弓状束DTI技术结合神经影像导航在癫痫外科术中的应用解析

中华神经医学杂志2016年7月第15卷第7期Chin J Neuromed,July 2016,Vol.15,No.7

对于毗邻语言区的癫痫外科手术,过于保守切除难以获得理想疗效,而较大范围切除又可能引起语言功能障碍三因此,切除术前对语言皮层和皮层下语言通路进行精确定位,方可在保护语言功能的

前提下最大程度切除癫痫病灶三笔者等对癫痫病灶毗邻Broca 及Wernicke 语言区的患者术前通过脑白质神经纤维束弥散张量成像(DTI)技术显示弓状纤维束在脑内踪迹走行及终端,在术中神经影像导

四临床研究四

弓状束DTI 技术结合神经影像导航在癫痫外科术中的应用

刘智良

丁虎

游宇

刘建明孟繁鑫

尹鹏

温静

王艳

翟鲁付

徐如祥

100700北京,陆军总医院附属八一脑科医院通信作者：徐如祥,Email ：zjxuruxiang@https://www.360docs.net/doc/b518503228.html,

DOI:10.3760/cma.j.issn.1671-8925.2016.07.015

?摘要?

目的

评价弓状束弥散张量成像(DTI)技术结合神经影像导航在癫痫外科术中的应

用价值三方法回顾性分析自2011年3月至2014年3月北京军区总医院(现陆军总医院)收治

的24例难治性癫痫外科切除手术患者资料,所有患者术前均经影像学明确诊断病灶毗邻语言功能区三术中应用弓状束DTI 技术结合术中神经影像导航技术指导手术,术后随访应用Engel 分级及语言行为评估量表评估患者的疗效及语言功能三

结果

癫痫灶毗邻Broca 语言区者7例中,术后Engel Ⅰ级3例,Ⅱ级3例,Ⅲ级1例﹔毗邻weinicke 语言区17例中,术后Engel Ⅰ级13例,Ⅱ级2例,Ⅲ级2例三所有患者均未出现永久性语言功能障碍三结论

弓状束的DTI 技术结合术中神经

影像导航技术在癫痫外科治疗中有很高的应用价值三

?关键词?

弓状束﹔

弥散张量成像﹔

语言区﹔

癫痫基金项目：国家自然科学基金(81301116)?中图分类号?

R742.1

?文献标志码?

A

?文章编号?

1671-8925(2016)07-0718-05

Application value of arcuate fasciculus diffusion tensor imaging technology combined with neuronavigation in epilepsy surgery

Liu Zhiliang,Ding Hu,You Yu,Liu Jianming,Meng Fanxin,

Yin Peng,Wen Jing,Wang Yan,Zhai Lufu,Xu Ruxiang

Affiliated Bayi Brain Hospital,General Army Hospital of PLA,Beijing 100700,China Corresponding author:Xu Ruxiang,Email:zjxuruxiang@https://www.360docs.net/doc/b518503228.html,

?Abstract ?

Objective

To evaluate the application value of arcuate fasciculus diffusion tensor

imaging (DTI)combined with neuronavigation in epilepsy surgery.Methods

A retrospective analysis

of 24patients with refractory epilepsy,admitted to our hospital from March 2011to March 2014,was performed;the epileptic foci of these patients were adjacent to the language functional areas conformed by imaging before operation.Surgical resection was performed with the help of arcuate fasciculus of DTI,diffusion tensor fiber tracking (DT-FT)

combined with neuronavigation.

The surgical efficacy and

language function of the patients were evaluated by Engel classification and Verbal Behavior Assessment Scale (VerBAS)at postoperative follow-up.Results

During the follow-up from 12to 47months,

according to Engel classification,

in 7patients with foci adjacent to Broca area,

Engel grade I was

achieved in 3,Engel grade II in 3and Engel grade Ⅲin one;and in 17patients with foci adjacent to Wernicke area,seizure control was as follows:Engel grade I was noted in 13,Engel grade II in 2and Engel grade III in 2.No perpetual language dysfunction after operation was noted in all the patients.Conclusion

Arcuate fasciculus DTI combined with intraoperative neuronavigation has very high

application value in the epilepsy surgery.

?Key words ?

Arcuate fasciculus;

Diffusion tensor imaging;

Language area;

Epilepsy

Fund program :National Natural Science Foundation of China (81301116)

718四四

航引导下切除癫痫病灶,保护灶周弓状束及其终端(所联接的语言区皮层),获得较好效果,现报道如下三

资料与方法

一﹑临床资料

自2011年3月至2014年3月,共24例经术前评估定位癫痫灶毗邻运动性语言中枢或听觉性语言中枢功能区的癫痫患者在北京军区总医院(现陆军总医院)行癫痫病灶切除术三其中男性19例,女性5例﹔年龄8~46岁,平均22岁三发作频率(2~3)次/月至(10~15)次/d 不等三发作形式：单纯部分性发作2例,复杂部分性发作22例(其中继发全面性发作15例)三1例患者术前有语言功能障碍,表现为感觉性失语,其余患者术前均无明显语言功能障碍三

二﹑术前评估

1.一期评估：术前常规长程视频脑电监测﹑头颅MRI 检查,经症状学脑电生理学和影像学等综合定位癫痫灶三结果显示本组所有患者癫痫病灶均毗邻Broca 区或Wernicke 区三

2.二期评估：确定癫痫病灶与Broca 区或Wernicke 区及弓状束的相对位置三所有患者术前均按头颅MRI-DTI 序列扫描,采用美国GE

3.0T-MR 仪,DTI 序列参数设置：层数=30,层厚=3mm ,视野=240mm ?240mm ,重复时间=17000ms ,回波时间=86.4ms ,方向数=6三数据采集后输入德国BrainLab 神经影像导航工作站进行弓状束示踪成像及术前计划设计三图像处理参数：各向异性(fraction anisotropy ,FA)阈值=2.0,最小长度=40mm 三感兴趣区(ROI)选取弓状束走形的2处截面：(1)DTI 脑白质纤维束冠状位,ROI 区选取弓状束水平走向纤维束﹔(2)DTI 脑白质纤维束冠状位轴位,ROI 区选取弓状束绕外侧裂垂直走向纤维束(图1)三

三﹑癫痫病灶切除术

弓状束示踪成像输入德国BrainLab 术中影像导航系统,将功能影像与结构影像融合,二维或三维显示癫痫病灶﹑弓状束及弓状束终端在脑皮层投射的位置及毗邻关系三常规开颅后,切开硬脑膜时,尽量先保护好蛛网膜的完整性,力保脑脊液不流失,即刻在神经导航下确定弓状束的位置,确认切除脑组织的范围后再切开蛛网膜和切除病灶,以保持神经导航的实际精度三术中在神经影像导航(包括显微镜下导航)引导下避开并保护弓状束及其终端在脑皮层投射,尽可能精确切除癫痫病灶三所有患者术后通过电话随访,随访时间1~3年三

四﹑语言功能评定

术前﹑术后分别按照语言行为评估量表对语言

功能进行评定[1]三量表共12单项：合作的程度﹑表达

要求的能力﹑模仿动作的能力﹑语言游戏的能力﹑模仿语言的能力﹑配对的能力﹑服从语言的能力﹑语言描述能力﹑理解功能特性及范畴的能力﹑语言对话的能力﹑驾驭字母与数字的能力和社会交往的能力,各项5分,总分60分三

结

果

一﹑术前评估结果

1.常规长程头皮视频脑电图监测发作期脑电图定位结果：异常放电起始于左侧颞叶5例,左侧颞后1例,左侧前头部5例,左侧后头部7例,左侧额叶5例,左侧半球1例三

2.头颅MRI ：(1)左侧颞顶枕交界区(三角区)病变10例：脑皮质发育不良(focal cortical dysplasia,FCD)2例,软化灶瘢痕5例,胚胎发育不良神经上皮瘤(dysembryoplastic neuroepithelial tumor ,DNT)1例,胶质瘤1例和脑囊虫病1例﹔(2)左额病变7例：FCD 2例,软化灶形成2例,胶质瘤2例,脑囊虫病1例﹔(3)左侧颞叶肿瘤4例﹔(4)左侧大脑半球萎缩1例,左侧室管膜下灰质异位1例,左侧颞叶﹑岛叶多

Fig.1Selection of arcuate beam shape with regions of interest

A B C

A ：脑白质纤维束冠状位,感兴趣区选取弓状束水平走向纤维束(黄圈所示)﹔

B ：脑白质纤维束冠状位轴位,感兴趣区选取弓状束绕外侧裂垂直走向纤维束(黄圈所示)﹔

C ：弓状束示踪所需选取的的感兴趣区(红色箭头所示)

图1弓状束示踪成像

发性软化1例三

3.术前评估癫痫病灶定位结果：癫痫灶毗邻Broca语言区7例,weinicke语言区17例三

二﹑术后语言功能评估结果

癫痫灶毗邻Broca语言区的7例患者中,2例术后出现一过性运动性失语,语言行为评估量表评分分别为36分﹑29分,1例术后5d恢复至52分,1例术后2周恢复至50分三无患者出现永久性严重语言功能障碍(均?50分)三

癫痫灶毗邻weinicke语言区的17例患者中,1例术前即有感觉性失语(语言行为评估量表评分32分),术后语言功能障碍无显著变化(30分)三另有2例术后出现一过性语言功能障碍,1例表现为轻度语言理解障碍(39分),术后2周该症状基本消失(52分)﹔1例表现为阅读障碍(42分),术后1周恢复(53分)三该2例患者均未出现永久性严重语言功能障碍三

三﹑癫痫控制

癫痫灶毗邻Broca语言区的7例患者中,术后EngelⅠ级3例,EngelⅡ级3例,EngelⅢ级1例三癫痫灶毗邻weinicke语言区的17例患者中,术后EngelⅠ级13例,EngelⅡ级2例,EngelⅢ级2例三

四﹑典型病例

李XX,男性,20岁,发作性意识丧失伴肢体抽搐2个月三患者于2014年5月无明显诱因出现突发意识丧失,双眼上翻,口吐白沫,四肢抽搐,无大小便失禁三外院头颅MR提示左侧侧脑室﹑枕颞叶皮层下占位性病变诊断为 颅内占位性病变﹑继发性癫痫 ,给予口服奥卡西平及左乙拉西坦治疗,约半月发作一次三入院前1周因自行停药出现2次发作,发作前有双侧视野白色闪光先兆三现为求手术治疗来陆军总医院附属八一脑科医院三既往史及个人史：吸烟5年,7支/d﹔饮酒5年,200g/d,余无特殊病史三体检：一般情况好,心肺腹正常,神清语利,神经系统无明显异常体征三常规头皮视频脑电图：左侧后头部连续性快波活动起始(图2)三术前评估：(1)异常放电起始部位与影像学病变定位一致﹔(2)二

者位置毗邻视放射及语言传导纤维束(弓状束)三神经影像导航引导下行精准神经外科手术三术后患者语言功能正常三术后1年来我院复诊,未再出现癫痫发作三具体影像学资料见图3~5三

讨论

语言功能区通常位于优势半球,主要包括运动性语言中枢即左额下回后部的Broca区(44﹑45区)﹑左颞上部和顶叶缘上回的听觉性语言中枢,即Wernicke区(22区)﹑顶枕区的视觉性语言中枢/阅读中枢(39﹑37区)和左额中回后部的视运动性语言中枢/书写中枢(9区﹑46区及中央前回的腹侧部)三其中,最为重要的Broca区和Wernicke区由额叶和颞叶间的神经通道弓状纤维束连接三弓状束是大

脑图2典型患者发作期脑电图,提示左侧后头部异常放电起始(红色箭头所示)

Fig.2Abnormal discharge of the left back head(red arrow)after onset at electroencephalogram

图3典型患者导航手术计划(肿瘤紧邻弓状束后部及视放射外侧) Fig.3Surgical navigation plan(tumor adjacent to the arcuate fasciculus posterior and lateral optic

radiation)

手部运动

弓状束

视放射

锥体

束

Fig.4Intranperative picture and neuronavigation imaging of a typical patient

右上角绿色和黄色分别为弓状束和视放射的投影,导航探针尖指向肿瘤前内界

图4典型患者术中照片及导航资料

重要的联络纤维,是Broca和Wernicke语言功能区

之间重要的联系结构三弓状束经典的解剖结构及走

行起始于额下回后部Broca语言区皮层,发出联络

神经纤维束并行向后上至顶叶(顶上小叶),纤维束

由此转向下行绕过外侧裂,经额叶﹑顶叶﹑颞叶白质,

终止于颞上回及颞中回中后部及角回-Weinicke语

言区皮层,整体形程类似一个长弓形,传递语言表达

与感知三其损伤可引起运动性失语(Broca区)﹑感觉

性失语(Wernicke区)或传导性失语(弓状纤维束)[2-4]三在毗邻Broca区或Wernicke区的癫痫病灶切

除术前,对上述语言区的定位非常关键三尽管皮层/

皮层下电刺激这种有创技术是功能定位 金标

准 [5],但其过程复杂繁琐,患者痛苦大,费用高昂,植入有出血﹑感染等风险三功能MRI(f-MRI)属于无创术前定位技术,但任务态f-MRI受任务模式﹑血管因素以及肿瘤占位等影响,导致结果不稳定[6]三DTI的纤维示踪技术可用于皮层下神经传导通路的定位与保护,Henry等[7]提出利用弓状束终末投影定位语言皮层三

华山医院章捷等[8]将如下二者进行比较：(1)弓

状束的额叶终末端在脑皮质表面的投射﹔(2)语言任

务态f-MRI激活的语言区皮质三发现二者高度符

合,中心距离相差仅约1mm三Ellmore等[9]用弓状束

终末投影定位语言皮质,提示语言阳性位点位于弓

状束终末投影7.5mm半径以内三Catani等[10]利用

DTI技术对弓状束追踪成像,发现除了以往已知的连接Broca区和Wernicke区的直接通路外,还包括另外一条间接通路：该通路分为前后两段,前段连接Broca区和顶下小叶Geschwind区,后段连接Geschwind区与Wernicke区三

在图像处理方面,与任务态f-MRI技术相比,

DTI图像采集快速,数据后处理便捷,无需患者主动配合三DTI图像显示结果稳定,并且直观,因此非常适宜在临床开展三神经功能基于其相关结构基础,即使复杂的语言功能也是如此,故而弓状束终末投影定位语言皮层理应有相当的准确性和可靠性,甚

至可能优于临床目前常规的任务态f-MRI三本研究

24例患者中,1例术前即有明显的感觉性失语,术后语言功能无明显变化﹔另23例患者术前语言功能正

常,术后4例患者出现一过性语言功能障碍,但1~2

周后均逐渐恢复,无患者出现永久性语言功能障碍三

以上结果也与之前预想相符三然而,相对于传统的

Broca区和Wernicke区,语言通路包括背侧通路和腹侧通路[10-13],前者包括弓状束及上纵束,负责语言表达﹔后者通过最外囊连接颞中后和前额叶的腹外

侧,负责语言理解三因而本研究中的弓状束仅涉及

语言功能中的一部分,且病例数有限三后续研究需

要进行大样本的电生理验证性研究,特别是新近兴

起的立体定向脑电图可能有助于位于皮层深部的语

言通路的研究三

总之,对毗邻语言区或弓状束的癫痫病灶行切

除手术时最重要的是在尽量切除癫痫病灶的同时保

护患者的语言功能不受损伤三弓状束的DTI技术是

目前唯一能在活体上非创伤性显示其纤维束走行的

方法,结合术中神经影像导航,能有效指导术中病灶

的切除及语言功能的保护三

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A B C D

A：术前,轴位﹔B：术前,矢状位﹔C：术后,轴位﹔D：术后,矢状位

Fig.5Preoperative and postoperative MR imaging of the typical patient

图5典型患者手术前后MRI

clineuro.2013.12.002.

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(收稿日期：2016-01-17)

(本文编辑：张玲)

四读者四作者四编者四

中华医学会系列杂志对来稿中统计学处理的有关要求

1.统计研究设计：应交代统计研究设计的名称和主要做法三如调查设计应交待属于前瞻性﹑回顾性或横断面调查研究﹔实验设计应交代具体的设计类型,如自身配对设计﹑成组设计﹑交叉设计﹑析因设计﹑正交设计等﹔临床试验设计应交代属于第几期临床试验,采用了何种盲法措施等三主要做法应围绕4个基本原则(重复﹑随机﹑对照﹑均衡)概要说明,尤其要交代如何控制重要非试验因素的干扰和影响三

2.资料的表达与描述：用x?s表达近似服从正态分布的定量资料,用M(Q R)表达呈偏态分布的定量资料﹔用统计表时,要合理安排纵横标目,并将数据的含义表达清楚﹔用统计图时,所用统计图的类型应与资料性质相匹配,并使数轴上刻度值的标法符合数学原则﹔用相对数时,分母不宜小于20,要注意区分百分率与百分比三

3.统计分析方法的选择：对于定量资料,应根据所采用的设计类型﹑资料所具备的条件和分析目的,选用合适的统计分析方法,不应盲目套用t检验和单因素方差分析﹔对于定性资料,应根据所采用的设计类型﹑定性变量的性质和频数所具备的条件以及分析目的,选用合适的统计分析方法,不应盲目套用x2检验三对于回归分析,应结合专业知识和散布图,选用合适的回归类型,不应盲目套用简单直线回归分析,对具有重复实验数据的回归分析资料,不应简单化处理﹔对于多因素﹑多指标资料,要在一元分析的基础上,尽可能运用多元统计分析方法,以便对因素之间的交互作用和多指标之间的内在联系进行全面﹑合理的解释和评价三

4.统计结果的解释和表达：当P＜0.05时,应说明对比组之间的差别具有统计学意义,而不应说对比组之间具有显著性的差别﹔应写明所用统计分析方法的具体名称(如：成组设计资料的t检验﹑两因素析因设计资料的方差分析﹑多个均数之间两两比较的q检验等),统计量的具体值(如：t＝3.45,x2＝4.68,F=6.79等)应尽可能给出具体的P值(如：P＝0.0238)﹔当涉及到总体参数(如：总体均数﹑总体率等)时,在给出显著性检验结果的同时,再给出95%置信区间三