2023神经电生理监测在脑血管疾病手术中的应用

2023神经电生理监测在脑血管疾病手术中的应用

摘要：近年来，神经电生理技术已广泛应用于各类脑血管疾病手术监测中,

其可从电生理角度反映神经传导通路的完整性，避免或减少术中神经功能

的损伤，为指导疾病手术治疗提供新方法。作者对术中各种神经电生理监测

模式的应用方法、预警标准、影响因素及其在不同脑血管疾病手术方案的

决策，包括对假阴性和假阳性结果的判读及相应的避免措施等进行文献复

习及分析，提示术中应用合理的电生理监测模式、规范的监测方法、配合合

适的麻醉方案有助于提高监测的准确性和可靠性，表明在脑血管疾病手术

中应用合适的神经电生理监测模式可以有效提高手术的安全性。

术中神经电生理监测(intraoperativeneuroelec-trophysiological

monitoring,I0NM)已成为神经外科、脊柱外科手术中不可或缺的一部

分,I0NM可以为术者提供神经系统功能的实时状态信息，监测结果结合术

中具体情况可为及时终止危险操作、采取相园昔施提供电生理学依据，有利

于从功能的角度评估手术的安全性。通过IONM神经细胞功能的改变，可

及早避免发生术后永久性神经功能障碍。目前，关于IONM的应用尚缺少

系统、全面的报道，因此，笔者就神经电生理监测在脑血管疾病手术中的应

用进展综述。

1神经电生理监测的发展和现状

在20世纪30年代Penfield和Boldrey[1]通过直接电刺激大脑运动代

表区来定位脑分区、绘制皮质图，并将直接皮质电刺激技术引入神经外科致

痫灶损毁的手术中。直到20世纪70年代后期，神经电生理监测开始逐渐

应用于各类开颅手术中［2］。多项研究表明，电生理学改变与局部脑血流量

(regionalcerebralbloodflowjCBF)之间有非常紧密的相关性［3-6］。以

此为依据，各种电生理技术逐渐应用于颈动脉内膜切除术、颅内动脉瘤切除

术等开放性脑血管病手术中的缺血、缺氧监测。血管内治疗手术同样面临

缺血的风险但相关I0NM应用的研究报道尚少，监测模式较局限。目前应

用于脑血管疾病手术的电生理监测技术主要包括脑电图、躯体感觉诱发电

位、运动诱发电位、脑干听觉诱发电位、视觉诱发电位等，其在预防脑组织损

伤和阻断缺血等方面起到了非常重要的作用为术者及时终止危险操作、采

取相应措施提供了可靠的电生理学依据。

2常用的IONM监测模式

2.1脑电图

脑电图是一种通过放大器来描记脑细胞自发性电活动的监测方法,可客观

反映大脑功能状态。神经外科手术中应用脑电图主要有两个方面，一种是癫

痫外科手术中致痫灶的定位，另一种是对中枢神经系统缺血、缺氧及脑灌注

的评估/CBF减少所对应的脑电活动改变常表现为5波活动增多、a波活

动减少及低电压⑺。研究报道，光谱参数对临床预后的预测更加直观、准确,

通过对5波和5波与a波的功率比、(6+波与(a+位波的功率比的分

析可快速反映脑功能状态［8］。静脉麻醉药物对脑电活动有一定的抑制作用

麻醉深度过强可能会引起脑电活动的爆发性抑制，故脑电图可用于麻醉深

度的监测［9］。

2.2躯体感觉诱发电位

躯体感觉诱发电位通过电刺激引起周围神经发生皮质反应，刺激从周围Ia

类感觉纤维传入后，经后索、薄束核、楔束核、内侧丘系、丘脑到大脑皮质S1

区，反映特异性躯体感觉传入通路、脑干网状结构和大脑皮质功能的状态,

具有波形连续、可重复且易识别的特性，因此，被广泛应用于神经外科、脊柱

外科手术中,是脑电活动常用的监测手段［10］。躯体感觉诱发电位波幅和峰

潜伏期(peaklatency,PL)的变化与吸入性麻醉药物具有剂量相关性，当挥

发性麻醉药物最低肺泡有效浓度值小于0.5%时，其对躯体感觉诱发电位的

影响最小，且这种影响在可接受的范围内，而丙泊酚、芬太尼等静脉麻醉药

物对躯体感觉诱发电位也有一定的影响，但其对躯体感觉诱发电位的波幅

以及PL的延长作用较温和［11］。躯体感觉诱发电位用于术中监测的指标

主要包括波幅和PL,其中波幅的变化更为敏感直观。Thirumala等［12］研

究表明，躯体感觉诱发电位波幅的降低可能与对刺激产生反应的纤维数目

减少有关,N20PL的延长与粗纤维受压力影响后的反应迟钝有关。

MacDonald等［13］研究表明，躯体感觉诱发电位的传统预警标准为N20

波幅降低大于50%或PL延长大于10%，但传统预警标准未考虑基线的偏

移和波形的可重复性，因此，传统预警标准的假阳性率偏高。一项研究以

标准仅适用于髓内占位、降主动脉瘤、脊柱侧弯矫形的手术;以运动诱发电

位波幅降低为主要的预警标准适用于各种脑血管病的术中监测，相对于基

线的波幅下降＞50%或＞80%，尚无明确的证据证明其与术后新发运动功

能障碍相关，且即使相对基线水平的波幅降低＞80%，其所带来的改变仍存

在假阳性的可能，因此，根据基线水平选择的时机和方法也影响着运动诱发

电位波幅下降标准的判断，而麻醉、血压、体温等因素会影响对病理性波幅

改变的判断，监测过程中应维持麻醉和生理指标的稳定性口8］oCalancie和

Molano［19］对903例神经外科和骨科脊柱矫形术中行运动诱发电位监测

资料进行回顾性分析，结果显示,术中运动诱发电位引出率为95.1%

(859/903),术后至少一侧肢体出现功能缺损的比例为10.8%(93/859),术

中阈值改变时间早于波形完全消失的时间［(1.74±1.35)h比(2.22±

1.57)h,P=0.001］。研究表明，靶肌肉刺激阈值的改变要早于运动诱发电位

波形消失前数分钟或几小时，且至少一个靶肌肉的阈刺激强度可提高大于

100M这种基于刺激阈值的预警标准预测术后早期运动功能缺损的敏感度

和特异度分别为100.0%和99.7%［20・21］。因此，在脑血管病手术中，以

运动诱发电位波幅降低50%联合阈刺激强度变化大于100V作为预警标

准，可有效降低对术后运动功能预测的假阳性率。

2.4脑干听觉诱发电位

脑干听觉诱发电位是在给予短声刺激后10ms内所记录到的大脑皮质反

应，声波从外耳声道经鼓膜、中耳、内耳螺旋神经节、听神经颅外段到达内听

道、卢页内段，该听觉传导通路的电活动对应脑干听觉诱发电位的I波，延髓

耳蜗核对应II波，桥脑上橄榄核对应m波，外侧丘系对应iv波,中脑四叠体下

丘对应v波，后经内侧膝状体(对应VI波)，听辐射投射到内囊后肢而至题叶

听皮质(皿波)［22］。正常人可记录到七个主波部分，对应不同的神经发生源,

其中I、m、V波最易辨认，因此常作为术中监测的重要指标［23］。麻醉剂及

神经肌肉阻滞药物而脑干听觉诱发电位的影响较小,吸入麻醉剂可能会延

长脑干听觉诱发电位的PL和峰间潜伏期(inter-peaklatency,IPL),吸入性

恩氟烷会引起脑干听觉诱发电位I波、KI波和V波PL延长5%~10%

［24］。脑干听觉诱发电位峰值及IPL与体温变化有一定的相关性。

Markand等［25］对10例低体温患者的体温变化与脑干听觉诱发电位PL

或IPL关系进行分析，发现体温由36乙降到20°C的过程中，脑干听觉诱

发电位IPL呈非线性对数改变,即体温每下降1℃,I、HI、V波的PL(I波:a

=17.51,b=-0.07,r2=0.84,P<0.05；m波:a=41.91,b=-0.07,r2=

0.90zP<0.05;V波:a=70.62,b=-0.07,「2=0.91,P<0.05)和I~

V波的IPL(b=-0.07,r2=0.88,P<0.05)均延长了7%，且相同的b值

表明了PL或IPL延长与体温改变的依赖机制。由于脑干听觉诱发电位为皮

质下起源,受麻醉药物剂量的影响较小，所以，术中连续2次监测获得IPL

微小改变是有意义的即使IPL的变化小于0.5ms也有一定的参考价值

［26］e目前,脑干听觉诱发电位监测的公认预警标准为V波波幅下降超过

50%JPL延长1.0ms以上［27］。有研究报道经验性预警标准为⑴PL延

长0.3ms或波幅下降50%;⑵V波PL延长1.0ms;⑶V波PL延长达

0.07ms/min或IPL延长的绝对值5ms;⑷V波PL延长1.0ms,

同时波幅下降50%［28］。据此，在涉及后循环的脑血管病手术中，观察V波

波幅下降幅度的同时还应监测IPL的变化。

2.5视觉诱发电位

视觉诱发电位通过对眼睑的闪光刺激，使其到达视网膜，并经视神经传导至

视束到达视皮质，是全身麻醉状态下评估患者视觉功能的重要手段,可反映

视觉传导通路的完整性。有研究报道，吸入麻醉剂如氟烷、七氟烷、异氟烷均

会使视觉诱发电位的PL延长、波幅降低，且有剂量依赖性［29］。当吸入麻醉

剂的最低肺泡有效浓度值达1%时视觉诱发电位消失;静脉用麻醉剂对视觉

诱发电位的影响较小，当丙泊酚诱导剂量达2mg/kg且输注量达10mg/

(kg・h)时,视觉诱发电位PL基本无变化，波幅下降程度小于20%;而10〜

60pg/kg剂量的芬太尼、舒芬太尼等镇痛药物会使视觉诱发电位的PL

延长小于10%，波幅下降小于30%［9］。与最低肺泡有效浓度值小于0.5%

的复合麻醉(静脉+吸入)方式比较，全身静脉麻醉方式下的视觉诱发电位

波幅均值较高［0.6651pV(95%CI:0.28~1.08)比0.4812pV(95%

CI:0.06~0.90),P<0.01］,与复合麻醉(静脉+吸入)方式比较，全身静脉

麻醉方式下视觉诱发电位PL均值较短［14.21ms(95%CI:9.5〜19.0)

比17.94ms(95%CI:12.8〜23.0),P<0.01］,因此，视觉诱发电位监测

在全身静脉麻醉方式中更有效［30］。记录视觉诱发电位所用的导联包括

O1-CZ/FZ.OZ-CZ/FZ和O2・CZ/FZ,相比于O1・CZ/FZ和O2-CZ/

F40Z-CZ/FZ导联中N75-P100峰值差(N1波幅)、PL更加稳定且波

幅最高才是示术中视觉诱发电位以N75-P100为主要监测指标可有效预测

术后的视觉功能［31］。

3IONM在脑血管病外科手术中的应用

对灵长类动物慢性卒中模型进行实验研究，结果显示，梗死面积与rCBF相

关，梗死区域的rCBF值为12ml/(100g・min);在rCBF<12ml/(100

g,min)时，躯体感觉诱发电位完全消失;在rCBF>16ml/(100g,min)时，可

维持躯体感觉诱发电位的波形，波幅降低50%相当于「CBF值为16ml/

(100g-min),躯体感觉诱发电位的变化同rCBF具有高度的一致性,可以间

接反映rCBF的变化［3-4］。同时，与躯体感觉诱发电位相比，脑电图改变的

rCBF临界值为15ml/(100g-min),对局部脑缺血更为敏感［8］.Delbarre

等⑹研究显示，夹闭一侧颈内动脉引起的缺血可以表现为脑干听觉诱发电

位I、m、V波波幅和IPL的改变，夹闭5min后开放，脑干听觉诱发电位的

改变最明显。上述电生理监测的应用为颈动脉内膜切除术、颅内动脉瘤夹

闭等手术中预防临时阻断大血管造成的脑组织缺血或损伤提供了依据。

3.1在颈动脉内膜切除术中的应用

在颈动脉内膜切除术中常用的电生理监测方法有脑电图、躯体感觉诱发电

位、运动诱发电位［32］,其中脑电图、躯体感觉诱发电位是最早应用于颈动

脉内膜切除手术之中的监测技术，这两种监测模式对于脑缺血的监测均具

有较高的特异度［93.95%(95%CI:92.28%~95.35%)］,但敏感度较低

［50.00%(95%CI30.66%〜69.34%"受试者工作特征曲线下面积为

0.660(95%CI:0.547~0.773,P=0.004),因止匕，其用于术中监测存在彳取

阴性的风险［33］。另外，躯体感觉诱发电位不能反映分水岭区域的灌注情况

脑电图的局限性则为其仅能反映脑皮质的电活动，不能反映深部核团的电

活动，二者同时应用可弥补躯体感觉诱发电位或脑电图单独应用过程中的

局限性［34］°Thiagarajan等［35］对1945年至2015年的58项关于颈

动脉内膜切除术中应用电生理监测的研究进行荟萃分析，共纳入1970例

患者，术后30d内缺血性卒中发生率为1.78%(35/1970),躯体感觉诱发

电位联合脑电图同时对围手术期缺血性卒中进行预测的特异度为98.6%

(95%Q:94.1%~98.3%)，敏感度为58.9%(95%CI:41.2%~74.

7%),躯体感觉诱发电位联合脑电图监测的敏感度分别为单一使用脑电图

或躯体感觉诱发电位的1.32倍和1.26倍。采用躯体感觉诱发电位联合

脑电图多模态监测优于任何单一监测技术，且可降低术中转流的发生率，减

少术后并发缺血性卒中的风险［36］。随着量化脑电图(频带能量、振幅整合

脑电图及90%光谱边缘频率)在颈动脉内膜切除术中的应用,使得脑电分析

更加简便、直观，术中80、9频带能量比术前基线值分别减少超过52.1%

.41.6%,36.4%，对一侧颈内动脉阻断后发生脑缺血的风险有强的提示

作用，而使用脑电图不同频率、波段在所有波段总能量的占比可以更准确地

反映局部脑缺血的情况，从而避免围手术期缺血性卒中的发生［37］。另

外,Pandey等［38］通过对比躯体感觉诱发电位与经颅多普勒血流检测发

现，躯体感觉诱发电位在提示术中转流和预测术后神经功能方面更优,因此,

脑电图和躯体感觉诱发电位监测在颈动脉内膜切除术中的应用不可缺少。

3.2在颅内动脉瘤切除术中的应用

在颅内动脉瘤切除术中常用的电生理监测技术有躯体感觉诱发电位、经颅

或经皮质电刺激运动诱发电位、脑干听觉诱发电位［39］。在开户页动脉瘤夹闭

术中,单纯依据躯体感觉诱发电位不能全面地判断脑组织缺血性改变，因为

在躯体感觉诱发电位持续阴性的情况下仍有4%〜25%的患者于术后出

现不同程度的神经功能障碍，主要是由于躯体感觉诱发电位无法评估运动

传导通路的完整性［40］。研究报道，在95例颅内前循环动脉瘤患者中有12

例新发术后功能障碍，对11例持续运动诱发电位监测中10例患者于术中

出现运动诱发电位的改变，而对12例持续躯体感觉诱发电位监测中有2

例出现躯体感觉诱发电位的改变，躯体感觉诱发电位较高的假阴性率提示

运动诱发电位对皮质下缺血探测的灵敏度优于躯体感觉诱发电位［41］。后

循环动脉瘤夹闭术中，基底节穿支血管受损可使脑干缺血，因此，术中对脑干

功能的监测必不可少。Kang等［42］研究表明,在基底节区动脉瘤切除术中

应用运动诱发电位与躯体感觉诱发电位联合脑干听觉诱发电位可提高对

缺血风险预测的敏感度，避免假阴性或假阳性结果。有研究报道，一侧大脑

中动脉阻断的运动诱发电位下降持续时间阈值为8.5min;大脑前动脉阻

断的运动诱发电位变化持续时间阈值为14.0min,躯体感觉诱发电位下降

持续时间阈值为14.5min提示了手术夹闭持续时间的安全范围［43］。另外,

术中不可逆的运动诱发电位和躯体感觉诱发电位改变可分别独立预测术

后短期和长期的运动功能障碍［44］。

3.3在脑血管畸形切除术中的应用

在脑血管畸形切除术中常用的电生理监测技术有经颅电刺激、直接皮质电

刺激、直接皮质下电刺激、经皮质电刺激运动诱发电位［45］。对于畸形血管

邻近的运动区或供应动脉与皮质脊髓束相关的脑动静脉畸形，术中暂时阻

断畸形团的供血动脉（如脉络膜前动脉及豆纹动脉）或电凝邻近功能区（如

中央前回）微小血管，畸形团出血及其引流静脉发生血栓均会造成运动诱发

电位发生相应的变化［46］。术中运动诱发电位发生变化后，及时中止操作或

采取干预措施，若运动诱发电位变化得到恢复,术后则不会新发运动功能障

碍;若运动诱发电位变化持续恶化且不可逆，则常常预示术后不同程度的运

动功能缺损［47］。与功能磁共振神经导航比较，神经电生理监测可以纠正畸

形团造成的〃功能重驾后传导束的移位［48］。随着监测技术的发展，术中唤

醒技术被引入功能区脑动静脉畸形显微神经外科切除治疗中，术中清醒条

件下直接电刺激皮质或皮质下，可以精确定位语言及运动功能区，从而避免

术中对特定功能区域的损伤［49］。

3.4在烟雾病旁路移植手术中的应用

在烟雾病旁路移植术中常用的电生理监测技术有躯体感觉诱发电位、运动

诱发电位、脑干听觉诱发电位、脑电图［50］。躯体感觉诱发电位只对感觉皮

质及皮质下感觉传导通路的缺血损伤较为敏感［29］,运动诱发电位不仅可

以监测运动传导通路的完整性,而且是目前预测术后运动神经功能障碍的

〃金标准〃［51］。脑干听觉诱发电位的波形完全消失是可逆的，但永久性的IPL

改变仍然提示术后发生新的功能缺损［52］。对于评估颅内外旁路移植术中

缺血风险及预测术后神经功能状态，应用连续IONM比流量监测（术中血

流或呻。朵富绿荧光造影等）更具优势［41］。在藏浅动脉-大脑中动脉旁路移

植术中，运动诱发电位的改善与术后MR灌注加权成像和术后1个月改良

Rankin量表评分具有一定的相关性，运动诱发电位的改善可以反映脑灌

注恢复情况［36］。在监测运动传导通路缺血能力方面，直接皮质电刺激与经

颅电刺激诱发电位的差异无统计意义,但直接皮质电刺激会增加假阴性的

风险［39］。

4在脑血管病血管内治疗术中的应用

血管内介入治疗具有微创性,已逐渐成为脑血管疾病的主要治疗方法。但对

于位于功能区的脑血管疾病，依然面临出现各种功能障碍的风险，因此，通过

术中神经电生理技术监测麻醉状态下患者的神经功能状态十分必要。躯体

感觉诱发电位在血管内治疗中最有价值的方面为监测脑缺血的发生，躯体

感觉诱发电位的波幅改变在50%以上才是示术后神经功能缺损的风险增加

20倍;而波幅不可逆性的完全消失则提示术后发生神经功能缺损的风险为

200倍［53］。躯体感觉诱发电位常与运动诱发电位联合使用，互不替代，运

动诱发电位对术后神经功能缺损的预测有较高的特异度［54］。Wilent等

［55］对2278例行介入栓塞治疗的卢页内动脉瘤或脑动静脉畸形患者进行

电生理监测,在脑电图和躯体感觉诱发电位基础上增加运动诱发电位监测，

相较于脑电图联合躯体感觉诱发电位，三者联合监测有更高的敏感度(92.3%

比85.7%,P<0.01),较低的特异度(96.7%比98.2%,P<0.01),IONM

的变化与术后新发功能障碍相关,IONM信号降低程度可以预测术后新发

神经功能障碍的风险(OR=210.9,95%CI:44.3~1003.5,P<0,01),

而在IONM达到预警标准后即刻采取相应措施，此时IONM信号的改变

是完全可逆的，术后新发神经功能障碍的风险明显降低(OR=0.039,95%

CI:0.005~0.306,P<0.01)。脑动静脉畸形是一种复杂的脑血管疾病，

常以癫痫或自发性出血起病，其致死率和致残率均较高［56］。目前，显微外科

手术、血管内介入手术和立体定向放射外科手术是治疗脑动静脉畸形的有

效方法，而血管内介入手术可以对部分小的畸形团实现治愈性栓塞［57］。对

于位于功能区的脑动静脉畸形，为避免供血动脉闭塞引起的缺血并发症，可

于介入栓塞手术中应用丙泊酚超选试验来判断栓塞部位，超选试验常在局

部麻醉状态下进行,根据观察丙泊酚注射后患者的肢体活动、语言、视觉改

变等情况综合判断预栓塞部位的安全性［58］。由于复杂脑动静脉畸形手术

持续时间长、操作部位特殊、术中患者身体活动等因素易引起畸形血管