近红外光谱技术在帕金森病大鼠脑组织射频毁损术中的应用

1、近红外光谱技术在帕金森病大鼠脑组织射频毁损术中的应用     摘要 目的 探索近红外光谱（NIRS）技术用于立体定向靶点毁损术中实时监测的可行性，并观察此过程中NIRS参数的变化规律。方法 在大鼠脑纹状体采用两点注入法注入6-OHDA建立帕金森病（PD）大鼠模型；对正常及PD大鼠进行射频毁损，观察并记录脑组织靶点毁损时的NIRS尤其是优化散射系数的变化情况。结果 （1）50只大鼠中有40只经阿扑吗啡(APO) 诱导后表现为恒定左侧旋转，旋转圈数超过7 rmin-1。（2）射频毁损丘脑腹外侧核（Vim）时，在各温度点下NIRS出现特征性变化曲线。

2、结论 利用NIRS实时活体在位监测帕金森大鼠射频神经核团毁损术是科学、可行的，优化散射系数是监测的良好指标。 关键词 近红外光谱技术；优化散射系数；立体定位技术；帕金森病；神经核团毁损术；大鼠 Application of near-infrared spectroscopy technology in studying the damage of rats with Parkinson disease by radiofrequency Key words:near-infrared spectroscopy；reduced scattering coefficient；stereotact

3、ic technology；Parkinson disease；ablative procedure; rats 1 材料与方法 6-OHDA多巴胺(DA)标准品（美国sigma公司）；阿朴吗啡（APO,美国sigma公司）；小鼠抗大鼠酪氨酸羟化酶；羊抗小鼠IgG、DAB(日本Takara 公司)；4戊巴比妥钠；江湾型立体定向仪；微量进样针；leksell神经射频仪及射频针，步进电机驱动器及控制器；计算机和相关软件。 1.2 动物分组 选取健康大鼠80只，分为正常组(30只)和PD模型组（50只）；再将正常组及建模成功的PD大鼠中随机抽取30只分别分为假手术、42.544 60 s及7075

4、60 s 3个采样温度组，每个采样点10只。 1.3 建立PD动物模型 将50只健康大鼠腹腔注射4戊巴比妥钠(40 mgkg-1)，大鼠麻醉后按照立体定向仪说明书固定大鼠。常规消毒后切开头皮约1.0 cm，参照Paxinos 等所著大鼠脑立体定向图谱，采用纹状体两点注入法建立早期PD大鼠模型。坐标：前囟前1.0 mm， 中线旁开右侧3.0 mm， 颅骨下5.5 mm， 前囟后0.1 mm， 中线向右侧旁开3.7 mm，颅骨下5.5 mm，注射6-OHDA 12 g，注射速度为1 lmin-1，留针10 min，缓慢退针，牙科胶覆盖钻孔，常规缝合伤口，预防感染。术后1 周开始用APO腹腔注射(0

5、.5 mgkg-1)，人工计数记录注射后1040 min时段内大鼠旋转的圈数，每周检测1次，连续4周。每30 min旋转圈数超过210 r（7 rmin-1）者视为成功PD 大鼠模型。 1.4靶点射频毁损试验 2.5 mm，矢状缝旁开1.4 mm,硬脑膜下6.4 mm。牙科钻小心钻透颅骨，按确定坐标将毁损电极与近红外探头一同缓慢步进至预定深度。开启近红外光源，持续毁损60 s，记录毁损前靶点与射频毁损过程中近红外光谱的变化，毁损结束后缓慢退出电极与探头，牙科胶覆盖钻孔，常规缝合伤口，连续每天腹腔注射青霉素5 万U 1周以防治感染。 1.5 病理学检查 取全脑置于4 %多聚甲醛磷酸盐缓冲液中固定

6、24 h，再浸入30 %蔗糖溶液至沉底。切片范围：沿针道行冰冻连续冠状切片，片厚20 m。 1.6 统计学处理 2 结果 2.1 行为学检测 APO 诱发后(4±0.8) min大鼠开始出现恒定左侧旋转，头尾相接。1 周时，有30只大鼠旋转圈数超过7 r min-1，视为成功模型；随后达到此标准的大鼠量逐渐增加，4 周后趋于稳定。见表1。 2.2病理检查结果 正常组与PD组在相同温度时，两组病理学检查无明显差别。在毁损温度42.544 时，42.544 组及假手术组均未观察到有细胞坏死,但42.544 组可见到射频针周围有水肿,水肿区可见少量的炎细胞浸润。如图1A。毁损温度达7075

7、 时形成确切的毁损灶,其中心为坏死区,表现为神经细胞完全变性坏死,其边缘有细胞退变及狭窄的细胞核固缩带,邻近为周围脑组织水肿带,有较明显的血管扩张、充血、炎细胞浸润,最外围为正常神经细胞。如图1B。 2.4 正常组与PD组大鼠毁损前后s的差值比较 记录每只大鼠加热前平稳的s值和加热后最高端s的均值，再取两者之间的差值进行比较，结果见表2。 PD的外科治疗目前主要的手术方式包括神经核(团) 毁损术和脑深部电极刺激术(DBS)，其治疗机制基于PD患者脑内苍白球(GPi) 、丘脑腹中间核(Vim) 和丘脑底核(STN) 过度兴奋这样一个假设,手术所要达到的目的就是精确定位上述核(团)，将其毁损，以达

8、到减少其过度兴奋，消除和减轻病人的症状。其中丘脑Vim是治疗震颤较理想的靶点 8。在射频毁损术中42.544 的等温预毁损是非常关键的一个步骤，在此温度下靶点的组织、细胞将会暂时丧失功能。在人体射频毁损术时都必须先进行这个温度点的可逆性毁损试验，同时观察患者肢体及面部的运动、感觉。避免在进行不可逆的毁损后，造成无法挽救的后果9。在确认靶点后通常会选用7075 60 s进行治疗性毁损。 影响毁损灶的因素是多方面的,包括作用的组织和环境特性、射频电极的形状、电极裸露端的粗细和长短、热凝温度和时间等13-16，在毁损组织和环境以及电极的形状不变时,电极的粗细和长短、热凝温度和时间是决定毁损灶大小的主

9、要因素, 但是仍有一些不可预测的变量，如临近电极的脑脊液池或室的电阻可以使射频电流发生短路，这样就带走了产生破坏的热量而不能毁损周围组织；临近的大血管从周围组织吸收并带走热量产生非对称性的破坏9。这些变量都会影响到手术的效果。以往这些射频毁损术中射频针尖端的信息全凭外科医生的经验和手感技巧。 2傅先明, 凌士营. 立体定向手术进展J.中国医师进修杂志：外科版,2006,29(5):13-17. 3Iseki H，Muragaki Y，Nakamura R, et al. Intelligent operating theater using intraoperative open-MRIJ.

10、Magn Reson Med Sci, 2005,4(3):129-136. 4张宇清,李勇杰. 神经核团毁损术治疗帕金森病J.立体定向和功能性神经外科杂志，2004，17(3):178-182. 6Mehagnoul-Schipper D J, van der Kallen B F, Colier W N, et al. Simultaneous measurements of cerebral oxygenation changes during brain activation by near-infrared spectroscopy and functional magnetic r

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