残星数点雁横塞,长笛一声人倚楼。是赵嘏《长安秋夕》里的一句诗,说的那种感觉是心里越着急越觉得寂寞,心情越急切越觉得长安还没有到,路怎么还有那么长。
这个就是杨猫猫同学做PPT 这几天的真实写照,也是影像学新技术应用在意识障碍领域诸多前景和困难的写照。路漫漫其修远。以下是杨猫猫同学在中国神经科学大会上的发言。请各位专家批评指教。
70年代到90年代,重型颅脑损伤导致的昏迷一般只有三种结局,得到恢复,变成植物状态或者死亡。自从21世纪开始,随着急救重症医疗技术的发展,和对残余意识认识的进步,植物状态更多的存活下来,并且从中分出了微意识状态,微意识状态里面又分出了微意识-和微意识+,而意识的进一步转归更为复杂,可以分为恢复正常、认知残余,闭锁综合征,或功能性闭锁等等。
然而这些复杂状态的临床表现非常难以区别,像这些我们收治的患者,看上去感觉都一样,但实际的意识水平有很大的差异。临床医生在区别这些行为学差异上做了很多的努力,陆续开发了SSAM,WNSSP,SMART,DOCS,WHIM等不同侧重的意识评测量表,2004年Giacino发明了CRS-R量表,具有较高的信度和效度,操作便捷,成为了目前国际最为通用的意识评测工具。然而使用这种临床评测,依然存在30%-40%的误诊率。
如何测量意识?如何区别意识的不同程度和状态,是治疗意识障碍患者的前提和基础,也一直是临床医生和神经科学家努力的目标。从这张图可以看出意识测量的研究是持续增加的,1972年开始有了一次提高,到了80年代又有一个跃进,2010年再次出现一次飞升。这3次飞跃促进了诊断的划分和定义的不断更新。
意识研究的这几次飞跃基本依赖于脑成像技术的进步。70年代CT、MRI的发明,促使了结构成像的研究,80年出现的DTI技术,开启了神经纤维示踪研究,90年功能磁共振的发明使得意识的能量得以测量,00年基于图论的脑网络计算,就像之前蒋田仔老师讲的,使得看不到的连接和更为复杂的改变可以展现。成像技术和临床意义相结合,给意识障碍的诊断和治疗带来了巨大的影响。
首先介绍结构成像在意识障碍诊断的应用。1987年最早采用CT研究了脑室的扩张程度和植物状态患者预后的关系,发现了早期脑积水治疗对于恢复意识有很大的帮助。之后90年代采用的MRI技术,发现了脑干和丘脑的损伤病灶区数量和意识程度的相关性,将决定意识的关键区域指向了丘脑和脑干。
DTI技术在结构成像基础上更进一步,基于水分子弥散的各向异性,主要方法有ROI和TBSS,。通过FA值测量或神经纤维的走形完整性,来评估造成意识不同程度的关键区域和关键纤维。主要发现包括胼胝体连接,扣带束纤维,上行网状系统以及自丘脑核团至大脑皮质广泛区域的连接。
这个是何江弘教授team做的DTI和临床CRS-R评分的相关性分析,发现了脑干、丘脑、皮层下以及默认网络某些关键位置的FA值和临床表现的相关性。
与结构成像同步发展的功能成像,最早采用PET技术,发现植物状态患者全脑的葡萄糖代谢水平降低,之后LAUREYS又分别发现了决定意识恢复的关键区域——前额叶,以及意识的关键枢纽——楔前叶。
与此同时开展的PET研究包括血氧代谢水平测量,主要采用主动范式,它的发现和功能磁共振的发现类似主要集中的皮层网络,但因为其空间分辨率低,成本高,目前逐渐被功能磁共振所取代。另一种PET使用11C-FMZ绑定苯二氮卓类受体的方法,从生物化学角度发现意识障碍患者代谢产物的改变,测定DOC患者脑网络中GABA(A)受体含量的变化。我们目前也在此项工作的摸索阶段。
最值得一提的是功能磁共振技术,使得对大脑意识的认识进入到全新的水平。在意识障碍领域的主要应用集中在静息态,陆续发现了局部脑功能代谢减低的关键区域,特别是默认网络中的部分脑区,包括双侧额叶、顶叶后部脑区、额叶内侧脑区以及后扣带回和楔前叶等。对于鉴别意识障碍的不同程度有着重要意义。
这是我们前期研究发表的文章之一,发现了意识障碍患者较正常人,外部感受系统的部分区域有所增强,而内部知觉系统的部分区域减低。
另一篇文章和蒋老师的团队合作,发现了默认网络中的mediodorsal核和丘脑之间的连接减低。这都是组分析的结果,其实我们在临床中主要将其用于比较个体患者治疗前后的变化,并在外科手术治疗之前利用功能磁共振进行手术效果的预测,其诊断和预测的准确性远远高于行为学评价。
另一种重要的功能磁共振范式是被动模式,用于意识障碍领域的主要包括听觉刺激,和疼痛刺激。04年LAUREYS对植物状态的一个著名实验,唤名实验发现,无意义的噪音对脑部的激活基本没有,哭声可以激活部分区域,而亲属唤名可以激活更多的区域。这可能是吴超老师做的艺术唤醒的一个雏形,可以得到有效刺激模式,还可以在此基础上做关于意识障碍的认知和情感的更深一步研究。疼痛刺激得到的结论,不同患者与对照组相比有不同程度的激活,和临床的处置有更直接的相关,可以为植物人的镇痛治疗提供依据。
功能磁共振的主动范式在意识障碍患者身上采用的不多,对残余意识的要求比较高,最为著名的实验是2006年欧文的打网球实验,让一位微意识患者想像打网球的时候,出现了和对照组近似的激活。
之后还有2011年Monti的回答问题的实验,对意识障碍患者检测YES和no的激活,2011年Bardin的实验主动想像扑克牌和字母激活相关区域,可以认为是一种脑机接口的雏形。
所有的这些脑成像的范式如何使用呢?
2015年有文献提供了建议,根据意识障碍的程度选择成像技术,对于比较低的意识程度,可以选择DTI或者苯二氮卓受体绑定的PET研究,检测实质性损伤的区域和代谢的改变,对于中等程度的意识障碍,可以选择静息态或者被动刺激范式,而对于较高残留意识的患者,选择静息态和主动范式。还可以选择将不同的范式和独立诱发电位,听觉诱发电位等等结合,得到精确的诊断。
请各位专家批评指教,(大会下来已经被指教不少⊙﹏⊙,发觉杨猫猫同学的进步空间比实际空间大很多)。
有此志,有此愿的同志们,前辈们,一起来吧~
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