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借助弥散张量成像学习额叶辅助运动区的解剖

本文为大家介绍了 借助弥散张量成像学习额叶辅助运动区的解剖 ,还有的小伙伴在问,下面小编给大家细致的讲述一下。

额叶的主要功能有认知、行为、学习及语言的处理;而额叶的辅助运动区(SMA)复合体因损伤或切除后出现临床功能障碍,才开始引起了人们的注意,它包括辅助运动前区和辅助运动固有区。

手术损伤 SMA 皮层区或其下的纤维束可能会引起 SMA 综合征,主要表现为语言和对侧运动障碍;而有时损伤皮层下的纤维束可能比损伤皮层引起的症状更加严重,可能与皮层自身有可塑性有关,因此掌握 SMA 复合体的纤维束解剖对理解这些纤维束的功能和避免术后功能障碍有着重要的意义。

近期,美国明尼苏达大学神经外科的 Bozkurt 等,利用纤维解剖技术和 MR 成像技术对 SMA 复合体的纤维束进行了研究,发现 SMA 复合体与中央前回、前额皮层、基底节、边缘系统、额下回皮层均有联系,并根据纤维束的类型分为:连合纤维,联络纤维和投射纤维;研究结果发表在了 World Neurosurgery 杂志上。

SMA 复合体位于额上回后部,内下界为扣带回,后界为中央前回,外下界为额上回;其包括两部分,即 SMA 前区和 SMA 固有区,这两者之间的区别在于功能及皮层-皮层下纤维联系不同。

SMA 复合体在矢状面上的解剖

由外向内解剖纤维束时,首先暴露短的联络纤维,即 U 型纤维,联络相邻的脑回;深部为长的联络纤维,联络同侧大脑半球较远的区域,额叶内首先遇到的长联络纤维为上纵束 II,联络额中回到角回和枕中回;上纵束 III 和弓状纤维在额顶盖暴露;切除弓状纤维后,暴露额斜束,在冠状面上自额上回斜向额下回移行;其下为放射冠纤维,组成内囊和外囊。

图 1 A,侧面观,SMA 复合体位于额上回后部,额上沟为外下界,中央前沟为后界;B,内侧面观,内下界为扣带沟;SMA 前区和 SMA 固有区边界的假想线为前联合水平经前后连合的垂直线。Ant.comm,前联合;Post.comm,后联合

额斜束和放射冠的不同之处在于:放射冠包括皮质脊髓束、额纹束,经过岛叶上部后达中央核心区、脑干和脊髓;而额斜束仅走形于岛叶上部的表浅,终止于额下回。

额斜束、屏状皮质束、内囊依次由外而内的排列。再向内解剖,即可到胼胝体、扣带回和上纵束I。左右大脑半球无明显的解剖差异。

图 2 A,左侧额叶皮层观;B,切除皮层后暴露短联络纤维,联络 SMA 前区和额叶前部皮层,SMA 前区和 SMA 固有区,SMA 固有区和运动皮层;C,切除短联络纤维后暴露长的联络纤维,上纵束 II 和弓状纤维为表浅的长联络纤维,上纵束 II 联络额中回和角回,弓状纤维联络颞叶和额下回;D,进一步解剖,可暴露额斜束,经额上回致额下回的岛盖部。AF,弓状纤维;FAT,额斜束;Frot. 额叶;SLF,上纵束

SMA 复合体的联络纤维

SMA 复合体与同侧半球其他区域联络的纤维包括短纤维束和长纤维束;短纤维束主要联络运动皮层与 SMA 固有区,SMA 固有区与 SMA 前区,SMA 前区与额叶前部皮层;长纤维束为上纵束 I,联络顶叶上部到额上回和半球内侧扣带回前部。

另外,额斜束也是联络纤维,联络额上回与额下回,起源于 SMA 前区和 SMA 固有区前部,终止于额下回的岛盖回,走形于上纵束 II 的外侧和额纹束的内侧。

图 3 A,内侧面观,上纵束 I 联络顶叶上部和扣带回前部与额中回前部,扣带纤维起源于扣带回的起始部,联络 SMA 复合体与边缘系统。这幅图中已经切除了扣带纤维,暴露胼胝体纤维;B,DTI 显示上纵束 I(绿松色),II(橘黄色),III(粉色);C,DTI 显示扣带纤维(黄色)。SLF,上纵束

SMA 复合体的连合纤维

胼胝体纤维是主要的连合纤维,将两侧的 SMA 复合体连合起来,胼胝体纤维经放射冠的内侧,扣带回和上纵束 I 的外侧走形,经胼胝体越过中线到达对侧的 SMA 复合体。

SMA 复合体的投射纤维

扣带纤维束被认为既是投射纤维又是长联络纤维,扣带纤维起源于扣带回起始部,在扣带回内走形;同时,扣带纤维也是背侧边缘通路,分布于中隔区和海马结构,SMA 复合体的内侧面经扣带纤维束与边缘系统联络。

额纹束主要关联 SMA 复合体与纹状体,与内囊内的其他纤维束通过纤维解剖技术和 DTI 技术很难鉴别;大约 10% 的皮质脊髓束起源于 SMA 固有区,终止于脊髓,但是未发现起源于 SMA 前区的皮质脊髓束。

图 4 A,切除上纵束 II 后暴露额斜束;B,DTI 显示屏状皮质束(绿色),额斜束(蓝色),额纹束(紫色),皮质脊髓束(红色);C,矢状位 DTI 显示额斜束(蓝色)和上纵束 II(橘黄色);D,切除上纵束 II、极外囊、外囊后暴露放射冠,其内包括屏状皮质束、额纹束、皮质脊髓束;E,冠状面显示额斜束(蓝色)和额纹束(紫色);F,屏状皮质束的皮层分布;G,矢状位 DTI 显示屏状皮质束。CST,皮质脊髓束;FAT,额斜束;FST,额纹束;SLF,上纵束

屏状皮质束联合屏状核与 SMA 前区的前缘和顶叶后部的皮层;起源于屏状核后,屏状皮质束形成了外囊背侧,穿过壳核和极外囊之间,在壳核的上极与内囊融合形成放射冠;在放射冠内,屏状皮质束走形于额斜束的外侧和内囊的内侧。

表 1 SMA 复合体相关的纤维束、神经功能及损伤后表现

功能

连接区域

优势半球

非优势半球

失连后综合征

上纵束 I

经 SMA 复合体的内侧面联合楔前叶与扣带回皮层的前部

调节高层次的运动功能,运动活动的发起,静止状态的激活,整合内部和外部的信息

同优势半球

不清楚

短的联络纤维

SMA 前区和额叶前部皮层;SMA 前区和 SMA 固有区;SMA 固有区和中央前回

额斜束

SMA 复合体和额叶岛盖部及三角部

语言的流利

语言完全不能或流利程度改变

额纹束

SMA 复合体和尾状核与壳核的前部

语言的流利;自主运动的调控

自主运动的调控

双侧半球运动启动障碍;有时半球语言障碍

屏状皮质束

SMA 复合体和屏状核

视力、听觉及运动的整合

同优势半球

双侧屏状核损伤意识障碍;单侧损伤无功能障碍

事实上,SMA 前区和 SMA 固有区的边界仅在组织学和细胞结构研究中才有描述,大体上很难区分,因此将经前联合垂直于前后连合的假想线视为其界线。

SMA 复合体的功能主要为对运动和语言产生负性调节反应,损伤或切除后会产生 SMA 综合征,表现为运动和语言完全抑制,如动力学缄默症;但是大多数的 SMA 综合征是可逆的,可能与大脑皮层的再塑和对侧 SMA 复合体的补偿机制有关。另外,SMA 复合体皮层下的纤维束损伤后也可发生负性调节反应,在制定手术方案时也需考虑到。

对神经外科医师来说,掌握 SMA 复合体相关的白质纤维束至关重要,包括纤维束的解剖,起止点,临床特点及损伤后的神经功能障碍。在制定手术方案时,需要评价病变与 SMA 复合体纤维束的关系,如果病变与纤维束关系密切,应与患者沟通发生 SMA 综合征的风险。

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 借助弥散张量成像学习额叶辅助运动区的解剖

弥散各向异性 ( anisotropy)弥散是自然界中的物质分子不停地进行着一种随机的、相互碰撞又相互超越的运动, 即布朗运动.自由分子在纯净液体中的弥散是各向同性.

弥散(diffusion)是指分子的随机不规则运动,是人体重要的生理活动,是体内的物质转运方式之一,又称布朗运动(brownian motion).弥散是一物理过程,其原始动力.

弥散张量成像(DTI),是一种描述大脑结构的新方法,是核磁共振成像(MRI)的特殊形式.举例来说,如果说核磁共振成像是追踪水分子中的氢原子,那么弥散张量成像便是依据水分子移动方向制图.弥散张量成像图(呈现方式与以前的图像不同)可以揭示脑瘤如何影响神经细胞连接,引导医疗人员进行大脑手术.它还可以揭示同中风、多发性硬化症、精神分裂症、阅读障碍有关的细微反常变化.