脑磁图在颅脑手术前脑功能区定位的作用
 |
| 第1页 |
参见附件(188KB，2页)。
人类最早进行脑磁图(magnetoencephalography,MEG)信号测量是在1968年，由美国麻省理工学院的Cohen用诱导线圈及信号叠加技术记录了脑的电磁信号，1969年Zimmerman和其同事发明了超导量子干涉仪(superconducting quantum interfere device,SQUID)，目前所使用的脑磁图探测设备仍为SQUID[1]。在20世纪90年代以前，脑磁图通道数比较少，尚不能同步探测全脑的生物电磁信号，为了获得全脑信号，必须不断地移动探头，其检测不仅耗时，而且不能同步记录全脑的电磁信号变化。随着科学技术的进步，20世纪90年代生产了全头型多通道生物磁仪，目前306通道的生物磁仪已经应用临床。
1 脑磁图检查的特征
人脑中拥有上千亿神经细胞，这些微弱的电磁信号具有波形、幅度、能量、频率、相位、频谱等特征与特定的正常和异常生理活动过程相对应。随着计算机技术及医学影像技术的发展，最新的脑磁图设备可同时记录306个磁通道。磁场不受头皮软组织、颅骨等结构的影响，检测发生源的误差可小于数毫米，有良好的空间分辨率。脑磁图直接测量脑的电生理学而且可实时记录神经生理学变化为毫秒级记录，因此脑磁图具有良好的时间分辨率。脑磁图只能测量出平行头皮表面的电流所产生的磁场，偶极源垂直于半球表面为零磁场，对人体无害[1]。
2 脑磁图的检查原理
大脑皮质内锥状细胞排列规则，由细胞体向皮质伸出的树突平行排列,神经元同步活动时形成集合电流，在颅外可以探测到磁场，由于脑磁场非常微弱，必须使用SQUID测量神经元活动时产生的磁场，磁场的探测需要以下装置[2]。
21 灵敏的脑磁场测量装置 现代化的传感器设计，将金属铌制成的SQUID与梯度计和磁力计耦合在一起，成为一个能把磁场变为电流,电流变为电压信号的低噪音高效益转换器，这些元件排列安装在充满液态氦和头盔样的杜瓦容器里，在低达-269℃的温度下工作，在超导状态下，线圈的电阻完全消失,这样的组合系统能检测远小于一个磁通量子的磁场变化，足以测量出大脑皮质中枢神经活动所产生的磁场变化。目前脑磁图的传感器允许同时记录306个脑磁图通道。
22 可靠的磁场屏蔽系统 为排出周围环境的电磁干扰，使MEG系统达到稳定的最佳状态，这就需要将磁强仪放入屏蔽室中。安装由多层金属铝和μ金属(铁镍合金)板叠合在一起的高导电、高导磁材料制成的电磁屏蔽室，分别排除低高频干扰。
23 现代化的数据系统 从数据采集、刺激控制、数据分析到病人数据库检索等都实现了计算机自动化，以最新型的Magnes3600WH为例。该系统的传感器阵列有248个磁传感器，覆盖整脑的所有重要功能区。在计算机控制下248个脑磁图通道可同时以4 kHz的采样频率收集数据，并可同步作脑电图(electroencephalography,EEG)测量，可一次性地测量整个大脑皮层神经活动。
3 MEG的检查方法
一般记录带通为0.05～100 Hz以便抑制很低的频率变化和减少高频的环境噪音，用300 Hz对波进行数字化处理并对脑电磁波进行实时记录，在记录EEG与MEG的过程中，同时记录眼电图(electrooculogram,EOG)及心电图。记录眼电图的目的是为了记录眼球运动伪影，以便在进一步分析时将有眼运动伪影的脑电磁波删除。测量心电图的目的是在进一步分析癫痫波之前，将有心脏伪影的癫痫波删除。测量眼电图所放电极的部位为眉弓上方、眶下孔、双侧太阳穴、鼻尖(参考电极)及脸颊(接地线)，测量心电图的电极一般放于双侧锁骨中线内侧。一般在左、右耳后，前额及顶部放置4个线圈。戴上特制眼镜，眼镜上有导线与头位置指示器(headposition indicator,HPI)相连，由头位置指示器相连的记录笔依次找出双侧耳前点及鼻点(鼻根处)，确定头的坐标轴。X轴由右侧为正的方向通过双侧耳前点，Y轴正方向通过鼻根指向前方，正的Z轴方向向上。当头进入杜瓦氏桶后机器可测出四个线圈的位置。人头的坐标与设备测得的坐标之差由设备给出，其差应小于5 mm才能适合一个球形导体中心对称。所有患者行扫描以前均提供最理想的球模型。
4 MEG与脑功能定位
个体间脑解剖结构存在着差异，并且颅内肿瘤性病变常引起解剖结构发生变化，造成脑重要功能区识别困难。因此切除颅内肿瘤时需对肿瘤周围的重要功能区进行准确定位，以减少对较重要功能区的损伤。通过MEG脑诱发磁场技术可获得脑功能区准确定位，为神经外科手术提供重要参考。孙吉林等[3]对6例有颅内肿瘤的患者进行术前MEG定位，6例患者的肿瘤病灶接近皮质躯体感觉区，通过MEG对躯体皮质区进行无创伤性检查并和MRI所获得的解剖结构叠加形成磁源性影像(magnetic source imaging,MSI)[1]，明确地显示出脑体感皮质与肿瘤的立体关系及病变组织距手术区体感皮质的距离，很容易地识别出中央沟的位置，对制定手术计划、术中以及提供肿瘤与脑功能区的立体关系均有指导意义。孙吉林等[4]对9例健康受试者应用磁源性影像进行初级听觉皮质定位，给予受试者双耳纯音刺激，频率2 kHz，强度90 dB声压级,声音持续时间为8 ms,刺激时间间隔为1 s。将MEG测得的磁反应信息叠加到MRI图象上获得磁源性影像，确定初级听觉皮质的位置，均在双侧颞横回。当肿瘤或癫痫灶和躯体感觉中枢、听觉中枢或语言中枢接近时，术前定位这些正常的脑功能区，术中就可尽量保护它们。如果这些脑功能已经受累，当肿瘤或癫痫灶和躯体感觉中枢、运动中枢或语言中枢接近时，MEG能预测术后恢复的可能性。MEG可用体感诱发磁场辨别后中央后回，运动诱发磁场定位中央前回能够辨别大脑皮质中枢与语言处理和感觉信息处理相关的语言功能区，可以对听觉中枢、视觉中枢准确定位。这些功能定位可以帮助神经外科医师正确制定手术方案，选择最佳入路，对于有些不适合手术的患者，MEG的功能解剖定位还可用于指导X刀、伽玛刀的放射治疗。
5 MEG与EEG、正电子发射断层扫描(positron emission tomography,PET)和皮质脑电图(electrocorticogram,ECoG)的比较
51 MEG与EEG的比较 MEG主要反映细胞内电流生产的磁场，EEG测量的是细胞外容积电流产生的电位差。EEG电流在穿过不均匀的头皮、颅骨及脑脊液时部分衰减；MEG测定的神经元产生的磁场在通过头皮、颅骨及脑脊液时不受影响，因此，MEG比EEG更加准确。
52 MEG与PET比较 MEG检测神经元的直接电磁场活动，时间分辨率为毫秒级。PET是利用加速器加速带电子轰击靶核，通过核反应产生正电子的放射性核素，然后将放射性核素标记的脱氧葡萄糖以静脉方式注入体内。标记的葡萄糖到达脑部至完成代谢需要数分钟；PET检查具有放射性，对人体有害。MEG对人体是无创伤、无放射线检查，可重复使用。
53 MEG与ECoG的比较 皮质脑电图是皮质功能区定位的金标准，但是ECoG最大的缺点是创伤性检查，需要扩大颅骨的切除范围并延长手术时间，不易被患者接受。而MEG为非创伤性，检查时间短，定位准确。随着脑磁图在脑重要功能区定位的广泛应用，以及超导技术的发展，脑磁图技术在脑功能、癫痫灶定位及神经系统疾病的诊断与治疗的应用将更加深入。
参考文献
1 Lewine JD,Orrison WW.Magnetoencephalography and magnetic source imaging.In:Orrison WW,Lewine JD,Sanders JA,et al.Functional Brain lmaging.New York:MosbyYear Book,Inc,1995.369417.
2 赵东华，吴萌，鲁震.脑磁图的基本原理及临床应用.河北医药，2005，27：132133.
3 孙吉林，吴杰，李素敏，等磁源性影像对颅内肿瘤患者初级体感皮质定位的研究中国临床医学影像杂志，2003，14：151154.
4 孙吉林，吴杰，李素敏，等磁源性影像对初级听觉皮质定位研究中华放射学杂志，2003，37：112116.
作者单位： 050051 石家庄市，河北省人民医院影像中心脑磁图室
您现在查看是摘要介绍页，详见PDF附件(188KB，2页)。