多模式电生理监测在脊柱手术中的意义及进展

姜刚毅，董伊隆，杨国敬，汤呈宣

（瑞安市人民医院 骨科，浙江 温州 325200）

脊柱外科的手术涉及面广，脊髓、神经根及其主要血管受损伤风险较高。过去常采用局麻手术或全麻术中唤醒方法来避免术中损伤脊髓和神经，但这样增加了手术风险和患者的痛苦，并且不适用于儿童患者。术中神经电生理的监测为脊柱手术提供了一个保护术中神经功能完整性的作用。国内外就各种神经监测方式，如体感诱发电位（somatosensory evoked potentials，SEP）、运动诱发电位（motor-evoked potentials，MEP）和肌电图（electromyograph，EMG）都有较多的应用和研究，但各种监测方式各有其优缺点。现对各种电生理监测的应用现状做一介绍，并对各种电生理联合监测效果和各种类型脊柱手术中的应用效果展开综述。

1 脊柱手术诱发电位的监测

诱发电位是感官刺激神经系统产生的电信号。听觉、视觉和体感刺激，常用于临床诱发电位的研究。最早起源于40多年前日本Tamaki等[1]利用硬膜外间隙直接电刺激病灶侧的脊髓，通过位于蛛网膜下腔中圆锥附近的鞘内电极记录的电位，称为脊髓诱发电位。研究发现该电位是反映记录部位上升和下行神经纤维及其神经元的电活动情况[2]。脊髓诱发电位由一个大的D波和后面小的I波组成。研究认为D波来自于脊髓后外侧柱粗神经纤维的复合电位，反映皮质脊髓束的完整性。I波反映的是后柱的电活动[3]。术中脊髓诱发电位的监测同时也会受低氧、麻醉及士的宁影响[4]。

1.1 MEP MEP是刺激运动皮质在对侧靶肌记录到的肌肉运动复合电位，检查运动神经从皮质到肌肉的传递、传导通路的整体同步性和完整性。一般应用于脊髓疾病的诊断、预后的判断及术中监护。最近十年在监测脊髓手术中的应用越来越广泛[5]。MEP监测方式主要为：经颅电刺激MEP及经颅电刺激四肢肌肉记录的肌电电位为主，配合经脊髓硬膜外刺激四肢肌电位。在操作上，前者较后者容易，但敏感性后者高于前者[6]。

在颅外运动区相应的头皮部位，用高压、短程或脉冲序列（pulse train）电刺激，在手术部位头端和尾端硬膜外放置电极，记录脊髓诱发电位D波和I波，在神经支配的肌肉表面记录到复合肌肉动作电位（CMAP）。根据手术部位决定肌肉记录电极的位置，上肢常用拇短展肌、伸指总肌，下肢常用拇短展肌、胫骨前肌。刺激电极放在C3、C4，或C1、C2，前为阳极后为阴极，互为对侧参考电极。刺激C3/C4诱发上肢MEP，刺激C1/C2诱发下肢MEP。刺激C1/C2优先诱发右侧肢体，刺激C2/C1优先诱发左侧肢体，随着刺激强度的增加，阴极也成为刺激电极[7]。

Fulkerson等[8]对10位行脊柱手术患儿全过程使用MEP监测，6位患儿保持全手术过程MEP信号≥基线振幅的50%，其余4位患儿术中至少有1个下肢MEP振幅下降大于50%，2位患儿在结束手术时振幅回到基线水平，2位患儿存在手术结束时MEP信号的持续下降和变化，这与术后虚弱相关。证明经颅电刺激监测皮质脊髓运动路径在手术年龄小于3岁儿童是可靠及可以安全地实施的。Park等[9]认为经颅MEP监测是最有用的方式，并允许在某些情况下，成功地干预术中神经损伤发生。

综上可见，MEP波幅的降低与术后肢体运动功能相关，一般当MEP波幅保持在50%以上时，手术是安全的。当术中MEP波幅较基础电位降低50%时应停止切除，否则术后将会出现明显的运动障碍。

1.2 SEP SEP包括了一系列的反映沿体感通路的神经结构连续活动的波。SEP可通过机械性刺激引起，临床研究时使用电刺激末梢神经，产生更大和更稳定的反应。SEP优点在于监测时不受意识、睡眠的影响，并且能通过平均技术衰减噪声，其检测结果客观、灵敏、准确，是目前脊柱外科术中脊髓、神经根功能监测的最主要手段。近年来，SEP术中监护在我国脊柱外科手术中的应用已逐步开展，对防止术中脊髓、神经根损伤、提高手术安全性、减少手术并发症及判断预后有积极的作用，且较唤醒试验更及时和方便。

SEP常用监测方法是利用刺激电极经皮电刺激对侧肢体的正中神经或胫后神经，在头顶C’3点和C’4点（按照国际脑电图学会制定的10/20系统）记录头皮SEP。手术中间断监测SEP的变化，当SEP波出现变化及手术涉及关键部位时要随时进行监测。手术中常以手术开始时的SEP波形作为基线，术中SEP改变与之对比。目前大多数学者将SEP波潜伏期延长＞10%和（或）波幅降低＞50%作为异常标准。术中SEP在安全范围内可继续手术，当接近危险范围时谨慎操作，加强监测。当达到或超过危险范围时，应暂停手术，查找原因，待电位恢复后再继续手术。如果SEP波幅降低＞50%，潜伏期延长＞10%，且经处理后不恢复，提示术后将出现神经功能缺失。

Ding等[10]对76例脊髓患者行手术治疗，根据SEP波形将其分为四组，对其术前及术后临床功能进行评分。其中按SEP波形分第一组有27人，第二组30人，第三、第四组分别为8人和14人。患者临床恢复情况在前三组（可辨认的SEP波形）显著高于第四组（不可识别的SEP波形）。证明SEP监测对于脊髓诊断、监测和预后是有价值和实用的手段。SEP的分类与颈椎脊髓疾病相关，无法识别的波形预示相对不良的结果。另外，术中SEP监测对于颈椎手术中保护神经结构起着重要作用。Hu等[11]对191例行手术治疗的患有胸腰椎疾病患者进行了回顾性研究。SEP信息在手术中的不同阶段采集。平均的SEP波形通过傅立叶转换分析。SEP时频解析的主峰衡量是在峰值功率、峰值时间和峰值频率。在手术的不同阶段对这些参数的变化幅度和延迟进行比较。这些参数的准确性也通过真阳性和假阳性来比较。SEP的峰值在不同手术阶段均能稳定和可靠地获得。用于临床应用时，时频分析被认为是包括传统的振幅、延迟方式外一个新的监测方法，因为它对术中SEP监测潜在伤害再现性好，并能迅速做出反应。

因此，血流改变在尚未影响到细胞的代谢时，SEP即已发生变化，因而SEP可及早显示神经感觉传导通路功能的受损情况。同时脊髓感觉束与运动束在解剖上非常接近，运动束的损害可间接影响感觉的反应，SEP的改变不但可以直接反映损伤同侧脊髓感觉通路传导状态，并可能间接反映同侧脊髓运动通路的状况。

1.3 EMG EMG是神经纤维受到机械或电刺激时其所支配的肌肉收缩所产生的电位，用于监测脊髓神经根的功能。方法是利用微小的电极插入腿部的肌肉，观察肌肉里的神经受到的电刺激，需要多长时间传到肌肉使其收缩。神经受损时EMG监测可能会出现正常，这就是所谓的“假阴性”。EMG术中监测的最大优势就是可实时显示脊髓、神经根运动功能的情况，避免术中误伤，增加了手术操作的安全性。同时相关的风险几乎没有，不管何时针刺入皮肤只有很低的感染风险，在术中监测中是基本不存在的。

EMG监测方式分为自发EMG监测和诱发EMG监测两部分。自发EMG是指手术过程中，当神经纤维受到物理、机械等刺激时，会出现所支配的肌肉收缩，监测到的电位。术中自发连续EMG监测是神经功能重要的监测手段。

Eager等[12]对2069例行多模式术中电生理监测（SEP、MEP、EMG）的脊柱病例行回顾性分析。在每个病例中自发EMG在术中未发现改变，但术后患者表现为神经根型颈椎病，他们认为使用诱发EMG可能阻止这些并发症。Min等[13]对7名行103枚椎弓根螺钉固定的患者进行评估。记录螺钉所在水平的一些肌肉的触发肌电图，并行术后CT扫描。结果显示所有的螺丝有≥6 mA的刺激阈值，除3枚螺丝< 6 mA的刺激阈值。 10枚（占9.7%）螺丝发现通过术后CT扫描显示远离椎弓根壁。7名患者未发现神经系统并发症。测量诱发肌电刺激阈值，有助于评估椎弓根螺钉置入。通过术后CT扫描，椎弓根螺钉刺激≥6 mA有90.3%的可靠性是安全的。

由此可见，在脊髓手术过程中如果脊髓和脊神经受到刺激时，术中实时EMG监测就会出现这种不正常的暴发式肌电活动而报警，提醒术者操作已接近重要结构，需要采取适当措施避免进一步损伤神经。这样可以保证每一步操作均是安全的、有根据的。

2 多模式联合监测电生理(multimodal intraoperative monitoring，MIOM)

作为一种相对较新的认识， MIOM已经成为很多脊柱手术过程中标准护理。使用术中电生理监测可明显降低畸形矫形术后瘫痪的发生率，并且在颈椎手术、胸腰椎手术中被认定有效。目前主要的联合监测方式有：MEP、SEP、EMG联合监测。每个监测用于脊髓的独立的功能区域，它们的选择取决于手术的部位及术前脊髓损伤节段。

2.1 MIOM应用的国内外进展情况 Chen等[14]利用MEP、SEP联合监测293例患者，成功检出率分别为90.8%、96.9%和100.0%。术中MEP、SEP判断脊髓运动功能的灵敏度分别为100.0%和89.3%，特异度分别为98.4%和96.9%。证明MEP监测脊髓运动功能的准确性高于SEP，而SEP监测脊髓感觉功能的准确性高于MEP；联合监测对脊髓功能监测的灵敏度和准确性又高于单一的MEP或SEP监测，它是目前脊柱脊髓手术中较为理想的监测方法。这些神经监测方法，尤其是联合使用时，可以提高整体患者的预后，减少住院天数[6]。

Malhotra等[15]研究发现MIOM提供0至0.79%的假阴性率，而孤立的SSEP监测单独提供0.063%至2.7%的假阴性率。MIOM提供在0.6%至1.38%的情况下误报警告。SSEP和MEP监测相结合，提供整个脊髓功能的实时评估。电生理监测是在复杂的脊柱手术中优化结果的宝贵工具。

刘新宇等[16]认为SEP结合MEP联合监护能较可靠、准确地反映术中脊髓功能状态，可降低监护假阴性率，为手术治疗过程提供参考。这些诱发电位（MIOM）的组合在脊柱外科术中神经损伤监测的敏感性和特异性已被证明[17]。更进一步，前瞻性的比较研究是必要的，以确定是否MIOM真正降低神经系统并发症率以及因此增加的经济成本和手术时间是否值得[9]。术中神经电生理的监测对于复杂脊柱畸形的患儿是一种极其有价值的工具。使用术中电生理在监测突发或意料之外的神经损伤足够频繁，一个有力的论据表明，它可以在每一个脊柱外科手术中使用[18]。Eggspuehler等[19]认为联合监测上行和下行神经纤维途径相结合，可以为外科医生提供一个早期预警，以改变手术方式，避免神经系统并发症。

Hyun等[20]联合SEP和MEP监测脊髓髓内肿瘤切除手术，在20个手术中17个成功应用了SEP和MEP，17个手术中3例手术SEP和MEP是稳定的，全部患者术后神经功能恢复良好。与单独的监测技术相比，联合SEP和MEP可提供更高的灵敏度，更高的阳性和阴性预测值。监测MEP的改变，并及时调整手术方式可防止不可见的神经锥体束损伤。

综上可见，MIOM结合了EMG、SEP、MEP的各自优点，弥补了各自的不足。但MIOM对电生理专业人员的操作要求也相应提高。

3 影响电生理监测的因素

3.1 麻醉 各种电生理的监测方式，尤其是MEP受麻醉影响较大，麻醉方式的选择不恰当可导致监测失败。因此，麻醉方式将决定患者手术安全及是否影响MEP的监测。吸入性麻醉会减少监测电位波形的幅度和增加延迟，静脉麻醉有同样的效果，但影响程度较轻。涉及术中监护的最好手术麻醉方案是有争议的。吸入和静脉注射两种药物会抑制监测信号的出现，但相等最小肺泡气浓度吸入剂则引起患者更多的术后抑郁症[21]。为了减少麻醉对电生理监测的影响，要求将全身麻醉控制在一个较浅的水平，并且限制肌松剂的用量。在手术过程中当EMG、SEP及MEP电位监测发出警报时，电生理检测人员需第一时间提醒术者，同时应多次记录以减少监测误差。

3.2 其他影响因素 除了麻醉方式之外，电生理监测还受其他因素影响，主要为手术步骤及手术设备。尤其在电切、电凝时会干扰电信号的监测，以及心电监护仪、麻醉机等漏电或者接地不良也会影响电生理的监测。手术操作过程中无意接触电极，可能误认为患者自身发出的电信号；术中脑脊液、血液、冲洗液对脊髓神经的刺激，均会影响电信号的监测，其他因素包括肌松剂、体温、血压、检测仪器及电生理专业人员等都可以影响监测结果。

4 MIOM在各种脊柱手术中的应用

4.1 脊柱畸形矫形术的术中监测 基于有力的证据，MIOM监测在脊柱外科术中神经损伤的敏感和特异性，对于脊髓或神经根存在高损伤风险的手术推荐使用多模式术中监测，包括畸形矫形及手术过程中需要安置内植物的手术[22]。Thuet等[23]联合使用MEP、经颅动作诱发电位、降颅神经的诱发电位和EMG精确监测的3436例患者中99.6%的固有神经情况，并使固有神经损伤减少至6例患者。Quraishi等[24]认为成人脊柱畸形矫正术中的脊髓感觉和运动功能的MIOM是可行的，并提供整体达到100%的灵敏度和84.3%的特异性神经电生理数据（在严重畸形矫行术中的患者灵敏度和特异性分别是67%和98%）。

4.2 颈段脊柱手术的术中监测 Park等[25]测量29名患者平均术前和术后的矢状面Cobb角为41.3 °和7.3 °。共有8例术中监测警报被发现。经颅MEP的产生75%的敏感性，特异性为84%，阳性预测值（PPV）为43%，阴性预测值（NPN）为95%。SEP结果显示灵敏度25%，特异性96%，PPV 50%，NPN 88%。EMG显示灵敏度0%，特异性93%，PPV 0%，NPN 96%。表明经颅MEP监测是最有用的方式，并允许在某些情况下，成功地进行干预。

Kelleher等[26]进行了一连续曾在一所大学的神经外科单位MIOM记录，其中录得的5年期间行颈椎手术患者的前瞻性分析。使用标准的贝叶斯技术来决定敏感性、特异性、阳性预测值、阴性预测值。包括研究人口的平均年龄55岁的1055例患者，SEP的敏感性为52%，特异性为100%，PPV为100%，NPV为97%；MEP的敏感性为100%，特异性为96%，PPV为96%，NPV为100%；EMG的敏感性为46%，特异性为73%，PPV为3%，NPV为97%，联合EMG和SEP监测和选择性使用MEP有助于预测和阻止颈椎术中神经损伤。

Eggspuehler等[27]对接受颈椎手术的246例患者行MIOM，结果示232例术中呈现真阴性，其中有2例是假阴性。10例表现为真阳性，其中2例是假阳性。颈椎手术应用MIOM的敏感性和特异性分别是83.3%，99.2%。证明了MIOM在保护颈椎手术脊髓功能完整性是有效的方法，并在监测发现变化时通过改变手术方式来降低医源性神经损伤的风险。

4.3 胸腰段脊柱手术的术中监测 Eggspuehler等[28]对36名患有胸椎管狭窄症的患者进行前瞻性分析，术中联合监测发现31例患者阴性，其中1例患者假阳性。3例患者阳性，其中1例假阴性。灵敏度和特异性分别是75%和97%。1例患者假阴性在3个月内完全恢复。MIOM监测在手术减压胸椎脊髓手术是有效的方法。

Sutter等[29]对409位行腰骶部手术的患者进行多模式术中电生理监测作前瞻性分析。术中利用脊髓和大脑皮层的诱发电位，联合持续的EMG和MEP，并对术后的临床神经改变进行对比。其中388名患者表现为真阴性，其中2名患者为假阴性，1名患者假阳性结果。18名患者术中预计到的真阳性结果术后发现神经损伤，其中12名患者神经功能完全恢复，6名患者神经功能部分恢复。MIOM应用于腰骶部减压融合手术的敏感性和特异性分别是90%、99.7%。在手术时用MIOM监测腰骶部圆锥，马尾和神经根功能是一种有效方法，并可能减少术后手术相关的并发症，改善长期预后。

4.4 其他类型的脊柱手术中的监测 Beyazova等[30]将SEP、MEP、直接神经根刺激、自发EMG及F波应用于10例脊髓栓系综合征手术中，结果显示MEP和SEP记录在各个手术中没有发生变化。术后没有发现神经功能障碍现象。说明MEP和SEP联合监测避免术中神经损伤。

5 小结

总之，脊髓手术中神经电生理监测的目的是及时判断术中脊髓功能的损害，及时采取有效干预，从而避免或减少术后神经功能障碍的发生。多模式联合的电生理监测模式近年来越来越多的被应用于临床上，不但可以全面地监测脊髓功能，而且同时可以尽量避免监测过程中假阳性、假阴性的发生，为避免术中损伤脊髓或脊神经提供客观的指标，真正满足微创脊髓神经外科发展的需要。但监测过程中影响因素仍然存在较多，监测标准较难统一。肌电图监测的神经具有局限性，以及诱发电位延迟等缺点，在联合监测后综合它们的优点，但仍受手术过程中麻醉的影响，电器设备、手术操作以及花费的额外金钱及延长的手术时间对患者带来的负担。根据患者病情的变化，需要个体化结合不同的电生理联合监测方式来保证术中的安全性，避免医源性脊髓损伤。同时，还要加强手术过程中各个阶段、多频率的电生理的监测，加强手术医生、电生理监测医生及麻醉医生之间的密切协作，这对于成功的手术是必不可少的。

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