汉-英双语言脑功能区外科手术定位的探讨

　　作者：王伟民,白红民,何黎民,李天栋　　作者单位：

　　【摘要】目的 探讨中国人汉-英语的脑功能区定位及手术方法。 方法 对1例广东籍汉语普通话-英语双语言脑功能区低级别胶质瘤病人，术前通过汉、英语语义、语音和图文实验任务，经功能磁共振 (fMRI) 定位汉语和英语皮质区，由神经功能导航制定手术计划和定位，术中采用超声探测肿瘤，全麻唤醒下双语定位监测功能区，行显微手术切除病变。 结果 fMRI检出汉语激活区在肿瘤的前下外部，即额中下回后部，英语激活区则位于近肿瘤的额上中回后部。切除肿瘤过程中英语较汉语出现明显障碍征象。肿瘤获次全切除，术后出现短暂辅助运动区 (SMA) 综合征，英语运动性失语于术后1周内恢复;术后3个月，fMRI显示英语激活区重塑位移。术后8个月随访，病人恢复正常生活和工作，术前癫(疒间)症状消失。 结论 ①采用双语方式进行fMRI扫描定位、神经导航功能区定位和术中清醒状态下双语监测，使双语言脑功能区病变病人的手术治疗成为可能。②在保留母语功能的前提下，对第2语言区病变做到最大限度切除后，其语言功能仍可能得到恢复。

　　【关键词】 多种语言能力; 脑功能区; 磁共振成像; 神经导航; 唤醒手术

　　Research of brain mapping and surgical location of Chinese-English bilingual eloquent areas

　　WANG Weimin, BAI Hongmin, HE Limin, et al.

　　Department of Neurosurgery, Guangzhou General Hospital of Guangzhou Command, Guangzhou 510010, China

　　Abstract: Objective To study the brain mapping and surgical method of Chinese-English bilingual eloquent areas in China. Methods A cerebral eloquent operation was performed in a Cantonese bilingual patients with low grade glioma in the eloquent region, who spoke Mandarin, Cantonese and English. Based on semantic, speech and reading test of Chinese and English, functional magnetic resonance imaging (fMRI) was conducted to map the Chinese-English eloquent cerebral cortex before operation. The patient received the microsurgery for tumor resection under monitoring by Chinese and English, mapping bilingual eloquent areas under awake anaesthesia, and the surgical program was guided by neuronavigation and cortical-subcortical direct electrical stimulation, with tumor location by B-mode ultrasound in the operation. Results Both Chinese and English eloquent cerebral cortex transactivation domains were found by fMRI. Chinese eloquent area was located in the inferior-anterior region near the tumor, namely the posterior part of left middle-inferior frontal gyrus, and English eloquent area located in the posterior part of left superior-middle frontal gyrus near the tumor. English speech disorder was found more serious than Chinese during the resection of the tumor. Transient supplementary motor area (SMA) syndrome was observed after subtotal resection of the tumor. The patient suffered from English motor aphasia for a week after the surgery. fMRI revealed remodeling and displacement of English transactivation domain in 3 months after the operation. At follow up 8 months later, patient had gone back to his work post as a teacher and had normal life with free of epilepsy. Conclusions ①Mapping eloquent areas using fMRI based on bilingual mission, neuronavigation and bilingual monitoring under a waking state of patient make it possibly to remove the tumors in the bilingual eloquent area. ②Protection of mother tongue is the precondition of this kind of surgery. Linguistic function may be recovered after the maximal resection of the tumor in the second linguistic area.

　　Key words: multilingualism; eloquent areas; magnetic resonance imaging; neuronavigation; wake-up surgery 目前，对具有多种语言能力者的不同语言脑分区定位尚不明了，如何保护其脑功能区病变术后的多语言能力，仍是神经外科手术中未能解决的问题。我们于2006年3月探索性完成1例具有粤语、普通话和英语能力病人的语言区脑功能定位和病变切除，取得了良好效果，现结合有关文献总结报告如下。

　　1 对象与方法

　　1.1 临床资料 (图1) 男，50岁，大学英语教授。因发作性意识丧失并四肢抽搐3年，加重2周入院。2年前被诊断为左额低级别胶质瘤，曾行?酌-刀治疗，总中心剂量为45 Gy。术后1年复查头颅MR，显示肿瘤明显缩小。此次入院前2周，病人长时间讲话后再次出现Jackson发作，持续约3~5 min后缓解，其后症状反复出现。体格检查仅见语言表达略迟缓，其余正常。MRI：左额叶上中后部长T1、长T2占位病变，约6.2 cm × 4.5 cm × 3.9 cm大小，中线居中;增强扫描后可见其中不规则环形强化病变，大小1.8 cm × 1.9 cm × 2.3 cm;FLAIR为高信号病变，边界不清。磁共振波谱成像 (MRS)：病变区胆碱 (Cho) 峰值明显增高，N-乙酰天冬氨酸 (NAA) 峰值降低;灌注扫描显示病变区脑血容量 (CBV) 增高，脑血流量 (CBF) 和血流平均通过时间 (MTT) 稍高。PET-CT：左额叶不规则低密度区，PET于相应部位见不同程度放射性摄取减低区，周围未见明显异常放射性摄取增高征象。

　　1.2 语言背景 母语为粤语，7岁上小学后学习普通话，20岁接受英语教育。曾为高级同声英语翻译，现为外语学院教育专家。3种语言的口语理解和口语表达基本平行，家庭生活语言是粤语，工作和社交活动中使用普通话和英语。

　　1.3 术前多语检查 采用双语失语检测法 (BAT)、语言障碍诊治仪ZM2.1检测、认知障碍诊疗系统ZM3.1检测和附加设计的语言和认知能力测试，术前对病人进行语言和认知功能检查。①BAT检测：普通话、粤语、英语测验基本正常;粤语翻译为普通话时，双语词的口语及书面语对译正常;粤语翻译为普通话时，大多数翻译词停留在书面词语阶段。②语言障碍诊疗仪ZM2.1检测：采用普通话检测，病人听理解、复述、命名、阅读未发现明显异常，语言表达构音清晰，言语流利，语速慢 (22.4字/min)，语调及音量正常范围，视图匹配及指字图及听判断、执行简单及复杂指令均正常。③认知障碍诊疗系统ZM3.1检测：病人定向力、专注力、记忆力、推理、判断及组织结构能力均未发现异常，语言能力未发现异常，计算力测验 (两位数加减法) 低于正常水平。④附加设计的语言和认知能力测试：病人的构音能力、数量认知能力、短期记忆能力基本正常。

　　1.4 功能磁共振 (fMRI) 定位语言区 术前行fMRI定位语言区，其语言任务如下：①视觉英语同音词判断和辅音判断;②听觉汉语普通话同音节判断和韵母判断;③视觉图像汉语普通话语义分类 (动、植物与否) 判断;④汉字默读。前3个语言功能检测使用区组设计 (block design)，每个区组 (36 s) 只含1个任务，2个检测任务交替进行，共4个组块。检测任务区组前后均有18 s的休息，作为基线任务。第4个检测任务由单任务 (30 s) 和基线任务 (30 s) 组成，共4个组块。语言实验采用与磁共振系统配套安装的同步刺激系统，将实验任务编程后实现输出指令和语言刺激。获得实验数据采用开放软件SPM5及AFNI处理。

　　fMRI结果显示：①英语：于左额上中回后部，近肿瘤部位可见激活区 (图1)。②汉语三种任务双侧激活区存在差异，位于左额下回后部，肿瘤附近均可见激活区(图2)。

　　1.5 手术经过 喉罩插入，静脉药物靶控全麻下行左侧额颞顶瓣状开颅，磁共振神经功能导航 (安科公司产品) 引导定位语言和运动区 (图3);弥散张力成像 (DTI) 定位肿瘤与传导束的关系 (图4);B超定位肿瘤范围，全麻术中唤醒状态下先进行语言和运动评估，直接皮质电刺激定位 (60 Hz，4 mA) 分别确定英、汉语言和运动区，然后行肿瘤切除术。唤醒状态下病人语言 (普通话、粤语和英语) 与开颅术前相同。肿瘤切除术前和术中采用汉、英双语进行计数、命名、阅读、听觉理解等语言任务进行语言区定位和监护。刺激肿瘤附近皮质区 (fMRI英语激活区) 时，英语翻译能力明显减弱;刺激额下回后部出现计数中断。在额上沟间切开皮质，分块切除肿瘤。切除额上中回中后部肿瘤过程中，病人出现找英语词困难，答问迟缓，汉译英不流利，同时汉语主动语言减少，复述尚可，对普通话、广东话能够对答;切除肿瘤下后部过程中英语失去表达能力，普通话能力有所下降，亦存在找词困难，遂终止手术。整个手术过程中，肢体活动、感觉基本正常。术中B超显示肿瘤获次全切除。

　　2 结 果

　　2.1 病理学结果 大体：病灶位于皮质下，质硬，色黄，表面蛛网膜增厚，无包膜，边界不清，大小约3 cm × 3 cm × 4 cm。镜下：纤维细胞型星形细胞瘤 (WHO Ⅱ级) 伴退变坏死。免疫组织化学：表皮生长因子受体 (EGFR) -，磷酸酶抑癌基因 (PTEN) -，拓扑异构酶Ⅱ (TopoⅡ) -，O6-甲基嘌呤-DNA甲基转移酶 (MGMT) ±，基质金属蛋白酶9 (MMP-9) -，P-糖蛋白 (P170) ++。

　　2.2 术后临床表现 术后病人出现右侧轻偏瘫，肌力Ⅳ级，运动性失语。术后6 h，肢体偏瘫恢复，汉语运动性失语明显好转，存在命名性失语。次日仍存在不完全性运动性失语，英语表达明显差，英汉翻译困难，找词困难，英语表达欠流利。术后第4天，病人英汉翻译有所好转。术后1周，病人语言功能基本恢复同前。术后1个月，病人恢复工作。分别于术后3、6、8、10个月及1年进行随访，其工作生活正常，自觉汉语和英语语言功能较术前流畅。

　　2.3 术后影像学结果 术后3个月，fMRI复查显示：术前原病灶附近的汉语及英语功能激活区消失，手术残腔附近出现新的功能激活区，且信号明显增强;表明手术后其语言激活区发生重塑 (图5，6)。术后1年，MRI显示：病灶次全切除，T2及Flair成像显示残腔周边、近中央前回上部可见高信号，无占位效应。

　　2.4 术后语言功能 BAT检测、语言障碍诊治仪ZM2.1检测、认知障碍诊疗系统ZM3.1检测和附加设计的语言和认知能力测试均显示病人语言、认知功能无明显障碍。

　　3 讨 论

　　语言是人类生存和生活中非常重要的脑功能之一，因手术造成病人语言障碍经常困扰临床，难以被医师和病人所接受，尤其随着社会的进步和人们对手术后生活质量的要求日益提高，研究手术中语言区定位问题也越来越受到神经外科医师的重视[1]。中国是多民族、多语言的国家，在普通话为国语的基础上，存在众多具有双语和多语言功能者。另外，随着经济活动的进步，掌握英语及其他外国语言的人数也日益增加，能否在保留母语的前提下，同时保存其他语种功能，使病人手术后生活质量进一步提高，为临床所关切，这也是本研究的出发点。由于多语定位问题至今尚不明确，手术中的定位及手术策略问题亦为新的探索。

　　关于基本语言区的皮质定位虽早已明确，但双语者的语言区皮质定位至今尚不明了。Klein等 (1995年和2001年)、Chee等 (1999年) 认为，母语与外语的皮质定位在同一部位。Klein等[2]采用PET研究12例法语 (母语)-英语的双语者脑语言区，发现双语的语言区均定位于左侧额下回。Chee等[3]利用fMRI研究了双语语言区定位，发现汉语普通话及英语双语的语言区定位于额前区、颞叶、顶叶以及辅助运动区等相同的部位;Klein等[4]也通过PET研究汉语普通话及英语双语语言区定位，得出了与Chee等相同的结论。然而，大量研究表明：双语的皮质语言区存在于脑皮质的不同部位。Dehaene等 (1997年)、Vingerhoets等(2003年)、Wartenburger等 (2003年) 通过影像学研究，认为双语皮质定位在不同的脑皮质。Dehaene等[5]利用fMRI研究了法语和英语双语的语言区定位，发现母语的语言区定位于左侧颞上回，而第2语言的功能区则比较弥散，在右侧半球亦存在一定的语言区。Vingerhoets等[6]利用fMRI研究了荷兰语、法语及英语三语病人的语言皮质定位，发现3种语言的皮质定位有很大的重叠性，但外语的皮质定位较母语更弥散，激活了更广泛的脑皮质。Wartenburger等[7]使用fMRI研究发现年龄及语言熟练程度等均对第2语言的脑皮质处理过程产生一定影响，其中年龄对语法刺激的影响较大，而语言熟练程度对语义刺激的影响较大。Walker等[8]在对17例双语颅内占位性病变病人进行手术治疗的过程中，使用皮质电刺激确定命名性语言中枢，发现5例存在明确的命名中枢，其中2例刺激时出现双语命名性失语，而3例出现单一语种的命名性失语;表明双语病人的命名性语言中枢不在同一皮质。

　　我们在脑功能区唤醒手术经验积累的基础上，通过对本例多语言能力病人的语言功能区病变进行手术治疗，有以下发现：①母语和外语的功能区处于不同位置，外语的语言区分布相对广泛，而母语的语言区则比较局限。②外语语言区存在可塑或重塑性，本例fMRI及术中电刺激证实的外语语言区即使在术中被切除，术后病人仅存在短暂功能障碍，未发生永久性功能障碍。③术前fMRI定位的脑功能区皮质与术中直接电刺激定位的语言区皮质存在一定吻合性，证实了fMRI定位语言区皮质的可靠性。④术前采用fMRI扫描定位语言区，在功能导航下通过术中唤醒手术，进行语言区定位、监测病灶切除，有助于最大程度地切除多语言能力病人的脑功能区病变，且可保留其语言功能，提高术后生存质量。⑤fMRI及术中语言监测的语言任务设计有待进一步完善，使之更符合临床需要。

　　【参考文献】

　　[1] 王伟民, 施冲, 李天栋, 等. 术中全麻唤醒下定位切除脑功能区病变 (附5例报告) [J]. 中国微侵袭神经外科杂志, 2003, 8(6): 245-249.

　　[2] KLEIN D, MILNER B, ZATORRE R J, et al. The neural substrates underlying word generation: a bilingual func- tional-imaging study [J]. Proc Natl Acad Sci U S A, 1995, 92(7): 2899-2903.

　　[3] CHEE M W, TAN E W, THIEL T. Mandarin and English single word processing studied with functional magnetic re- sonance imaging [J]. J Neurosci, 1999, 19(8): 3050-3056.

　　[4] KLEIN D, ZATORRE R J, MILNER B, et al. A cross- linguistic PET study of tone perception in Mandarin Chinese and English speakers [J]. Neuroimage, 2001, 13(4): 646-653.

　　[5] DEHAENE S, DUPOUX E, MEHLER J, et al. Anatomical variability in the cortical representation of first and second language [J]. Neuroreport, 1997, 8(17): 3809-3815.

　　[6] VINGERHOETS G, VAN B J, Tesink C, et al. Multilingua- lism: an fMRI study [J]. Neuroimage, 2003, 20(4): 2181- 2196.

　　[7] WARTENBURGER I, HEEKEREN H R, ABUTALEBI J, et al. Early setting of grammatical processing in the bilingual brain [J]. Neuron, 2003, 37(1): 159-170.