帕金森病丘脑底核脑深部刺激术中电极位置的监测和校准

杨超，冼文彪，陈竹宁，宣若恒，周勋，耿志杰，刘金龙*

（1中山大学附属第一医院神经外科，广东广州510080；2中山大学附属第一医院神经内科，广东广州510080；3广东省医疗器械研究所，广东广州510500）

·论著·

帕金森病丘脑底核脑深部刺激术中电极位置的监测和校准

杨超1，冼文彪2，陈竹宁1，宣若恒1，周勋3，耿志杰3，刘金龙1*

（1中山大学附属第一医院神经外科，广东广州510080；2中山大学附属第一医院神经内科，广东广州510080；3广东省医疗器械研究所，广东广州510500）

目的探讨帕金森病 （PD）丘脑底核 （STN）脑深部电刺激 （DBS）术中电极位置的监测和校准。方法对20例帕金森病患者进行双侧STN DBS治疗，植入40侧电极，通过术中微电极记录 （MER）和X线成像进行电极位置的监测和校准。结果所有患者的术后程控效果良好，术后1年，患者的UPDRSⅢ总分在开机未服药状态下明显下降 （P＜0.05）。结论通过MER和X线成像可以监测到靶点的偏差和电极的移位并实时纠正，提高手术疗效，减少手术并发症。

帕金森病；脑深部电刺激；丘脑底核；微电极记录；X线成像

帕金森病 （Parkinson's disease，PD）是中老年常见的神经系统变性疾病，2002年美国食品药品管理局 （FDA）批准脑深部电刺激 （deep brain stimulation，DBS）用于治疗PD，丘脑底核 （subthalamic nucleus，STN）由于能明显改善帕金森病患者运动障碍、强直、震颤等主要症状，提高患者生活质量，成为首选的治疗靶点。STN DBS的疗效和电极的植入位置直接相关，术中准确找到靶点并固定电极十分重要。

1 资料与方法

1.1 一般资料 纳入2011年至2013年于中山大学附属第一医院就诊并符合手术指征的原发性帕金森病患者20例，于本院接受双侧STN DBS手术，植入永久性刺激电极 （Medtronic 3389型）。DBS纳入标准：①依据英国帕金森病协会脑库标准诊断为原发性帕金森病；②年龄18～75岁；③病程4年以上；④难以缓解的运动并发症；⑤左旋多巴冲击试验改善率30%以上；⑥头颅核磁共振基本正常。手术排除标准：①智能减退（简易精神状态检查表MMSE＜26分）；②严重的精神或行为异常；③严重的代谢性疾病，循环、呼吸、肾脏或肝脏疾病；④诊断为继发性帕金森综合征或多系统萎缩。

1.2 治疗方法 ①手术流程和手术方法：术前一天行头颅MR扫描，MR数据导入神经导航工作站 （iPlan，Brainlab，Feldkirchen，Germany）确定影像学靶点，避开脑室、脑沟、血管设计穿刺针道和入颅点。手术当天早晨安装头架 （Leksell G frame，Elekta AB，Stockholm，Sweden）行头部 CT扫描，CT数据和MR数据在工作站进行融合，自动生成靶点坐标、外展角度和轴位旋转角度。病人固定头位后，消毒，安装十字准线定位环，C臂X光机铺无菌套后进入术区调好位置备用，连X光机铺巾。局麻后开颅，开14 mm骨孔，放置电极固定装置（Stim loc， Medtronic， Minneapolis， MN， USA） 基环， 钛钉固定基环。切开硬膜后，电凝蛛网膜和软脑膜，切开小口，安装推进器，从靶上15mm开始，每推进0.5mm进行一次微电极记录 （microelectrode recording，MER），测得STN信号开始的上界、信号消失的下界和黑质。至少长于4 mm的针道可用，如果针道信号不理想，调整针道再次测试直到获得满意信号。在理想的针道，将微电极尖端退至STN信号下界，安装十字准线定位环，X线首次成像定位显示针尖位置。从外套管内拔出微电极，更换四触点永久电极 （型号3389，Medtronic，Minneapolis，MN，USA），X线第二次成像定位，校对0触点下缘是否和原图像针尖齐平，如果移位，进行调整，X线成像确认。将外套管退出颅外，将Stimloc电极固定夹固定在基环上，扣上夹子夹住电极。拔出电极内芯，将电极从推进器中脱离并卡到基环凹槽里，盖上盖子将电极压在凹槽上。X线第三次成像定位，如果电极位置与第二次图像位置发生移位，表现为电极进入更深，则松开固定装置将电极后退重新固定，X线成像确认。同法植入对侧电极。之后改全麻下安装延伸导线和脉冲发生器。②调整程控参数：术后1个月启动脉冲发生器，定期随访，调整程控参数 （刺激位点、频率、脉宽及电压），并逐渐调整药量，在患者不出现明显副作用的前提下，使症状缓解最明显的程控参数为最佳程控参数，并依此持续电刺激。

1.3 术后随访和评价 分别在术前1周，术后开机状态下1、3、6个月和1年对患者进行评估。采用UPDRSⅢ运动评分评价患者的运动症状改善情况；记录各随访时点的DBS电压；记录抗PD药物的具体剂量，转换为左旋多巴等效剂量进行统计分析。

1.4 结果分析 采用SPSS 13.0进行统计处理，采用自身配对设计，进行描述性分析，各指标以±s表示，手术前后各指标变化以改善率 （%）表示，改善率 （%）＝｜术后分值 －术前分值｜／术前分值×100%，采用配对t检验或Wilcoxon秩和检验。

2 结果

①术后开机状态下1个月、3个月、6个月和1年，在“未服药”状态下UPDRSⅢ改善率分别为48%、39%、40%和48%，术后1年的UPDRSⅢ总分在开机未服药状态下明显下降，差异有统计学意义 （P＜0.05）。②所有患者术后1年的药量较术前均有明显减少，每日左旋多巴等效剂量 （levodopa equivalent daily dose， LEDD） 由术前的 （777.08 ± 269.89） mg减少至术后 12 个月的 （523.15 ± 255.56） mg （P ＜0.01）， 减少了32.7%。③20例患者40侧电极，Stim loc固定，有16侧电极在盖盖子后发生0.3～0.7mm的下移，平均0.5mm，电极移位发生率40%。予松开Sti m loc将电极退出一点后重新固定。④全部病例术后早期均有微毁损效应，无死亡，无颅内血肿，无头皮感染，无躁狂，有1例患者出现焦虑抑郁状态。

3 讨论

STN较小，约为5 mm×7 mm×9 mm，周围有内囊、内侧丘系、动眼神经核、核上纤维等重要结构。MER、术中测试和术中影像检查是保障术中电极植入准确位置的重要手段。Blume等［1］报道术中测试时只需比实际程控更低的电刺激就能起效，但是需要比实际程控时更高的电刺激患者才出现副作用，即术中测试会提示比较宽的治疗窗口，更乐观的术后疗效预估，这削弱了术中测试的重要性。尽管近年来术前影像技术和靶点计划工作站的进步，却未能降低MER和术中影像检查的重要性。

STN核团虽然很小，但是根据动物解剖和生理研究获得的证据，其分成3个功能区，分别是运动亚区、边缘系统相关亚区和连带运动亚区，运动亚区所占体积最大。近年来研究［2］表明，DBS术后抗帕金森效果最好的接触点应该在STN运动部的背外侧，即STN的边界区及其相邻的未定带、福雷尔区和丘脑束，该点比术前MR计划的影像学靶点以及术中MER测得的电生理靶点更偏外和偏上，约60%位于STN内，约40%位于STN外的白质里。通过神经元放电的频率和关节运动相关性可以区分STN的运动亚区和非运动亚区，再以0.5 mm推进记录该点细胞的背景电活动和放电频率在被动运动时的变化，可以在亚毫米水平明确该点与对侧上下肢关节被动运动相关的细胞。绝大部分下肢运动相关细胞分布在STN内侧1／2核团的中心区域，而绝大部分上肢运动相关细胞比较均匀地分布在STN的外侧核团内［3］。STN DBS穿刺角度均为从前外上向后内下，MER可以帮助了解该患者个体化的STN深度和对应肢体反应的关系，为针对上肢或下肢为主进行精准调控提供了电生理依据，有可能提示最有效的触点坐标，在比较小的电压下获得更好的疗效，延长脉冲发生器电池的寿命。

MER记录到STN特征细胞放电的针道长度至少要达到4 mm才可以选择作为最终靶点，记录到的特征放电越长的针道，电极和STN的接触面积越大，手术程控有更多的选择，可能给病人带来更好的疗效。DBS电极 （Medtronic 3389）每个触点长1.5mm、 直径 1.27mm， 触点之间间隔 0.5mm， 因此每个触点几何中心之间距离为2 mm，从触点0的下缘到触点3的上缘距离为7.5mm。因为穿刺角度已知，所以触点1、2、3的坐标可以通过触点0的坐标计算出来，前提是触点0的下缘精准地放置在MER记录电极尖端的坐标上。

即使MER找到理想的针道，在拔出微电极置换成永久电极的各个步骤，都有可能出现电极最终位置偏离电生理靶点，微小的移位可能刺激的是完全不同的神经纤维束，引起较大的副作用，电压加不上去而无法获得预期的疗效。之前我们报道了使用Stimloc减少电极移位的优势［4］，本研究进一步发现即使在电极固定夹夹住电极后没有移位，但在拔出电极针芯，将电极卡到基环凹槽，到盖上盖子的过程中，仍然有可能向深部移位0.5mm。过深的电极如稍偏前，触及腹侧STN，很可能会增加DBS术后狂躁、冲动控制障碍、抑郁等精神症状的发生率［5］。本研究表明，应用Stimloc锁定电极后有必要再次进行X线成像，即刻检查永久电极放置的准确性，以便术者马上校正电极移位，这对于提高疗效，减少副反应，避免再次手术有重要意义。

[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]杨超,刘金龙,陈玲,等.电极锁定装置在帕金森病脑深部电刺激术中应用效果观察 [J].临床医学工程,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

广东省科技计划项目 （项目编号：2013B090500098）

杨超 （1975－），男，医学博士，副主任医师，从事神经外科临床和教学工作。

*通讯作者：刘金龙， E－mail： pedro＿y＠126.com。

（责任编辑：常海庆）