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在这里,我们展示了一种在前颞叶切除术中进行术中神经外科引导的方法,特别强调了使用牵引成像和解剖面罩来帮助安全切除梨状皮层的颞部——该区域越来越被视为耐药性内侧颞叶癫痫的关键手术目标。
前颞叶切除术 (ATLR) 是耐药性内侧颞叶癫痫 (DRmTLE) 的有效治疗选择。越来越多的证据表明,梨状皮层在 DRmTLE 中癫痫发作的产生和传播中起着至关重要的作用 - 并且梨状皮层颞部的切除与癫痫发作自由率的显着提高有关。
在这里,我们介绍了 ATLR 中梨状皮层颞部的切除,使用高分辨率术前概率束成像算法,并将感兴趣结构的解剖掩码融合到术中神经导航和显微镜平视显示器 (HUD) 中。
所有接受 DRmTLE 综合术前评估和调查的患者均提供了知情的书面同意,以录制手术的术中视频。患者由癫痫病学家、癫痫神经外科医生、神经心理学家、神经精神病学家和电生理学家组成的多学科专家团队在一家大型癫痫手术中心进行鉴定。术前成像流程包括关键结构的描绘。这包括颞梨状皮层,以及对处于风险中的重要束(例如,光辐射和额枕下束)的高分辨率概率束造影。这些被共同配准到术前体积神经导航扫描中,并上传到术中神经导航系统。
这里介绍的是 ATLR 的分步程序,包括梨状皮层颞部的切除。该方案结合了先进的结构和弥散 MR 成像以及术中视觉辅助工具,将关键灰质结构和白质束的解剖掩码整合到手术室的手术工作流程中。
前颞叶切除术 (ATLR) 是治疗耐药性内侧颞叶癫痫 (DRmTLE) 的最有效方法1,2,癫痫发作自由率为 50%-70%,发病率相对较低 3,4,5。该程序还被证明可以改善生活质量 6,7,8、就业率5 和社会心理健康9。
Spencer 等人 10 描述的经典 ATLR 涉及颞极、钩状、杏仁核、海马体、海马旁回和梭形回的切除。涉及视觉(视辐射,特别是迈耶环11,12)和语言(例如,额枕下束13 和弓状束14,15)的关键白质通路在进入侧脑室的颞角时有受伤的风险。以下协议概述了一种使用高分辨率术前概率束成像和将感兴趣结构的解剖掩码融合到术中神经导航和显微平视显示器 (HUD) 中来避免这些白质束的方法。
该领域的传统理解是,最大海马切除术有利于最大限度地提高术后癫痫发作自由率。然而,最近对 ATLR 后病例的体素分析表明,ATLR 中梨状皮层颞部的切除大大增加了癫痫发作自由的机会。他们还表明,海马后切除术与无癫痫发作之间没有关联16,17。因此,有人提议更新斯宾塞的技术,将海马切除限制在海马体的前 55%,在语言占主导地位的半球 ATLR 中,以保持记忆功能16,18。
虽然人们对使用新型微创疗法,特别是激光间质热疗 (LITT) 越来越感兴趣,但手术切除仍然是耐药局灶性癫痫的标准治疗1,并且 LITT 的疗效已被证明产生较低比例的 Engel 1 癫痫发作结果(58%-59%)1,19与 ATLR (60%-70%) 相比3,4,5,20,因此仍然是一个需要进一步调查的领域21。
越来越多的证据支持梨状皮层(图 1)是成人16、17、22、23、24 和儿童25 内侧颞叶癫痫癫痫发作传播和/或癫痫发生的关键区域。梨状皮层是一条由三层分配状的带状物(类似于海马皮层的排列),覆盖在颞干近端的内嗅沟周围 26,27,因此形成颞叶和额叶的汇合处。因此,它可以很容易地被认为是由额部和时间部组成,在文献 22,25,28,29,30 中有详细描述。
图 1:大脑近中颞结构的半透明 3 维渲染。 该图展示了梨状皮层(青色)与周围近中颞叶解剖结构的解剖学关联。左内侧、中央上视图和右前视图。 请单击此处查看此图的较大版本。
梨状皮层位于杏仁核近中上,长期以来在动物研究中一直被认为是传播致癫痫放电的网络中的共同节点31-33,并且比邻近的近中结构(包括杏仁核和海马体)更容易在电刺激后产生癫痫发作34.它的位置与内嗅、边缘、眶额叶和岛叶皮层以及丘脑、嗅球、杏仁核和海马体有着广泛的联系,也使其在局灶性癫痫中充当致癫痫放电的关键传播途径30。
EEG-fMRI 和正电子发射断层扫描 (PET) 研究进一步支持梨状皮层在 DRmTLE 中的重要作用,显示发作间期激活,梨状皮层中 γ-氨基丁酸 A 型 (GABAA) 受体结合减少与癫痫发作活动增加有关 35,36,37。
DRmTLE 中最近的两项重要影像学研究表明,术后无癫痫发作与梨状皮层更大程度的切除有关;Galovic 等人在一个大型回顾性队列中证明,切除至少一半的梨状皮层可将无癫痫发作的几率提高 16 倍(95% CI,5-47; p < 0.001)17。研究还证明,其他近中颞结构的切除体积与无癫痫发作无关,这一发现被 Sone 等人进行的体素分析复制和支持,他们表明只有左侧 TLE 中的梨状皮层切除与无癫痫发作相关16 (图2)。
图 2:体素与左侧 TLE 术后无癫痫发作的关联。 唯一与无癫痫发作显著相关的区域是梨状皮层的颞部, p = 0.01(冠状位和矢状位 T1 加权 MRI 切片为绿色)。经许可改编自 Sone et al.16 。 请单击此处查看此图的较大版本。
Borger 等人还在一个大型回顾性队列中证明,在第 1 年3 和更长时间的随访(平均 3.75 年)中,只有切除的颞梨状皮层的比例与癫痫发作清除率的提高相关 23。他们进一步证实,海马体和杏仁核切除的体积并不能预测癫痫发作的自由度。
梨状皮层与 mTLE 异常致痫网络断开连接的重要性也在 LITT 中得到证明,Hwang 等人在 6 个月的随访中表明,梨状皮层消融百分比与 ILAE 1 类结果相关38 (OR 1.051,95% CI 1.001-1.117,p = 0.045),但这是一个在 1 年时不显著的趋势5 .这似乎支持有关 LITT 的新数据,即癫痫发作结果有积极但可能不太持久的改善,这导致 LITT 通常用作“第一阶段”手术,为那些通过 LITT 无法实现无癫痫发作的人提供切除手术。
因此,有强有力的证据表明,切除梨状皮层的颞部是耐药性内侧颞叶癫痫实现无癫痫发作的关键目标。然而,正如 Galovic 等人的回顾性队列所证明的那样,在进行 ATLR 时,这条内嗅皮层带位于难以手术靶向的位置,这意味着如果它没有直接靶向,它并不总是能成功去除。作为正在进行的前瞻性手术研究的一部分,我们在这项研究中展示了如何安全地靶向和切除梨状皮层的颞部,以评估其对提高术后癫痫发作自由率的影响39。
以下协议的重点是图像采集和处理的技术方面、手术方法以及我们如何确保在 ATLR 中切除梨状皮层的颞部,同时将高分辨率术前概率束造影和感兴趣结构的融合解剖掩码集成到术中神经导航和显微镜平视显示器 (HUD)。该协议还使用特定的计划软件平台40,该平台允许 3 维查看和集成多模式成像以进行手术审查和计划,以及允许与手术显微镜集成的神经导航系统(具体细节详见 材料表)。
这些方法和方案是正在进行的前瞻性外科试验的一部分,该试验于 2020 年 9 月 10 日获得卫生研究局批准,研究伦理委员会 (REC) 伦敦参考:20/LO/0966。该协议已前瞻性注册:ISRCTN72646265,于 2020 年 9 月 25 日在线提供39,并已在全国会议上提出41。
以下方案适用于 18-70 岁患者(在我们的专业成人癫痫手术中心为此适应症进行手术的患者年龄组)的所有接受 ATLR 治疗 DRmTLE 的患者,所有患者均由同一位外科医生(AWM、AM)进行手术。所有参与者在纳入研究前都提供了知情同意书。所有参与者都接受了由作者综合癫痫手术中心的外科癫痫专家多学科团队指导的全面术前评估和调查,该团队由神经外科医生、癫痫神经学家、神经心理学家、精神病学家、神经放射学家和癫痫专业治疗服务的其他成员组成。手术前,所有人都进行了最新的体积 T1、T2 和 FLAIR MRI,如下方案所述,以及标准的术前血液和神经麻醉团队的审查,确保他们在全身麻醉下可以安全地进行手术。材料 表中提供了本研究中使用的试剂和设备的商业细节。
1. 成像采集和处理
注意:在我们中心接受癫痫手术的人中,通常会进行高分辨率的术前、术后 3 个月和 1 年的磁共振成像 (MRI) 扫描。为了保持一致性,MRI 数据是在 2020 年 3 月至 2024 年 3 月期间在同一台 MRI 扫描仪上采集的。标准化图像采集和许多处理组件已在文献中进行了先前的描述,并在下面总结的协议中进行了适当引用:
图 3:神经导航系统的屏幕截图,展示了右侧 ATLR 术中使用的带有叠加解剖面罩和束的体积 T2 加权 MRI。 左上面板:患者头部的 3 维重建,展示了解剖学面罩。右上:轴向,左下:矢状面,右下:冠状位视图也显示 T2 加权体积 MRI 扫描上叠加的解剖掩码。显示的解剖掩码:梨状皮层的颞部(粉红色)、海马体的前部 55%(红色)、海马体后部 45%(深绿色,仅在矢状面上可见)、光辐射(中绿色)、中纵束(蓝色)。蓝色十字准线是显微镜焦点的集成位置,绿色十字准线是手术区域内使用的神经导航指针的位置。 请单击此处查看此图的较大版本。
2. 手术技术
注意:以下步骤总结了作者中心的实践,并非旨在阐述 ATLR 的唯一手术方法,而是展示作者如何标准化该程序的方法以提供可靠和可重复的切除,包括颞梨状皮层的切除。
图 4:患者右侧 ATLR 的定位图像,展示了“问号”右侧额颞叶皮肤切口、发际线和外侧裂的标记。 图中未图为患者左肩下方的左肩滚动,以允许头部定位的角度,而不会对患者的颈部造成过度的压力,也不会阻碍静脉回流。在患者同意的情况下捕获并包含图像。 请单击此处查看此图的较大版本。
图 5:显微镜的术中图像显示右侧 ATLR 的外侧新皮质切除边缘,光辐射的解剖掩码覆盖(青色)- 显示切除边缘位于 OR 前方。 标签显示手术视图的方向:A = 前,P = 后,I = 下,S = 上,STG = 颞上回,MTG = 颞中回,ITG = 颞下回,TP = 颞极。 请单击此处查看此图的较大版本。
图 6:显微镜的术中图像显示进入侧脑室颞角的前部,显示其中的海马头(淡白色,1)。 标签: A = 前,P = 后,I = 下,S = 上,MTG = 颞中回,ITG = 颞下回,2 = 外侧新皮质切除边缘,在深度上沿侧支沟找到侧脑室的颞角,TP = 颞极。 请单击此处查看此图的较大版本。
图 7:来自显微镜的术中图像显示了梨状皮层颞部解剖面具的 HUD 叠加(粉红色轮廓,标记为 Pi)。 该图显示了完全切除 - 没有剩余的脑组织,只有位于切除近端的鼻内沟的软脑膜边界,在此图像中受到保护,图像中覆盖的纵向馅饼位于显微镜 HUD 的中央白色十字准线上方。标签:A = 前,P = 后,I = 下,S = 上,STG = 颞上回,MTG = 颞中回,ITG = 颞下回,FL = 额叶,SV = 外侧静脉(覆盖外侧裂),Pi = 梨状皮层的颞部。 请单击此处查看此图的较大版本。
该方案和手术技术已应用于一项正在进行的研究中,询问颞梨状皮层切除术的影响及其对 DRmTLE ATLR 后无癫痫发作的影响。本研究的目的是前瞻性地确定去除颞梨状皮层后的无癫痫发作是否确实提高了 DRmTLE 的无癫痫发作,正如文献中越来越多的回顾性数据所表明的那样。
迄今为止,我们已经在连续 36 名接受 ATLR 的患者中采用了所描述的方案,所有这...
该方案提供了梨状皮层颞部的可靠、有针对性的切除 - 被认为是近中颞叶癫痫网络 16,17,24,25,30 的癫痫发生和传播的关键结构。
我们在我们中心执行的标准 ATLR 技术的组件改编自 Spencer 等人10,并且之前在我们?...
作者 Debayan Dasgupta 和 John S. Duncan 获得了 Wellcome Trust 创新计划 (218380/Z/19/Z) 的资助。Lawrence P. Binding 得到了英国癫痫研究中心(资助号 P1904)的支持。上述作者和 Sjoerd B. Vos 部分由国家卫生研究所、伦敦大学学院医院生物医学研究中心 (NIHR BRC、UCLH/UCL 高影响力倡议 BW.mn.BRC10269) 资助。作者声明,该研究是在没有任何可能被解释为潜在利益冲突的商业或财务关系的情况下进行的。我们确认,我们已经阅读了本刊对道德出版所涉及的问题的立场,并确认本报告符合这些指导方针。
这项工作得到了英国癫痫研究中心(资助号 P1904)和 Wellcome Trust 创新计划 (218380/Z/19/Z) 的支持。这项工作部分由国家卫生研究所伦敦大学学院医院生物医学研究中心 (NIHR BRC UCLH/UCL HIGH IMPACT INITIATIVE BW.MN.BRC10269) 资助。作者感谢西澳大利亚大学显微镜、表征和分析中心的国家成像设施(国家协作研究基础设施战略 (NCRIS) 能力)的设施和科学技术援助。这项研究全部或部分由 Wellcome Trust [WT 218380] 资助。出于开放获取的目的,作者已将 CC BY 公共版权许可应用于因本提交内容而产生的任何作者接受的手稿版本。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Brainlab Neuronavigation System | Brianlab, Westchester, IL | https://www.brainlab.com/surgery-products/overview-neurosurgery-products/cranial-navigation/ | Intraoperative neuronavigation system |
EpiNav Planning Software | N/A | N/A | Clinical Decision Support Tool, for research use, developed in academia at King's College London and University College London |
Mayfield clamp | Integra | A1059 | Any 3 pin head immobilisation device can be used |
Microsurgical instruments | As per local neurosurgical unit | ||
MRI Scanner | GE, Milwaukee, WI, USA | 3T MRI GE MR750 | Any alternative 3T MRI scanner can be used |
MRTrix3 | N/A | Reference 47 in the manuscript | MRtrix3 provides a set of tools to perform various advanced diffusion MRI analyses, including constrained spherical deconvolution (CSD), probabilistic tractography, track-density imaging, and apparent fibre density |
NORAS coil | NORAS MRI Products | https://www.noras.de/en/mri-produkte/lucy-or-head-holder-8-ch-coil/#infos | Any MRI-safe head immobilisation device can be used |
Perforator drill | Stryker | https://neurosurgical.stryker.com/products/elite/ | Any alternative neurosurgical perforator drill driver and bit can be used |
Sutures - Vicryl Plus 2/- | Ethicon | ETVCP684H | Any alternative suture that the surgeon prefers can be used |
Titanium bone plates and screws | As per local neurosurgical unit | ||
Ultrasonic Aspirator | Integra | https://products.integralife.com/cusa-tissue-ablation/category/cusa-tissue-ablation | Any alternative that the surgeon prefers can be used |
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