[新书连载]DBS手术流程 | 张建国 孟凡刚《神经调控技术与应用》第4期
神外前沿讯，由人民卫生出版社出版，首都医科大学附属北京天坛医院功能神经外科主任张建国教授、副主任孟凡刚教授主编的《神经调控技术与应用》一书，是我国第一部神经调控技术领域专著。《神外前沿》获作者及出版方许可，摘编本书部分精华部分，内容如下：
DBS手术流程：
DBS手术器械包括立体定向系统、微电极和电生理记录系统、植入系统（植入电极和刺激器）等。下面以PD患者为例，介绍DBS的手术流程。
（1）术前准备和术前评价：术前对运动障碍疾病患者进行评估，确定诊断。
（2）安装头架及MRI/CT扫描：局麻下安装立体定向头架，安放时使立体定向基架与前后联合线（AC-PC线）平行，以减少计划系统校正引起的误差。采用1.5T或3.0T磁共振或CT扫描，以层厚2mm（或1mm）的薄层连续水平和冠状断层扫描，图像传输至手术计划系统。如进行CT和MRI融合，则分别进行MRI及CT薄层扫描。
（3）靶点坐标定位：靶点定位采用影像学定位、解剖图谱定位、微电极导向以及术中测试等方法定位。在手术计划工作站确定前连合（anterior commissure，AC）、后连合（posterior commissure，PC）层面，前连合位于胼胝体下方、丘脑前方，后连合位于胼胝体下方、丘脑后方，将AC-PC线的中点定为大脑原点。通过手术计划工作站将MRI图像的轴位、矢状位和冠状位进行三维重建，确定STN三维靶点坐标（图2-1-1-1），使电极尽量穿过STN长轴。
图2-1-1-1
（4）术中微电极功能定位：局麻下于额部中线旁3~4 cm做头皮切口，冠状缝前行颅骨钻孔。安装立体定向弧形弓架和导向器后，进行微电极功能定位。
微电极定位是PD术中常用的定位方法，采用微电极和电生理记录系统确认靶点。微电极一般由钨或铂-铱制成，尖端纤细，直径2～5µm，微电极阻抗为300~1500kΩ。微电极的放大器与微推进器电生理仪相连，可记录到的单个细胞或核团电信号，经放大后可实时显示，可同时将电信号转换成声音输出，并对电信号的放电方式、频率、波幅及背景噪声结合解剖图谱进行分析。通过识别微电极周围的细胞放电可判断脑部电极的位置。其机制是在脑灰质、白质记录到的细胞外动作电位的波形不同，基底核中不同的神经核团及核团内运动区、感觉区具有各自特征性的电信号类型。微电极可以记录到单个细胞和细胞群的电活动，从细胞水平辨认核团结构，根据不同部位细胞的放电形式确定核团的位置。
根据STN神经元的电生理特征可与周围结构区分。微电极进入STN时，细胞密度和背景噪声增高，放电频率显著增高，表现为高频、高幅及背景噪声较高的簇状放电，伴有不规则间隙性爆发式细胞放电，也可记录到与肢体震颤节律基本一致的簇状放电节律神经元，即“运动相关神经元”或称“震颤细胞”。此时，STN的细胞放电可以随着对侧肢体的被动活动有所反应。典型STN的电信号长度为4～6mm，微电极穿过STN后进入未定带，放电模式突然改变，背景噪声显著下降。微电极进入黑质（Nigra，Ni）后，背景噪声亦较低，但神经元放电节律规整（图2-1-1-2）。
图2-1-1-2
（5）电极植入及靶点验证：根据微电极记录结果，确认STN核团的上界和下界，定位完成后安放刺激电极。
在电极植入后，为进一步确定电极位置，可于术中再行X线检查或带立体定向头架行CT或MRI检查，进一步确定靶点位置是否准确。由于微电极定位的进步或条件限制，术中X线或CT、MRI一般应用较少。
（6）术中测试：由于STN周围有大脑脚、红核等重要结构，术中测试可以预测术后的刺激效果，协助判断电极位置，因此术中测试十分重要，必要时根据测试效果调整电极位置。测试所用的刺激参数包括刺激电压、频率、脉宽和触点选择。测试包括震颤控制情况、僵直改善情况以及语言、眼球活动、肢体异动情况及其他不适症状等。电压逐渐增加至3.5V以上，观察有无副作用。STN外前方与内囊运动相关，内后方与红核感觉相关，下方与黑质相关。根据患者对刺激的反应，可大致判断电极位置（图2-1-1-3）。如果出现异动，表明电极位于STN核团内；如出现复视、斜视，说明电极偏前内。如出现发音障碍，说明电极偏外；如出现抽搐，说明电极偏前外；如术中患者出现肢体麻木，如为一过性，则不予处理，如持续麻木，说明电极偏后或偏内；此外，患者也可能出现一些非特异症状，如头晕、头昏、恶心、胸闷等不适症状。根据测试结果进行电极植入或考虑更换靶点。
图2-1-1-3
（7）刺激器（IPG）植入：如患者身体状况许可，尽量选择全麻。如患者身体状况较差，不能耐受全麻，也可选择局麻，将刺激器植入右侧或左侧锁骨皮下。
（8）术后程控：通常在手术后1个月开始，目的是排除由于电极植入对核团的机械性毁损所导致的“微毁损效应”，且使患者度过围术期。在第一次程控时，检查并记录设备的电阻值，一般先程控病情重的一侧，再程控较轻的一侧，逐步调整刺激参数以达到最佳治疗效果。STN的刺激频率一般为130～185Hz，脉宽60～90µs，电压2.0～3.5V。调试时应注意，在使用不可充电电池时，应尽可能低地设置电压、脉宽和频率，如果刺激电压需要＞3.6V，可通过降低电压、增加脉宽的方式达到最佳刺激效果，以避免刺激器产生加倍电流、减少电池寿命。尽可能采用双极刺激模式；可根据需要调节参数，如既可连续24小时刺激，也可于夜间关闭刺激器以节省电量，延长使用时间。如使用可充电刺激器，可避免以上问题。
（9）手术疗效：DBS手术可控制PD运动症状如震颤、僵直、运动迟缓等，减少异动持续的时间以及严重程度，减少症状波动，能够长期减少PD的左旋多巴用量，延长开期时间，对运动症状的控制长期有效，能够提高生活质量，改善患者的日常生活能力。一项研究表明，双侧STN-DBS治疗后5年，关期震颤评分改善75%，僵直改善71%，运动迟缓改善49%。DBS手术的并发症见相关章节，此处不再赘述。
（10）术后进行CT和（或）MRI检查：术后CT和（或）MRI检查了解电极位置（图2-1-1-4）。对于曾行毁损手术的患者，也可再行DBS术，电极位置见图2-1-1-5。手术完成后CR图片见图2-1-1-6。
图2-1-1-4
图2-1-1-5
图2-1-1-6
（11）DBS手术的未来发展方向：与其他技术一样，DBS手术也随着医学影像技术以及计算机技术的进步而发展。随着虚拟现实技术、3D导航技术的发展和普及，计算机软件的研发，术中电生理、局部场电位以及影像学核团定位技术的发展，DBS手术会越来越进步。
1、更精确的靶点定位方法：由于磁共振存在影像漂移的问题，因此CT与MRI融合技术的应用有助于提高靶点定位的精确性。亦有应用无框架脑深部刺激系统（frameless deep brain stimulation）的报道，可减轻安放头架带来的痛苦。
2、新靶点的应用：靶点的选择与PD治疗的疗效息息相关。单一的靶点并不能解决PD的所有症状，如STN对PD的震颤、僵直等症状有效，但对PD的起步困难、异动和姿势不稳疗效欠佳。其他靶点如Vim、GPi等也存在类似问题。新近我们对异动明显的PD患者采用Gpi为靶点，则对异动缓解较好，图2-1-1-7所示为GPi-DBS电极位置。有应用桥脑脚核（pedunculopjtine nucleus，PPN）作为靶点的报道，对PD的起步困难和姿势不稳有效（图2-1-1-8）。PPN是一个呈柱形的神经核团，位于中脑被盖下半的腹外侧部、楔形核和楔形下核的腹侧、小脑上脚的外侧、内侧丘系的内侧和背侧，其下方为臂旁核，同纹状体、黑质、GPi、GPe以及STN之间均有纤维投射，参与基底核环路，在运动的起始、加速、减速和终止过程中起作用。亦有选用后丘脑底核区（PSA）的报道，PSA-DBS可以改善PD的僵直、震颤、运动迟缓、步伐僵硬和姿势异常，还可以明显降低运动波动等症状。因此，我们认为，对于不同症状的PD患者，应根据不同症状，选择不同的靶点进行刺激，避免采用单一靶点。
图2-1-1-7
图2-1-1-8
3、运动皮层（motorcortex）刺激：其机制是运动皮层是神经环路的一部分，对环路的调节可产生治疗作用。运动皮层与基底核存在纤维联系，通过电刺激运动皮层，减轻皮层的兴奋性，或改变异常活动的运动频率，使其恢复正常的活动模式。
4、DBS装置的改进：电极固定装置由传统的基环固定的方式改进为Stimlock固定，可使电极移位发生的概率显著减少。其他如缩小刺激器体积，研制寿命更长的可充电电池，设计更细、更柔软的延长线，开发与机体相容性更好的材料，可减少并发症出现的机会。此外，建立更合理的术后程控体系，开发可调节刺激方向的刺激电极等，均有望减少治疗的副作用，提高治疗效果。
往期内容：
主编简介：
1996毕业于武汉同济医科大学，获博士学位，同年师从中国工程院院士、北京市神经外科研究所所长王忠诚教授进行博士后研究工作，2006年在美国加州大学洛山矶分校（UCLA）学习。
孟凡刚 教授
首都医科大学附属北京天坛医院功能神经外科副主任；主任医师，教授，博士研究生导师，全国优秀科技工作者，北京科技人才研究会理事，中国医师协会神经调控专业委员会委员，北京市卫生系统高层次人才，北京市卫生系统十百千人才，获茅以升科学技术奖、北京青年科技奖、王忠诚中国神经外科医师奖，擅长功能神经外科疾病（帕金森病、癫痫、面肌痉挛、三叉神经痛）的外科治疗，主编《神经调控技术与应用》一书。
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