、后界、外侧界2B脑电图采集，8、9和10为运动区2C利用皮质脑电信号小波分析μ节律的ERD，以40%为阈值，可发现ECoG定位运动区灵敏性和特异性均为100.0%
2.3切除程度和术后神经功能评估
术后48h内复查头颅MRI，病变全切除7例，次全切除1例。3例术后早期（术后1~3d）出现轻度神经功能障碍，持续2周~1个月；无晚期新发神经功能障碍。3例术前存在颅内压增高表现的病人，均在术后1个月好转。术后3个月随访癫痫控制情况，8例病人均无癫痫发作，其中5例术前有癫痫发作的病人，术后正规服用抗癫痫药物。
3.讨论
随着麻醉技术发展，唤醒开颅手术已广泛应用于脑功能区手术定位，通过术中DES可准确定位脑功能区，在最大程度切除病变的同时，保留重要神经功能。DES是术中功能区定位金标准，但其耗时性、后放电及诱发癫痫等问题，阻碍术中定位进程。为提高功能区手术质量，ECoG信号改变与特定脑皮质活动的联系，成为功能区定位的一种新方法。ECoG监测多应用于癫痫外科手术，手术前后使用ECoG进行运动或语言皮质定位。
ECoG记录的一系列脑电频率，说明脑功能活动与其密切联系，通过不同频段可量化脑功能活动。其成分包括δ节律（＜4Hz），θ节律（4~7Hz），μ节律（8~12Hz），β节律（13~30Hz）及γ节律（＞30Hz），每个节律都可能成为脑功能定位的标准。PFURTSCHELLER和LOPES发现低频节律由运动丘脑皮质通路产生，当脑皮质被激活时其振幅减低，同时也被视为运动感觉区的空闲节律。在低频节律和高频节律之间，μ节律具有较高运动相关性。
μ节律是大脑感觉运动区皮质的特异性脑电节律，肢体真实运动或想象运动会在感觉运动皮质区域引起μ节律和β节律的ERD或事件相关同步化（ERS），而且不同肢体ERD或ERS在皮质运动区的空间分布，也符合躯体特定区域分布的特征。因此，通过检测皮质运动功能区存在的特异性脑电μ节律，及其在肢体运动时产生的ERD或ERS在皮质的空间分布，可静态和动态检测定位皮质运动功能区的空间分布。既往功能影像学定位功能区，病人需执行多个不同复杂任务，计算数据繁琐，评估fMRI、脑磁图的灵敏性和特异性为65%~90%。
ECoG反映实际神经电生理现象，整体程序方便，临床可快速实时计算，本研究μ节律有较高灵敏性和特异性，且为一个无创定位技术，降低癫痫发作风险，显著缩短脑功能定位时间。然而，ECoG定位需要病人配合，如果病人临床症状太重无法执行任务，测试将达不到满意临床结果。本研究通过小波分析ECoG节律，结果显示μ节律具更好运动定位和ERD特征。在运动状态下，ECoG信号μ节律ERD变化最明显，以40%阈值作为特征值，与DES相比，ECoG定位有较高灵敏性（81.0%）和特异性（91.7%），证实ECoG定位运动区具有临床可行性，可能替代DES，成为一种定位功能区的新方法。
原始出处：
周思捷,王国良,姜涛,王伟民,刘永超,吴效明,白红民.皮质脑电图μ节律术中定位运动区皮质的研究[J].中国微侵袭神经外科杂志,2018(05):201-203.
版权声明：
本网站所有内容来源注明为“梅斯医学”或“MedSci原创”的文字、图片和音视频资料，版权均属于梅斯医学所有。非经授权，任何媒体、网站或个人不得转载，授权转载时须注明来源为“梅斯医学”。其它来源的文章系转载文章，或“梅斯号”自媒体发布的文章，仅系出于传递更多信息之目的，本站仅负责审核内容合规，其内容不代表本站立场，本站不负责内容的准确性和版权。如果存在侵权、或不希望被转载的媒体或个人可与我们联系，我们将立即进行删除处理。
在此留言
本网站所有内容来源注明为“梅斯医学”或“MedSci原创”的文字、图片和音视频资料，版权均属于梅斯医学所有。非经授权，任何媒体、网站或个人不得转载，授权转载时须注明来源为“梅斯医学”。其它来源的文章系转载文章，或“梅斯号”自媒体发布的文章，仅系出于传递更多信息之目的，本站仅负责审核内容合规，其内容不代表本站立场，本站不负责内容的准确性和版权。如果存在侵权、或不希望被转载的媒体或个人可与我们联系，我们将立即进行删除处理。
在此留言
