熱損傷對兔面神經傳導功能影響的研究

朱崇元趙楊白冰馮國棟田旭趙勇高志強*

1中國醫學科學院北京協和醫院耳鼻喉科 (北京100730)

2中國醫學科學院北京協和醫院麻醉科 (北京100730)

顳骨、腮腺及側顱底術中，面神經損傷可對患者外觀、生理及社會功能造成嚴重打擊。術中神經損傷的原因復雜，包括不當的切割、結扎、牽拉、壓迫及熱損傷[1-3]。面神經的熱損傷可發生于磨除顳骨或者各種電外科設備的使用過程中，目前尚無關于面神經熱損傷發生率的報告。由于損傷后面神經多無明顯形態學改變，術中常難以發現[4,5]。另一方面，由于器械與神經交互機制復雜，熱損傷閾值不明，也是造成熱損傷的重要原因。本實驗中應用兔面神經模型，基于持續術中神經監測（continuous intraoperative neuromonitoring,CIONM）技術，研究面神經的熱損傷閾值，探討熱作用時程與損傷之間的關系。

1 材料與方法

1.1 實驗動物

該研究通過醫院實驗動物福利倫理委員會審查。8只雄性新西蘭兔，重量2.8-3.3kg，共16側面神經作為實驗對象。應用速眠新II號（敦化市圣達動物藥品）0.1ml/kg肌肉注射誘導麻醉；建立耳緣靜脈通路，持續泵入丙泊酚注射液（0.5-1mg/kg·min，西安力邦制藥）維持角膜反射消失，測耳部脈氧飽和度。實驗過程中保留自主呼吸，誘導后未使用肌松藥及氣管插管。實驗室溫保持22-23℃，耳道溫度維持39-40℃。3只兔共6側面神經用于研究不同溫度下神經傳導功能，5只兔共10側面神經用于研究熱劑量與神經傳導功能的關系。

1.2 手術操作

全麻誘導后，兔側臥位。去除面部毛發并消毒。從耳下向口唇方向切開皮膚，分離皮下肌肉，透過筋膜確定面神經頰支位置，顯微游離面神經上頰支和下頰支至少2.5cm，沿面神經分支逆行解剖部分腮腺，僅暴露部分面神經干。游離面神經上頰支作為研究對象，切斷面神經下頰支。

1.3 誘發電位記錄

應用 NIM-Response 3.0（Medtronic，USA）進行CIONM。陰極和接地電極均刺入頸部皮膚。雙絞電極刺入口周觸須深部記錄電位。自動周期刺激（automated periodic stimulation，APS）電極（2mm，Medtronic，USA）放置于上頰支近端。刺激電流波寬100μs，強度1mA；刺激頻率10次/min，快記錄頻率1次/s。記錄基線水平電位時不少于20次刺激。為驗證CIONM穩定性，實驗開始前和最后均應用MP150生理記錄儀（BIOPAC，USA）復核誘發電位和肌電圖。

1.4 水浴管安置

APS電極遠端安放水浴管，水浴管一端接負壓吸引（圖1）。水浴管內溫度熱電偶接多路溫度記錄儀（JK804，4通道；中國）。水浴管安置后均靜置30min，確保基線誘發電位無明顯變化。

圖1 APS電極和水浴管安置圖。APS電極安置在面神經近端，水浴管放置在遠端，水浴管內溫度探測熱電偶可探測面神經附近的水溫。Fig.1 Setting of the APS electrode and irrigation tube.APS electrode is placed at the proximal site of upper buccal branch,while the irrigation tube is placed at the distal site of nerve.A thermocouple in the irrigation tube monitor water temperature around the nerve.

1.5 神經傳導功能熱損傷研究

研究6側面神經不同溫度下神經傳導功能。定義誘發電位振幅下降超過50%或者潛伏延長超過10%為不良肌電事件。從室溫開始逐漸升溫生理鹽水，經蠕動泵泵入水浴管內。每間隔大約2.5℃對水浴管內面神經進行水浴（實際水浴溫度以水浴管內測量為準），時間30s。記錄5min后穩定的誘發電位潛伏期和振幅。神經喪失誘發電位后，切取包含水浴段面神經的1cm神經節段，固定做病理切片。

圖2 預實驗中分別水浴30s和水浴50s，誘發電位振幅的變化曲線。(點間隔為6s)Fig.2 Cchanges in the evoked potentials during 30s and 50s thermal injury in the pilot experiment.

2 結果

2.1 不同溫度下兔面神經傳導功能的改變

誘發電位振幅隨溫度變化曲線見圖3。水浴管溫度為37-42℃時，誘發電位振幅增高。超過45℃，振幅開始下降；水浴溫度為49-52℃時，誘發電位振幅下降50%。溫度為58℃時，所有面神經誘發電位均在3s以內，觀察60min后仍無好轉跡象。水浴溫度超過45℃，誘發電位潛伏期逐漸延長，最高可在喪失信號前延長160%（圖4）。

圖3 誘發電位振幅與基線百分比隨水浴溫度變化曲線。37-42℃時，誘發電位振幅略增加；58℃時，所有面神經誘發電位均消失。Fig.3 Changes of evoked potential amplitude with rise of ir‐rigation temperature.We observed slight increase of ampli‐tude at 37-42°C.At 58°C,all facial nerve evoked potentials disappeared.

圖4 誘發電位潛伏期隨溫度變化曲線。誘發電位潛伏期水浴溫度超過45℃時，誘發電位潛伏期逐漸延長，在喪失信號前最高可延長160%。Fig.4 Changes of evoked potential latency with temperature.When the irrigation temperature exceeded 45℃,the latency gradually increased,which could reach a maximum of 160%before loss of signal.

2.2 熱劑量與神經傳導功能研究

50℃水浴后9s左右，誘發電位振幅降至50%左右水平（圖5）。CEM43℃=64min：2min30s左右，振幅恢復至60%以上，6min后恢復80%以上，并穩定在這一水平。CEM43℃=128min：誘發電位在4min后逐漸回升，5min后恢復至60%以上，并穩定在這一水平。誘發電位出現恢復的時間均在5min以內；超過5min無恢復跡象，再觀察一小時均無變化。

圖5 水浴（50℃）開始后（白色尖頭所指）誘發電位潛伏期和振幅變化，9s左右，誘發電位振幅降至50%左右水平.(橫坐標點間隔為1s，白色虛線為潛伏期和振幅的基線值，上方紅色虛線為潛伏期延長10%警戒線，下方紅色虛線為振幅減低50%警戒線)Fig.5 Changes of latency and amplitude after 50 ℃ irriga‐tion(white arrow).Amplitude decrease to about 50%after 9 seconds.（The interval between horizontal dots is 1 second;white dotted line indicates base-line value;upper red dotted line indicates latency extend 10%of base-line value,while the lower red dotted line indicates amplitude decrease 50%of base-line value）

圖6 不同熱劑量引起神經誘發電位的變化曲線。5側面神經CEM43℃=64min，誘發電位在2min30s恢復至60%以上，6min后恢復80%以上。5側面神經CEM43℃=128min，誘發電位在4min后逐漸回升，5min后恢復至60%以上。Fig.6 Changes of the evoked potential under different ther‐mal dosage.Under CEM43℃=64min,the evoked potential re‐covered to more than 60%in 2.5 minutes,and recovered to more than 80%after 6 minutes.Under CEM43℃=128min,the evoked potential gradually recovered after 4 minutes,and recovered to more than 60%after 5 minutes.

2.3 神經組織病理學變化

圖7為兔面神經橫斷面甲苯胺藍染色圖片（400×）。喪失誘發電位段面神經明顯固縮，結構紊亂，伴有大量染色物質沉著。與術后即刻制取的面神經相比，熱損傷后3日，神經纖維排列更為稀疏，部分神經纖維結構均質化，被均勻染色物質替代。

圖7 神經橫斷面甲苯胺藍染色組織病理A為喪失誘發電位的面神經節段，神經纖維結構明顯固縮，結構紊亂；B為50℃水浴30s術后即刻切取的面神經節段，C為50℃水浴30s，3日后切取的面神經節段；C較B神經纖維排列更稀疏。Fig.7 Toluidine blue staining of the facial nerve cross-section.A is the facial nerve segment with loss of evoked potential.We can wit‐ness obvious contraction and disturbance of nerve fiber.B is the fa‐cial nerve segment taken immediately after 30 seconds of water bath at 50℃,and C is the contemporary nerve after 3 days.C is more sparsely arranged than B nerve fiber.

3 討論

CIONM較傳統術中神經監護能更早發現隱匿的神經損傷[6-8]。但CIONM需暴露上游神經，限制了其應用。既往研究多以周圍軟組織作為水浴床，忽視了水浴對周圍組織造成的不可逆損傷[9,10]。為避免周圍軟組織熱損傷影響結果判定，本研究首次應用APS電極監測面神經傳導功能，并設計相應水浴管，避免了高溫水浴影響肌肉組織。隨著水浴溫度的增加，誘發電位的振幅出現短暫上升，與Xu Dongsheng等[11]研究結果一致。這可能與溫度適度升高，神經傳導同步性增高有關。本研究在其基礎上通過CIONM技術獲得神經傳導功能的實時變化，發現神經傳導功能在不全受損后數分鐘便可恢復到一定穩定水平。此外，研究再次證實在熱損傷過程中，誘發電位的振幅均較潛伏期敏感性更高[12]。

組織熱損傷程度與組織對熱的敏感性、溫度及暴露時間有關[11]。同樣為豬的喉返神經模型，有報告稱在5.9至77.5℃內均未出現神經不良事件[10]；而Yi-Chu Lin等發現60℃，17.5s可導致喉返神經喪失誘發電位；在70℃時，此過程僅需9.5s。為方便研究間橫向比較，Sapareto等[13]提出43℃累積等效min（cumulative equivalent minutes at 43 °C，CEM43℃）模型計算等效熱劑。其應用理論基礎是細胞的死亡速率與升高的溫度成指數關系[14]。目前普遍認為10到20min CEM 43℃可明確誘導組織損傷[14-16]。兔是目前研究熱損傷最多的動物，但尚無對兔周圍神經熱損傷的研究。本研究中，累計CEM 43℃超過3min便可觀察到兔面神經誘發電位振幅開始輕度下降，去除熱源后很快便可恢復。之后累計CEM 43℃值增加，誘發電位振幅出現快速下降。當CEM 43℃升高一倍，可導致誘發電位振幅下降約20%。研究結果提示兔面神經熱敏感高，是理想的研究神經熱損傷的模型。

我們通過對兔面神經的形態學研究發現，熱損傷導致神經纖維細胞崩解，神經纖維正常形態基本消失。而對于神經傳導功能部分受損的神經，熱損傷后3日其神經結構破壞更為明顯，提示熱損傷延遲效應。這可能與加熱后營養神經的血管遲發性的痙攣和血栓形成有關，其損傷效果可能在術后3-7天才表現出來[11,17]。與牽拉損傷不同，神經熱損傷多是即刻的；即便立即解除損傷因素，仍難以完全逆轉[12]。這些現象在本研究中均得到驗證。原因可能是：牽拉主要損傷神經外膜和神經束膜；而熱主要損傷神經內膜，導致神經內膜變形，血管損傷及髓鞘腫脹[12]。

神經的熱損傷閾值可能存在種屬差異，故應用本研究結果設計臨床試驗時需謹慎。此外，本研究主要檢測術中神經傳導功能的變化，無遠期神經功能的評估，這可能導致我們高估神經熱損傷的危害。有研究已證明在潮濕狀態下，能量平臺的非抓持部分散熱超過60℃[18]。電外科設備的神經熱損傷率可能比預想更高[2,19]。耳科手術必備的高速電鉆，工作時局部溫度可達100℃以上[20]。而只有當控制高速鉆所產生的溫度接近體溫，其神經損傷率才能明顯縮小[17]。目前的電外科設備和動力系統，遠沒有到達能有效避免神經熱損傷的要求，有必要研發產熱更低的切割止血設備或更好的降溫手段。