本文展示了一种用于前内侧颞叶切除术中术中神经外科导航的方法,特别强调利用纤维束成像和解剖学掩模来辅助安全切除梨状皮层的颞叶部分——该区域 increasingly 被认为是治疗药物难治性内侧颞叶癫痫的关键手术靶区。
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本文展示了一种用于前内侧颞叶切除术中术中神经外科导航的方法,特别强调利用纤维束成像和解剖学掩模来辅助安全切除梨状皮层的颞叶部分——该区域 increasingly 被认为是治疗药物难治性内侧颞叶癫痫的关键手术靶区。
前内侧颞叶切除术(ATLR)是治疗药物难治性内侧颞叶癫痫(DRmTLE)的有效治疗选择。越来越多的证据表明,梨状皮层在DRmTLE癫痫发作的产生和传播中起着关键作用,且切除梨状皮层的颞部区域与显著提高的无发作率密切相关。
本文介绍了在经颞前内侧切除术(ATLR)中,利用高分辨率术前概率性纤维束成像算法,将感兴趣结构的融合解剖掩模导入术中神经导航系统及显微镜抬头显示(HUD),从而实现对梨状皮层颞部区域的切除。
所有接受药物难治性颞叶癫痫(DRmTLE)术前全面评估和检查的患者均签署知情书面同意书,同意记录手术过程的视频。患者由一家大型癫痫手术中心的多学科专家团队确定,该团队包括癫痫学家、癫痫神经外科医生、神经心理学家、神经精神科医生和电生理学家。术前影像处理流程包括对关键结构的勾画,如颞叶梨状皮层,以及对易受损重要纤维束(例如视辐射和下额枕束)进行高分辨率概率纤维追踪。上述影像数据与术前容积神经导航扫描图像共同配准,并上传至术中神经导航系统。
本文介绍了一步一步的ATLR手术流程,包括梨状皮层颞部区域的切除。该方案结合了先进的结构和弥散磁共振成像以及术中视觉辅助工具,将关键灰质结构和白质纤维束的解剖学掩模整合到手术室的外科工作流程中。
前内侧颞叶切除术(ATLR)是治疗药物难治性内侧颞叶癫痫(DRmTLE)最有效的治疗方法1,2,术后癫痫自由发作率为50%–70%,且并发症发生率相对较低3,4,5。该手术还被证实可改善患者的生活质量6,7,8、就业率5以及心理社会健康状况9。
Spencer 等人所描述的经典前颞叶切除术(ATLR)10,包括切除颞极、钩回、杏仁核、海马、海马旁回和梭状回。在进入侧脑室颞角时,视觉相关的重要白质通路(尤其是视辐射中的 Meyer 环11,12)以及语言相关通路(例如额枕下束13和弓状束14,15)存在受损风险。以下方案概述了一种利用高分辨率术前概率性纤维追踪技术,并将目标结构的融合解剖掩模导入术中神经导航及显微镜抬头显示系统(HUD),以规避这些白质纤维束的方法。
该领域的传统观点认为,最大程度地切除海马体有助于提高术后无发作率。然而,近期对ATLR术后病例的体素级分析表明,在ATLR手术中切除梨状皮质的颞部区域可显著提高无发作的可能性。研究还显示,海马体后部的切除范围与术后无发作之间并无关联16,17。因此,有研究建议更新Spencer手术技术,在语言优势半球的ATLR手术中,将海马体切除范围限制在前55%,以保留记忆功能16,18。
尽管人们对新型微创治疗(尤其是激光间质热疗(LITT))的兴趣日益增加,但手术切除仍是药物难治性局灶性癫痫的标准治疗方案1。与前颞叶切除术(ATLR)相比,LITT所产生的Engel 1级癫痫预后比例较低(58%-59%)1,19,而ATLR为60%-70%3,4,5,20,因此LITT仍是一个需要进一步研究的领域21。
越来越多的证据支持以下假说:梨状皮层(图1)是成人16,17,22,23,24和儿童25内侧颞叶癫痫发作传播和/或癫痫发生中的关键区域。梨状皮层是一条三层结构的异源皮层(类似于海马皮层的排列),围绕位于颞叶茎内侧的内嗅沟展开26,27,因此构成了颞叶与额叶的汇合区域。基于此解剖特点,梨状皮层可被明确划分为额部和颞部两个分区,相关详细描述见于现有文献22,25,28,29,30。

图1:脑内侧颞叶结构的半透明三维渲染图。 本图展示了梨状皮层(青色)与周围内侧颞叶解剖结构的解剖学关系。左侧为内侧视图,中间为上方视图,右侧为前侧视图。 请点击此处查看该图的放大版本。
梨状皮层位于杏仁核的上方内侧,在动物研究中长期被认为是一个参与扩散癫痫样放电网络的共同节点31-33,且比邻近的内侧结构(包括杏仁核和海马)更容易在电刺激后诱发癫痫发作34。梨状皮层与内嗅皮层、边缘系统、眶额皮层和岛叶皮层,以及丘脑、嗅球、杏仁核和海马之间存在广泛的神经连接,这一解剖位置也使其在局灶性癫痫的癫痫样放电传播通路中发挥关键作用30。
脑电图-功能磁共振成像(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药物难治性颞叶癫痫(DRmTLE)中的重要作用,显示发作间期梨状皮层的激活,以及γ-氨基丁酸A型(GABAA)受体结合减少与癫痫发作活动增加相关35,36,37。
在药物难治性颞叶内侧癫痫(DRmTLE)领域,两项重要的近期影像学研究显示,术后无癫痫发作与梨状皮层切除范围更大相关;Galovic 等人在一项大规模回顾性队列研究中证明,切除至少一半的梨状皮层可使达到无癫痫发作的可能性提高16倍(95% 可信区间,5–47;p < 0.001)17。研究还表明,其他内侧颞叶结构的切除体积与无癫痫发作无关,这一发现被 Sone 等人通过体素水平分析所重复并支持,后者显示在左侧颞叶癫痫中,仅梨状皮层的切除与术后无癫痫发作相关16(图2)。

图2:左侧TLE术后癫痫发作自由的体素级关联性分析。 唯一与癫痫发作自由显著相关的区域是梨状皮质的时间部分,p = 0.01(在冠状位和矢状位T1加权MRI切片中以绿色显示)。经许可改编自Sone等16。 请点击此处查看此图的放大版本。
Borger 等人还在一项大型回顾性队列研究中证实,只有切除的颞叶梨状皮层比例与术后1年3以及更长期随访(平均3.75年)23的无发作率提高相关。他们进一步验证了海马和杏仁核的切除体积并不能预测是否达到无发作。
在mTLE中梨状皮层与异常致痫网络断开连接的重要性也在激光间质热疗(LITT)中得到证实;Hwang等人在6个月随访时发现,梨状皮层消融百分比与ILAE 1级预后相关38(OR 1.051,95% CI 1.001–1.117,p = 0.045),但在1年时该趋势无统计学意义5。这似乎支持了关于LITT的新兴数据,即 seizure 预后可获得积极改善,但这种改善可能并非持久,因此LITT常被用作“第一阶段”手术,对于经LITT未能实现无发作的患者,可进一步提供切除性手术治疗。
因此,有强有力的证据表明,在治疗药物难治性内侧颞叶癫痫时,切除梨状皮层的颞部是实现无发作的关键靶区。然而,正如 Galovic 等人报道的回顾性队列研究所示,在进行前颞叶切除术(ATLR)时,这一条带状的内嗅皮层在解剖位置上难以通过手术精确靶向,这意味着如果未被直接靶向,往往无法被完全切除。本研究展示了一项正在进行的前瞻性手术研究中,如何安全地靶向并切除梨状皮层的颞部,以评估其对术后无发作率改善的影响39。
以下方案的重点在于图像采集与处理的技术细节、手术入路,以及如何在经颞前内侧切除术(ATLR)中确保切除梨状皮层的颞部区域,同时将高分辨率的术前概率性纤维束成像和感兴趣结构的融合解剖掩模整合到术中神经导航和显微镜抬头显示(HUD)系统中。该方案还使用了一种特定的规划软件平台40,可实现多模态影像的三维浏览与整合,用于手术评估与规划,并采用可与手术显微镜集成的神经导航系统(具体设备详见材料表)。
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这些方法和方案是经健康研究管理局于2020年9月10日批准的一项正在进行的前瞻性外科试验的一部分,研究伦理委员会(REC)伦敦参考编号:20/LO/0966。该方案已于2020年9月25日前瞻性注册(ISRCTN72646265),可在线获取39,并已在一次全国性会议上报告41。
以下方案适用于所有18至70岁因药物难治性颞叶内侧癫痫(DRmTLE)接受前颞叶切除术(ATLR)的患者(该年龄段为本专科成人癫痫外科中心针对此适应证实施手术的患者群体),所有手术均由同一组外科医生(AWM、AM)完成。所有参与者在纳入研究前均签署了知情同意书。所有参与者均接受了由作者所在综合性癫痫外科中心的专家级癫痫外科多学科团队所主导的全面术前评估和检查,该团队包括神经外科医生、癫痫神经科医生、神经心理学家、精神科医生、神经放射科医生以及其他癫痫专科治疗服务成员。术前,所有患者均按照下述方案完成了最新的容积T1、T2和FLAIR磁共振成像(MRI),并完成了标准的术前血液检查以及由神经麻醉团队进行的评估,以确保其在全身麻醉下安全接受手术。本研究中所用试剂和设备的商业信息详见材料表。
1. 成像采集与处理
注意:在我中心接受癫痫手术的患者中,常规采集术前高分辨率、术后3个月及术后1年的磁共振成像(MRI)扫描数据。为保持一致性,所有MRI数据均于2020年3月至2024年3月期间使用同一台MRI扫描仪采集。标准化的图像采集方法以及许多处理步骤此前已在文献中详细描述,相关内容已在下文总结的方案中适当引用:

图3:神经导航系统截图,显示在右侧前颞叶切除术(ATLR)术中使用的容积T2加权MRI图像,叠加了解剖掩模和神经纤维束。 左上图:患者头部的三维重建图像,显示解剖掩模。右上图:轴向视图;左下图:矢状视图;右下图:冠状视图,均在T2加权容积MRI扫描图像上叠加了解剖掩模。显示的解剖掩模包括:梨状皮层的颞部区域(粉色)、海马前55%(红色)、海马后45%(深绿色,仅在矢状图像中可见)、视辐射(中绿色)、中纵束(蓝色)。蓝色十字线表示显微镜焦点的集成位置,绿色十字线表示在手术区域内使用的神经导航指针的位置。 请点击此处查看该图的放大版本。
2. 手术技术
注意:以下步骤总结了作者所在中心的操作实践,并非旨在阐述ATLR手术的唯一术式,而是展示作者如何将该手术流程标准化,以实现可靠且可重复的切除,包括对颞部梨状皮层的切除。

图4:右侧前颞叶切除术(ATLR)患者体位示意图,显示“问号”形右侧额颞部皮肤切口、发际线及外侧裂的标记。 图中未显示在患者左肩下方放置的左肩垫,其作用是使头部处于合适角度,避免对患者颈部造成过度牵拉,并防止阻碍静脉回流。图像已获得患者知情同意后拍摄并使用。请点击此处查看该图的放大版本。

图5:术中显微镜图像,显示右侧前颞叶切除术(ATLR)的外侧新皮质切除边缘,叠加了视辐射(青色)的解剖学掩模——表明切除边缘位于视辐射前方。 标注展示了手术视野的方向:A = 前方,P = 后方,I = 下方,S = 上方,STG = 上颞回,MTG = 中颞回,ITG = 下颞回,TP = 颞极。请点击此处查看该图的放大版本。

图6:术中显微镜图像,显示进入侧脑室颞角的前部,可见其中的海马头部(浅白色,1)。 标注:A = 前方,P = 后方,I = 下方,S = 上方,MTG = 中颞回,ITG = 下颞回,2 = 外侧新皮质切除边缘,沿侧副沟上方至深部以定位侧脑室颞角,TP = 颞极。 请点击此处查看此图的放大版本。

图 7:术中显微镜图像,显示海马旁回颞部解剖掩膜在抬头显示器(HUD)上的叠加(粉红色轮廓,标注为 Pi)。 本图显示完全切除状态——无残留脑组织,仅可见内侧位于切除区域旁的内嗅沟软脑膜边界,在图像中由位于显微镜HUD中央白色十字准线正上方的纵向棉片保护。标签:A = 前方,P = 后方,I = 下方,S = 上方,STG = 颞上回,MTG = 颞中回,ITG = 颞下回,FL = 额叶,SV = 外侧裂静脉(覆盖于外侧裂上方),Pi = 海马旁回的颞部。 请点击此处查看该图的放大版本。
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该方案及外科技术已应用于一项正在进行的研究中,旨在探讨颞叶梨状皮层切除术对药物难治性内侧颞叶癫痫(DRmTLE)患者接受前颞叶切除术(ATLR)后 seizure 自由状态的影响。本研究的目的是前瞻性地确定切除颞叶梨状皮层后是否确实能够提高 DRmTLE 患者的 seizure 自由率,正如文献中不断积累的回顾性数据所提示的那样。
迄今为止,我们已在36例连续接受前颞叶切除术(ATLR)的患者中应用了所述方案,所有患者均通过该方案获取的容积T1加权术中MRI扫描图像,由一名顾问神经放射科医生和两名经验丰富的癫痫神经外科医生评估梨状皮层颞部是否被切除。在100%的病例中,梨状皮层颞部均被成功切除,并经神经放射科医生确认,且无一例需要对该区域进行进一步切除以确保目标组织的充分去除。此外,未出现任何即刻的术中或术后并发症或功能缺损,例如因皮层血管及深部血管(如大脑中动脉分支或沿切除边界走行的后交通动脉)受损导致的明显出血、梗死或卒中,也未发现对邻近切除区域的颅神经(尤其是动眼神经和滑车神经,以及同侧视束)造成损伤,以上均由神经放射科医生确认。
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本方案提供了一种可靠且靶向性的切除方法,用于切除梨状皮层的颞部区域——该区域被认为是内侧颞叶癫痫网络发生和传播的关键结构16,17,24,25,30。
我们中心实施的标准ATLR技术的组成部分借鉴自Spencer等人10,并已在本实验室先前的研究中有所描述16,17。Al-Otaibi及其同事以类似的分步方式提供了标准ATLR某些潜在改良和替代方法的详细信息65,这些内容可作为本研究方案手术技术部分所述步骤的有益对照,用以展示该手术操作中可接受的多种...
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作者 Debayan Dasgupta 和 John S. Duncan 获得惠康信托创新计划(Wellcome Trust Innovation Program,项目编号:218380/Z/19/Z)的资助。Lawrence P. Binding 受癫痫研究英国(Epilepsy Research UK)支持(资助编号:P1904)。上述作者以及 Sjoerd B. Vos 部分由英国国家健康研究所伦敦大学学院医院生物医学研究中心(NIHR BRC UCLH/UCL 高影响力计划,项目编号 BW.mn.BRC10269)资助。作者声明,本研究在不存在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。我们确认已阅读该期刊关于伦理出版问题的立场,并申明本报告符合其相关指南。
本工作由英国癫痫研究基金会(资助编号 P1904)和惠康信托创新计划(218380/Z/19/Z)资助。本工作部分由英国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 高影响力计划 BW.mn.BRC10269)资助。作者感谢西澳大利亚大学显微镜、表征与分析中心的国家成像设施所提供的设施以及科学和技术支持,该设施属于国家协作研究基础设施战略(NCRIS)的能力组成部分。本研究全部或部分由惠康信托基金会 [WT 218380] 资助。为实现开放获取,作者已对由此投稿产生的任何作者接受手稿版本应用了CC BY公共版权许可。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| Brainlab 神经导航系统 | Brianlab, Westchester, IL | https://www.brainlab.com/surgery-products/overview-neurosurgery-products/cranial-navigation/ | 术中神经导航系统 |
| EpiNav 规划软件 | N/A | N/A | 临床决策支持工具,用于科研,由伦敦国王学院和伦敦大学学院在学术界开发 |
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| MRTrix3 | N/A | 手稿中参考文献 47 | MRtrix3 提供一系列工具,用于执行多种先进的扩散 MRI 分析,包括约束球面反卷积(CSD)、概率性纤维追踪、轨迹密度成像和表观纤维密度分析 |
| NORAS 线圈 | NORAS MRI Products | https://www.noras.de/en/mri-produkte/lucy-or-head-holder-8-ch-coil/#infos | 可使用任何 MRI 安全的头部固定装置 |
| 颅骨钻孔器 | Stryker | https://neurosurgical.stryker.com/products/elite/ | 可使用外科医生偏好的任何其他神经外科钻孔器及其钻头 |
| 缝线 — Vicryl Plus 2/0 | Ethicon | ETVCP684H | 可使用外科医生偏好的任何其他缝线 |
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| 超声吸引器 | Integra | https://products.integralife.com/cusa-tissue-ablation/category/cusa-tissue-ablation | 可使用外科医生偏好的任何其他替代设备 |
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