术中神经电生理监测现状与进展

张建国 乔慧

中枢神经系统和周围神经系统共同组成复杂的神经网络，对机体生理功能的调节起主导作用，成人神经元具有不可再生性和难以修复性，一旦损伤即造成永久性神经功能缺损，目前尚无有效治疗方法［1］，因此，保护神经结构和功能至关重要，尤其是术中操作，应尽可能保留正常神经，减少医原性损害。

神经元的刺激感受功能和冲动传导功能是神经电生理监测的基础。术中神经电生理监测（IONM）是通过脑电图（EEG）、肌电图（EMG）和诱发电位（EPs）等各种电生理技术，监测术中处于危险状态的神经功能完整性的技术［2］，可以实时反映是否存在牵拉、缺血、热凝等造成的神经损害，以便术者及时停止操作，使神经功能恢复正常或基本正常，减少手术相关并发症，提高手术安全性，降低病残率；此外，还可以辅助定位皮质功能区和重要传导通路，识别脑神经和脊神经，鉴别不能明确的组织以及识别特定的神经组织。术中神经电生理监测技术在神经外科和骨科手术中的应用最为广泛，近年逐渐推广至普外科、眼科、耳鼻咽喉头颈外科和心血管外科等，其作为保护神经功能的常规手段得到普遍认可［3］。然而，如何客观解读术中神经电生理监测信号改变的意义以及判读假阳性和假阴性结果仍是术中神经电生理监测的难点；实施安全、有效的术中神经电生理监测需要专业的神经外科医师、神经电生理科医师和麻醉科医师的密切配合，以指导手术，改善患者预后。

一、术中神经电生理监测技术的发展

有文献记载的术中行神经电生理监测始于1937 年，由 Penfield 和 Boldrey［4］首次用于癫患者致灶的切除，此后零星应用于神经外科手术。至20世纪70年代，脑电图常规用于颈动脉内膜切除术（CEA）中脑缺血、缺氧的监测。同期，脊髓监测技术开始发展，体感诱发电位（SEP）用于感觉传导通路功能的术中监测；此后，肌电图用于面部肌电反应的术中监测，以评价面神经功能，降低术后面瘫的风险；脑干听觉诱发电位（BAEP）常规用于颅后窝手术，以监测脑干功能；随着运动诱发电位（MEP）用于运动功能的术中监测，进一步完善了术中神经电生理监测对神经系统的全面评估。至20世纪80年代后期，术中神经电生理监测已成为一项普遍应用的成熟技术，由于其可实现对神经功能变化的实时监测，可在术中迅速纠正可逆性神经损伤，避免永久性神经功能缺损。此外，随着多学科的协作，术中神经电生理监测技术的应用范围不断扩大，技术手段更加先进，在辅助神经外科手术定位、识别特定的脑神经和解剖结构方面发挥重要作用，如多模态神经监测在蛛网膜下腔出血中的应用以及微电极记录（MER）在脑深部电刺激术（DBS）中对神经核团亚区的定位等［5⁃9］。目前，术中神经电生理监测技术已应用于越来越广泛的手术治疗中。

二、主要的术中神经电生理监测技术

1.体感诱发电位 体感诱发电位是刺激周围神经引起的皮质反应，某些情况下可直接刺激脊髓，该项技术可在一定程度上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状态。体感诱发电位的波形呈连续性、可重复性且易识别，对神经损伤有较高的敏感性，广泛应用于脑血管病、脑肿瘤、脊柱脊髓手术的术中神经电生理监测［10］。体感诱发电位监测需分侧进行，刺激部位根据手术要求而定，上肢刺激电极的阳极置于腕横纹处、阴极置于距腕横纹2～3 cm处，刺激正中神经或尺神经；下肢感觉刺激通常选择胫后神经，刺激电极的阳极置于胫后神经走行的内踝远端2～3 cm处、阴极置于内踝与跟腱之间的近脚踝处，也可选择腓神经或坐骨神经。脊柱脊髓手术中体感诱发电位监测通常采用恒流电刺激，脉宽0.20～0.30 ms，刺激频率为5 Hz，刺激强度以观察到明显的手指或足趾活动为宜，上肢15～35 mA、下肢30～60 mA，并在监测过程中保持稳定。记录电极的安置参照改良国际10⁃20系统，上肢记录电极置于C3’和C4’、下肢置于Cz，参考电极均置于Fz。此外，还可增加周围神经记录导联以辅助评估肢体缺血情况［11］。研究显示，电刺激周围神经后，可在中央后回记录到双相负⁃正诱发电位（N20、P30），在中央前回记录到相位完全倒置的正⁃负诱发电位（P22、N33），基于该特性，术中体感诱发电位监测可辅助定位中央沟［12⁃13］。近年来，有研究者尝试通过刺激正中神经以诱发长潜伏期体感诱发电位，从而定位丘脑底核（STN）［14］。术中监测主要指标为特定峰值波幅和潜伏期，波幅降低与对刺激产生反应的纤维数目减少有关，潜伏期延长与粗纤维受压力影响而反应迟钝有关，其中波幅变化较潜伏期更敏感。目前尚无体感诱发电位异常的绝对判断标准，通常为波幅降低≥50%或潜伏期延长≥10%；也可为潜伏期延长≥10%，或者波幅缓慢降低≥60%或30 min内降低≥30%［11］。除术中操作引起的缺血、烧灼等因素外，麻醉药亦影响体感诱发电位，还应综合考虑各种生理指标如体温、脑灌注、血氧水平和通气等的影响［15］。应用优化的体感诱发电位监测可减少信号处理时间并及时反馈神经传导通路的变化。

2.运动诱发电位 运动诱发电位监测通过直接电刺激（DES）、经颅电刺激（TES）或经颅磁刺激（TMS）运动皮质，产生下行电生理反应，经皮质脊髓束传导，在体表记录到可测量的电生理信号——复合肌肉动作电位（CMAP），或在脊髓记录到刺激皮质运动神经元兴奋产生的D波，用于判断运动神经自皮质至肌肉这一传导通路的同步性和完整性，可用于颅脑创伤手术中标记运动区、预测术后运动功能，以及脊柱脊髓手术中判断运动功能是否保留、反映脊髓前索和侧索运动功能。目前，经颅磁刺激监测运动诱发电位的应用尚不成熟，主要采用经颅电刺激，刺激电极的阳极置于Cz’、阴极置于C3和C4，通常选择针电极或螺旋电极以达到较好的刺激效果；记录电极置于脊髓、周围神经或肌肉，尤以脊髓记录到的信号相对清晰和稳定。记录电极的安置位置不同，电刺激参数也不同，记录电极置于脊髓时，可采用单脉冲方波刺激，脉宽0.30～0.50 ms，刺激频率20～50 Hz，刺激强度400～800 V或100～200 mA；记录电极置于周围神经或者肌肉时，可采用3～6个刺激序列的多脉冲方波刺激，脉宽0.10～0.30 ms、间隔2 ms，刺激强度300～1000 V。由于运动诱发电位波幅不稳定、变异性较大，术中监测的预警阈值尚未达成统一，通常采取定性监测，连续出现波形异常、响应时间延长或波幅明显降低时即可判断为脊髓损伤，至复合肌肉动作电位完全消失时出现运动障碍。脊髓记录到的运动诱发电位信号相对稳定，由D波和I波组成，D波波幅降低≥50%或潜伏期延长≥10%提示脊髓运动功能损伤。运动诱发电位受一系列因素的影响，尤其是麻醉药，一般采用静脉麻醉，禁用肌松药或在严格四成串刺激（TOF）肌松监测下进行［16］。为减少运动诱发电位引起的兴奋性中毒、癫发作等并发症，监测时刺激频率不宜过快、刺激电流亦不宜过强。由于D波可在T8及以上水平的皮质脊髓束直接记录到，故脊髓运动功能受麻醉药的影响相对较小。

3.听觉诱发电位 颅后窝和颅底脑干手术极易损伤听觉传导通路，而对听觉系统的监测则有助于辨别重要解剖结构，实时预警，以避免永久性神经损伤［17⁃19］。听觉诱发电位（AEP）包括脑干听觉诱发电位、耳蜗电图（EcochG）和蜗神经动作电位（CNAP）。（1）脑干听觉诱发电位：波峰记录Ⅰ～Ⅶ波共7个主波成分，各个成分对应的神经发生源不同，Ⅰ波为蜗神经颅外部分，Ⅱ波为蜗神经颅内部分和耳蜗神经核，Ⅲ波为耳蜗神经核，Ⅳ波为外侧丘系和上橄榄核复合体，Ⅴ波为下丘脑和对侧外侧丘系，Ⅵ波为内侧膝状核，Ⅶ波为丘脑辐射，据此可以大致判断损伤部位，其中Ⅰ、Ⅲ和Ⅴ波最易辨认，也是脑干听觉诱发电位的重要监测指标。脑干听觉诱发电位的波形相对稳定，较少受麻醉药的影响。（2）耳蜗电图：记录电极为针电极，自骨膜插入至覆盖中耳岬骨部软组织；参考电极置于同侧乳突，该监测技术相对客观，不依赖患者反应，可作为脑干听觉诱发电位的替代方法。（3）蜗神经动作电位：记录电极直接置于蜗神经或脑干附近，可记录到蜗神经颅内段的复合动作电位（CAP），通常无信号延迟，故可实时监测听觉功能。

4.肌电图 肌电图通过记录神经肌肉的生物电活动，以评估支配肌肉的神经功能，并于术中有目的地刺激神经以判断运动传导通路的完整性或在术野中定位运动神经。尽管运动诱发电位监测可以提供运动传导通路的完整信息，但其对特定神经根损伤的敏感性较低，而肌电图则提供了监测支配肌肉的脑神经、脊神经根和外周神经的方法［20⁃21］。术中通过刺激可疑组织观察其肌电变化，以判断是否为神经组织并定位，从而避免医原性损伤。肌电图通常用于面肌痉挛微血管减压术中监测、神经根术中监测、H反射试验和喉返神经监测等。

5.脑电图 脑电图可记录到电极邻近皮质神经元自发性电活动的平均细胞外电位，广泛应用于癫患者，其特征性棘波异常改变可定位致灶。脑电图对中枢神经系统缺血、缺氧高度敏感，亦可用于脑灌注评估，并广泛应用于颈动脉手术的术中监测［22］。绝大多数静脉麻醉药在脑电图上呈现剂量依赖性抑制，故可用于监测麻醉深度。微电极记录是立体定向手术中监测神经元电活动的重要技术，可记录脑深部神经元的电活动，由于灰质与白质神经细胞的电活动不同，故脑深部神经核团的自发性放电模式亦不同，根据神经元放电特点可辅助确定电极出入神经核团的相对位置，计算电极在神经核团内的长度，以判断靶点核团与毗邻核团的相对位置关系。由于立体定向手术通常在局部麻醉下进行，可通过患者的主动或被动运动、感觉刺激和闪光刺激等进一步确认神经核团内感觉和运动区等亚区。由此可见，微电极记录是实现手术靶点精准定位的重要技术［23］。

6.闪光刺激视觉诱发电位 视觉诱发电位（VEP）主要监测自视网膜至枕叶皮质的视觉传导通路的完整性，主要用于视交叉邻近病变手术，肿瘤包绕视神经时有助于区分肿瘤与视神经。然而，由于视觉诱发电位受麻醉药、温度和血压的影响较大，临床对视觉诱发电位的解读相对复杂，故较少应用于临床。

三、术中神经电生理监测的临床应用进展

1.颅后窝手术 颅后窝手术以听神经瘤居多，肿瘤与面神经颅内段关系密切，手术治疗原则是最大限度安全切除肿瘤的同时，保留面神经功能。颅后窝肿瘤切除术和三叉神经痛微血管减压术中，监测面肌运动诱发电位可以更好地识别面神经位置和走行，以尽可能保护面神经功能。同样，针对手术操作可能牵拉的脑神经，联合应用体感诱发电位、脑干听觉诱发电位和肌电图等手段，评估脑干功能，保护听神经功能。此外，面肌痉挛微血管减压术中根据特有的异常肌反应［AMR，亦称侧方扩散反应（LSR）］，可以辅助术者判断责任血管，如果责任血管与面神经分离后异常肌反应消失，提示面神经减压充分［24⁃25］。但是异常肌反应的发生机制目前尚不清楚，普遍存在假阳性和假阴性结果。一项Meta分析纳入16项临床研究共1301例面肌痉挛患者（包括893例术中异常肌反应完全消失且术后症状完全缓解、111例术中异常肌反应完全消失但术后症状未完全缓解、227例术中异常肌反应残留但术后症状完全缓解、70例术中异常肌反应残留且术后症状未完全缓解），结果显示，异常肌反应预测临床症状缓解的灵敏度为0.80、特异度为0.39［26］。但该项指标尚不足以作为判断手术预后的标准［27⁃28］。主要通过刺激面神经颞支在颏肌记录异常肌反应，或者刺激面神经下颌缘支在眼轮匝肌记录异常肌反应。近年有研究者通过改变刺激电极的方向以提高异常肌反应监测的准确性［29］。亦有研究显示，通过刺激责任血管壁于面肌记录Z～L反应，可以辅助判断真正的责任血管［30］。

2.脊柱脊髓手术 脊柱脊髓手术极易损伤神经根和脊髓，严重影响肢体功能，术中神经电生理监测神经功能即显得尤为重要。体感诱发电位和运动诱发电位可监测感觉和运动传导通路的完整性，实时反映脊髓功能，及早判定影响神经根、脊髓灌注或导致脊髓损伤的操作；肌电图可确定脊髓肿瘤范围、判断螺钉植入位置的准确性、评估脊神经根功能；脊髓诱发电位（SCEP）可直接监测脊髓内神经信号的传导，且信号稳定、清晰，不受麻醉药的影响。此外，术中联合应用体感诱发电位、运动诱发电位和肌电图的多模态神经监测技术可同时兼顾感觉传导通路和运动传导通路，最大限度减轻神经损伤，减少术后并发症［10，31］。因此可以根据手术部位选择适宜的术中神经电生理监测方案，例如，颈椎手术最常应用上肢体感诱发电位和上肢运动诱发电位；胸腰椎手术主要采取下肢体感诱发电位联合肌肉或脊髓运动诱发电位，如果病变累及T1～2，还应联合采取上肢体感诱发电位和运动诱发电位。术中应连续监测诱发电位，由于诱发电位变化可能滞后于神经损伤，因此完成手术操作后仍继续监测30 min，以及时发现潜在的神经损伤。研究显示，术中神经电生理监测可以改善远期运动功能预后，降低脊髓内神经损伤发生率，特别是减少腰椎手术后30 d神经系统并发症以及监测颈椎后路手术中神经损伤［32］。痉挛性脑瘫患者行选择性脊神经背根切断术（SDR）以改善下肢痉挛时，术中监测肌电图可指导术者切断来自肌梭的牵张反射脊神经后根小束，同时避免误切支配肛门括约肌的神经［33⁃34］，监测肌群扩大至包括肛门括约肌在内的23个肌群，电刺激方式分为单脉冲刺激和成串刺激，其中，单脉冲刺激脉宽为0.05～0.50 ms、刺激强度自0.01 mA逐渐增加，主要用于区分脊神经背根和腹根、识别肛门括约肌相关神经根，并为后续的成串刺激确定刺激强度；成串刺激刺激频率为50 Hz，刺激时间持续1 s，如果刺激频率为30～50 Hz时，脊髓运动神经元仅对首次刺激有反应。对肌电图结果的判读大致分为3种类型：（1）成串刺激诱发的肌电放电模式。（2）成串刺激诱发的肌电反应传播模式。（3）单脉冲刺激诱发的初始肌电图。

4.立体定向手术 立体定向脑深部核团毁损术或脑深部电刺激术对神经核团的精准定位有极高的要求，影像学定位丘脑底核、苍白球内侧部（GPi）和丘脑等神经核团可能存在偏差，而微电极记录则可准确定位手术靶点［40］。定位丘脑底核时，可根据针道中不同神经元的特征性电活动加以辨认，丘脑网状核内神经元电活动呈现低频、不规则特点；进入未定带后，偶见神经元放电，伴低背景噪音；进入丘脑底核，背景噪音突然增强，伴明显的簇状放电或不规则电活动；穿出丘脑底核后，背景噪音迅速降低；进入黑质，神经元呈现规则的紧张型放电，放电频率略高于丘脑底核。定位苍白球内侧部时，可根据针道中纹状体、苍白球外侧部（GPe）和苍白球内侧部的神经元放电模式特点加以辨认，纹状体神经元放电频率约1 Hz，伴长静息期；苍白球外侧部神经元放电频率可以是高频率（约50 Hz）伴放电间歇，也可以是低频率（约20 Hz）伴簇状放电；苍白球内侧部神经元放电呈高频率（60～80 Hz）紧张型特点，此外，还可根据神经元电活动对肢体活动的反应以判断神经元所处的感受野，苍白球内侧部下方约1 mm处即为视束，予闪光刺激后可监测到电信号改变并听到明显嘶嘶声，进而推断其边界。定位丘脑腹中间核（Vim）时，根据特征性神经元电活动将其与邻近神经核团相辨别，丘脑腹尾侧核（Vc）位于丘脑腹中间核的后方，其感觉神经元对感觉刺激做出反应，呈现口周部偏内侧、下肢偏外侧的特定躯体感觉投射特点；多数运动相关神经元位于丘脑腹中间核和丘脑腹嘴后核，在主动或被动运动时可以记录到神经元电活动变化［41］。此外，微电极记录监测到的神经元电活动与肢体肌电反应之间也存在关联性，丘脑腹中间核、苍白球内侧部和丘脑底核的震颤频率与肢体震颤节律有相关性［42］。β节律特点仍是目前研究热点，业已证实，β节律活动在丘脑底核背外侧区最显著，且与手术疗效显著相关［43］。上述神经核团的神经元电活动特点可以辅助选择最佳手术靶点。目前，大多数医疗中心仍以单通道微电极记录为主，也有少数采用多通道微电极记录，通过比较2～5个针道的神经元电活动，选择最佳针道并植入刺激电极，从而提高手术疗效［44］。

5.脑血管病手术 术中神经电生理监测亦广泛应用于脑血管病手术，尤其是颅内动脉瘤、颅内动静脉畸形的手术治疗以及颈动脉内膜切除术，可实时监测脑血流量和脑灌注，及时发现术中血管误夹或栓塞导致的缺血事件，常用监测技术包括体感诱发电位、运动诱发电位、视觉诱发电位、脑干听觉诱发电位和脑电图。体感诱发电位变化通常早于不可逆性缺血事件，是评估缺血程度的重要手段，与脑电图联合应用可及时判断缺氧、缺血状态；运动诱发电位在预测深穿支血管源性缺血事件上较体感诱发电位更有效，二者联合应用既可评估大脑皮质和感觉传导通路的损伤，又可评估皮质下和运动传导通路的损伤。某些特殊部位动脉瘤或动静脉畸形手术中，可再增加视觉诱发电位/脑干听觉诱发电位监测。因此实际应用中，需根据手术操作的具体情况制定个体化方案，联合应用多种术中神经电生理监测技术，以最大限度保护神经功能并减少医原性不良事件的发生［45］。

由此可见，术中神经电生理监测具有广泛的应用前景，未来将更加着重于以下方面的研究：（1）监测可靠性的提升，尽可能减少麻醉药的影响，准确反映神经功能。（2）对精细神经功能的监测与保护，能够及时反馈术中精细神经功能的变化，进而良好预测术后神经功能预后。（3）减少其对手术操作和手术时间的影响。（4）更加精准定位，使患者能够从神经调控手术中最大程度获益。（5）个体化治疗和多模态诊疗，结合术中MRI、神经系统导航等全面定位病变部位和评估病情，以制定个体化治疗方案，从而实现最准确、有效的神经功能监测。

四、我国术中神经电生理监测的现状及发展方向

1994年，首都医科大学附属北京天坛医院率先开展术中神经电生理监测，迄今已有近30年的历史，最初仅应用于神经外科，后逐步扩展至骨科、耳鼻咽喉头颈外科和普外科等，目前有少数医疗中心的心血管外科和妇产科也开始应用该项技术。

对于可能造成永久性神经损伤的手术，术中神经电生理监测至关重要，可以有效降低脑血管病手术、脑肿瘤手术和脊柱脊髓手术等的病残率和并发症发生率。我国人口基数庞大，神经系统疾病发生率较高，据2016年第13届中国脑血管病论坛数据，我国颅内动脉瘤发生率在中年人群中高达7%，这意味着有数百万的潜在患者需手术治疗［46］；此外，我国脑肿瘤新发生率和病死率也跃居全球首位［47］，术中神经电生理监测在颅后窝肿瘤手术中可降低脑神经损伤的发生率，并被认为是标准手术的重要辅助措施。近年来，我国迅猛发展的功能神经外科亦对术中神经电生理监测的普及提出了更高要求，脑深部电刺激术和癫外科手术中神经电生理监测在脑区定位中具有无可比拟的作用，主要包括皮质脑电图和脑深部电极。

为了更好地实现术中神经电生理监测的普及，2009年成立中国医师协会神经外科医师分会神经电生理专业委员会［48］，并于2018年制定《中国神经外科术中电生理监测规范（2017版）》［2］，这是我国首个神经外科领域术中神经电生理监测的操作规范和技术标准。术中神经电生理监测是临床交叉学科，需多学科配合，但目前仍缺乏专业从业人员，且从事临床电生理的人员多隶属神经内科，限制了该项技术在外科手术中的应用，因此，需进一步完善神经电生理专业人员的培养制度。此外，成立神经电生理学会也是发展方向，可以加强学科交叉和融合，增进专业人员的培养，促进学科发展［49］。

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