E活动震颤(ET)是最常见的运动障碍，全球终生患病率为0.9%，65岁及以上人群患病率为4.6%。1典型的ET典型表现为体位性或运动性震颤，最常见于手和前臂，伴有或不伴有头部震颤，下肢和声音较少见。2，3.普利米酮和普萘洛尔是治疗ET证据水平最好的两种药物;4然而，只有50%的患者对药物治疗有反应，而颤抖减少率平均为50%。5医学上难治性ET的手术方法包括使用射频、放射外科或mri引导聚焦超声(MgFUS)损伤丘脑腹侧中间核(VIM)或通过脑深部刺激(DBS)进行神经调节手术。在这些选择中，det的DBS被认为是目前的金标准，其震颤减少60%-90%，并发症发生率低。4 - 8然而，习惯化和长期不良反应，如构音障碍和步态共济失调发生在一个子集的患者经过数年的慢性刺激。9刺激特定的丘脑核或直接靶向纤维束是否能改善长期结果尚不清楚。10
ET的经典DBS目标是VIM，一个大约4 × 4 × 6 mm大小的区域，在传统MRI序列上不直接可见。11 - 13VIM主要通过齿状-红-丘脑束(DRTT)接收来自对侧齿状核的输入，并向运动皮层和运动前皮层发送传出连接。14VIM的精确定位对于有效的DBS结果至关重要，因为距离最佳导联位置大于2mm的偏差可以使实现良好的震颤控制的可能性降低一半。15，16最佳位置是通过间接定位实现的，使用地图集衍生的共识坐标叠加到患者的MRI扫描和术中记录和测试。然而，术中检测依赖于患者对清醒过程的参与和耐受，而间接靶向在患者之间存在显著的解剖和功能差异。17-21最近的方法试图通过对内侧小椎束和锥体束的前瞻性束成像来划分其位置来识别VIM，但对VIM的积极识别仍然难以捉摸。22，23
先进的MRI序列可能更适合识别VIM。24高分辨率质子密度(PD)序列试图捕捉最基本的MRI测量，即每个体素中水质子的表观浓度。质子密度越高的组织具有更大的横向磁化分量，因此信号越亮。25pd加权序列成功识别了多个皮层下区域，包括中心核、苍白球、小细胞外腹核和VIM。18，每股26到29
多项研究也表明，针对附近的丘脑区域，包括不确定性带，后丘脑下核，和辐射肋前区域，可以有效地控制震颤。11，30 -这些中心可能共同组成一个振荡网络，负责产生震颤，33牵引图研究强调DRTT是这些网络枢纽之间共享的共同路线。34，35事实上，研究已经支持使用靶向DRTT控制震颤，同时DBS治疗帕金森病和肌张力障碍36，37MgFUS为ET。38-40然而，目前还没有研究使用pd加权序列和DRTT组合来靶向ET患者的VIM。在本研究中，我们提出了一种新技术，使用优化的pd加权序列和牵引造影对2例ET患者的VIM和DRTT进行直接“交叉”靶向。
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成像协议
术前MRI检查采用3 t GE Signa扫描仪或1.5 t Philips Achieva扫描仪，使用8通道头部线圈。除了标准的T1和t2加权序列外，还获得了优化的pd加权和弥散张量成像(DTI)序列，覆盖全脑。pd加权序列来自于优化的t2加权序列，使用先前已被证明对可视化VIM有效的参数。28，41为了确认电极的放置，术后第二天在1.5 t飞利浦扫描仪上重新获取标准T1和t2加权序列。成像参数列于表1．
核磁共振成像协议
| 场强和场次 | 矩阵 | TR(毫秒) | TE(毫秒) | TI(毫秒) | ETL | 不。的平均水平 | 翻转角度 | 视场(cm) | 体素大小(mm) | 不。的片 | 采集时间(分:秒) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1.5吨 | |||||||||||
| 3d t1 tfe | 192 × 178 | 20. | 3. | - - - - - - | 38 | 1 | 30° | 26.0 × 22.2 | 1.35 × 1.35 × 1.5 | 120 | 8:49 |
| 轴向T2 TSE | 384 × 262 | 3000 | 90 | - - - - - - | 16 | 6 | 90° | 26.0 × 22.2 | 0.68 × 0.99 × 2 | 30. | 8:42 |
| 轴向PD TSE | 220 × 180 | 3000 | 20. | - - - - - - | 5 | 2 | 90° | 22.0 × 18.0 | 1 × 1 × 2 | 24 | 7:18 |
| 3 T | |||||||||||
| 3d t1 ir SPGR | 256 × 256 | 8 | 3. | 450 | 1 | 1 | 11° | 25.6 × 25.6 | 0.5 × 0.5 × 1 | 208 | 3:43 |
| 轴向T2 FSE | 320 × 260 | 5494 | 84 | - - - - - - | 15 | 4 | 115° | 17.6 × 17.6 | 0.4 × 0.4 × 2 | 39 | 3:13 |
| 轴向PD FSE | 320 × 320 | 3000 | 15 | - - - - - - | 5 | 2 | 115° | 19.2 × 19.2 | 0.4 × 0.4 × 3 | 26 | 3:90 |
| 轴向DTI＊ | 128 × 128 | 7765 | 71 | - - - - - - | 1 | 1 | 90° | 28.0 × 28.0 | 1.09 × 1.09 × 2 | 91 | 5:49 |
ETL =回波序列长度;FOV =视野;FSE =快速自旋回波;IR-SPGR =反转恢复-破坏梯度召回回波;TFE =涡轮场回波;TI =反演时间;涡轮自旋回波。
55个方向，b-value = 2000。
受试者术前还在GE Discovery CT750 HD扫描仪上进行了CT成像。采用BonePlus滤波器重建全脑轴向图像，沿前合肋-后合肋(AC-PC)平面重新格式化，体素分辨率为0.5 × 0.5 × 0.6 mm(片间距= 0.6 mm)，矩阵为512 × 512。
DRTT重建
所有序列对的MR融合使用Brainlab Elements软件(4.0版)的图像融合模块进行。接下来，使用该软件的脑映射模块对大脑深层结构进行自动分割。在这两种情况下，分别使用t2加权和pd加权图像序列对兴趣齿状核和红核的每个核的自动分割轮廓和vim -进行复查和手动调整。如前所述，VIM可见为冠状位低强度卵形结构，从内囊向内侧延伸。24使用光纤跟踪模块，对DTI数据进行预处理(运动和失真校正、张量图像生成、分数各向异性和表观扩散图)，并使用连续跟踪光纤分配(FACT)执行确定性束图。42张量偏转(TEND)算法。43
为了分离DRTT，以对侧齿状核、同侧红核和VIM为种子区。最小纤维长度设置为30 mm，分数各向异性设置为0.2，最大成角设置为50°。这些阈值是根据DBS手术规划的常用做法选择的，以有效地去除错误的纤维和非白质体素。34，44采用彩色编码的分数各向异性图进行视觉引导。
交叉VIM/DRTT瞄准与间接瞄准的比较
以AC-PC平面为参考，通过识别轴向pd加权图像切片上的VIM，相对于隔离的DRTT进行DBS瞄准。对目标进行了调整，以确保底部DBS触点与DRTT和VIM都接触。使用标准立体定向技术放置DBS引线(Vercise Cartesia, Boston Scientific Inc.)后，进行术中临床测试，以确保在无副作用的情况下改善震颤。在患者从镇静中醒来后，术中进行1-8 +、130 Hz、60µ秒脉宽、振幅不断增加的试验刺激，直到检测到手部和手臂感觉异常或构音障碍等副作用。4.5 mA以下无构音障碍，1ma以下手部震颤改善，被确定在治疗窗口内。将直接靶向获得的规划坐标与基于共识坐标(距离第三脑室外侧壁外侧10 mm, PC前6 mm)的间接靶向获得的规划坐标进行比较。15
DBS引线定位
导线放置后，患者使用o型臂II(美敦力公司)进行术中CT扫描。术中CT扫描与术前MRI融合，使用Brainlab软件的导联检测模块检测DBS导联，并进行分割验证。最终引线位置与使用直接和间接瞄准技术获得的坐标进行比较，基于它们在AC-PC平面上的各自位置。
震颤的神经学评估
由每位患者的运动障碍神经学家使用Fahn-Tolosa-Marin震颤评分量表(TRS)评估治疗前与治疗后3个月的震颤严重程度。该检查分为a、B和c三个部分，分别评估震颤的位置和严重程度，运动任务和功能，以及与震颤相关的残疾。TRS分数越高，表明总体上地震的严重程度越高。
结果
病例1的患者为一名55岁的左撇子男性，有40年的ET，最初始于双手，最终发展到他的头部和声音。他的ET对日常生活活动产生了重大影响，包括无法独立进食、剃须和打开罐子。他的症状先前对酒精有反应，随后对几种药物(包括普米酮、心得安、加巴喷丁和托吡酯)均难治(表2)．病例2为72岁右利手女性，双手ET 20年，无法独立做饭、吃饭、缝纫和化妆。好几种药物都失败了，包括心得安、primidone和氯硝西泮。由于主观上患者右手症状更严重，患者首先采用标准间接靶向单侧植入左侧VIM DBS装置，8个月后采用本研究中描述的直接交叉入路植入右侧VIM DBS装置。她的DTI序列是在初次DBS手术前3 T获得的，她的右侧VIM DBS术前成像是在1.5 T进行的，以最大限度地减少电极伪影并符合设备安全指南。根据TRS评估，两例患者均表现出明显的预处理震颤。病例1患者TRS总分64分(a，震颤位置和严重程度:24分;B、运动任务与功能:16;C，残疾:24)，病例2患者TRS总分为29 (a: 6, B: 12, C: 11)。非显性症状的TRS评分为9分。
患者特征和震颤评分
| TRS分数 | |||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 预处理 | 治疗后的 | ||||||||||||||
| 情况下没有。 | 年龄(岁) | 性 | Sx持续时间(年) | 一边 | 定位方法 | 一边 | 一个 | B | C | 总计 | 一个 | B | C | 总计 | % Sx改善 |
| 1 | 55 | 米 | 40 | 双边会谈 | 整体 | 24 | 16 | 24 | 64 | 10 | 4 | 8 | 22 | 68％ | |
| 直接 | Rt | 8 | 8 | - - - - - - | 16 | 5 | 4 | - - - - - - | 9 | 44% | |||||
| 直接 | Lt＊ | 8 | 10 | - - - - - - | 18 | 4 | 3. | - - - - - - | 7 | 61% | |||||
| 2 | 72 | F | 20. | 分级(lt→rt) | 整体 | 6 | 12 | 11 | 29 | 3. | 3. | 2 | 8 | 72% | |
| 间接 | Rt＊ | 2 | 6 | - - - - - - | 8 | 2 | 1 | - - - - - - | 3. | 63％ | |||||
| 直接 | Lt | 3. | 6 | - - - - - - | 9 | 1 | 2 | - - - - - - | 3. | 67％ | |||||
A =震颤位置和严重程度;B =运动任务和功能;C =残疾;Sx =症状。
占主导地位的手。
术前MRI显示，病例1的pd加权MRI比t2加权MRI在3t时对VIM有更好的可视化(图1一个)．值得注意的是，病例2患者在1.5 T时使用pd加权MRI对VIM的可视化也更好(图1 b)与T2序列相比。用图像融合、解剖分割和纤维跟踪重建DRTT在30分钟内完成开云体育世界杯赔率)．图2A及B在DRTT与相应感兴趣的种子区域的3D多平面表示上使用直接交叉瞄准的电极计划轨迹。最终的DRTT重建与计划的电极轨迹，叠加到pd加权AC-PC图像切片，如图所示图2C和D,分别。
3 T时pd -加权MRI对VIM的卓越可视化(一个病例1患者接受双侧DBS手术，1.5 T (B病例2患者(接受了分阶段DBS手术)，在3t (C)的第三例患者接受了分期DBS手术。pd加权和t2加权图像的轴向视图显示VIM, DRTT和内囊粉红色的，紫色的,绿色,分别。第三例患者的图像包括在这里，以提供一个额外的PD可视化病例。该患者没有DTI数据，因此在本研究中没有提及。彩色图片只在网上提供。
计划电极轨迹与直接交叉瞄准和最终电极放置。病例1患者双侧drtt的气管摄影(一个)及2 (B)基于运动皮层的人工分割，显示VIM、红核(RN)和齿状核(DN)。drtt也显示在轴向PD-weighted MR图像上，带有电极轨迹(C而且D分别用于情况1和2)，以及情况1的最终电极布置(E)及2 (F)由重构电极表示。的黄色箭头为8个月前左侧VIM DBS植入手术导致的电极诱导敏感性伪影。彩色图片只在网上提供。
两例患者均接受了简单的8触点定向导联植入(Vercise Cartesia)。在使用术中CT融合术前MRI进行引线定位后，我们直接比较了基于间接靶向(共识坐标)、直接交叉靶向(PD-VIM/DRTT)的AC-PC坐标，以及基于术中验证的直接靶向在AC-PC平面上的最终电极位置(图2E和F，表3)．对于病例1的患者，左右VIM的侧位、正位(AP)和垂直平面的间接坐标分别为- 12.0，- 8.1,0和12.0，- 8.1,0(以下所有坐标均在侧位、AP和垂直平面中给出)。左VIM的直接坐标为−12.5，−7.5,0，右VIM的坐标为12.5，−8.1,0。对于病例2中的患者，左侧VIM的间接坐标为−13.0，−6.3,0，右侧VIM的间接坐标为13.0，−6.3,0。由于左侧VIM之前已经植入了间接坐标，因此基于术前成像和第二侧手术前pd加权成像的束造影，回顾性地获得了左侧VIM的直接坐标。她左侧VIM的直接坐标为−12.0，−4.0,0，右侧VIM的直接坐标为12.3，−5.3,0。所有四个VIM目标的直接坐标和间接坐标之间的差值在横向平面上为−0.7到1，在AP平面上为0到2.3 (表3)．
在直接瞄准和术中清醒测试后，计划的间接和直接坐标与术后电极位置的比较
| 间接规划坐标(mm) | 规划直接坐标(mm) | 交流- pc平面后置电极位置(mm) | 电极到靶件距离(mm) | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 情况下没有。 | VIM侧面 | 纬度 | 美联社 | 垂直 | 纬度 | 美联社 | 垂直 | 纬度 | 美联社 | 垂直 | 间接目标 | 直接目标 |
| 1 | Lt | −12.0 | −8.1 | 0 | −12.5 | −7.5 | 0 | −12.7 | −5.7 | 0 | 2.5 | 1．8 |
| Rt | 12.0 | −8.1 | 0 | 12.5 | −8.1 | 0 | 12.7 | −6.1 | 0 | 2.1 | 2．0 | |
| 2 | Lt | −13.0 | −6.3 | 0 | −12.0＊ | −4.0＊ | 0＊ | −12.8 | −4.6 | 0 | 1.7 | 1 |
| Rt | 13.0 | −6.3 | 0 | 12.3 | −5.3 | 0 | 12.2 | −5.3 | 0 | 1.3 | 0．1 | |
回顾性数据来源于术前的束造影和第二侧手术前的pd加权成像。
在术中清醒测试后，病例1患者左侧和右侧VIM的AC-PC平面最终电极坐标分别为- 12.7，- 5.7,0和12.7，- 6.1,0。对于病例2的患者，左侧VIM的术后坐标为−12.8，−4.6,0，右侧VIM的术后坐标为12.2，−5.3,0。当将最终电极位置与计划的直接目标相对于间接目标进行比较时，所有四个电极在AC-PC平面上从电极到目标的距离都较小。使用直接瞄准的目标与最终电极位置之间的距离为0.1至2毫米，而使用间接瞄准的距离为1.3至2.5毫米(表3)．
案例2强调了两个直接交叉定位优于间接定位的例子。首先，在患者左侧VIM的第一阶段中使用的间接靶向方法导致电极放置在DRTT的后方和外侧(图3橙色为间接目标)。最佳的刺激参数使用了2 - 4通道(电极尖端上方2mm)，恰好将刺激直接放置在DRTT和VIM (表4，图3 b)，从而通过间接定位来补偿最初的定位。采用直接交叉定位的电极轨迹回顾性规划(图3 b(绿色的直接瞄准)会让电极的尖端直接集中在这个交点上。对于右侧VIM的植入，间接瞄准将导致放置在右侧VIM外侧0.8 mm和后方1 mm的导联(表3，图3 c橙色为直接目标，黄色为间接目标)。
例2。说明直接交叉靶向的功能和解剖学优势。答:在患者左(L) VIM的第一期中使用的间接靶向治疗导致电极放置在DRTT的后外侧(橙色，间接瞄准;紫色的，直接定位;粉红色的DRTT)。B:直接瞄准会导致更接近最终电极位置的轨迹(绿色，直接定位;黄色的，间接瞄准;紫色的， DBS领先)。最佳的DBS编程利用通道(Ch) 2-4，直接刺激DRTT (插图)．C:间接靶向方法将DBS电极置于VIM和DRTT交叉点的后外侧(黄色的，间接瞄准;橙色，直接定位;蓝色的， DBS领先)。R =右。彩色图片只在网上提供。
刺激参数
| 情况下没有。 | 一边 | 通道+/−(总电流的%) | 振幅(mA) | 脉冲宽度(μsec) | 频率(赫兹) |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | Lt | 1−(100%) | 3．0 | 60 | 143 |
| Rt | 9−(80%)、10−(20%) | 4.0 | 80 | 143 | |
| 2 | Lt | 1 -、2+(34%)、3+(33%)、4+ (33%) | 1．8 | 60 | 139 |
| Rt | 9−(100%) | 1.7 | 90 | 139 |
+/−分别表示阴极和阳极模式。
主观上和TRS重新评估时，两例患者的震颤症状均有显著改善。病例1患者术后DBS TRS评分为22分(A: 10, B: 4, C: 8;与术前相比改善68%)和病例2患者的8 (A: 3, B: 3, C: 2;比术前改善72%;表2)．当按侧面分层时，病例1患者的TRS评分在右侧和左侧运动评分上分别提高了44%和61%。对于病例2的患者，她的右侧症状(间接靶向，使用2 - 4通道刺激进行补偿)改善了63%，左侧症状(直接靶向)改善了67%。与直接靶向治疗的距离与症状改善之间没有明显的相关性(R2= 0.28, p = 0.47)病例1的患者在DBS后经历了稍微更费力的说话，当刺激关闭时，这种情况发生了逆转。病例2的患者在两次DBS手术后均未出现任何副作用。
讨论
我们的研究展示了一种新颖的直接VIM靶向方法，使用pd加权MRI和DRTT的束造影。联合靶向VIM和DRTT可显著减少震颤。值得注意的是，在1例患者中，这种交叉方法在功能和解剖学上优于经典共识坐标。我们的方法为术前规划增加了最少的时间，在双侧(病例1)和分期(病例2)方式中都是可行的，并且与3-T(病例1)和1.5-T(病例2)MRI兼容。
病例2强调了在pd加权MRI上DRTT和VIM的交叉靶向与间接坐标靶向相比可能产生的微小但潜在有意义的临床差异。在先前的手术中，间接靶向左VIM导致电极放置，这就需要在DBS电极上使用更多的上通道(2-4)，巧合的是在DRTT内放置刺激(图3)．此外，在索引过程中，对右侧VIM的间接靶向方法将电极置于最佳VIM位置的后外侧。采用直接交叉方法的最佳电极轨迹可能会导致术中更快的清醒验证，降低刺激附近通路(如内囊)的副作用风险，最小化刺激电流，甚至可能促进ET的睡眠DBS手术。至少，了解DRTT可以通过了解哪些通道更接近VIM和DRTT的交叉来减少编程时间。在ET DBS交叉靶向试验之前，需要更大的队列来验证术中清醒验证期间的重新定位尝试，在门诊设置更短的编程时间，交叉靶向的刺激电流与间接靶向相比。
虽然在某些情况下，间接和直接靶向的坐标可能相似，但在结构解剖上，患者之间可能存在显著差异。17-21以往的研究分别使用pd加权MRI和DRTT在VIM DBS和MgFUS的规划中，报道了可靠的目标识别和ET的临床改善。34，36-40然而，如图所示的联合直接靶向方法可以进一步提高外科医生提供患者特异性方法的能力，通过提供DRTT作为目标的另一个直接可见的解剖地标。此外，DRTT本身已被建议在振动生成振荡网络中发挥重要作用。到三十五通过能够直接识别VIM和DRTT，进一步的研究将能够确定单独或共同刺激VIM和DRTT如何影响震颤控制、对刺激的适应以及副作用的最小化。使用标准的间接靶向方法对ET控制不满意的患者可能受益于针对VIM和DRTT的修订。开云体育世界杯赔率实际上，PD和DTI序列的获取需要不到15分钟的额外扫描时间，并且具有多个可用于直接目标的序列是有价值的，特别是在运动伪影的情况下，可能认为一些数据不太可靠。
该研究的显著局限性主要源于其样本量小，排除了我们找到震颤控制与电极到直接目标的距离之间的关系的能力，以及直接和间接计时之间的震颤控制差异。对于病例2，虽然术前2期MRI在8个月内未显示任何明显的解剖学差异，但使用1期前获得的DTI数据也可能使我们对DRTT的定位混淆。
结论
pd加权MRI可以直接显示VIM。直接交叉瞄准VIM和DRTT是可行的，提供了有效的ET控制。联合靶向VIM和DRTT可能导致更理想的DBS电极放置。
披露的信息
Martin博士是unique的顾问，并在本研究之外的工作中获得ClearPoint neuroo的支持。他是Medtronic和Boston Scientific的顾问。
作者的贡献
构思与设计:王，莫里森，李。数据获取:Wang, Lee, Martin, Dietiker, Brown。数据分析与解释:Wang, Morrison, Lee。文章起草:王，莫里森，李。批判性地修改文章:王，莫里森，李。审稿版本:所有作者。最终审定稿代表所有作者:王。行政/技术/材料支持:Dietiker, Brown。学习督导:王。
