微血管内神经记录：从皮质与深部血管实现高精度、微创化的神经信号监测

本综述系统阐述了微血管内电极记录技术（ivEEG）在神经监测与脑机接口（BCI）领域的突破性进展。通过对比皮质静脉（CV）与上矢状窦（SSS）记录信号的信噪比（SNR）与空间分辨率，研究证实CV-ivEEG可精准捕获体感诱发电位（SEP）、运动诱发电位（MEP）及视觉诱发电位（VEP），为癫痫定位、功能映射及微创BCI提供了全新解决方案。

　　

1 引言

颅内脑电图（EEG）信号的微创记录技术对神经监测、功能映射及临床可行的脑机接口（BCI）开发具有重要意义。当前，针对药物难治性癫痫患者的致痫灶定位需兼顾低侵入性与对深部脑区的适用性。立体定向脑电图（SEEG）虽无需开颅，但仍需在颅骨钻约十个骨孔。更微创且精确的监测与功能映射技术将提升癫痫手术的疗效。

在BCI领域，多单元活动（MUA）虽能提供高信息量的运动皮层信号，但侵入性强且信号稳定性差；头皮EEG虽无创但信噪比（SNR）低；而皮层脑电图（ECoG）作为折中方案，仍需开颅手术。因此，亟需一种能刺激不同脑区、提供稳定信号且高度微创的技术。血管内EEG（ivEEG）通过血管内植入电极实现颅内EEG记录，无需开颅。既往研究使用电极附着支架（Stentrode）于上矢状窦（SSS）记录信号，但仅能获取有限皮质区域信号，难以覆盖手部与嘴部运动关键区。

本研究提出使用微导丝作为微血管内电极，植入皮质静脉（CV）与深部静脉，以更高SNR和空间分辨率记录神经活动，并验证其在体感、运动及视觉功能映射中的潜力。

2 结果

2.1 颅内静脉的血管内介入方法

实验在八只麻醉猪（五只Clawn小型猪、三只Zen-Noh Premium猪）中进行。经股动静脉穿刺植入导管，通过脑血管造影（3D旋转造影/静脉造影）明确静脉结构后，将微导管引导至目标静脉（横窦、SSS、皮质静脉或深部静脉），并将ASAHI CHIKAI 10微导丝作为电极植入目标血管。导丝尖端暴露5-10 mm以确保阻抗低于1 kΩ。

2.2 SSS与CV的血管内EEG信号比较

通过对比SSS与CV记录的ivEEG信号，发现CV-ivEEG在静息状态下的信号功率显著高于SSS-ivEEG。功率谱密度（PSD）分析显示，CV-ivEEG在α（8-13 Hz）和β（13-25 Hz）频段功率更高（p<0.05），但γ（60-90 Hz）频段无显著差异。噪声底限二者无显著差异，表明CV-ivEEG具有更优的信噪比。

2.3 体感诱发电位（SEP）

SSS-ivEEG记录的双侧正中神经刺激SEP（N20振幅）无显著侧向差异，而CV-ivEEG则清晰显示对侧刺激的N20振幅显著高于同侧（p<0.05）。同时，CV-ivEEG与硬膜外/硬膜下ECoG对比表明，其SEP振幅与侧向性均优于或等同于ECoG。通过多导丝记录还观察到SEP的相位反转，进一步证实CV-ivEEG可用于感觉运动皮层的高分辨率映射。

2.4 运动诱发电位（MEP）的血管内记录

通过皮质静脉电极进行电刺激（50 Hz或500 Hz双相脉冲），在对侧肩部与唇部诱发出明确的肌肉收缩及MEP信号。刺激不同CV位点可选择性激活特定肌肉群，证明该技术能精准定位运动皮层功能区。

2.5 深部静脉视觉诱发电位（VEP）

在内 cerebral静脉（ICV）与横窦（TS）间记录的ivEEG清晰捕获到光刺激诱发的VEP（潜伏期≈40 ms），其振幅高于头皮电极（Oz-TS）记录，且噪声更低，表明深部静脉记录可有效获取视觉皮层活动。

2.6 血管内皮质电极的安全性评估

实验过程中未发现血管损伤或造影剂外渗。猪的静脉直径（SSS: 1.9±0.5 mm, CV: 0.5±0.29 mm）虽小，但导丝植入安全可行，提示该技术有望应用于人类更大尺寸的皮质静脉。

3 讨论

本研究证明微血管内电极可记录高质量、区域特异性的神经信号，其SNR优于SSS记录，且与ECoG相当。CV-ivEEG因血管壁薄、距离皮层近，能更有效捕获高频信号。通过SEP、MEP及VEP的功能映射，该技术为BCI和神经监测提供了微创解决方案。

然而，本研究为急性实验，长期植入的稳定性、内皮化及血栓风险仍需评估。未来需优化电极设计，提升柔顺性、抗血栓性及长期电稳定性。

4 结论

微血管内电极记录的ivEEG能以高信号精度、低侵入性访问多样皮质与深部脑区，实现精准神经功能映射，为临床神经监测与BCI应用开辟了新途径。

5 实验方法

实验经机构伦理委员会批准，在麻醉猪中实施。通过血管造影引导微电极植入，EEG信号使用Power Lab系统记录（采样率10 kHz）。SEP、MEP、VEP分别通过电刺激、肌肉针电极及LED光刺激诱发，数据用MATLAB 2017b分析。电极阻抗通过LCR表测定，信号处理包括带通滤波（0.5-500 Hz）及工频陷波。ECoG电极通过颅骨钻孔植入皮层表面。