Сложность хирургического лечения функциональных поражений мозга заключается в трудности правильной интраоперационной локализации функциональных зон мозга. В настоящее время наиболее точным, надежным и малоинвазивным методом определения местоположения функциональных зон мозга является интраоперационная прямая электростимуляция, однако неправильные методы стимуляции и настройки параметров могут привести к ложноположительным и ложноотрицательным результатам стимуляции, что вызывает определенные трудности в определении местоположения функциональных зон. В данной статье приводится обзор литературы по прямой электростимуляции и обзор истории, основных принципов, базовых параметров и соображений прямой электростимуляции в надежде обеспечить основу для клинического улучшения эффективности применения интраоперационной электростимуляции.
В хирургии при внутримозговых поражениях функциональной зоны агрессивное удаление поражения без послеоперационных нарушений конечностей и речи, что позволяет сохранить качество жизни пациента, стало особой задачей в современной нейрохирургии. Сложность данного вида операции заключается в интраоперационной трудности правильной локализации функциональной зоны мозга. В настоящее время наиболее точным и надежным методом определения местоположения функциональных областей мозга является интраоперационная прямая электростимуляция, с помощью которой можно в режиме реального времени определить необходимые области двигательной, сенсорной и языковой функции мозга. Однако при неправильном методе стимуляции легко могут возникнуть ложноположительные и ложноотрицательные результаты [1-2]. Поэтому в данной статье рассматривается история, основные принципы, базовые параметры и соображения прямой электростимуляции путем обзора литературы по прямой электростимуляции в надежде создать основу для повышения эффективности интраоперационной электростимуляции.
1. необходимость прямой электростимуляции в хирургии функциональных зон
Для доброкачественных образований или низкосортных глиом с длительным периодом выживания качество послеоперационного выживания пациента является залогом успеха операции. Частота возникновения стойкого неврологического дефицита после операции по поводу функциональных поражений достигала 15-27,5% до применения методов локализации функциональных зон [3], тогда как при использовании прямой интраоперационной электростимуляции для локализации функциональной зоны мозга эта частота снизилась до 6,5% [4]. Duffau et al [4] сообщили, что частота субтотальной и тотальной резекции функциональных поражений составляла 37,0% и 6,0%, соответственно, до применения прямой электростимуляции, но увеличилась до 50,8% и 25,4%, соответственно, после применения интраоперационной электростимуляции. Поэтому существует необходимость в локализации функциональной области, на которую могут влиять многие факторы, такие как: (i) наличие изменчивости функциональной области. Uematsu et al [5] пришли к выводу, что моторная кора находится на 2 см дальше центральной борозды при классической соматической локализации, в то время как Gilbert et al [6] обнаружили, что подталкивание опухоли может сместить функциональную область на (2 ± 1,3) см. (ii) Неинвазивные методы локализации ограничены. Современные методы визуализации, такие как ПЭТ, функциональная МРТ (фМРТ) и магнитоэнцефалография, позволили локализовать сенсорную и моторную кору до операции. Однако эти методы все еще не являются точными в локализации сложных функциональных областей мозга, например, фМРТ имеет чувствительность 81% и специфичность 53% для локализации языковых областей [7]. Эти методы не могут контролировать расположение функциональных областей мозга в реальном времени интраоперационно, не могут локализовать волокна белого вещества, выявить все области коры, связанные с той или иной функцией, но не могут определить, какие области необходимо сохранить. Диффузионная тензорная томография (DTI) может использоваться для предоперационного и неинвазивного определения распределения белого вещества пациента, но визуализация нервных волокон на DTI не равнозначна миелиновым нервным волокнам в ткани мозга; особенно при наличии патологических изменений в ткани мозга, трассировки DTI никогда не должны использоваться непосредственно как единственная основа для предоперационной оценки функции пучков нервных волокон и послеоперационного неврологического прогноза. Изображения DTI, совмещенные с навигацией, могут быть использованы в качестве предварительной основы для определения расположения трактов нервных волокон, и хирургический подход может быть выбран соответствующим образом, но подкорковая электростимуляция все еще необходима для подтверждения интраоперационных операций, включающих рассечение и резекцию внутри белого вещества. В заключение следует отметить, что хотя эти неинвазивные методы локализации в определенной степени улучшили уровень локализации, они все еще не являются «золотым методом» локализации функциональных зон.
В 1874 году Бартолоу первым использовал электроды для интраоперационной стимуляции коры головного мозга, регистрируя двигательные реакции по мере их возникновения. В 1931 году Фоерстер первым применил прямую электростимуляцию в нейрохирургии для определения функциональных зон мозга; впоследствии Пенфилд применил ее для резекции эпилептических (межприступных) поражений и на этой основе создал знаменитую модель Бродмана локализации коры головного мозга; Ойеманн усовершенствовал стимулятор до биполярной стимуляции, что значительно повысило точность стимуляции, и с тех пор прямая электростимуляция быстро распространилась в медицине. В 2004 году Ван Веймин и другие[2] применили прямую электрическую стимуляцию коры головного мозга в хирургии функциональных поражений мозга в Китае, и впоследствии эта методика быстро распространилась в отечественной нейрохирургии[8-9].
2. основные принципы и основные параметры прямой электростимуляции
Когда катодная стимуляция достигает определенного порога, она вызывает быстрый поток Na+ внутрь, что приводит к возникновению потенциала действия «все или ничего», после чего происходит сброс потенциала клеточной мембраны, а за процессом сброса следует короткий период бездействия и повышенной возбудимости. Принцип прямой электростимуляции заключается в том, что деполяризация местных нейронов и их проводящих пучков приводит к возбуждению или торможению тканей, например, стимуляция структур в сенсорных и моторных областях вызывает аномальные сенсорные и моторные реакции (возбуждающий эффект), а стимуляция структур в областях речи и памяти вызывает преходящее функциональное торможение (тормозной эффект). Используемый в настоящее время биполярный стимулятор является наиболее идеальным методом локализации благодаря отсутствию локальной диффузии тока, что обеспечивает более точную локализацию до 5 мм.
Прямая электростимуляция безопасна, при гистологическом исследовании в месте стимуляции нет воспаления или других повреждений, а при последующем наблюдении за пациентом нет значительных осложнений. Однако существует риск эпилептической (межприступной) непрерывности при неправильном методе стимуляции [10]. Поэтому особенно важно использовать правильный метод стимуляции и параметры стимуляции во время интраоперационной прямой электростимуляции.
2.2 Основные параметры стимуляции
(i) Биполярный электрический стимулятор нервов (5 мм между полюсами) используется для стимуляции всех открытых корковых и предполагаемых подкорковых областей, не менее 3 раз на участок.
(ii) Использовалась двухфазная квадратная волна. Это связано с тем, что синусоидальные волны могут вызвать адаптацию клеточной мембраны во время стимуляции и увеличить требуемый ток стимуляции, что приведет к ложноположительным результатам или спровоцирует межприступные судороги. Двухфазная волна позволяет избежать наложения тока вокруг клеточной мембраны, что вызвало бы ионный гидролиз и тепловыделение частиц в местной спинномозговой жидкости, что привело бы к повреждению нервных клеток.
Эффективная стимуляция зависит от интенсивности и частоты стимуляции, а также от скорости изменения тока.
④Ток стимуляции коры головного мозга: Величина стимуляции определяется в соответствии с ЭЭГ-мониторингом появления послеразрядного состояния, начиная с 1 мА и увеличивая на 1 мА, обычно до 4-6 мА; подкорковая стимуляция обычно на 2 мА выше, чем ток стимуляции коры головного мозга.
⑤ Продолжительность стимуляции: приблизительно 1 с для двигательных и сенсорных задач, приблизительно 4 с для языковых и когнитивных задач.
2.3 Меры предосторожности
① Предпочтительно выбирать общую анестезию для интраоперационной анестезии возбуждения. Не используйте седативно-гипнотические препараты, такие как фенобарбитал натрия, до операции, чтобы избежать интраоперационной сонливости пациента. Обратите внимание на использование термоодеяла во время пробуждения, чтобы избежать озноба и неспособности к сотрудничеству после пробуждения.
(ii) Избегайте 2 последовательных положительных стимулов, которые могут вызвать у пациента интраоперационное эпилептическое (межприступное) состояние или стойкий ложноотрицательный результат стимуляции.
③ Область стимуляции должна быть сухой, в ней не должно быть спинномозговой жидкости или физраствора, поскольку ее сопротивление меньше сопротивления коры головного мозга, что может легко привести к короткому замыканию между биполями и вызвать ложноотрицательные результаты стимуляции.
④ Во время стимуляции необходимо внимательно следить за неврологической функцией пациента для определения положительных результатов стимуляции и раннего выявления припадков (интериктальных). Двигательная зона — это зона, где вызываются движения в контралатеральной конечности или лице (требуется запись ЭМГ); сенсорная зона — это зона, где вызываются аномальные ощущения в контралатеральной конечности или лице в виде пульсирующего паттерна; речевая зона — это зона, где пациент испытывает перебои при счете или чтении слайдов, путаницу в речи и другие виды речевых нарушений. Если у пациента наблюдается слабость при движении конечностей, ненормальная речь или наличие сенсорных аномалий, следует немедленно провести подкорковое электростимулирование, чтобы подтвердить наличие важных проводящих пучков.
⑤ Профилактика и контроль интраоперационной эпилептической (межприступной) непрерывности: во-первых, необходимо попытаться предотвратить ее, например, частота стимуляции не должна быть слишком быстрой, продолжительность стимуляции не должна быть слишком большой, ток стимуляции не должен быть слишком высоким, следует избегать 2 последовательных положительных стимуляций. Если во время операции возникает межприступный припадок, для промывания коры головного мозга можно использовать ледяной физраствор, который обычно прекращает припадок.
(vi) Определение степени сохранения функциональных зон: функциональные зоны, выявленные с помощью прямой корковой или подкорковой электростимуляции, — это те, которые не могут быть повреждены в результате хирургического вмешательства. Обычно двигательные и сенсорные зоны необходимо сохранять до тех пор, пока они локализованы, в то время как речевые зоны необходимо сохранять на 1 см за пределами локализованной области.
Дюффау рекомендует краниотомию с использованием большого костного лоскута, чтобы избежать отрицательного результата. В нашей практике мы обнаружили, что основными причинами отрицательных результатов стимуляции являются небольшой размер лоскута и тот факт, что функциональная область находится вне зоны воздействия, а также тот факт, что стимуляция не является положительной до резекции опухоли из-за ремоделирования коры функциональной области мозга, и что стимуляция часто является положительной после резекции опухоли и при подготовке к расширенной резекции. Поэтому мы предполагаем, что негативной стимуляции можно избежать следующими методами: центральная борозда не должна быть расположена исключительно по соматическому анатомическому методу, а должна сочетаться с результатами предоперационной фМРТ для первоначального определения расположения коры функциональных зон, и должна быть проведена краниотомия большим костным лоскутом для максимального обнажения коры функциональных зон, чтобы обеспечить возникновение позитивной стимуляции; использование метода возбуждающей анестезии, когда возникает негативная стимуляция, во время резекции поражения, после того, как пациент выполнит серию двигательных и речевых упражнений После выполнения задания, при наличии незначительного неврологического дефицита, электростимуляция может быть повторена для подтверждения наличия функциональной зоны, когда положительный результат может возникнуть из-за быстрого ремоделирования коры функциональных зон мозга.
(8) Поскольку хирургическая область уже близка к функциональной зоне, после прямой электрической стимуляции коры головного мозга часто возникает преходящая дисфункция, которая может быть связана с послеоперационным отеком, нарушением кровообращения и повреждением дополнительной моторной зоны [1], и в большинстве случаев она восстанавливается.
В заключение следует отметить, что прямая электростимуляция является надежным и неинвазивным методом локализации функциональных зон мозга и представляет собой новую хирургическую концепцию для хирургии функциональных зон мозга. Правильное и рациональное использование этого метода позволит улучшить качество хирургического вмешательства при поражениях функциональной зоны мозга, а также может помочь области неврологии в изучении функций человеческого мозга.