神经电生理监测技术在胸腰椎骨折微创椎弓根螺钉置入术中的应用

·临床研究·

神经电生理监测技术在胸腰椎骨折微创椎弓根螺钉置入术中的应用

金掌,张立岩,叶亚云,卢旭华

作者单位:323000浙江,丽水市人民医院骨科(金掌, 张立岩, 叶亚云)；第二军医大学附属长征医院脊柱外科(卢旭华)

通信作者:张立岩 doctzhang@sohu.com.cn

【摘要】目的探讨神经电生理监测技术在脊柱微创椎弓根置钉术中的应用价值。方法回顾分析2011年2月～ 2014年2月浙江省丽水市人民医院骨科收治的胸腰椎爆裂性骨折并行胸腰椎椎弓根置钉术患者资料52例,在经皮置钉过程中实时自发肌电(spontaneous electromyography, sEMG)和触发肌电(triggered electromyography, tEMG)监测、体感诱发电位(somatosensory evoked potential, SEP)检测。随访患者术后临床神经功能及置钉椎体薄层CT。结果术后9例患者SEP波幅较术前波幅升高,提示症状可能较术前改善,术后随访证实麻木感较术前改善。术中抓获暴发肌电3例,确认钉道破壁。222枚螺钉置入中,经CT提示有21枚螺钉穿破椎弓根,tEMG阳性23例,假阳性2例,并且螺钉破壁后位置与tEMG阈值无明显关联。按美国脊髓损伤学会(America spinal injury association, ASIA)分级随访患者神经功能,术前A级2例、B级3例、C级8例、D级30例、E级9例；末次随访A级1例、B级1例、C级2例、D级17例、E级31例,差异具有统计学意义(P<0.05)。结论 EMG和SEP有各自的作用,联合监测具有互补作用,为指导脊柱椎弓根镙钉置入术的进程和提高手术安全性起到一定作用。

【关键词】胸椎； 腰椎； 脊柱骨折； 监测,手术中； 内固定器

基金项目:丽水市科技局公益技术项目(2012JYZB80)

作者简介:金掌(1982—),硕士,主治医师

【中图分类号】R 683.2【文献标志码】A

DOI【】

收稿日期：(2014-04-13)

Application of neurophysiological monitoring in implantation of pedicle screw in thoracolumbar spine surgeryJINZhang*,ZHANGLi-yan,YEYa-yun,LUXu-hua.*DepartmentofOrthopaedics,People’sHospitalofLishuiCity,Lishui323000,Zhejiang,China

Abstract【】ObjectiveTo investigate the application of neurophysiological monitoring in the implantation of pedicle screw in minimally invasive spine surgery. MethodsTo investigate the 52 patients who need percutaneous implantation of pedicle screw from February 2011 to February 2014. Both spontaneous electromyography(sEMG), stimulus triggered electromyography (tEMG), and somatosensory evoked potential(SEP) were monitored in the process of implantation. Then the cases were followed up with neurological status and the location of pedicle screw by CT. ResultsThe wave amplitude of SEP was increased during intraoperative monitoring in 9 cases. Nine cases showed relieved symptoms of numbness after surgery．EMG was successfully induced and recorded in all the cases. Explosive compound muscle action potentials was found in 3 cases which confirmed the burst of pedicle.CT showed 21 screws piercing the pedicle in the 222 screws.Twenty-three cases show positive EMG while 2 cases showed false positive results. There were no direct relationship between the position of screws pulled out and threshold value of stimulus triggered EMG. According to American spinal injury association(ASIA) score, there were 2 cases rated of Grade A, 3 cases Grade B, 8 cases Grade C, 30 cases Grade D and 9 cases Grade E before operation. In comparison 1 case had Grade A, 1 case had Grade B, 2 cases had Grade C, 17 cases had Grade D and 31 cases had Grade E at final follow-up.ConclusionSEP, especially combined with EMG during spinal surgery can effectively reduce the mechanical damage to the nerves and increase the success rate of implantation of pedicle screw in minimally invasive spine surgery.

【Key words】Thoracic vertebrae; Lumbar vertebrae; Spinal fractures; Monitoring, intraoperative; Internal fixators

J Spinal Surg, 2015,13(3):158-160

脊柱微创外科理念是尽量减少神经功能损伤,最大限度为患者解除病痛,把诊治疾病的风险和疗效比降到最低。术中保护神经功能的完整性尤为重要。椎弓根技术是脊柱外科重要技术之一,有研究显示徒手置钉技术的螺钉误置率高达38.18%[1]。近年术中神经电生理监测技术应运而生,已成为微创外科不可或缺的手段,同时为指导椎弓根螺钉置入手术的进程和提高手术的安全性奠定了基础。本研究回顾分析了浙江省丽水市人民医院收治的胸腰椎椎弓根置钉手术中应用了神经电生理监测技术的患者资料52例,现将初步结果报告如下。

1资料与方法

1.1一般资料

收集2011年2月～ 2014年2月在浙江省丽水市人民医院骨科接受治疗的胸腰椎爆裂性骨折并行胸腰椎椎弓根置钉术患者资料52例,其中男30例,女22例;年龄26～75岁,平均49.0岁。损伤部位(主伤椎)：T113例,T1214例,L19例,L218例,L38例。所有患者术前行X线、三维CT及MRI检查,均诊断为胸腰椎暴裂性骨折。特别是三维CT检查,排除伤椎上下椎有椎弓根破裂病例。45例行4钉固定，7例T12骨折行6钉固定,共置钉222枚。椎体椎弓根钉数T106枚,T1128枚,T1224枚,L164枚,L248枚,L336枚,L416枚。

1.2监测方法

所有患者采用气管插管全身麻醉,气管插管使用1次短效肌松药后暂停使用,低剂量麻醉气体吸入,注射用盐酸瑞芬太尼50 mg/(kg·h)维持镇痛,必要时低剂量5 mg/(kg·h)丙泊酚注射液持续泵入,监控血压,于非深度肌松状态下采用加拿大艾博尔公司提供的Xltek台式肌电诱发电位仪进行全程术中肌电监测。经皮将13.00 mm×0.40 mm针式记录电极和参考电极分别根据需要选择性插入肋间肌、腹直肌、股长收肌、股直肌、股二头肌、胫骨前肌和腓肠肌内侧头的肌腹中部及肛门括约肌的两侧并使用胶布固定,记录电极和参考电极相距约0.5 cm。将前述电极连接至多通道肌电诱发电位仪。刺激电流频率为2 Hz、时程0.2 ms的方波脉冲电刺激。

打入椎弓根螺钉球头刺激器刺激强度限制为0～60 mA,电刺激强度为逐级递增。肌电监测扫描速度为0.5 s/div,振幅20 μV。

体感诱发电位(somatosensory evoked potential, SEP)电极安放点：由于均为胸腰段病例,未常规检测上肢SEP 。下肢SEP(胫后神经)采用国际标准[2],记录电极CZ位于两耳尖及额正中线交点, 参考电极FZ位于额中线发际线上2 cm。技术参数包括刺激强度(下肢<40.0 mA)、刺激频率(2.1～4.7 Hz)、刺激间期(0.1～0.2 ms)、带通(30～1 500 Hz)、灵敏度( 1～5 μV)。

腰骶椎螺钉触发肌电(triggered electromyography, tEMG)参照Lenke等[3]阈值标准：>8.0 mA,全部在骨道内；4.0～8.0 mA,可能破壁；<4.0 mA ,极可能破壁。下胸椎(T10～12)螺钉触发肌电阈值参照Samdani等[4]标准：>10.2 mA,全部在骨道内；6.0～10.2 mA,并低于阈值40%,可能破壁,<6.0 mA,极可能破壁。

1.3观察指标及随访

实时记录EMG监测中动作电位出现的时间、频率、振幅、肌群,SEP记录峰潜伏期及波幅,存档并分析数据。记录患者临床神经恢复情况。术后复查薄层CT,明确椎弓根螺钉位置与内侧壁关系。术前及末次随访时患者神经功能恢复情况采用ASIA评分[5]并归档。

1.4统计学处理

采用SPSS 11.5统计软件对数据进行分析,采用配对秩和检验,检验水准α=0.05。

2结果

对L1及以上节段损伤、结合腰椎MRI检查涉及腰膨大的26例患者(122枚螺钉)行SEP监测，23例患者顺利诱发并记录，3例患者未获得波形。其中2例患者术中出现波峰明显变低，下降>50%，潜伏期明显延长，延长10%(见图1a)，术中均提醒术者,停止操作后SEP均恢复，术后随访患者神经功能未恶化，有一定程度恢复。1例患者术中SEP波幅出现下降，P40波峰变平直，但术后证实患者神经功能良好。9例患者术后SEP波幅较术前波幅明显升高，提示患者症状可能较术前改善，术后随访患者诉麻木感较术前改善。术前患者神经功能参照ASIA[5]分级，A级2例，B级3例，C级8例，D级30例，E级9例，末次随访患者，A级1例，B级1例，C级2例，D级17例，E级31例。经配对秩和检验，Z=-5.754，P=0.015术前及末次对比神经功能差异具有统计学意义(P<0.05)。

所有患者均成功实时记录sEMG，其中23枚螺钉在椎弓根扩口、攻丝过程中即刻出现大串动作电位，加行tEMG，其中<4 mA 6枚，4.0～5.0 mA 7枚，5.0～6.0 mA 8枚，提示椎弓根壁破裂，探查后证实内侧壁破裂；6.0～8.0 mA 2枚，患者在椎弓根扩口时出现大串动作电位，停止依靠患者，加行tEMG，电流值10 mA，探查椎弓根内壁未破。敏感性100%(21/21)，特异性99.0%(199/201)， 假阳性率 1.0%(2/201)。

术后CT检查222枚螺钉位置，破壁21枚，没破壁201枚。tEMG检出23枚，手术医生检出9枚。正常未报警螺钉术后复查CT见螺钉在骨道内，内壁及外壁等完整(见图1b)。

a: 预警后改变置钉通道(T12)b: 无预警正常置钉通道(L4)

a:Changed screw channel after warning(T12)b: Normal screw channel without warning(L4)

图1典型病例影像学资料

Fig.1Radiologic data of typical patient

3讨论

早期发现脊髓可逆性损伤、判断损伤程度、有效预防医源性损害是脊柱脊髓手术监测重要目的。SEP已被证实是判断脊髓损伤程度可靠指标之一[6]。本研究病例中23例均获得可记录分析P40波。3例未获得波形的病例中,1例未获得任何波形,考虑可能与手术室干扰波有关；2例获得低矮P40波峰,但术后诱发波形和术前重叠良好。2例患者术中P40波幅下降约50%,暂停手术操作,并更改钉道后改善,术后复查CT提示原钉道内壁破裂(图1a),考虑波幅下降与螺钉压迫脊髓后角内侧有关。但有时椎弓根破壁并不压迫脊髓，此时SEP敏感性效低，且SEP监测,波幅低,只有微伏级,容易受外界干扰,不稳定,需要平均叠加,因此对腰椎手术,涉及脊神经时,使用EMG实时监测显得尤为重要。

EMG具有很强的实时性,本组3例患者在手术攻丝操作时,即刻出现频发高幅动作电位,考虑牵涉重要神经结构,停止操作,并进行探子探壁后发现椎弓根内壁破裂。但sEMG假阳性发生率较高,包括电刀干扰及冲洗等操作,均可诱发。本组病例有2例假阳性,考虑与术者操作时台上人员倚靠患者相应体位,触发肌肉活动有关。因此,需要监测者实时分析手术进程,并结合EMG表现,综合判断。吕宏等[7]认为腓肠肌表面EMG可用于评估腰椎椎间盘突出症的手术效果。

tEMG已经在临床中广泛应用,本组病例中,胸椎及腰椎椎弓根钉采用不同标准,但临床中发现,可采用6.0 mA作为胸椎及腰椎的统一界值,本组在>6.0 mA时,出现2例误判为椎弓根破壁，术后CT证实未破壁,为假阳性病例。Duffy等[8]认为在胸椎及腰椎螺钉监测中,将6.0 mA定义为阈值警戒界线更为合理,并指出偏出侵犯椎弓根壁<2 mm的螺钉应该视为正常置入螺钉。但其研究的病例为小儿畸形矫形手术,小儿椎管可塑性强,但是对高龄患者,椎管退让空间小,对胸椎本研究坚持不侵犯椎弓壁,当界值电流<6 mA时，要反复检查椎弓根四壁，确保安全。同时,通过研究病例,结合术后CT结果,表明椎弓根破内壁及外侧壁在tEMG中无法分辨,这可能与tEMG传导原理有关,短距离的电阻差别不大,而电流恒定情况下,发生动作电位也相应一致,所以只能作为一个提醒,术者需自行探查椎弓根壁。而且椎弓根突破内壁后,螺钉位置与神经/脊髓侵犯程度无明显相关性,必要时还是需要反复进行术中透视及探子探查来进行确认。而且临床上一旦椎弓根钉穿破椎弓根壁,改道后再使用tEMG监测判断已不大可能,这也是局限。Gandhi等[9]报道EMG在肿瘤切除术中应用,能有效防止术中神经功能损伤。

本组病例术后随访神经功能术后末次随访较术前改善,但这于术中监测无明显关联性,但SEP可能有一定提示作用。最近Caizhong等[10]研究显示SEP联合改良Barthel指数可有效评估脊髓神经修复进展。

神经电生理监测技术在术中广泛应用,需要注意手术室环境,连接好地线。当EMG和SEP发出警报时,电生理检测人员提醒术者的同时注意检查麻醉深度、体温、血压、肌松剂的使用、电极接触等情况对监测结果的影响,并进行重复多次记录,尽量减少监测误差。同时做好术前、术中、术后的对比分析。对出现缺氧改变等异常图像,有必要请专家分析。

sEMG监测及tEMG监测对神经根牵拉及干扰较敏感并实时监测,而SEP对监测脊髓后束的感觉通路的完整性相当敏感。在胸腰段后路手术中,往往涉及重要神经根和脊髓。所以sEMG和tEMG对神经根损伤监测的实时性及SEP对脊髓损伤监测的敏感性都很重要，有其各自的作用,联合监测具有互补作用,使得术中监测更加及时准确。

综上,神经电生理学监测技术实时评估术中处于危险状态的神经系统功能的完整性,可避免对神经组织医源性的损伤,降低术后永久性神经功能缺失。本研究病例偏少,同时神经电生理监测受外界影响较大,也会受监测者主观影响,可重复性差。

参 考 文 献

[1] 叶斌, 孟祥龙, 刘玉增, 等.徒手置钉技术在脊柱畸形矫正中的准确性与安全性研究[J].脊柱外科杂志, 2014, 12(1):25-34.

[2] 秦兵(译). 美国临床脑电图学指南(5)——标准电极位置命名指南[J].癫痫与神经电生理学杂志, 2011, 12(6):377-378.

[3] Lenke LG, Padberg AM, Russo MH, et al.Triggered electromyographic threshold for accuracy of pedicle screw placement. An animal model and clinical correlation[J].Spine (Phila Pa 1976), 1995, 20(14):1585-1591.

[4] Samdani AF, Tantorski M, Cahill PJ, et al.Triggered electromyography for placement of thoracic pedicle screws: is it reliable?[J].Eur Spine J, 2011, 20(6):869-874.

[5] American Spinal Injury Association．Standards for neurological classification of spinal injury patients[M]． Chicago: American Spinal Injury Association, 1992．

[6] Azabou E, Manel V, Abelin-Genevois K, et al. Predicting intraoperative feasibility of combined TES-mMEP and cSSEP monitoring during scoliosis surgery based on preoperative neurophysiological assessment[J].Spine J, 2014, 14(7):1214-1220.

[7] 吕宏, 黄土林, 刘小垒.腓肠肌表面肌电图评估腰椎椎间盘突出症手术效果[J].脊柱外科杂志, 2014, 12(2):70-72.

[8] Duffy MF, Phillips JH, Knapp DR, et al.Usefulness of electromyography compared to computed tomography scans in pedicle screw placement[J].Spine (Phila Pa 1976), 2010, 35(2):E43-48.

[9] Gandhi R, Curtis CM, Cohen-Gadol AA.High-resolution direct microstimulation mapping of spinal cord motor pathways during resection of an intramedullary tumor[J].J Neurosurg Spine, 2015, 22(2):205-210.

[10]Caizhong X, Chunlei S, Beibei L, et al.The application of somatosensory evoked potentials in spinal cord injury rehabilitation[J].NeuroRehabilitation, 2014, 35(4):835-840. X, Chunlei S, Beibei L, et al.The application of somatosensory evoked potentials in spinal cord injury rehabilitation[J].NeuroRehabilitation, 2014, 35(4):835-840.

(本文编辑张建芬)