现代神经外科手术的目的,是实现最大化的肿瘤切除,同时保留神经功能。在过去的十几年间,新的技术工具如神经外科导航系统、 低场强和高场强的术中核磁共振成像 (iMRI) 及先进的神经影像学技术(弥散张量成像技术 DTI),以及术中神经电生理监测(IOM)一贯都有助于实现这一目标。但是,这几项技术集成一体化使用往往很难。
对于术中神经元系统和白质束的功能变化,IOM能够提供可靠的评估,而这些变化最终发生在手术中。在肿瘤切除过程中,高场强术中核磁共振成像 (iMRI) 可以提供残余肿瘤的影像图像,以及显示肿瘤转移和功能途径的形态学改变 (通过 DTI方式)。大脑雄辩区域的手术要求术中神经电生理监测 (IOM),这在提供高场强(1.5 T)iMRI的手术室可能会出现一些问题。比如安全性、失真率、IOM与iMRI之间相互干扰导致的可靠性受损。
来自意大利罗马La Sapienza大学医学心理学系神经科学和心理健康感觉器官教研室神经外科的Giancarlo D’Andrea博士,为了鉴别在高场强iMRI的手术室里,哪些类型的电极更适合术中神经电生理监测,利用模型进行了一项实验研究。报告了他们在手术期间使用铱铂 (Pt/Ir) 电极的经验,并且证明IOM与 Pt/Ir 电极和高场强iMRI之间的集成一体化是安全的、可靠的。文章最近在线发表于Neurosurgery上。
图 1 本图 分为两个部分: 在上半部分中,我们展示了我们手术室的照片,包括博医来公司提供的术中核磁共振辅助的脑科手术室(BrainSuite ® iMRI)。在下半部分中,原理图描绘了同一手术室的设置证据,关系到逐步地增加与磁场的距离,安全线意味着磁场线使得所在区域的磁场强度逐步减少(10 mT、 5 mT、 3mT、 1 mT,0.5mT)。红线标记的是磁场强度为 0.5mT的区域的内边界;因此,在此区域之外进行手术。病人、 外科医师、 麻醉医师和协助护士的理想位置,以及术中神经电生理监测设备 (建议距离病人4-5 米)和参与手术的神经生理学家的位置,也都按照上面提到的示意线的建议来事先设计好。附加到磁场的一个回转工作台,允许在手术期间病人的头部置放于5 高斯示意线以外。在这条线以外可以使用普通的外科手术器械。术中神经电生理监测设备可以位于更远的地方,幸亏拥有足够 7 米长的电缆。(IOM=术中神经电生理监测,anesthesiologist=麻醉医师,m=米,mT=毫特斯拉)
研究人员使用凝胶样模型和苹果,对不同的材料(黄金、 Pt/Ir,不锈钢 (SS))构成的电极进行测试,以评估他们的安全性和兼容性。随后,在病人使用之前, 在5例健康志愿者身上进行了电极测试。研究结果显示,这些不同的电极中,没有任何一个出现热不稳定,并且没有损害志愿者的皮肤的情况发生。
图 2相比较之下,铂铱电极在凝胶样模型测试期间增加了他们的差别,提供了优良的术中采集的核磁共振信号。(Intraoperative MRI jelly phantom study=凝胶样模型的术中核磁共振成像研究,platinum-iridium electrode=铱铂电极,Steel electrode=钢电极)
图 3 "苹果测试"更加证实了以前的研究结果,表明铱铂电极具备与术中强磁场最优的兼容性,相比而言,钢电极的人工产品和顺磁性的失真率都很高。(Intraoperative MRI Apple study=苹果的术中核磁共振成像研究,platinum-iridium electrode=铱铂电极,Steel electrode=钢电极)
不锈钢电极造成了严重的图像失真。黄金电极没有造成图像失真,但是其高昂的费用使得他们在常规手术中使用负担不起。很明显,铂铱电极比黄金便宜,并且在高场强iMRI的手术室里,其具备完全的安全性、 兼容性和适用性,可以提供出色的IOM和温和的干扰,根本不影响术中成像的质量。
图 4术中应用设备在"活体内"的演示图像( Intraoperative T1 Volumetric MRI=术中T1容积核磁共振成像, Intraoperative 3D rendering=术中三维渲染图像)
因此,高场强的术中核磁共振辅助下的图像引导手术期间,核磁共振兼容的皮下铂铱针电极适用于术中神经电生理监测。在高场强iMRI BrainSuite ®中使用IOM是有效的和安全的。