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STN核的解剖與帕金森病的DBS手術治療

丘腦底核(STN)是人類大腦中與帕金森病及其他非自主運動有關的重要結構。STN核位于紅核和黑質的下方,核中纖維連接大腦皮質和基底節。STN核是基底節“輸出”功能的重要調節器,其接收的“傳入信息”來自大腦皮質、丘腦、蒼白球外側(GPe)和腦幹。STN核主要通過作用于雙側蒼白球、黑質、紋狀體和腦幹産生效能,并且必須有谷氨酸能神經元。STN核病變可導緻對側肢體的舞蹈樣異常活動和投擲動作。除此之外,對STN的功能與機體運動之間的關系仍知之甚少。土耳其Bahcesehir大學神經外科的Akın Akakın等研究STN核與周圍結構之間的解剖關系,文章發表于2015年4月的《J Neurosurg》在線上。

該研究取材于五具人屍,将大腦标本用10%福爾馬林固定三周以上備用。第一步在顯微鏡下去除蛛網膜和血管結構。然後在-16℃下冷凍2~4周。第二步在冷凍的标本中,用自制的精細木鏟解剖白質纖維。在解剖過程中拍攝大量照片,并通過特殊程序軟件融合圖片,從而獲得精緻的立體圖像。

STN核是透鏡狀的腦内小核團,基底節系統的一部分,位于丘腦的腹側、黑質的背側及内囊的内側。STN的前方和側方被内囊纖維包裹,從而将STN核與蒼白球分開。STN核在中後部與紅核非常接近。其腹側是大腦腳和黑質。豆核束位于STN核的背側,将STN與腹側丘腦分開。底丘腦束中的纖維束連接STN 和蒼白球,纖維發自STN的下方。豆狀核袢包含的纖維來自内側蒼白球(GPi),并投射到丘腦。

通過MRI技術和屍體解剖獲得的解剖知識,可以定位丘腦底區,該區域位于丘腦腹側,内囊的内側,以及下丘腦的側方和尾部。丘腦底區包括STN核和未确定部分。STN核與黑質和紅核關系密切。

作者指出,STN與周圍結構并無非常清晰的邊界,因此該區域的解剖關系非常複雜。人類STN核的體積大約為40mm3。慢性電刺激STN,又叫深部腦刺激(DBS),可用于治療帕金森病。電刺激可改變丘腦底區神經元的活性。STN核的功能尚不明确,目前的理論是STN是基底節控制系統的一部分,主要“負責”動作的選擇。當面對同樣的刺激,STN失調會使人的沖動性增加。STN主要由投射神經元構成,通過基底神經節的一部分與外側蒼白球相聯。内側蒼白球的活性受到外側蒼白球與STN核的傳入信号的影響。STN同時将軸突投送到另一個調節區域,包括大腦腳-腦橋複合體(the pedunculopontine complex)。因此,認為外側蒼白球-丘腦底系統(The lateropallido-subthalamic system)對帕金森病發作形式、發生和發展有重要的影響。

在臨床實際中,DBS刺激STN核是一種很有前景的治療帕金森病的新型手術方式。手術給患者帶來的臨床效果要遠遠大于手術可能存在的負面影響。目前通過電極精确定位,能夠将刺激的影響範圍僅限于感覺運動回路。


圖1. A.去除灰質,顯露出神經纖維束,并标記出腦溝腦回。B.去除纖維,暴露屏狀核;去除内囊,出現額下回纖維束和鈎束;順勢往下可見視輻射。C.去除屏狀核,顯露殼核,然後是矢狀層和後輻射。


圖2. 左:大腦内側面觀:在黑質的内側可見紅核,丘腦位于黑質後側,向内可觀察到視神經和垂體柄。右:可看到STN核和豆狀核袢,連接STN核與基底節的纖維亦可觀察到。紅核位于上述結構的内下方。豆狀核袢與黑質分别位于STN核的兩側下方。


圖3. 左:皮質纖維、蒼白球内側部GPi和蒼白球外側部GPe去除後,顯露出STN核、黑質、大腦腳和丘腦。右:白質完全去除後,STN位于紅核上方,黑質和紅核亦可觀察到,視神經被截斷。


圖4. 側面觀:前聯合後方和齒狀紅核丘腦束前方。 A. STN核位于大腦腳上方,黑質和紅核位于皮質脊髓束的前部。B. 中腦、腦橋和小腦已被切除。黑質和紅核顯露清楚;上下丘腦位于STN核後方;小腦上腳位于黑質的側面,STN核的側下方。C. 暴露STN核、初級運動皮質和運動前區皮質,從解剖學角度證明上述結構相互聯系。視神經被切斷從而暴露外側膝狀體。D. 乳頭丘腦束與STN核和丘腦臨近;缰聯合(包括後聯合與缰核)顯露;STN-皮質纖維暴露清楚。


圖5. MRI顯示丘腦底區。

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