多模式電生理監測在脊柱手術中的意義及進展

姜剛毅，董伊隆，楊國敬，湯呈宣

（瑞安市人民醫院 骨科，浙江 溫州 325200）

脊柱外科的手術涉及面廣，脊髓、神經根及其主要血管受損傷風險較高。過去常采用局麻手術或全麻術中喚醒方法來避免術中損傷脊髓和神經，但這樣增加了手術風險和患者的痛苦，并且不適用于兒童患者。術中神經電生理的監測為脊柱手術提供了一個保護術中神經功能完整性的作用。國內外就各種神經監測方式，如體感誘發電位（somatosensory evoked potentials，SEP）、運動誘發電位（motor-evoked potentials，MEP）和肌電圖（electromyograph，EMG）都有較多的應用和研究，但各種監測方式各有其優缺點。現對各種電生理監測的應用現狀做一介紹，并對各種電生理聯合監測效果和各種類型脊柱手術中的應用效果展開綜述。

1 脊柱手術誘發電位的監測

誘發電位是感官刺激神經系統產生的電信號。聽覺、視覺和體感刺激，常用于臨床誘發電位的研究。最早起源于40多年前日本Tamaki等[1]利用硬膜外間隙直接電刺激病灶側的脊髓，通過位于蛛網膜下腔中圓錐附近的鞘內電極記錄的電位，稱為脊髓誘發電位。研究發現該電位是反映記錄部位上升和下行神經纖維及其神經元的電活動情況[2]。脊髓誘發電位由一個大的D波和后面小的I波組成。研究認為D波來自于脊髓后外側柱粗神經纖維的復合電位，反映皮質脊髓束的完整性。I波反映的是后柱的電活動[3]。術中脊髓誘發電位的監測同時也會受低氧、麻醉及士的寧影響[4]。

1.1 MEP MEP是刺激運動皮質在對側靶肌記錄到的肌肉運動復合電位，檢查運動神經從皮質到肌肉的傳遞、傳導通路的整體同步性和完整性。一般應用于脊髓疾病的診斷、預后的判斷及術中監護。最近十年在監測脊髓手術中的應用越來越廣泛[5]。MEP監測方式主要為：經顱電刺激MEP及經顱電刺激四肢肌肉記錄的肌電電位為主，配合經脊髓硬膜外刺激四肢肌電位。在操作上，前者較后者容易，但敏感性后者高于前者[6]。

在顱外運動區相應的頭皮部位，用高壓、短程或脈沖序列（pulse train）電刺激，在手術部位頭端和尾端硬膜外放置電極，記錄脊髓誘發電位D波和I波，在神經支配的肌肉表面記錄到復合肌肉動作電位（CMAP）。根據手術部位決定肌肉記錄電極的位置，上肢常用拇短展肌、伸指總肌，下肢常用拇短展肌、脛骨前肌。刺激電極放在C3、C4，或C1、C2，前為陽極后為陰極，互為對側參考電極。刺激C3/C4誘發上肢MEP，刺激C1/C2誘發下肢MEP。刺激C1/C2優先誘發右側肢體，刺激C2/C1優先誘發左側肢體，隨著刺激強度的增加，陰極也成為刺激電極[7]。

Fulkerson等[8]對10位行脊柱手術患兒全過程使用MEP監測，6位患兒保持全手術過程MEP信號≥基線振幅的50%，其余4位患兒術中至少有1個下肢MEP振幅下降大于50%，2位患兒在結束手術時振幅回到基線水平，2位患兒存在手術結束時MEP信號的持續下降和變化，這與術后虛弱相關。證明經顱電刺激監測皮質脊髓運動路徑在手術年齡小于3歲兒童是可靠及可以安全地實施的。Park等[9]認為經顱MEP監測是最有用的方式，并允許在某些情況下，成功地干預術中神經損傷發生。

綜上可見，MEP波幅的降低與術后肢體運動功能相關，一般當MEP波幅保持在50%以上時，手術是安全的。當術中MEP波幅較基礎電位降低50%時應停止切除，否則術后將會出現明顯的運動障礙。

1.2 SEP SEP包括了一系列的反映沿體感通路的神經結構連續活動的波。SEP可通過機械性刺激引起，臨床研究時使用電刺激末梢神經，產生更大和更穩定的反應。SEP優點在于監測時不受意識、睡眠的影響，并且能通過平均技術衰減噪聲，其檢測結果客觀、靈敏、準確，是目前脊柱外科術中脊髓、神經根功能監測的最主要手段。近年來，SEP術中監護在我國脊柱外科手術中的應用已逐步開展，對防止術中脊髓、神經根損傷、提高手術安全性、減少手術并發癥及判斷預后有積極的作用，且較喚醒試驗更及時和方便。

SEP常用監測方法是利用刺激電極經皮電刺激對側肢體的正中神經或脛后神經，在頭頂C’3點和C’4點（按照國際腦電圖學會制定的10/20系統）記錄頭皮SEP。手術中間斷監測SEP的變化，當SEP波出現變化及手術涉及關鍵部位時要隨時進行監測。手術中常以手術開始時的SEP波形作為基線，術中SEP改變與之對比。目前大多數學者將SEP波潛伏期延長＞10%和（或）波幅降低＞50%作為異常標準。術中SEP在安全范圍內可繼續手術，當接近危險范圍時謹慎操作，加強監測。當達到或超過危險范圍時，應暫停手術，查找原因，待電位恢復后再繼續手術。如果SEP波幅降低＞50%，潛伏期延長＞10%，且經處理后不恢復，提示術后將出現神經功能缺失。

Ding等[10]對76例脊髓患者行手術治療，根據SEP波形將其分為四組，對其術前及術后臨床功能進行評分。其中按SEP波形分第一組有27人，第二組30人，第三、第四組分別為8人和14人。患者臨床恢復情況在前三組（可辨認的SEP波形）顯著高于第四組（不可識別的SEP波形）。證明SEP監測對于脊髓診斷、監測和預后是有價值和實用的手段。SEP的分類與頸椎脊髓疾病相關，無法識別的波形預示相對不良的結果。另外，術中SEP監測對于頸椎手術中保護神經結構起著重要作用。Hu等[11]對191例行手術治療的患有胸腰椎疾病患者進行了回顧性研究。SEP信息在手術中的不同階段采集。平均的SEP波形通過傅立葉轉換分析。SEP時頻解析的主峰衡量是在峰值功率、峰值時間和峰值頻率。在手術的不同階段對這些參數的變化幅度和延遲進行比較。這些參數的準確性也通過真陽性和假陽性來比較。SEP的峰值在不同手術階段均能穩定和可靠地獲得。用于臨床應用時，時頻分析被認為是包括傳統的振幅、延遲方式外一個新的監測方法，因為它對術中SEP監測潛在傷害再現性好，并能迅速做出反應。

因此，血流改變在尚未影響到細胞的代謝時，SEP即已發生變化，因而SEP可及早顯示神經感覺傳導通路功能的受損情況。同時脊髓感覺束與運動束在解剖上非常接近，運動束的損害可間接影響感覺的反應，SEP的改變不但可以直接反映損傷同側脊髓感覺通路傳導狀態，并可能間接反映同側脊髓運動通路的狀況。

1.3 EMG EMG是神經纖維受到機械或電刺激時其所支配的肌肉收縮所產生的電位，用于監測脊髓神經根的功能。方法是利用微小的電極插入腿部的肌肉，觀察肌肉里的神經受到的電刺激，需要多長時間傳到肌肉使其收縮。神經受損時EMG監測可能會出現正常，這就是所謂的“假陰性”。EMG術中監測的最大優勢就是可實時顯示脊髓、神經根運動功能的情況，避免術中誤傷，增加了手術操作的安全性。同時相關的風險幾乎沒有，不管何時針刺入皮膚只有很低的感染風險，在術中監測中是基本不存在的。

EMG監測方式分為自發EMG監測和誘發EMG監測兩部分。自發EMG是指手術過程中，當神經纖維受到物理、機械等刺激時，會出現所支配的肌肉收縮，監測到的電位。術中自發連續EMG監測是神經功能重要的監測手段。

Eager等[12]對2069例行多模式術中電生理監測（SEP、MEP、EMG）的脊柱病例行回顧性分析。在每個病例中自發EMG在術中未發現改變，但術后患者表現為神經根型頸椎病，他們認為使用誘發EMG可能阻止這些并發癥。Min等[13]對7名行103枚椎弓根螺釘固定的患者進行評估。記錄螺釘所在水平的一些肌肉的觸發肌電圖，并行術后CT掃描。結果顯示所有的螺絲有≥6 mA的刺激閾值，除3枚螺絲< 6 mA的刺激閾值。 10枚（占9.7%）螺絲發現通過術后CT掃描顯示遠離椎弓根壁。7名患者未發現神經系統并發癥。測量誘發肌電刺激閾值，有助于評估椎弓根螺釘置入。通過術后CT掃描，椎弓根螺釘刺激≥6 mA有90.3%的可靠性是安全的。

由此可見，在脊髓手術過程中如果脊髓和脊神經受到刺激時，術中實時EMG監測就會出現這種不正常的暴發式肌電活動而報警，提醒術者操作已接近重要結構，需要采取適當措施避免進一步損傷神經。這樣可以保證每一步操作均是安全的、有根據的。

2 多模式聯合監測電生理(multimodal intraoperative monitoring，MIOM)

作為一種相對較新的認識， MIOM已經成為很多脊柱手術過程中標準護理。使用術中電生理監測可明顯降低畸形矯形術后癱瘓的發生率，并且在頸椎手術、胸腰椎手術中被認定有效。目前主要的聯合監測方式有：MEP、SEP、EMG聯合監測。每個監測用于脊髓的獨立的功能區域，它們的選擇取決于手術的部位及術前脊髓損傷節段。

2.1 MIOM應用的國內外進展情況 Chen等[14]利用MEP、SEP聯合監測293例患者，成功檢出率分別為90.8%、96.9%和100.0%。術中MEP、SEP判斷脊髓運動功能的靈敏度分別為100.0%和89.3%，特異度分別為98.4%和96.9%。證明MEP監測脊髓運動功能的準確性高于SEP，而SEP監測脊髓感覺功能的準確性高于MEP；聯合監測對脊髓功能監測的靈敏度和準確性又高于單一的MEP或SEP監測，它是目前脊柱脊髓手術中較為理想的監測方法。這些神經監測方法，尤其是聯合使用時，可以提高整體患者的預后，減少住院天數[6]。

Malhotra等[15]研究發現MIOM提供0至0.79%的假陰性率，而孤立的SSEP監測單獨提供0.063%至2.7%的假陰性率。MIOM提供在0.6%至1.38%的情況下誤報警告。SSEP和MEP監測相結合，提供整個脊髓功能的實時評估。電生理監測是在復雜的脊柱手術中優化結果的寶貴工具。

劉新宇等[16]認為SEP結合MEP聯合監護能較可靠、準確地反映術中脊髓功能狀態，可降低監護假陰性率，為手術治療過程提供參考。這些誘發電位（MIOM）的組合在脊柱外科術中神經損傷監測的敏感性和特異性已被證明[17]。更進一步，前瞻性的比較研究是必要的，以確定是否MIOM真正降低神經系統并發癥率以及因此增加的經濟成本和手術時間是否值得[9]。術中神經電生理的監測對于復雜脊柱畸形的患兒是一種極其有價值的工具。使用術中電生理在監測突發或意料之外的神經損傷足夠頻繁，一個有力的論據表明，它可以在每一個脊柱外科手術中使用[18]。Eggspuehler等[19]認為聯合監測上行和下行神經纖維途徑相結合，可以為外科醫生提供一個早期預警，以改變手術方式，避免神經系統并發癥。

Hyun等[20]聯合SEP和MEP監測脊髓髓內腫瘤切除手術，在20個手術中17個成功應用了SEP和MEP，17個手術中3例手術SEP和MEP是穩定的，全部患者術后神經功能恢復良好。與單獨的監測技術相比，聯合SEP和MEP可提供更高的靈敏度，更高的陽性和陰性預測值。監測MEP的改變，并及時調整手術方式可防止不可見的神經錐體束損傷。

綜上可見，MIOM結合了EMG、SEP、MEP的各自優點，彌補了各自的不足。但MIOM對電生理專業人員的操作要求也相應提高。

3 影響電生理監測的因素

3.1 麻醉 各種電生理的監測方式，尤其是MEP受麻醉影響較大，麻醉方式的選擇不恰當可導致監測失敗。因此，麻醉方式將決定患者手術安全及是否影響MEP的監測。吸入性麻醉會減少監測電位波形的幅度和增加延遲，靜脈麻醉有同樣的效果，但影響程度較輕。涉及術中監護的最好手術麻醉方案是有爭議的。吸入和靜脈注射兩種藥物會抑制監測信號的出現，但相等最小肺泡氣濃度吸入劑則引起患者更多的術后抑郁癥[21]。為了減少麻醉對電生理監測的影響，要求將全身麻醉控制在一個較淺的水平，并且限制肌松劑的用量。在手術過程中當EMG、SEP及MEP電位監測發出警報時，電生理檢測人員需第一時間提醒術者，同時應多次記錄以減少監測誤差。

3.2 其他影響因素 除了麻醉方式之外，電生理監測還受其他因素影響，主要為手術步驟及手術設備。尤其在電切、電凝時會干擾電信號的監測，以及心電監護儀、麻醉機等漏電或者接地不良也會影響電生理的監測。手術操作過程中無意接觸電極，可能誤認為患者自身發出的電信號；術中腦脊液、血液、沖洗液對脊髓神經的刺激，均會影響電信號的監測，其他因素包括肌松劑、體溫、血壓、檢測儀器及電生理專業人員等都可以影響監測結果。

4 MIOM在各種脊柱手術中的應用

4.1 脊柱畸形矯形術的術中監測 基于有力的證據，MIOM監測在脊柱外科術中神經損傷的敏感和特異性，對于脊髓或神經根存在高損傷風險的手術推薦使用多模式術中監測，包括畸形矯形及手術過程中需要安置內植物的手術[22]。Thuet等[23]聯合使用MEP、經顱動作誘發電位、降顱神經的誘發電位和EMG精確監測的3436例患者中99.6%的固有神經情況，并使固有神經損傷減少至6例患者。Quraishi等[24]認為成人脊柱畸形矯正術中的脊髓感覺和運動功能的MIOM是可行的，并提供整體達到100%的靈敏度和84.3%的特異性神經電生理數據（在嚴重畸形矯行術中的患者靈敏度和特異性分別是67%和98%）。

4.2 頸段脊柱手術的術中監測 Park等[25]測量29名患者平均術前和術后的矢狀面Cobb角為41.3 °和7.3 °。共有8例術中監測警報被發現。經顱MEP的產生75%的敏感性，特異性為84%，陽性預測值（PPV）為43%，陰性預測值（NPN）為95%。SEP結果顯示靈敏度25%，特異性96%，PPV 50%，NPN 88%。EMG顯示靈敏度0%，特異性93%，PPV 0%，NPN 96%。表明經顱MEP監測是最有用的方式，并允許在某些情況下，成功地進行干預。

Kelleher等[26]進行了一連續曾在一所大學的神經外科單位MIOM記錄，其中錄得的5年期間行頸椎手術患者的前瞻性分析。使用標準的貝葉斯技術來決定敏感性、特異性、陽性預測值、陰性預測值。包括研究人口的平均年齡55歲的1055例患者，SEP的敏感性為52%，特異性為100%，PPV為100%，NPV為97%；MEP的敏感性為100%，特異性為96%，PPV為96%，NPV為100%；EMG的敏感性為46%，特異性為73%，PPV為3%，NPV為97%，聯合EMG和SEP監測和選擇性使用MEP有助于預測和阻止頸椎術中神經損傷。

Eggspuehler等[27]對接受頸椎手術的246例患者行MIOM，結果示232例術中呈現真陰性，其中有2例是假陰性。10例表現為真陽性，其中2例是假陽性。頸椎手術應用MIOM的敏感性和特異性分別是83.3%，99.2%。證明了MIOM在保護頸椎手術脊髓功能完整性是有效的方法，并在監測發現變化時通過改變手術方式來降低醫源性神經損傷的風險。

4.3 胸腰段脊柱手術的術中監測 Eggspuehler等[28]對36名患有胸椎管狹窄癥的患者進行前瞻性分析，術中聯合監測發現31例患者陰性，其中1例患者假陽性。3例患者陽性，其中1例假陰性。靈敏度和特異性分別是75%和97%。1例患者假陰性在3個月內完全恢復。MIOM監測在手術減壓胸椎脊髓手術是有效的方法。

Sutter等[29]對409位行腰骶部手術的患者進行多模式術中電生理監測作前瞻性分析。術中利用脊髓和大腦皮層的誘發電位，聯合持續的EMG和MEP，并對術后的臨床神經改變進行對比。其中388名患者表現為真陰性，其中2名患者為假陰性，1名患者假陽性結果。18名患者術中預計到的真陽性結果術后發現神經損傷，其中12名患者神經功能完全恢復，6名患者神經功能部分恢復。MIOM應用于腰骶部減壓融合手術的敏感性和特異性分別是90%、99.7%。在手術時用MIOM監測腰骶部圓錐，馬尾和神經根功能是一種有效方法，并可能減少術后手術相關的并發癥，改善長期預后。

4.4 其他類型的脊柱手術中的監測 Beyazova等[30]將SEP、MEP、直接神經根刺激、自發EMG及F波應用于10例脊髓栓系綜合征手術中，結果顯示MEP和SEP記錄在各個手術中沒有發生變化。術后沒有發現神經功能障礙現象。說明MEP和SEP聯合監測避免術中神經損傷。

5 小結

總之，脊髓手術中神經電生理監測的目的是及時判斷術中脊髓功能的損害，及時采取有效干預，從而避免或減少術后神經功能障礙的發生。多模式聯合的電生理監測模式近年來越來越多的被應用于臨床上，不但可以全面地監測脊髓功能，而且同時可以盡量避免監測過程中假陽性、假陰性的發生，為避免術中損傷脊髓或脊神經提供客觀的指標，真正滿足微創脊髓神經外科發展的需要。但監測過程中影響因素仍然存在較多，監測標準較難統一。肌電圖監測的神經具有局限性，以及誘發電位延遲等缺點，在聯合監測后綜合它們的優點，但仍受手術過程中麻醉的影響，電器設備、手術操作以及花費的額外金錢及延長的手術時間對患者帶來的負擔。根據患者病情的變化，需要個體化結合不同的電生理聯合監測方式來保證術中的安全性，避免醫源性脊髓損傷。同時，還要加強手術過程中各個階段、多頻率的電生理的監測，加強手術醫生、電生理監測醫生及麻醉醫生之間的密切協作，這對于成功的手術是必不可少的。

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