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CASE REPORT Korean J Clin Lab Sci. 2018;50(2):211-215 https://doi.org/10.15324/kjcls.2018.50.2.211 pissn 1738-3544 eissn 2288-1662 Korean J Clin Lab Sci. Vol. 50, No. 2, June 2018 211 Usefulness of Direct Cortical Stimulation During Intraoperative Monitoring in Patients with Brain Tumor Near Motor Cortex: Case Report Sung-Hyuk Lim, Sang-Ku Park, Dong-Jun Kim, Jae-Seung Baek, Chan-Woo Park Department of Neurology, Samsung Medical Center, Seoul, Korea 운동피질영역주변의뇌종양환자에서수술중직접피질자극검사의유용성 임성혁, 박상구, 김동준, 백재승, 박찬우 삼성서울병원신경과 The aim of this study was to preserve the corticospinal tract during surgery and assess more accurately the motor performance in brain tumor patients around the motor cortex. TceMEP is not entirely reliable, even though there has been no change in waveforms due to a mixture of false positive and false negative signals. For a more detailed examination, DCS was employed to selectively stimulate the motor cortex. In both cases, the indications could find the region to which the cortex was responsible, and constantly check and examine the changes in amplitude, thereby preserving the motor pathway and performing surgery. On the other hand, patients who did not implement the DCS but did implement the TceMEP experienced a decrease in their postoperative motor performance. DCS is a very useful examination and it is a method that can reduce the post-surgery disorder that may occur in patients with the TceMEP in brain tumor surgery. Key words: Direct cortical stimulation, Motor evoked potentials, Corticospinal tract Corresponding author: Sung-Hyuk Lim Department of Neurology, Samsung Medical Center, 81 Irwon-ro, Gangnam-gu, Seoul 06351, Korea Tel: 82-2-3410-2737 Fax: 82-2-3410-2759 E-mail: shlim1113@naver.com This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Copyright 2018 The Korean Society for Clinical Laboratory Science. All rights reserved. Received: March 29, 2018 Revised 1 st : April 30, 2018 Revised 2 nd : May 3, 2018 Accepted: May 7, 2018 서론대뇌의운동피질영역주변에위치한뇌종양환자에서수술이진행되는동안운동경로가손상받지않도록보존하는것은수술후환자의상지또는하지의운동능력을좌우할만큼환자의삶과매우밀접하게관계되어있어매우주의를필요로한다. 이를위한방법으로수술중에시행되는경두개운동유발전위검사 (transcranial electrical motor-evoked potentials, TceMEP) 와뇌피질지도화 (brain cortical mapping) 검사법중하나인직 접피질자극검사 (direct cortical stimulation, DCS) 를시행한다 [1-3]. 일반적인뇌종양환자의수술에서는운동영역을전기로자극한뒤자극한반대편상지와하지의원위부근육에서복합근유발전위 (compound muscle action potentials, CMAP) 를기록하는 TceMEP 가가장많이시행되며보다더정확하고세분화된방법으로운동영역과그경로보존하고해당부위의기능을확인하기위해 DCS가이용된다. 기존의 TceMEP 만을실시한경우실제로환자의운동등급이감소하는경우가많아본연구에서는수술중 TceMEP 만을시행한경우와 TceMEP 와

212 Sung-Hyuk Lim, et al. Direct Cortical Stimulation DCS를함께시행한경우와그렇지않은경우에서수술후환자의운동등급을비교하여 DCS의시행후환자의예후를통해검사의유용성에대해살펴보고자한다. 단순하게검사의유무만으로환자의운동등급이달라진다고할수는없지만검사를시행함으로써조금이라도안전하고합병증을줄일수있다면반드시시행해야한다고생각되며많은검사자들이검사의필요성에대해인지하기를바라며본저자가경험한증례를보고한다. 본연구의환자들은수술전의료진에게수술동의서를작성하였으며, 수술동의서에따라수술중유발전위검사를시행하였고, 검사자는수술실에서파형측정이원활하지않은경우, 의사의지도하에 TceMEP 의검사술기를효율적으로제안및개선하여수행하였다. 증례 1. 방법대뇌피질의운동영역을전반적으로흥분시키기위해 TceMEP 의자극부위는뇌파의 10 20 법에따라 C3, C4에침전극 (subdermal needle electrodes) 을삽입하고종양의위치가대뇌의운동영역근처인관계로수술절개부위와인접해정확한자리에전극삽입이어려운경우 F3, F4에전극을삽입하여 300 400 볼트의전기자극을가한다. 그리고침전극을이용해상지에서는단모지외전근 (abductor pollicis brevis, APB) 과소지외전근 (abductor digiti quinti, ADQ), 하지에서는전경골근 (tibialis anterior, TA) 과무지외전근 (abductor halluces, AH) 에각각전극을삽입하고각각의근육에서측정되는 CMAP 의파형을측정한다 [4]. DCS는개두술을시행한뒤경막을열고대뇌의피질이노출되면운동영역과감각영역을명확히구분할수있도록체성감각유발전위검사 (somatosensory evoked potentials, SSEP) 를시행하여운동피질영역및감각피질영역을위상역전반응 (phase reversal) 을확인한후검사에사용했 던 Subdural electrode strip 을이용하여운동영역인부분을자극기의활성전극으로하여수술중에지속적으로검사할수있고양극성자극기 (bipolar stimulator probe) 를이용하여자극위치를바꿔가며대뇌피질의운동영역에 8 20 ma의자극세기로자극기간 (stimulation duration) 은 0.2 msec 로자극빈도는 30 Hz로 2 5 초간지속적으로자극을줘서해당부위에서나타나는지속적인근육의수축반응을통해기능을평가할수있다 (Figure 1) [5]. 앞서언급한운동유발전위검사와호환적으로기록전극을같이사용하여파형을측정하고상지의승모근 (trapezius) 와삼각근 (deltoid) 하지에서는내측광근 (vastus medialis) 에전극을추가적으로삽입하여대뇌피질의상지및하지의해당하는부위의기능을여러근육에서측정가능하도록하였다. 운동등급의평가는신경외과의사의진찰로 medical research council muscle scale에따라분류하였다 (Table 1). 2. 마취 TceMEP 와 DCS 모두마취의영향을받기때문에검사중마취로인해발생하는파형의왜곡현상을막기위해완전정맥마취로전신마취를유도하였고마취의심도가깊거나근이완제가과다투여되면파형의형성이어렵기때문에이를위한지표로수술중환자의정중신경을 4회연속으로 15 ma의세기로자극한후엄지손가락의단모지외전근의근수축을관찰하는사연속자극검사 (train of four, TOF) 에서적어도 3회이상근수축이일어날수있도록하고그상태를수술이진행되는동안유지할수있게마취과의사와검사자간에상호협조가이루어지도록하였다 [6]. 마취하에진행되는검사이므로외래검사실의환경처럼환자의신경위치를정확하게알수없기때문에최대상자극 (supramaximal stimulation) 방식으로검사할수없었다. 정확한검사를위해서는마취이전에상지의정중신경 (median Table 1. Manual muscle testing Grade Term Description 5 Normal Full available ROM is achieved against gravity and is able to demonstrate maximal resistance. 4 Good Full available ROM is achieved against gravity and is able to demonstrate moderate resistance. 3 Fair Full available ROM is achieved against gravity but is not able to demonstrate resistance. 2 Poor Full available ROM is achieved only with gravity eliminated. 1 Trace A visible or palpable contraction is noted, with no joint movement. 0 Zero No contraction is identified. Figure 1. Bipolar stimulator. Abbreviation: ROM, range of motion.

Korean J Clin Lab Sci. Vol. 50, No. 2, June 2018 213 Figure 2. This axial and sagittal MRI study showing a motor region in the right centro-parietal lobe. Figure 4. Continuous direct cortical stimulation observed in the abductor digiti quinti muscle (a) and trapezius muscle (b) for the compound muscle action potentials. 등급만 3으로 저하되어있었다. SSEP를 통해 대뇌의 운동영역 과 감각영역의 상역전 파형을 확인하였고 TceMEP에서는 좌측 하지 파형의 진폭이 우측에비해 작게 측정되었으나 종료시까지 진폭의 유의미한 변화는 발견되지 않았다(Figure 3). DCS를 통 해 대뇌피질의 운동영역에서 좌측 상지의 APB와 ADQ 그리고 승모근(trapezius)에서 CMAP를 확인하여 운동경로를 보존할 수 있었다. 환자는 수술 후에도 수술 전과 동일하게 운동등급의 Figure 3. The SSEP response showing from phase reversal across 3 and 4 channels suggesting location of central sulcus (a). TceMEP waveform is not changed during surgery (b). 변화가 없었다(Figure 4). 4. 증례 2 nerve)와 하지의 후경골신경(posterior tibial nerve)의 위치에 좌측 하지의 위약감을 주소로 내원한 환자는 설거지를 하다 대한 mapping이 이루어진다면 더 효율적인 검사가 될 것으로 가 균형을 잃으며 휘청거리거나 머리를 감다가 좌측으로 넘어 사료된다. 지는 증상이 있어 시행한 뇌 자기공명영상에서 우측 전두-중심 (fronto-central)에 종양이 발견되었고 수술적 치료를 위해 내 3. 증례 1 원하였다(Figure 5). 환자의 운동등급은 좌측 상지 및 하지에서 우측 대뇌의 중심-두정부(centro-parietal)에 발생한 뇌종 4 우측 상지 및 하지에서 5로 좌측 상하지가 우측에 비해 약간 저 양으로 인해 좌측 하지의 위약이 발생하였고 종양 제거를 위해 하되어있었다. 수술 중 SSEP를 시행하여 상역전을 확인하였고 내원하였다(Figure 2). 근육의 힘 상태를 측정해 본 결과 양측상 TceMEP와 DCS를 시행하여 운동 경로와 운동영역을 보존할 수 지와 우측하지의 운동등급은 5로 정상이었고 좌측하지의 운동 있었다. TceMEP에서는 수술 처음부터 좌측 하지의 파형이 우

214 Sung-Hyuk Lim, et al. Direct Cortical Stimulation Figure 5. This axial and sagittal MRI study showing a motor region in the right fronto-central lobe. Figure 7. This axial and sagittal MRI study showing a motor region in the left fronto-central lobe. 5. 증례 3 전신 강직간대발작(generalized tonic-clonic seizures, GTC)을 주 증상으로 인해 내원한 환자에서 좌측 대뇌피질의 전 두-중심부에 종양이 발생하였고 구음장애(dysarthia) 와 우측 하지가 마비되어 자동차의 브레이크를 못 밟는 증상이 발생 하 였고 구음장애가 악화되어 종양제거를 위해 내원한 환자였다 (Figure 7). 환자의 운동등급은 양쪽 상지 및 하지에서 5로 정상 이었다. 수술 중 SSEP를 시행하여 상역전파형을 확인하였고 TceMEP를 시행하여 운동경로를 실시간으로 감시하였다. 우측 하지의 파형은 처음부터 좌측에 비해 진폭이 감소되어있는 상 태였다. 수술 중 파형의 유의미한 진폭의 변화는 관찰되지 않았 으며 DCS는 시행하지 않았다. 수술 후에 환자의 운동등급을 측 정해 본 결과 우측 상지 및 하지에서 0으로 감소되었다. 고 찰 운동피질영역 근처에 발생한 뇌종양 수술 중 환자의 피질척 수로(corticospinal tract)의 손상을 최소화하고 운동 능력을 실 시간으로 평가 할 수 있는 방법으로 TceMEP가 가장 많이 시행 Figure 6. Mapping of central sulcus with SSEP. The phase reversal was seen between 3 and 4 channels. TceMEP waveform is not changed during surgery (b). 된다. 전신마취하에 유일하게 환자의 운동능력을 측정하여 수 치화 할 수 있는 방법이다[7]. 하지만 이는 이 검사법이 대뇌의 운동영역을 전체적으로 흥분시키기 때문인데 수술 중에 기록된 측에 비해 감소되어있었으나 수술 종료시까지 유지되었고 DCS 파형의 잠복기나 진폭의 변화가 없었음에도 불구 하고 수술 후 에서는 피질자극시에 좌측 상하지에서 아무 반응도 확인할 수 에 환자가 움직이지 못하는 마비 증세가 발생하거나 운동등급 없었고 해당부위가 운동영역과 관계없는 부위라 판단되어 종양 이 현저히 감소하고 또는 수술 중 검사상에 50%이상의 유의한 제거를 시행하였다(Figure 6). 수술 직후 운동등급을 확인해 보 진폭변화가 있었음에도 수술 후 에 환자의 운동등급의 변화가 니 좌측 상하지 모두 일시적으로 1로 감소되었으나 점차 회복되 없는 경우가 발생하는데 이것이 운동유발전위 검사의 최대 한 어 좌측 상지와 하지에서 4로 수술 전과 동일하였다. 계이다[6, 8-10]. 검사의 이러한 단점을 보완할 수 있는 방법으 로 DCS를 시행하게 된다. 대뇌의 운동영역 전체가 아닌 일정부 분만을 흥분시켜 자극 받은 뇌 피질의 부분이 신체의 어느 부위

Korean J Clin Lab Sci. Vol. 50, No. 2, June 2018 215 의기능을담당하는지알아보고종양을제거하는중에는해당부분을제거하지않는다. 위에서언급한 3편의증례에서 DCS 의시행여부에따라환자의향후운동등급의차이가저명하게나타났다. 하지만이러한 DCS의술기는굉장히낮은수준의마취를필요로하기때문에수술중환자가각성할위험도가높고대뇌피질에연속적으로자극을주는방법으로인해뇌를너무과도하게흥분시켜수술중환자에서대발작경련을유발할수있는위험이있다. 이는수술후에도환자에게서큰후유증을유발할수있기때문에매우신중히검사해야한다. 또한수술중대발작경련이한번이라도발생하면같은부위에다시자극을주는것은위험부담이매우크고자극기의위치가한곳에고정되지않으면집도의가수시로자극기를이용해해당부위의기능에이상이있는지없는지자극해가며환자의상태를직접체크해야만하는번거로움이있다. 이연구의이러한단점에도불구하고수술중에환자의운동영역을보호하는것이매우중요하기때문에위와같은검사를시행하여환자의운동경로를보호할수밖에없고위의검사법이완벽하다고할수없기때문에최근에는직접피질운동유발전위검사 (direct cortical MEP) 와직접피하자극운동유발전위검사 (direct subcortical MEP) 같은검사법들이개발되어이런검사들이반드시함께병행되어야할것이다. 요약이연구의목적은운동피질주변의뇌종양환자를대상으로수술중피질척수로를보존하고운동능력을더정확하게평가하기위함이다. 경두개운동유발전위는위양성 (false positive) 과위음성 (false negative) 이혼재하는검사이기때문에수술중검사상파형의변화가없었다할지라도검사의내용을완전히신뢰할수없다. 보다자세한검사를위해대뇌피질을선택적으로자극할수있는직접피질자극검사를시행하였다. 직접피질자극검사를시행한 2케이스에서는수술중피질이담당하는부위를찾고지속적으로진폭의변화를확인하며검사할수있어운동경로를보존하며수술할수있었다. 하지만직접피질자극검사를시행하지않고경두개운동유발전위검사만을시행한 환자에서는수술후환자의운동능력이감소되는것을경험할수있었다. 위와같은결과를볼때직접피질자극검사는매우유용한검사이고뇌종양수술시경두개운동유발전위검사와병행하여환자에게올수있는후유장애를줄일수있는방법이다. Acknowledgements: None Conflict of interest: None REFERENCES 1. Kaye AD, Davis SF. Principle of neurophysiological assessment, mapping, and monitoring. 1ed. New York: Springer-Verlag; 2014. p107-127. 2. Allison T, McCarthy G, Wood CC, Darcey TM, Spencer DD, Williamson PD. Human cortical potentials evoked by stimulation of the median nerve. I. Cytoarchitectonic areas generating short-latency activity. J Neurophysiol. 1989;62:694-710. 3. Seo DW, Hong SB. Comparison of perirolandic sensorimotor function using somatosensory evoked potentials and brain stimulation in patients with epilepsy. J Kor Neurol Ass. 1999;17:498-504. 4. Kombos T, Süss O. Neurophysiological basis of direct cortical stimulation and applied neuroanatomy of the motor cortex: a review. Neurosurg Focus. 2009;27:1-7. 5. Park SK, Hyun SC, Lim SH, Park CW, Park JW, Kim DJ, et al. Basic techniques of intraoperative neurophysiological monitoring. Korean J Clin Lab Sci. 2013;45:77-85. 6. Lim SH, Park SK, Han HT. Effective motor evoked potential waveforms in patients with lower extremity weakness. Korean J Clin Lab Sci. 2016;48:41-48. 7. Park SK, Park SN. Intraoperative neurophysiological monitoring for optimal brain mapping. Korean J Clin Lab Sci. 2013;45:170-179. 8.Lee JJ, Kim YL, Hong JT, Sung JH, Lee SW, Yang SH. Intraoperative monitoring of motor-evoked potentials for supratentorial tumor surgery. J Korean Neurosurg Soc. 2014; 56:98-102. 9. Hong JY, Suh SW, Modi HN, Hur CY, Song HR, Park JH. False negative and positive motor evoked potentials in one patient: is single motor evoked potential monitoring reliable method? A case report and literature review. Spine. 2010;35:E912-E916. 10. Szelényi A, Kothbauer KF, Deletis V. Transcranial electric stimulation for intraoperative motor evoked potential monitoring: stimulation parameters and electrode montages. Clin Neurophysiol. 2007;118:1586-1595.