经颅磁刺激运动诱发电位在脊髓运动功能监测中的应用

经颅磁刺激运动诱发电位在脊髓运动功能监测中的应用

通过实验研究，我们确定了单脉冲突神经肿瘤（mts-mep）对骨髓损伤的监测和功能预后之间的关系，并研究了骨髓手术期间mts-mep对骨髓运动功能监测的影响。材料和方法1.各组不同时点损伤情况健康家兔32只,体重2.20～3.95kg,雌雄不拘,随机分为对照组、轻度损伤组、中度损伤组和重度损伤组,每组8只。均在氯胺酮(Ketamine)、氟哌利多(Droperidol)肌注麻醉下手术打开第4～6胸椎椎管,在相应的实验处理后,分层缝合肌肉和皮肤,给予抗生素预防感染。(1)术后mep的测定4只动物先给予麻醉,每10min记录一组MEP,连续刺激记录8次,3h后打开椎管;另4只动物麻醉后记录基础对照,然后立即手术打开椎管,记录术后MEP的变化。了解麻醉及手术对实验动物的影响。(2)试验1:起重机冲击打击杆致伤证据麻醉后记录基础对照,然后手术打开椎管,显露脊髓。术后重新记录TMS-MEP观察其稳定性,在动物诱发电位表现平稳后,在脊髓硬膜外放置打击杆,以不同重量的重物冲击打击杆致伤脊髓。重物距打击杆5cm,质量分别为2、5、10g,致伤当量分别为:2g×5cm打击4只,5g×5cm打击13只,10g×5cm打击5只。伤后即刻记录MEP,以后每隔5～10min记录1组MEP,直至伤后30min～1h。所有动物于次日评价后肢运动功能状态后,以相同方法麻醉动物复查MEP,然后空气栓塞处死动物,取脊髓标本固定,石蜡切片HE染色普通光镜下观察脊髓的病理改变。2.复合肌肉动作电位cmp和运动功能评估经颅磁刺激采用英国Magstim公司的MagstimModel200磁刺激器,HP90mm9784圆形扁线圈。进行经颅磁刺激时将线圈置于动物头部右侧与颅骨相切位置,线圈甜点位于动物顶部矢状线附近,根据动物对刺激的反应适当调整线圈位置以达最佳刺激效果。MEP的记录采用针式电极,于动物右侧后肢的腓肠肌肌腹中部记录复合肌肉动作电位(CMAP),参考电极置于其下方的跟腱附近。采用日本NIHONKOHDEN公司的NeuropackΣMEB-5504K诱发电位测量系统记录CMAP,滤波带通2Hz～3kHz,记录分析时间2ms/div(40ms),根据情况可增大到3ms/div或5ms/div,与刺激同步记录,不进行平均处理。增益根据CMAP的大小进行调整,以获得完整清晰的适当大小的波形为准。所有动物均记录右侧肢体的TMS-MEP,次日的运动功能评分也着重记录右侧后肢的功能情况,其中运动功能评分标准参考Nashmi等的方法将动物后肢肌力分为6级:(1)0级:动物后肢完全瘫痪,没有任何活动;(2)1级:后肢可见自主运动,但活动较少;(3)2级:后肢可见经常性的有力的运动,但不能负重,不能站立,或动物后肢虽然自主活动较少,但受到刺激时弹腿十分有力;(4)3级:可负重站立,或勉强行走,但行走不灵活,不能跳跃;(5)4级:行走比较灵活,但跳跃力量不足;(6)5级:正常肌力。3.波幅和峰峰值的计算分析所记录到的MEP,测量其潜伏期与波幅。潜伏期的计算以离开基线的第1个偏转为准,无论其偏转方向为负还是为正。波幅的计算测量峰峰值。数据的统计分析采用成对样本均值差异的t检验以及Kruskal-Wallis单因素方差分析。结果实验中对照组和损伤组各有2只动物因麻醉意外或术中操作不当导致脊髓意外损伤或死亡。1.主体样品实际刑期及波幅平均值所有动物在麻醉后采集基础对照数据,100%刺激强度下的潜伏期平均值为10.899ms,标准差0.993ms,波幅的平均值为5.188mV,标准差3.513mV。所获得的动物MEP多为双相或三相波,亦有呈多相表现者。2.麻醉前动物的变化实验数据显示,TMS-MEP的潜伏期与波幅在近2h以内是平稳的,而文献报道Ketamine麻醉的稳定时间是在3h以内;手术后动物MEP的波幅较术前下降,但仍形成一个相对稳定的平台期,并呈逐渐恢复趋势,其潜伏期则相对稳定。对实验组动物的处理过程,均在波幅相对稳定的平台期,同时也是位于麻醉影响平稳的时间窗内的,外伤所致的TMS-MEP改变与麻醉及手术无关。成对样本的t检验显示手术次日记录的MEP与术前相比并无显著变化,而且对照组动物次日复查的肌力均为5级,手术本身对于动物的MEP及运动功能并无显著的影响(表1)。3.伤后tms-mep的消失由于本组实验的目的在于探讨MEP的变化与功能恢复之间的关系,因此脊髓损伤动物分组按伤后MEP的变化情况划分。伤后TMS-MEP出现一过性抑制但并未完全消失者为轻度脊髓损伤组;伤后TMS-MEP消失但后来又有部分恢复者,被纳入中度脊髓损伤组;脊髓打击伤后MEP消失且短时间内无恢复者则为重度脊髓损伤组。本实验轻度损伤组6只,中度损伤组、重度损伤组各为8只。(1)动物肌力消失6只动物均有伤后一过性的MEP改变,其中尤以波幅的下降表现显著,潜伏期的波动范围则相对较小,MEP的恢复过程大多很快,有时甚至在连续记录的8个MEP波中即可全部见到。次日复查仅有1例动物肌力减退。对伤后的脊髓行病理学检查,镜下见脊髓结构基本正常,有时可见脊髓实质内有少量小的出血灶,局部白质轻度脱髓鞘样改变,偶见嗜碱变性,而神经元胞体染色正常,核仁清晰,尼氏体表现如常。(2)根据测定未恢复的动物的肌力实验动物在脊髓受到打击后MEP完全丧失,伤后记录TMS-MEP30min,对在30min左右的时间内未能恢复的动物,延长记录时间到伤后1h。次日复查全组动物除1例肌力2级外,其他动物的肌力都在4～5级。脊髓病理学检查可见髓内散在的出血灶,伴轻度的白质海绵样变,有散在的嗜碱变性,但神经元尚未见有异常。(3)功能评分对肌力的影响8只动物在伤后均无法再记录到TMS-MEP,次日复查的结果也无一例获得典型的MEP波。其中5例对经颅磁刺激无反应,后肢运动功能评分分别为1级、2级、1级、3级和0级肌力;另3只动物后肢的肌力分别为1级、1级和2级,在给予经颅磁刺激时只能记录到一些潜伏期甚长的低幅多相波。脊髓病理学检查发现髓内多发的较大面积的出血灶,伴有明显的脱髓鞘样改变,空泡多见,呈海绵样;白质内可以看到许多嗜碱变性小体,呈圆形均质状;部分神经元胞体染色变浅,核仁尚可见,但尼氏体消失,近出血灶处则有部分神经元的核仁亦消失。(4)相邻组特点考虑到样本数较少,对等级资料行Kruskal-Wallis单因素方差分析,总体上4组动物的肌力情况差异有显著意义(P<0.01)。相邻组别的统计学比较显示,重伤组与中度损伤组相比、中度损伤组与对照组和轻伤组相比,差异均有显著意义(P<0.01和P<0.05)。但对照组与轻伤组相比,差异无显著意义(P=0.317)。由于非参数统计分析的检验效率较低,对轻伤组动物肌力的结果不排除与对照组存在一定程度差异的可能性。mtt-mep检测的有效性及其影响经典的理论认为,经颅磁刺激经过突触间接兴奋大锥体细胞,冲动经由运动传导通路向下传导,使相应的肌肉收缩产生运动,在术中实时记录MEP并观察其变化,可以尽早发现上方运动通路的损伤,并为在术中确定进一步的手术策略提供参考。TMS-MEP与人或动物的运动功能间存在着很好地相关性,尽管目前对于不同情况下TMS-MEP的发生源和传导通路还存在着争议,但无论是动物实验还是临床研究结果均显示,运动功能的异常总是伴有MEP的改变,因此MEP是评价运动功能的一个重要指标。本组动物实验发现,对于轻微的脊髓损伤,如果TMS-MEP未完全消失,而只是表现为一过性的恶化,然后又有所恢复,则运动功能受损的概率不大,而且即使有运动功能的损害,其程度也比较轻微。对于MEP完全消失的表现,也并不表示术后会完全瘫痪,如果在伤后短时间内可以观察到MEP的部分恢复,那么其功能的预后仍然会比较好,虽然中度脊髓损伤组的运动功能评分与对照组和轻伤组存在着差异,但该组8个动物中肌力保存4～5级者占85%以上。TMS-MEP监测的高度敏感性,以及术中TMS-MEP的改变与术后运动功能保留的这种关系,在其他作者的实验结果中也得到了证实。Glassman等的动物实验发现,对鼠的实验性脊柱侧弯进行矫正时,10%的TMS-MEP潜伏期的延长并不伴有术后运动功能的障碍,即使MEP完全消失,如果能及时释放脊髓牵拉,其运动功能也能大部保留。Mochida等发现,术中MEP潜伏期10%以上的延长甚或CMAP完全消失,在消除脊髓损伤因素后,MEP多能明显恢复,而且仅有波幅下降而无潜伏期延长者,或者有较严重的改变但后来能够恢复到这一水平者,无一例出现运动功能的障碍。Gugino等则在1997年报导了两组共92例患者的TMS-MEP术中监测结果,其中有3例阳性结果,而假阴性率为0。由于TMS-MEP监测对脊髓损伤相关的功能障碍高度敏感,在运动功能稍有损害时,MEP就会有很明显的变化。如果实际手术中能在MEP仅仅出现抑制表现或者是刚刚开始消失的时候就采取措施防止脊髓的进一步损伤,患者术后肌力的保存还是会十分理想的。大多数术者在术中的操作都极其小心,脊髓的受损也必然是随着操作的深入而有一个渐进的过程,当相应的解剖结构仅有部分的损害时,MEP并不就会马上完全消失,这样就给术中监测留出了空间。当然这一个过程可长可短,术中监测的目标就是要在这一改变刚刚开始发生时发现它,避免进一步的损害。关于术中应用MEP进行监测时的报警标准,目前尚存在着许多争议。一些学者认为,10%以上的潜伏期延长与波幅50%以上的下降是有意义的,也有学者认为波幅的改变可作为有效标准,而潜伏期的改变没有预警价值。起始潜伏期的延长通常是快传导纤维受损的结果,一般情况下,波幅的改变比较普遍而潜伏期相对平稳,常常可以见到波幅明显下降而潜伏期无改变的情况,但却很少有潜伏期明显延长而波幅保留完好的情况发生;另一方面,波期(duration)的异常也总是伴随有波幅的改变,所以在实际的术中监测中,波幅的改变应该是最为敏感也是最为重要的指标。我们认为,对于直接针对脊髓的手术,比如髓内肿瘤的切除术,如果患者在术后能够保持4级左右的肌力但却能更彻底的切除肿瘤,那么这一结果要比肌力保存完整但只做了肿瘤的活组织检查更有价值。TMS-MEP术中监测的报警阈值不应该是一成不变的,而应与手术的种类以及患者或医生对运动功能预后的期望值的高低相关。充分了解MEP的改变与预后的关系对于术者在MEP出现改变后的进一步决策有着非常重要的意义。对于有些手术,50%的波幅降低或10%的潜伏期延长可能就是一个停止操作并考虑改变手术方式或进程的讯号,而在另外一些手术,只要MEP仍然存在,其操作