皮层电刺激脑功能定位技术在神经外科中的应用

杨卫东教授强调：经典的皮层电刺激脑功能定位技术在癫痫外科、脑肿瘤外科、脑血管外科中的应用是必要的，在确定脑重要功能区的前提下，最大范围切除病变，有效治疗疾病

在神经外科手术中脑皮层电刺激技术（ECS）是一项非常重要的定位技术,它和颅内电极脑电记录定位技术共同组成了颅内电极监测技术。皮层电刺激包括两方面内容:一是功能区的确定；二是癫痫发作起始部位。
大脑皮层电刺激作为大脑功能区定位的最佳方式，早已成为脑功能定位的金标准。
刺激参数的设定：
安全有效的刺激参数是ECS 技术的根本,Motamedi等比较了刺激频率50Hz与100Hz分别在刺激脉宽为1ms及0.2ms时的安全性,他们得出结论:应用50HZ、0.2ms 的刺激参数时,后放电发生机率最小,最安全。Zangaladze等应用5Hz、10Hz 及50Hz 刺激频率,对14 例病人行皮层功能定位,发现低频刺激出现后放电的机率较小,相对较安全。但是,需要较高的刺激强度才能出现功能反应,他们建议行功能定位时应首先应用5Hz 低频率刺激,如不能出现功能反应时,再应用10Hz 或50Hz 刺激。加拿大儿科医生Chitoku等研究发现,运动反应的刺激阈值与患者年龄及病因有关。年龄越小阈值越高,神经元迁移障碍的病人阈值明显增高,最高需要20mA才能出现运动反应。虽然,不同的研究中心使用的刺激参数略有不同,最常应用且被广泛接受的刺激参数为50Hz或60Hz方波刺激,脉宽0.2～0.3ms,每串刺激持续2～5s,刺激强度为1～15 mA,每次刺激间隔10～20s,目前一般应用此参数皮层电刺激功能定位,绝大多数病人可刺激出功能反应。
皮层电刺激器应用方法：
1.术中ECS 术中皮层刺激,是在手术切除过程中,患者保持清醒状态,在暴露的大脑皮层表面给予一定参数的皮层电刺激,观察患者运动、感觉、语言、视觉等功能反应,定位脑皮层功能区。定位运动功能区时,可在患者麻醉但无肌松剂应用时实施。刺激某一部位时,如同步出现肢体、面部的肌肉抽动,或者肢体强直、阵挛等动作,该皮层部位为对应功能区；肌电反应也可以作为观察指标,以与刺激直接相关联的肌电反应定位运动区；定位感觉功能区时需要患者表述与刺激同步出现的感觉；定位语言功能区时,需要患者能够执行一定任务,如命名、主动说话,朗读,复述等,刺激某部位时,如同步出现语言功能障碍,该部位定位为相应语言功能区。
术中皮层电刺激需要患者及麻醉医生的良好配合,通常采用全麻下开颅,手术中唤醒,如果需要定为语言功能,则无气管插管下全麻开颅。术前与患者充分交流,模拟术中过程,演练患者配合情况,绝大部分可以良好配合。除术中直接皮层刺激外,还可以应用长程颅内电极进行皮层刺激。
2.颅内电极置入与皮层电刺激：
放置颅内电极:根据发作症状,头皮脑电图(EEG)以及神经影像检查(如MRI、CT)及功能影像(如SPECT、PET)等检查,证实为部分性难治性癫痫,致痫灶不明确,或邻近功能区需精确定位时,根据以上所述信息确定放置颅内电极侧别及位置。常用的颅内电极有栅状电极(2×8、4×5、4×6、4×8、6×8 触点等),条状电极(规格有4 点、6 点及8 点)及深部电极(4 点、8 点),根据需要覆盖范围选择使用,或多种电极组合使用。深部电极多应用于颞叶内侧部癫痫,沿海马长轴放置。颅内电极放置术后2～3 天开始行视频脑电图检测,病人情绪稳定,可以良好配合时行皮层刺激,定位功能区。
刺激过程中,患者清醒安静,体位舒适,检查者仔细观察患者口角、肢体及眼睑等运动反应。初级运动区的刺激反应为局部的运动如手指、眼睑、口角等抽动强直;辅助运动区表现为较广泛运动反应,或姿势反应,且刺激阈值相对较高;语言功能的反应表现为刺激过程中主动语言停止,语调变慢,欲言不能等;感觉功能表现为肢体或面部的麻木,蚁行感,过电感等。视觉皮层刺激反应表现为不同部位的有闪光,甚至彩色图案。
定位测试时，可在脑电图软件中进行功能区的同步标记，有助于辅助手术定位。
关于刺激后放电：
采用独立的刺激器进行皮层刺激时，刺激完成后，有时会发生刺激点的异常放电，是由于刺激诱发引起的。
刺激后放电可能带来的问题：
a 可能会增加刺激区域脑损伤
b 可能发生在致痫区，也可能发生在自发棘波活动的区域
c 通常诱导癫痫发作，大发作后病人通常会陷入昏睡
d 导致病人无法继续配合脑功能定位（Mapping）
普通电刺激器的缺陷：
（1）当发生了刺激后放电后，常规皮层刺激器所刺激通道无法实时显示刺激波形，刺激完成后也无法马上恢复正常的脑电图记录，这就影响了刺激后放电的异常脑电记录。
（2）刺激后放电发生后，诱发病人癫痫大发作，然后进入昏睡，就无法继续进行脑功能刺激定位，一般要等到第二天才能继续进行。
如何解决刺激后放电，保证脑功能定位继续进行？
大脑皮层刺激器与脑电放大器结合应用，刺激时可实时观察刺激序列的波形，刺激完毕后，刺激通道的脑电信号在1秒内恢复正常，如果有刺激后的异常放电，可及时观察到。
观察到刺激后放电的同时，立即使用刺激器的刺激抑制功能Ictal Disrupt，进行后放电的抑制，使得后放电消失，保证脑功能定位继续进行。
皮层电刺激技术的局限性
无论术中直接皮层刺激,还是致痫灶切除术前皮层刺激,只能在较局限的区域进行刺激,后者的另一个最明显的缺陷是需要开颅。事实上,它要求大骨瓣开颅,不仅要暴露病变区域,还要暴露手术切除而影响的皮层功能的周边区域,是侵袭性检查方法。皮层刺激功能定位,特别是语言功能定位时,需要病人能够合作,并执行一定的任务。绝大多数的小儿和部分成年人不能耐受此过程,或者不能坚持完成全程的检查任务。一般情况下,清醒开颅要求专职的神经麻醉支持,以及足够的时间提供锻炼及学习专业知识,即便能够达到这样的要求,皮层电刺激有时也难完成。
皮层电刺激检查的另一局限在于检测范围占皮层2/3 的脑沟深部,对于颞叶内侧深部结构,检查更加困难。有一些病人进行了皮层功能绘图,切除范围也是严格按照皮层绘制的功能边界进行,这样损伤了相关的白质,遗留了继发性神经功能缺失,此类情况累累发生。
自从上世纪50 年代,ECS 一直被视作脑功能定位的重要方法广泛应用于临床,并不断发展革新,多种功能定位技术的融合越来越显示出优势。
确定了功能区，在确保重要功能区的前提下最大范围切除病灶（如，脑肿瘤、致痫灶…），有效的治疗疾病！