在罗切斯特大学医学中心,视频中显示并本文介绍了的活动属于风险大于最低风险的 IRB。 1. 招聘 建立高通量计划,用于术前认知和基于 MRI 的评估,以便及时高效地从所有转诊提供者中捕获患者。让行政和临床人员参与更广泛的工作。注意:已证明有效的一个具体步骤是建立一组电子邮件列表,当新患者向诊所提出可能是大脑招聘候选人时,该名单由主治外科医生(或其支持人员)自动发送映射程序。 2. 术前MRI映射 在罗切斯特大学医学院的高级脑成像和神经生理学中心(正式名称为”罗切斯特脑成像中心”)使用 64 通道头线圈在 3T MRI 扫描仪上获取 MRI 数据。使用标准序列为BOLD MRI和DTI允许全脑成像,如以前的出版物7,8,9,10,11,12,13所述 ,14,15,16,17,18,19,20,21,22 ,23,24,25. 监测固定,并记录呼吸和心率收集在所有fMRI期间回归噪声混淆26,27 。注:在过去的10年里,我们开发了一个功能性MRI实验库,用于映射语言(口语、听觉、单字、整句)、运动功能(从不通转手指、舌头和足部运动到高级传递动作)、音乐能力、数学和数字知识,以及基本的感官功能(例如,视网膜图谱到低水平视觉处理图11、14、24)。所有实验、材料和分析脚本均可在www.openbrainproject.org。 3. 神经心理学测试 在所有认知测试中要小心谨慎,确保患者舒适,确保使用符合人体工程学优化的设置(图1),并通过在所有测试的结构中频繁(每 8 分钟)进行休息。 让所有低级肿瘤患者在手术前1个月、手术后1个月和手术后6个月完成以下测试(测试12和13只在术前和术后6个月点完成)28、29 ,30,31,32. 自发性演讲(饼干盗窃图片33,灰姑娘故事34,35,36)。 类别流利(操作、语义类别、以 F、A、S 开头的单词)。 单词阅读和重复(名词、动词、形容词、非单词、长度和频率匹配)。 斯诺德格拉斯对象命名 (n = 26037) 听觉命名 (n = 6038) 高克隆句子完成(30分钟)。 伯明翰物体识别电池(BORB,包括长度 |尺寸 |方向 |间隙匹配 |重叠数字 |前缩视图 |对象现实决策39。 听觉最小对歧视 (例如, pa vs. da, ga vs. ta31,40) 句子图片匹配 (包括可逆被动40)。 颜色命名和法恩斯沃思·蒙塞尔休分拣41。 剑桥面部测试30,42。 加州口语学习测试 (43) 韦斯勒智商 (44,45,46)评估语言结果的关键措施是测试4-6;以更广泛的能力特征确保命名测试的损伤不会由于一般性能下降47。注:过去,我们使用软件演示平台的组合来控制术前和术后测试期间的刺激演示和响应记录。我们目前正在设计一个即插即用平台,以支持所有认知测试(术前、术中和术后测试)以及功能 MRI 期间的刺激演示和响应记录(有关强景 TM 的描述,请参阅下文).StrongView,连同内置的神经心理学测试,将在www.openbrainproject.org下载(开放许可证)。 4. 术中语言映射的神经麻醉和人体工程学 使用麻醉技术唤醒颅骨48,49,50;在罗切斯特大学,清醒的颅骨通常使用睡眠-清醒-睡眠的方法进行。 避免预用药,如抗惊厥药和焦虑剂,因为它们会损害认知功能,并造成出现精神错乱。 应用标准监测器(EKG、NIBP、脉搏血氧仪),用静脉芬太尼(0.5毫克/千克)、利多卡因(1-1.5毫克/千克)和异丙酚(1-2毫克/千克)诱导一般麻醉。 使用上冲气道进行机械通风。 将患者横向或半横向放置,头部固定在固定框架中;如视频中所述,患者定位取决于病变的位置和计划的颅骨切除窗口,同时也考虑到在手术期间要求患者进行一次清醒时的认知测试类型。 在针脚和切口部位应用麻醉剂(30 mL 0.5% 利多卡因,30 mL 0.5% 传感器卡因平原,6 mL 碳酸氢钠)。在此期间,放置测试设备(小型显示器、摄像机、定向麦克风)。 根据患者大脑的术前临床映射结果、功能性脑图谱研究以及术中图谱计划,确定颅内手术窗口的大小,这些因素的权重各不相同。在视频中描述的案例中,主治外科医生(Pilcher博士)选择了一个大颅切除术,以便完全访问占统治地位的半球中的正语言和运动位点。 在清醒阶段开始时,停止镇药(在切口前应用局部镇痛药)。 一旦患者恢复知觉,就移除上起气道。在觉醒阶段没有或最小的镇颤。 使用电皮造影术 (ECoG) 监测出院后(皮质刺激引起的亚临床癫痫体放电),以确保 DES 水平设定在略低于放电后阈值。DES 映射过程通过查找放电后阈值和调整刺激振幅(以 0.5 毫安的步长)启动。 在整个映射过程中调整刺激幅度(2至15 mA),由主治外科医生自行决定。患者在监视器上查看刺激物,可以说话和移动前臂和手部。 5. 在术中直接电刺激绘图期间获取研究级数据的程序 在名为”StrongView”的定制硬件/软件系统上运行所有术中认知测试,该系统www.openbrainproject.org提供。硬件占用空间在小推车上是自包含的,并配有独立的备用电池电源、扬声器、键盘和触摸显示屏。负责运行认知测试的人员可以启动、停止和暂停刺激演示,同时在案例期间连续录制(音频和视频)。 在推车上使用音频系统,以便在患者口上训练的方向麦克风通过分路器馈送。从分路器中流出的一个通道穿过放大器,直接进入扬声器。这使得外科医生和研究人员能够轻松地听到患者在手术室背景噪音下的反应,零觉觉延迟(即消除”回声”效应)。拆分器的第二个通道转到移动购物车上的 PC,在那里进行时间戳、记录和存储(这些文件用于脱机分析)。StrongView 还有一个单独的(独立)音频系统,该系统包括对患者进行训练的第二个方向式麦克风、在外科医生身上训练的定向麦克风,以及手术室一角的”噪音”麦克风,用于对房间音进行采样用于从主音频文件减法。这三个音频通道馈送给 MIDI,以及另一台分别记录每个声道的计算机。第二个音频系统在主系统发生故障时提供冗余,患者的所有口头响应都可用于离线分析。 使用 OR 表夹将市售的醚屏幕 L 支架连接到手术室 (OR) 表。将铰接臂(例如,Manfrotto 244 可变摩擦魔法臂)连接到醚屏幕 L 形支架上,铰接臂支持患者监视器、定向麦克风、在患者脸上训练的摄像机以及辅助监视器,允许研究团队成员或手术室护士在与患者互动时轻松查看患者看到的内容。 沿臂运行屏幕、麦克风和摄像机所需的所有电缆,并通过使用 Velcro 固定的塑料管进行保护。注:这些设备均无需在非无菌侧进行消毒(仅永远)在场的非无菌侧(图1)。这种支持刺激显示和响应记录设备的方式提供了最大的灵活性,可以考虑到根据患者定位的不同人体工程学测试,这种能力因情况而异,但提供了可靠的和稳定的平台,以上附加设备。此外,重要的是,由于所有监视器、麦克风和摄像机都通过单个设备(ether 屏幕 L 支架)连接到 OR 表,如果在情况下调整表的位置,则不会影响测试设置。(请注意,图 1所示的设置来自上一代设置,其中地板安装支架支持患者屏幕、麦克风和摄像机;自 2018 年以来,该落地支架已更换为 Ether 屏幕 L 型支架)。此外,为了患者安全,如果出现紧急情况,要求完全、畅通无阻地接触患者(例如,患者的气道)。 StrongView 的核心是一个灵活的软件系统,用于i)向患者提供刺激(视觉、听觉)并记录患者反应(口头、按钮响应、视频),ii)临时注册所有与实验相关的事件,措施(刺激,ECoG,接触大脑的直接电刺激器探头,患者反应);iii)与颅内导航系统通信,以获得直接电刺激应用的三维坐标。StrongView 允许在线重新校准实验变量,如刺激持续时间、刺激间隔间、随机化、重复次数或刺激块数,以及控制患者视频和音频通道。StrongView 将患者摄像机、在线 ECoG 数据以及患者当前看到的刺激流式传输到桌面显示屏上,该显示器也镜像在外科医生视线内的大型监视器上。 将光电二极管连接到患者监视器,并馈入 ECoG 放大器上的开放通道。这提供了每个刺激的表示和 ECoG 的线下分析之间的时间同步。 在所有情况下,手术团队使用颅内导航硬件和软件(位于罗切斯特大学,BrainLab Inc.,德国慕尼黑),用于基于术前MRI的术中颅内导航。这是一个光学系统,由一组摄像机组成,通过固定在手术台上的固定挂号星查看手术现场并登记患者头部(见图1)。 具体来说,在患者被设置在头架后,但在拖拉之前,使用病人的面部生理学特征将病人的头登记到术前MRI。这使得术前MRI(功能和结构)能够与手术台上的患者大脑直接对齐。 将第二颗(小得多)的注册星连接到双极刺激器(参见图1),并用于在字段中注册刺激器的长度和位置。这使得研究团队能够获得每个刺激点的精确位置以及切除的边距,相对于术前MRI。如上所述,StrongView 与颅骨导航系统(在罗切斯特大学 BrainLab,通过 IGT 链接连接)相连,允许直接电刺激映射坐标的实时流式处理(和时间戳)。StrongView 目前正在开发中,以便与其他颅形导航系统(例如,Stryker)进行接口。注: 在认知和 fMRI 实验期间支持管理和数据收集的 StrongView 的各个方面,以及测试库,将在OpenBrainProject.org提供(开放访问)。在完整版本之前,可以通过联系相应的作者提供 Beta 版本。整个 StrongView 套件包括与电皮谱和颅骨导航软件集成的硬件系统,临床医生和科学家可通过联系相应的作者获得。这些数据采集工具将与后处理管道和开放数据联合体结合使用,该联合市场将于2020年OpenBrainProject.org启动。