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Joachim K. Krauss教授 | 帕金森病患者脑深部脑电刺激术:外科解剖学和术语

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在过去的几年里,有几条证据在确定脑深部电刺激(DBS)的潜在靶点方面发挥了重要作用,它可以作为帕金森病和其他运动障碍患者步态障碍的一部分来治疗其他问题。自从PPN-DBS的引入,各种

  在过去的几年里,有几条证据在确定脑深部电刺激(DBS)的潜在靶点方面发挥了重要作用,它可以作为帕金森病和其他运动障碍患者步态障碍的一部分来治疗其他问题。自从PPN-DBS的引入,各种临床研究已经发表。大多数情况表明,严重受这些问题影响的患者的冷冻和跌倒情况有所改善。然而,不同患者的研究结果却不尽相同,可能反映了患者的选择、靶点选择的异质性以及手术方法和刺激设置的差异。在这里,我们概述了在外科解剖学和术语中积累的知识和不确定的领域。具体专题分配给专家组,工作组执行委员会对这项工作进行了积累和审查。对有分歧的领域进行了讨论,并作了相应的修改,直至达成共识。我们证明PPN区的解剖学和功能作用都需要进一步的研究。比较不同的脑干图谱和图谱切片时,PPN和相邻核的边界不同。由于这些结构部分重叠,很难精确地描绘出楔状核的PPN耗散部分。这种清晰度的缺乏导致了在无运动步态障碍患者中植入电极的定位和精确定位的困难。未来的临床研究需要考虑这些问题。

帕金森

  以下资料来源于世界立体定向与功能神经外科学会主席Joachim K. Krauss教授《Pedunculopontine Nucleus Region Deep Brain Stimulation in Parkinson Disease: Surgical Anatomy and Terminology》。

  步态障碍是运动障碍患者致残的主要原因。其解剖学基础和病理生理学尚不清楚,需要进一步研究外科在这一领域的作用。一些独立的研究小组已经概述了足背核(PPN)区域与运动障碍的可能相关性,这些研究者证明,在帕金森病(PD)、进行性核上麻痹和多系统萎缩等晚期运动障碍患者中存在退行性变化。最近的数据表明,由于PPN神经元退化导致的胆碱能失神经可能是PD患者多巴胺无反应步态和平衡受损的基础。

  过去几年的几条证据在确定PPN区域可以被视为深部脑刺激(DBS)的潜在靶点,作为PD步态障碍的一部分来治疗冻结和其他问题。1986年,Mitchell等人。甲基-1,4-脱氧吡啶-1,4-吡咯烷酮注射后,灵长类1,4-脱氧-1,4-吡咯烷酮的摄取增加,反映了苯丙氨酸-1,4-脱氧吡啶的活性增加。PPN接受来自内侧苍白球的gaba能投射,因此,有人认为帕金森病患者大脑中PPN活性降低。然而,这个概念受到了已知的病理生理学的挑战,即帕金森病患者的丘脑底核(STN)也投射到PPN。后者可能是单侧黑质损伤大鼠向STN投射的PPN神经元过度活跃的原因。在正常灵长类动物中,高频刺激、射频和兴奋性PPN损伤诱发失神经症。然而,在MPTP治疗的帕金森灵长类动物中,低频刺激(25hz)和向PPN微量注射GABA拮抗剂荷包牡丹碱可逆转失神经症。记录PD患者中潜伏期听觉诱发P50电位的结果表明,PPN在PD中过度活跃,双侧苍白球切开术使PPN输出正常化。

  自从在帕金森病中引入PPN区域作为DBS的靶点以来,已经发表了各种各样的研究。大多数情况表明,严重受这些问题影响的患者的冷冻和跌倒情况有所改善。然而,不同患者的研究结果却不尽相同,可能反映了患者的选择、靶点选择的异质性以及手术方法和刺激设置的差异。因此,我们(E.M.,J.K.K.)在2010年发起了一个跨学科工作组,旨在更详细地探讨PPN区域作为DBS在PD中的目标的可能作用。我们的目标是让来自不同学科的专家参与工作队,以反映意见和方法的多样性。该工作组于2012年成为运动障碍学会(MDS)的正式工作组,其执行委员会由三名神经学家(E.M.,B.R.B.,M.S.O.)和三名神经外科医生(J.K.K.,A.M.L.,T.A.)组成。2013年,当时的MDS主席马修·斯特恩(Matthew Stern)和世界立体定向和功能神经外科学会(WSSFN)主席J.K.K.同意,该工作组将成为一项双社会努力,与WSSFN合作命名为MDS Pedunculopontine Nucleus DBS工作组。然后,工作组计划评估四个与PD患者PPN-DBS手术相关的领域:术前患者的选择和可用的评分量表、临床结果和DBS编程、外科解剖和手术技术。决定前两篇论文将提交给一个主要的神经学杂志,而后两篇论文将提交给一个专门的神经外科杂志。在这里,我们概述了在外科解剖学和术语中积累的知识和不确定的领域。与手术技术、副作用和术后影像学相关的问题将在一篇论文中讨论。

帕金森病

  图1所示。PPN区位于小脑上脚和下丘的交叠水平(a)和滑车核和丘间区水平(b)。左边是主核,右边是长纤维束。脊髓丘脑束;脑导水管;楔形核;中央被盖束;小脑上脚交叉;蓝斑;外侧丘系;内侧丘系;内侧纵束;中缝背核;导水管周围灰质;脑桥核;桥脚核致密部;桥脚核裂部;黑质致密部;rubro脊髓束;IV =滑车核;V =三叉神经中脑核。经允许改编自Fournier-Gosselin等人的。

  方法论的方法

  为了评估与DBS手术相关的外科解剖学和PPN区域术语的细节,执行委员会在一次共识会议上制定了几个问题,并分发给了论文的合著者。PubMed数据库检索采用以下关键词:桥脚核;脑深部电刺激;解剖学的;生理学;手术。具体的主题被分配给不同的作者,这些工作由工作组的执行委员会进行积累和审查。对不同意见的领域进行了讨论和相应修改,直到达成协商一致意见为止。在此过程中,文献不断更新。

  PPN区域的解剖和功能

  PPN核、亚楔形核和楔形核(CnF)组成了中脑运动区(MLR)。这是一个功能区域,电刺激可在去脑哺乳动物中诱发协调运动。PPN投射并接受来自STN、内苍白球、黑质和黑质的投射[26-28]。此外,它与小脑、丘脑、大脑皮层和脊髓有传入和传出连接。PPN还与脑干中的邻苯二酚胺能系统,如去甲肾上腺素能蓝斑和中缝背核的5 -羟色胺能神经元有关。

  根据其细胞结构组织,PPN被细分为耗散部分和致密部分(图1)。三重原位杂交研究确定PPN神经元的分布在其范围内不同。PPN耗散部分布于PPN区的头颈部。PPN致密部位于核尾半部分,主要含有胆碱能和谷氨酸能细胞。此外,根据Mesulam等人的分类,PPN的胆碱能神经元也被称为Ch5胆碱能细胞群。与PPN类似,楔状核和楔状核不包含同质的神经元群。CnF神经元主要由氮能细胞和gaba能细胞组成。这些原子核没有明确的边界。这导致了一些关于该区域功能或解剖定义区域重叠的混乱。

  实验研究表明,PPN接受来自黑质致密体和腹侧被盖区的多巴胺能输入。这些输入受NMDA、AMPA和gabab受体的调节。PPN输出控制纹状体环,即STN、苍白球内部和黑质致密部。其他的投射到丘脑的层内核和脑干下部的核。因此,PPN在边缘环和纹状体环之间占据着战略位置,虽然它主要参与运动活动,但它也可能与其他领域有关,包括认知和睡眠。与丘脑层内核一起,PPN是“上行网状激活系统”的一部分。PPN和CnF都被认为在运动开始时会影响肌肉张力。啮齿类动物研究表明,MLR注射GABA激动剂muscimol可完全消除踏步。由于麝香草酚只作用于神经元细胞体,而不作用于通过的轴突,这些结果表明注射部位周围的细胞(即CnF和PPN)可能是MLR诱导的步进的原因。最近的一项啮齿类动物研究表明,刺激MLR可显著改善脊髓不完全损伤大鼠的后肢功能。术中和术后神经生理学研究也证明了PPN在人类步态中的整合作用。

  结论

  PPN为网状核,解剖界限不清。它的长轴从下丘平面横跨PMJ到达桥脑吻侧。它的大部分神经元位于小脑上梗及其交叠和中央被盖束外侧,并位于丘系弯曲带的内侧。显然,PPN领域的结构和功能都需要进一步澄清。当比较不同的脑干地图集和脑图集切片时,PPN和CnF的范围并不完全一致。由于PPN pars dissipata和CnF在中脑网状结构中部分重叠,因此很难准确地描述它们。该核的模糊边界和该领域普遍缺乏共识是重要的全面限制,特别是关于PPN DBS手术。这种清晰度的缺乏使得植入神经退行性疾病患者体内的电极很难定位和确定确切位置。我们建议作者在未来的研究和报道中可以使用普遍接受的解剖学术语。我们还建议,应参考已用于描述PPN的来源。虽然“PPN区域”一词在核核心可以明确识别的情况下是合适的,但如果不是这样,则可以使用“PPN区域”。为了便于手术结果的比较,我们建议指出是使用PPN的嘴端还是尾端进行神经调节。在规划未来的PPN DBS手术研究时,特别是在制定公认的研究方案时,考虑这些问题是很重要的。

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