选择性脊神经根部分切断术对痉挛性偏侧肢体脑瘫患儿基底节区脑代谢影响

段 宇， 张发永



选择性脊神经根部分切断术对痉挛性偏侧肢体脑瘫患儿基底节区脑代谢影响

段 宇1， 张发永2

目的 研究选择性脊神经后根部分切断术对偏侧肢体痉挛性瘫痪患儿早期缓解下肢痉挛作用，以及利用核磁波谱分析患儿在选择性脊神经后根部分切断术后基底节区的小分子代谢变化，探索该术式的“超节段反应”的机制。方法 对12～20岁年龄段偏侧痉挛性肢体瘫患者，在接受选择性脊神经后根部分切断术前后，对髋内收肌、腘绳肌和小腿三头肌行改良的Ashworth评级。行核磁波谱分析，利用双侧基底节区域作为兴趣区。分析该区域手术前后的小分子代谢图谱。结果 手术后所有患者下肢肌群肌张力有不同程度降低(P<0.01)，其中4例患者称获得了类似“超节段反应”临床表现，3例患儿上肢协调性以及精细活动改善，1例患儿斜视改善。患儿对侧基底节区N-乙酰天门冬氨含量下降(P<0.05)，同侧各类物质无明显改变。结论 选择性脊神经后根部分切除术能有效降低偏侧肢体痉挛，对侧基底节区N-乙酰天门冬氨减少，可能是出现“超节段反应”的机制之一。

选择性脊神经根部分切断术； 核磁共振波谱； 基底节； 痉挛性偏侧肢体脑瘫

选择性脊神经后根部分切断术(SDR)在神经电生理监测下，通过选择性切断脊神经后根中的Ⅰα类神经纤维，阻断脊髓反射弧中的γ环路，有效解除肢体痉挛[1]。虽然切除神经纤维限制在腰骶部，但是常常有患者或其家属反映，手术后除去下肢肌肉松解感明显外，常常还有其他意想不到的效果，出现所谓的“超节段反应”(suprasegemental benefits,SB)，比如上肢精细运动、口腔和舌的肌肉活动、视觉注意力、认知功能和语言等[2～6]。目前SDR超节段反应的机制并不是完全清楚。目前主要的假说包括SDR手术改善了患儿大脑皮质的可塑性[7]；另一类学者则认为SDR减弱了非特异性的不适感受刺激，缓解了患者的紧张状态[4]。

基底节是调节皮质功能的重要反馈环路。皮质纹状体通路病变可能导致一系列的神经行为学异常。也有研究发现痉挛型脑性瘫痪患儿在基底节区出现不同程度的病理生理改变[8]。课题组认为，SDR作为一种神经纤维离断术，可能对上一级的感觉中枢-基底节区造成影响，从而产生了下肢功能改善以外的“超节段反应”。质子核磁共振波谱分析(proton magnetic resonance spectroscopy,MRS)，能够快速、有效、无创的检出不同类型颅内病症，也可作为脑损伤早期的评价工具[9]。本研究目的：(1)评价SDR缓解痉挛性偏侧肢体患儿下肢肌张力早期效果；(2)通过各种量表客观评价SDR所谓的“超节段反应”；(3)通过MRS研究SDR手术前后在丘脑和内囊后肢区域小分子代谢轮廓。

1 实验方法

1.1 该实验经复旦大学伦理委员会审批通过。实验前，患者家属都会被详细告知试验目的、实验内容；家属在充分理解实验流程后，签署知情同意书。受试对象从2013年3月-2015年12月，经一名神经外科副主任医师以上专家，诊断为“偏侧痉挛型脑性瘫痪”患者，并接受SDR手术。纳入标准：(1)12～20年龄段；(2)既往有明确的围产期脑损伤病史；(3)偏身痉挛，下肢肌群通过改良的Ashworsh评级，痉挛在Ⅲ级以内；(4)粗大运动功能(Gross Motor Function Classification System，GMFCS)评级在Ⅰ～Ⅲ级；(5)核磁功能平扫，脑结构无明显异常；(6)最近6 m未服用任何药物。排除标准：(1)原发性及进行性运动障碍病；(2)严重的合并症，如：癫痫、智力发育迟缓以及异常行为等。

1.2 手术步骤 采用全身麻醉，使用短效肌肉松弛药物气管插管后，取俯卧位，于腰部后正中切口，显露L2 棘突及椎板，行椎板切除。切开硬脊膜后，在手术显微镜下找到患侧L3、L4、L5、S1 感觉根，并将各根分成4～6小束，神经肌电生理刺激仪以恒压0.1～0.3 mA 电流刺激，确认并记录各后根小束的阈值和肌肉收缩波范围。结合患者的痉挛情况，选择切断较低阈值就能引起肌肉收缩的小束，本组切断比例为：L2 20%～30%，L3 25%～35%，L530%～45%，S130%～45%。将切断的后根小束再切除10 mm，以防止术后神经再生，冲洗后连续缝合硬脊膜，逐层缝合伤口。

1.3 MRS检查 采用GE Signa Excite HD 1.5T 超导磁共振扫描仪、8 NV HEAD 线圈。1H-MRS检查采用PROBE/SI成像序列，于T1WI 横断位像(TR300 ms,TE 4.5 ms)定位，对基底节区相同感兴趣区行1H-MRS多体素检查，采用点分辨波谱分析法(pointed resolved selective spectroscopy，PRESS)二维化学位移成像序列(2-dimensional chemical shift imaging sequence 2DCSI)扫描，TR 1500 ms，TE 125 ms，自动匀场。单体素兴趣区在冠状位片定位，基底节区(见图1)，相位矩阵1 cm×1 cm×1 cm;水抑制扫描均由自动预扫描程序完成，半高带宽(FWHM)小于10 Hz，水抑制98%水平以上。获得的核磁波谱上定位：NAA峰在2.01 ppm，Cr在ppm，Cho在3.22 ppm。

1.4 相关评定 在手术前3 d以及手术后2 w，有高年资康复治疗师对纳入对象进行改良的Asthworsh分级，评估肌群包括，髋内收肌群、腘绳肌(膝屈曲肌群)和小腿三头肌(踝跖曲肌群)。对合并手功能缺陷患儿在手术前后相同时间点行手功能评级(manual ability classification system，MACS)。对合并有斜视患者利用角膜反光点法，手术前后测量斜视严重程度。对合并流涎患者手术前后利用教师流涎分级法(teacher drooling scale，TDS)评定流涎严重程度。

1.5 统计学分析 利用SPSS 22.0统计软件进行统计学分析。非参数Wilcoxon秩和检验分析下肢肌群手术前后肌张力变化(等级资料)，配对T-检验分析MRS值(连续计量资料，且符合正态分布，P<0.05，视为统计学意义)。

2 结 果

2.1 10男7女共17例患者最终纳入本实验研究，年龄从12～20岁之间，平均年龄14.7岁。有早产病史8例，产时窒息缺氧病史7例，双胎1例，病理性黄疸病史1例。患者智力均正常。GMFCSⅠ级4人，Ⅱ级7人，Ⅲ级6人。其中病理征阳性13例。除外下肢肌肉痉挛，另外上肢肌肉痉挛或手功能缺陷10例，言语不清6例，斜视5例，流涎3例。所有患者头部核磁共振显示均无明显脑结构异常。

2.2 兴趣区MRS手术前后比较，包括痉挛同侧基底节区手术前后以及对侧基底节区手术前后。Cho与NAA比值在手术后患者痉挛肢体对侧基底节区增加(P<0.05)，而对侧NAA/Cr则下降，其余代谢比值未见明显变化(见表1)，而Cho/Cr比值稳定，推断NAA含量下降。

2.3 所有患者均有不同程度下肢肌群痉挛缓解，肌张力从术前2.34下降到术后1.35(P<0.01)。其中，小腿三头肌肌张力从术前2.82下降到术后1.21；腘绳肌从术前2.37下降到术后1.51；髋内收肌群从术前2.41下降到术后1.48(见表2)。3例患者上肢协调性、灵活性改善，经MACS评定，1例患者从MACSⅡ级提高到Ⅰ级；2例患者从Ⅲ级提高到Ⅱ级；1例患儿斜视改善，从中度斜视改善到轻度斜视。合并流涎患者无明显改善。

表1 手术前后基底节区各代谢产物含量变化±s)

手术后与手术前比较*P<0.05

表2 患者下肢各肌群肌张力手术前后对比±s)

手术后肌群与手术前比较*P<0.05,**P<0.01

A.白色方框为兴趣区，左右基底节区均扫描一次；B.核磁波谱图以及各种小分子所对的波峰

图1 基底节区核磁波谱的兴趣区以及其波谱图

3 讨 论

本研究再次证明了SDR能在术后早期有效减少下肢肌张力，本实验对象髋内收肌群、腘绳肌和小腿三头肌在手术后2 w均出现不同程度的降低，与之前SDR相关文献报道类似[10]。在笔者之前文献中，颈段SDR能够亦有效降低上肢肌张力和促进手功能改善，证明了SDR是一种有效的降低痉挛性瘫痪患儿肌肉肌张力的方式[11]。在纳入实验的17例患者中，有3例手功能改善，1例患者斜视减轻，进一步证实了“超节段反应”在临床的存在。

国外学者Ojemann希望通过利用功能核磁共振来研究3例SDR手术后患者皮质功能，特别注意了感觉皮质功能改变，但是仍没有发现太多的规律结果[12]。国内学者也有研究SDR手术对感觉通路及脑代谢影响相关报道。易斌研究发现腰段SPR后患者的体感诱发电位(SSEP)潜伏期明显延长,这表示着从周围神经至大脑感觉皮质的传导速度较术前减慢， SSEP产生所经过的神经通路中的神经元的兴奋性降低[13]。有学者通过脑脊液代谢研究发现，痉挛性脑瘫患儿在SDR手术后，谷氨酸、天冬氨酸明显下降；而 γ-氨基丁酸、丙氨酸、甘氨酸明显升高。谷氨酸是人脑内含量最高的游离氨基酸，也是最重要的兴奋性氨基酸,而主要是脊髓中间神经元的抑制性递质，且甘氨酸在脊髓中含量最高。此类氨基酸递质的变化表明了中枢神经系统兴奋性的降低。

笔者认为，SDR会将部分Iα神经纤维切断，造成脊神经背根神经节的第一级神经元轴突断裂，而该形式的机械性损伤会进一步影响脊髓中第2级神经元和在对侧基底节区第3级神经元、以及整个上行传导通路。基底节区神经核团与自主运动、学习能力、眼球活动、认知能力和情感等低级和高级活动有关，这些功能和能力都和临床上所见的“超节段反应”类似[14,15]。有研究显示，脑性瘫痪患儿基底节区功能和分子代谢较正常儿童不同。NAA/Cho的值在痉挛性脑性瘫痪患儿基底节区下降,暗示围产期的缺血缺氧导致患儿脑内神经元丢失[16]。总所周知，NAA是神经元中唯一的代谢产物，而NAA的减少预示着神经元的的丢失和功能丧失[17]。许多学者利用该特性，将MRS检测病变脑区，来鉴别不同类型的神经代谢性疾病。

有研究显示NAA和Cr、Cho、Myoinositol的比值在脑性瘫痪患者基底节区中都减少，并且NAA的降低的程度和脑瘫患儿的严重程度成正相关[18]。根据图1，实验兴趣区定位在丘脑和内囊的后肢，该区域也是第3级感觉神经元和神经纤维所在的位置。对侧兴趣区NAA含量降低，说明SDR可能对对侧基底节区神经元产生负性影响，降低其兴奋性。与本实验假说相符，即SDR扰动了上行感觉神经传导通路以及第3级感觉神经元功能。然而这种影响，是否减弱了对侧基底节区神经细胞的异常活动，从而改善了患儿本体感觉和皮质活动，还需要进一步研究。

并不是所有患者都收获了“超节段反应”，似乎“超节段反应”具有随机性。由于纳入对象数量限制，目前还不能统计哪一类的患者，更容易从SDR获益“超节段反应”，亦或者和性别、年龄、神经切除比例等相关因素有关。根据笔者的临床经验，年龄越小，合并症越轻，更容易获得“超节段反应”。在将来的研究，课题组将进一步展开SDR对感觉传导通路或者运动传导通路的影响的机制研究。

4 结 论

腰部SDR早期即可改善偏侧痉挛性瘫痪患儿下肢肌肉痉挛状态，并能产生“超节段反应”，即对改善个别患者手功能及眼球运动等，该“反应”可能和对侧基底节区NAA下降有关。

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The effect of selective dorsal rhizotomy for the cerebral metabolism at basal ganglia of patients with cerebral palsy-spastic hemiplegia

DUAN Yu,ZHANG Fayong.

(Department of Neurosurgery,Huadong Hospital,Fudan University,Shanghai 200040,China)

Objective To determine the metabolite profile of patients with cerebral palsy-spastic hemiplegia in the basal ganglia after selective dorsal rhizotomy (SDR) for researching the mechanism of the “suprasegemental benefits”.Methods The metabolite profile of patients with cerebral palsy-spastic hemiplegia in the both sides of basal ganglia were determined by proton magnetic resonance spectroscopy and the muscle tone of hip adductors,hamstrings and ankle plantar flexors in lower limb was assessed by the Ashworth scale before and two weeks after SDR.Results Seventeen patients were recruited in our study.The muscular tones of lower limb significantly were reduced following SDR at early time.N-acetylaspartate (NAA) at the contralateral basal ganglia decreased.Four patients separately described “suprasegemental benefits”,including strabismus and right hand activity.Conclusion SDR is an effective treatment for reducing spasm at early time.The reduced values of NAA at basal ganglia after SDR may be associated with its suprasegemential effects.

Selective dorsal rhizotomy; Proton magnetic resonance spectroscopy; Basal ganglia; Cerebral palsy-spastic hemiplegia

1003-2754(2016)10-0882-04

2016-06-07；

2016-09-29

国家自然科学基金面上项目(No.81271296)

(1.复旦大学附属华东医院神经外科,上海 200040；2.复旦大学附属华山医院神经外科,上海 200040)

张法永，E-mail:zhangfayong66@sina.com

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