复旦儿科医院赵瑞:儿童FCD如何实现多模态影像融合+皮层3D可视化下颅内电极植入
神外前沿讯,局灶性皮质发育不良(FCD)是儿童难治性癫痫较常见的病变,其中最具有代表性意义的FCDⅡ型,目前儿科关注最多。
外科手术几乎是治愈FCD的唯一方法,而手术前提是能够“清楚的”看到和找到致痫灶,尤其是对于磁共振阴性或者表现很不明显的患者来说,怎么发现一些蛛丝马迹,找到专家感兴趣的信息,这突显出多模态影像的重要性。如果找不到致痫灶,手术效果肯定要打折扣。
复旦大学附属儿科医院赵瑞副主任医师指出,多模态影像技术在难治性癫痫患者术前评估及手术中的应用价值越来越大,尤其是局灶性皮层发育不良患者;而采用多模态影像融合的SEEG有利于致痫灶的发现及定位并指导手术切除,同时在三维可视的条件下指导立体定向脑电图(SEEG)电极的植入安全、高效,适合在儿童难治性癫痫患者手术中应用。
复旦大学附属儿科医院神经外科是我国最早开展小儿神经外科工作的单位之一,为该院儿外科国家重点专科的重要组成部分,是卫生部癫痫外科特色专科建设项目及上海市儿童创伤中心所在科室;神经外科每年手术量大概1000多例,其中脑肿瘤手术大约300台,儿童癫痫120余例,其中SEEG植入21例在儿童专科医院中排名前列。
近日,复旦大学附属儿科医院/国家儿童医学中心(上海)神经外科赵瑞副主任医师接受了神外前沿的专访,介绍介绍了基于多模态影像融合的SEEG在儿童难治性癫痫的术前评估及治疗中的应用价值。
赵瑞副主任团队统计和回顾性分析该院神经外科收治的31例儿童FCD所致难治性癫痫的临床资料,根据患儿病史、临床体征、影像学及视频脑电图结果进行术前评估,经过多科讨论后设计手术方式,术后随访患儿癫痫发作及并发症情况,利用Engel分级对疗效进行评估。
以下是访谈主要内容:
1、FCD分型及FCDⅡ型特征
多模态影像技术在儿童癫痫评估中特别重要,很多时候症状学和脑电提供的定位信息有限。现在有了多模态影像技术以后,就可以把解剖项跟功能项结合在一起,进行更有价值的后处理和分析,从中发现一些病变。
后处理的技术包括很多种,包括PET和核磁融合;皮层厚度,脑沟、脑回形态的3D处理和定量的计算等,对发现皮层发育异常会有些帮助作用。
以局灶性皮质发育不良(FCD)举例做介绍,FCD其实是儿童难治性癫痫最常见的病变,磁共振表现包括灰白质的分界不清,有时在脑沟,皮层、皮层下的高信号,局部的皮层增厚,包括Transmantle征,从皮层往脑室方向有像“小尾巴”一样的影像学改变,往往反映了神经元移行过程中出现的一些问题,这是FCDⅡ型特征典型的表现。
从目前分型来看,2011年国际抗癫痫联盟的分类中,共分为三类,其中第一类FCDⅠ型主要是神经分层的紊乱。第二类是最典型和最常见的,除了分层的紊乱以外,还有FCDⅡa异形神经元;FCDⅡb除了有异形的神经元之外,还有气球样的细胞,胞体和胞核里也变得非常大,是典型FCD的表现。FCDⅢ型有分层的紊乱,并且还伴有病变周边组织分层的紊乱,其中FCD Ⅲa有海马硬化伴有周边皮层分层的紊乱;FCD Ⅲb有低级别的肿瘤,我们叫混合性神经元胶质肿瘤,伴有皮层分层的紊乱;FCD Ⅲc实际上就是血管畸形;FCD Ⅲd如创伤或者缺血、脑炎之后造成的损害。
目前儿科关注最多的是FCDⅡ型。图中很大的气球样细胞就是FCDⅡb的表现。目前已知的这种异常的神经元和气球样的细胞里都是携带有突变的,突变是体细胞嵌合突变,不是从血里面能查出来,不是从父母那里传过来的,而是神经元本身在发育过程中某一阶段出现的,与FCD密切相关的,可以记录到电信号异常。
2、多模态影像技术的价值
外科手术是唯一能够治愈FCD的一种方法。一般有结构性异常的病变,往往吃药的效果并不好,需要寻求外科手术。
做癫痫外科手术首当其冲要找致痫灶,如果找不到致痫灶,手术效果肯定要打折扣。
对于磁共振阴性或者表现很不明显的患者来说,怎么发现一些蛛丝马迹,找到我们感兴趣的信息,显示出来多模态影像重要性,包括VBM计算灰白质的厚度,PET和核磁的融合。其中图像融合用华科公司的这套系统也可以做,并且效果也比较好,有很多帮助的价值。
举例上面的这个患者,磁共振是阴性的,通过PET磁共振融合后,会发现箭头所指的地方就是局灶性的低代谢,给临床医生进行下一步诊疗提供非常有价值的信息。这种病人以前没有多模态影像时,进行外科治疗非常困难,因为定位非常困难,单靠脑电和症状学很难定位,这时PET就提供很多有价值的信息,我们才能够进行下一步治疗。
很多患者如果没有多模态影像的情况下,特别是磁共振阴性的,可能就没有办法进行有效治疗。这部分患者不能考虑直接切除手术,不能作为手术候选人,因为磁共振阴性直接开刀,还是有很大风险的。
多模态影像是非常有用的。我们可以从多模态影像里面发现一些异常,再回头去看磁共振图像,我们的术语叫二次读片,再看磁共振融合发现异常的地方,有时可以发现一些蛛丝马迹,比如说看到轻微的灰白质分界不清,或者轻微的皮层增厚,这些对我们进行致痫区判定很有价值。如果围绕这个异常的发现,再设计SEEG植入的方案,大部分患者能发现癫痫起源和癫痫传导的网络,指导进一步的手术切除;还有一些患者致痫灶位置很小,通过这样的方法,我们发现致痫灶之后直接做热凝,之后癫痫就不再发作,最长的已有2年余。
3、31例儿童FCD所致难治性癫痫的临床资料统计分析
我们团队是比较早从事儿童难治性癫痫治疗,也从2017年开始做多模态影像,2017年到2019年(现在数据可能多一点,只是还没有统计),我们对31例FCD难治性癫痫患者的临床治疗资料进行了分析统计,统计的31例患者,其中磁共振阳性有25个,磁共振阴性的是6个。进行了手术,包括切除性的手术,包括还有SEEG植入加切除,还有离断性手术,这些都是根治性手术。
大部分患者做了切除性的手术,也有磁共振阴性的或者是累及功能区的,或者不能完全定位的,我们做了SEEG植入,一共有8例。
磁共振阴性的6个都做了SEEG植入,还有2个是阳性患者也进行SEEG植入。阳性患者一是累及功能区要确定切除的范围,还有虽然是阳性,但病变的位置跟脑电图或者症状学不是完全吻合,要进一步判断之前致痫区假说,也进行了SEEG植入。大部分阳性的患者是不需要的。
25例磁共振阳性患者中,大部分是切除,也可以做离断,但是离断和切除其实手术效果是一样的。切除性手术占了16例,离断7例,其中2例特殊的阳性患者做了SEEG植入。
【案例:MRI阳性】这个孩子是左侧海马边上有一个病灶(注:早期利用Brainlab 工作站,图像显示侧别与华科SINO系统相反),磁共振是阳性的。当时为了做手术,因为左侧是优势侧,如果把海马切了,可能会影响到记忆各方面。我们想明确有没有累及海马。当时植入了SEEG电极,看到A图,圆圈里就是病灶,B图里我们在杏仁核植入电极,C图通过这个病灶,然后再植入到海马里,D图是在病灶后边缘的正常组织,后来发现癫痫起始没有累及海马,是病灶后缘的组织,做了病灶和病灶后缘组织的扩大切除,保留海马,患者术后完全不发作的状态,并且没有记忆功能的障碍。效果比较好的,主要就是为了保证一些重要的功能不要受到影响。
这些患儿术后根据Engel分级进行统计,31例患者手术以后,癫痫不发作的概率还是比较高的,EngelⅠ级和Ⅱ级达到28个,当然也还有3例Engel Ⅲ、Ⅳ级还有发作,但比例相对较低。
4、多模态影像融合+皮层3D可视化下颅内电极植入
多模态动态影像中,皮层3D可视化不是特别难,除了 PET核磁融合以外,可视化有几个优点,一是像立体地图一样,在设计电极植入时,很容易辨别电极在脑沟,脑回的位置;还有很重要的一点,切除性手术时,脑沟脑回形态,包括血管,对判定切除的位置、范围是非常有意义的,比如我们在设定切除的范围,会根据脑沟的形态来判定要切的位置,这些血管和脑沟脑回就像山川河流一样,提供了有参考性意义的地标信息。
比如有时开颅进去后要定位中央沟,不同以前用N20电生理监测确定中央沟的方法,现在术前把3D信息做好后,术前看了脑沟脑回包括血管的形态,有利于确定中央沟及功能区,对应大概的形态和血管的走形就可以判断的颅内所在的位置,这对切除脑沟脑回特别有帮助。
现在还可以做3D打印,把脑模打印出来,手术时把3D打印的大脑模型带进去,开颅直接比对即可;模型制作起来不是很困难,在华科手术规划系统就可以轻松完成这样的操作。
5、低龄儿童的SEEG手术不同于成人,风险及要求更高
我们在低龄儿童当中积累了很多做SEEG的经验,也在撰写这方面的文章。其实3-4岁或者5岁以下的孩子做SEEG有特定的风险存在,比较麻烦,但是这种患者很多时候需要多模态影像来进行指导SEEG植入。其实做SEEG对儿童来说还是有一定风险的,低龄儿童颅骨薄,配合度差,术前需要镇静或麻醉下行影像学检查,同时儿童上头架、安装颅骨Marker、打钻、固定导向螺丝,包括固定电极,其实和成人都不太一样,还是要多费很大心思,需要制定一整套比较好的流程。
我们大概从2018年开始用机器人做SEEG。之前也用框架做儿童SEEG,还是有很多不便。一是儿童带立体定向框架是很痛苦,很长的钉子把框架钉在脑袋上,对儿童来说是非常残忍恐惧的事情,所以最早的时候是麻醉下进行的。另外,框架还有一些问题,有时会遇到死角,到不了靶点位置,术中要调整框架,调整方向时要读数,框架上有很多参数,容易出错,可能导致不能挽回的结果。这些问题目前利用手术机器人基本上可以避免。
目前我们中心手术机器人主要做癫痫颅内电极植入,一些特定的疾病,如下丘脑错构瘤等通过植入电极射频毁损,另外就是对肿瘤进行活检等。
6、机器人引导下活检 为诊断不明疾病或肿瘤提供了病理依据
我们神经外科每年手术量大概1000多例,在上海是排在前列的,每年脑肿瘤手术大概300台左右,在儿童专科医院当中还是靠前的。
活检主要做DIPG脑干胶质瘤活检,脑干是生命中枢,手术要求比较高,脑干活检每年大概做十几例,累及下来患者有三十几例。
目前来看,手术机器人一是精度高,另外安全性非常好,没有出血或者病情加重的情况。脑干活检患者,取出来组织,除了做常规的病理,还做分子检测,不少患者还可以发现可能的药物治疗靶点进行相应的治疗。可以说,手术机器人对于脑干活检是非常有效的手段。
今年我们计划做ANT-DBS治疗难治性癫痫。无论如何,机器人辅助手术肯定是很好的趋势,在手术机器人辅助的情况下,可以设计更安全更精准的通道到达我们的需要。
典型案例
患儿,男,4岁,“发作性肢体抽搐1年”入院。表现为左侧肢体抖动,有时伴左下肢疼痛,每天1-2次,在听到声音或受到惊吓时发生。
查体:未见明显异常。
服用药物:奥卡西平、拉莫三嗪。
术前头皮EEG: 间歇期右侧后头部棘波;发作期脑电无明显侧向性。
A~C.术前行头颅MRI检查,结果为阴性;D~F.行正电子发射断层显像术(PET)-MRI融合后可见,右侧辅助运动感觉区(SMA)及右侧旁中央小叶低代谢(箭头所示);G.经三维血管及皮质可视化处理后设计电极植入方案,共植入12根深部电极;H,I.根据SEEG结果确认发作起始于右侧旁中央小叶及SMA,图中红色区域为切除范围。
A.术后CT与MRI融合后确定电极位置;B.颅内电极证实发作起源于T1-3触点(右侧旁中央小叶),F1(右侧SMA),快速扩散至S电极;C.病理提示FCDⅡa,可见异形神经元(黑色箭头),胞体增大,不规则。
本期专家简介
赵瑞,医学博士,复旦大学附属儿科医院/国家儿童医学中心(上海)神经外科副主任医师,硕士研究生导师;上海市抗癫痫协会委员,中国研究型医院学会脑功能与转化委员会委员,入选上海市优秀青年医师培养资助计划,加州大学洛杉矶分校UCLA Ronald Reagan Medical Center神经外科进修;主持国家自然科学基金及上海市自然科学基金等多项课题,以第一作者或通讯作者发表SCI论文10余篇,国内权威期刊10篇;获实用新型专利授权1项;2011年获第44届太平洋小儿外科年会首届PAPS PRIZE奖励1项;2011年获上海医学科技奖二等奖(第二完成人);2013年获中华医学科技奖三等奖(第二完成人);2014年获教育部科技进步二等奖(第六完成人)。
本文来源:神外前沿
原文链接:https://www.toutiao.com/i6938190083199599118/?tt_from=weixin&utm_campaign=client_share&wxshare_count=1×tamp=1617331882&app=news_article&utm_source=weixin&utm_medium=toutiao_ios&use_new_style=1&req_id=202104021051220101351631034900430E&share_token=62C9BE0C-1DDC-4E37-A353-45E584E1E77E&group_id=6938190083199599118
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