多模式神经电生理监测技术在儿童腰椎滑脱后路复位融合固定手术中的应用

冯 磊 张学军 高景淳 郭 东 祁新禹 白云松 曹 隽 李承鑫 孙保胜

脊髓及神经根损伤是脊柱手术常见并发症之一，儿童腰椎滑脱后路复位融合固定手术中，矫形或神经根减压操作均有可能造成脊髓或神经根损伤[1]。躯体感觉诱发电位(somatosensory evoked potential，SEP)、运动诱发电位(motor evoked potential，MEP)和自由肌电图(free-run electromyogram，f-EMG)的多模式联合监测方式，有助于更全面地反映脊髓及神经根的功能，提高监测的敏感性和特异性。有研究表明，脊柱手术中神经系统并发症的发生率为3%～4%[2]。最近的研究发现，脊柱手术的并发症发生率已降至0.5%～2%[3]。目前在全世界范围内，多模式神经电生理监测(multi-mode intraoperative neuromonitoring，MIOM)已被确定为脊柱手术的必备辅助手段[4]。本研究旨在分析MIOM监测异常的原因，探讨信号异常与术后并发症的关系。

材料与方法

一、一般资料

选取2018年1月至2019年11月在首都医科大学附属北京儿童医院行腰椎滑脱后路复位融合固定手术的19例患者作为研究对象，其中男2例，女17例；平均年龄(9.1±2.7)岁；Ⅱ度滑脱7例，Ⅲ度滑脱12例。腰痛者15例，下肢疼痛者2例，因外伤行脊柱正侧位片偶然发现者2例。术前已有下肢肌力下降或行腰椎滑脱术后内固定调整者不纳入此研究。

二、麻醉方式

手术采用全静脉麻醉(total intravenous anesthesia，TIVA)，全程尽量避免吸入性麻醉药的使用，以防对诱发电位波幅产生抑制作用。麻醉诱导时给予异丙酚3 mg/kg、瑞芬太尼1 μg/kg、维库溴铵0.6 mg/kg、右旋美托咪定0.3 μg/kg，以及0.5 μg/kg舒芬太尼进行气管插管术；诱导结束后不再给予肌松药。之后持续静脉输注芬太尼(0.25 g·kg-1·min-1)和异丙酚(6 mg·kg-1·h-1)维持麻醉。 异丙酚的用量为6～10 mg·kg-1·h-1，镇静深度监测指标使用脑电双频指数(bispectral index,BIS)，维持在40～60。瑞芬太尼的剂量调整为0.2～0.4 μg ·kg-1·min-1，以维持正常的血压和心率。

三、手术方法

麻醉生效后，患者取俯卧位。切开皮肤、皮下组织，于双侧沿骨膜下剥离，显露L5至S1椎板，横突和棘突，进一步剥离显露其椎板及椎弓根解剖位置，L5、S1椎体置入椎弓根钉。用咬骨钳去除L5椎板，显露硬膜囊和神经根，切除L5、S1间椎间盘至骨性终板，同时切除终板及部分S1椎体，确保其上方骨面平整。截取适当长度棒，预弯生理性腰椎前突及骶椎后凸，上棒后先拧紧双侧骶骨椎弓根钉螺栓，撤出腰部卧位垫，同时拧紧双侧提拉复位螺栓使滑脱逐渐复位，前方置入椎间融合器，融合器内部和周围植入自体骨促进融合。加压矫形，直至C形臂X线检查提示脊柱冠状面无侧弯，矢状面脊柱滑脱得到完全纠正，融合器位置良好。锁紧所有内固定装置。

四、 监测方法

手术过程采用美国 Nicolet生产的Endeavor CR神经电生理工作站进行监测。头部针电极定位依据国际通用标准10-20系统[5]。

1. SEP监测：刺激电极使用表面电极，置于双侧胫后神经，记录电极为Cz，参考电极为Fz。采用方波刺激，刺激强度15～25 mA，频率2.1～4.7 Hz，刺激间期0.1～0.2 ms，灵敏度1～5 μV，平均叠加200次。大腿处连接地线，连接电极并获得基线。预警标准为与基线相比，SEP波幅下降≥50%和(或)潜伏期延长≥10%视为阳性，考虑可能存在神经功能损伤[6]。

2 .MEP监测：刺激电极使用针电极，置于大脑运动皮层所对应的C3、C4，记录电极选择双下肢股四头肌、胫前肌、趾长伸肌和拇短展肌。采用方波刺激，刺激强度200～400 V，带通滤波30～500 Hz，刺激间期200～500 μs，灵敏度50～500 μV。调节刺激参数时以能引出最佳波形的最小刺激强度为宜。阳性判定标准为与基线相比，MEP波幅下降≥80%[7]。

3. f-EMG监测:根据患者的手术节段，选择相应及临近神经根支配的肌肉放置记录针电极，即监测下肢股四头肌、胫前肌、趾长伸肌和拇短展肌的肌电反应。正常自由肌电图呈直线。为静息波形，如果出现任何形式的肌电反应，均提示神经根受到一定的激惹或损伤，而连续爆发性肌电反应的出现则往往与神经根受到持续的牵拉或者压迫有关[8]。

结 果

19例患者术中均同时具备SEP、MEP及f-EMG三种监测方式的信号，成功率100%。本组患者监测过程中SEP与MEP波幅或潜伏期改变均未达到预警标准，术后有17例(89.5%)恢复良好，腰腿痛等症状明显缓解或消失，无神经肌肉系统并发症发生；2例(10.5%)术中出现单侧趾长伸肌连续爆发性肌电反应，经提醒后暂停手术操作，肌电反应明显减少，继续手术操作后，仍有成串、波幅较大的肌电反应。及时进行术中唤醒，其中1例肌力正常，探查发现神经根结构完整，但分离过程中牵拉时间较长，尽量减少神经根牵拉；另1例一侧足背伸无力，肌力下降至4级，探查发现复位过程中椎间融合器对该侧神经根造成了卡压，调整椎间融合器位置，确保神经根无损伤，重新提拉复位。

直至手术结束，无一例再出现爆发性肌电反应。2例术后出现一侧下肢神经灼性疼痛，肌力正常。下肢疼痛症状均在3个月内消失，具体见表1。

讨 论

腰椎滑脱(lumbar spondylolisthesis)是指由于先天性发育不良、创伤、劳损等原因造成相邻椎体骨性连接异常而发生的上位椎体与下位椎体部分或全部滑移。该疾病由Kilian在1854年首次提出[9]。绝大多数儿童及青少年的腰椎滑脱是先天性的，即出生后就存在发育不良的骨性结构，一旦开始行走，就会造成峡部的应力增加，从而使峡部发生变化或骨折，进一步造成滑脱部位的不稳定和进展。有文献报道儿童腰椎滑脱的发病率为2.5%～3.5%，通常不表现出症状，少数因腰痛或者腿痛就诊，常见于青春期快速发育阶段[10]。腰痛通常为受累节段不稳定所致，腿痛多与神经根受刺激有关[11]。根据Meyerding分型，即根据L5椎体向前滑脱的距离与S1椎体顶部前后径之比，可将腰椎滑脱分为5度：Ⅰ度为≤25%，Ⅱ度为25%～50%，Ⅲ度为50%～75%，Ⅳ度为≥75%，Ⅴ度为L5椎体全部脱出，也称之为椎体前移[12]。滑脱角是指垂直于骶骨后缘和L5上终板的线形成的角，滑脱角越大，进展的可能性越大[13]。

表1 术中监测方式及术后结果Table 1 Intraoperative monitoring modes and postoperative outcomes序号性别年龄临床表现监测信号是否改变SEPMEPf-EMG术后并发症1女8岁3个月腰痛否否否无2女9岁10个月腰痛否否否无3女8岁7个月无症状,偶然发现否否否无4女12岁9个月腰痛否否否无5女13岁8个月腰痛否否否无6女8岁4个月腿疼否否否无7女5岁3个月无症状,偶然发现否否否无8女7岁9个月腰痛否否否无9女9岁6个月腰痛否否是一侧腿痛、肌力正常10女10岁11个月无症状,偶然发现否否否无11女9岁7个月腰痛否否否无12女12岁1个月腰痛否否否无13女11岁2个月腿疼否否否无14女5岁10个月腰痛否否否无15女4岁8个月腰痛否否否无16女4岁7个月腿疼否否否无17女11岁6个月无症状,偶然发现否否是一侧腿痛、肌力正常18男13岁2个月无症状,偶然发现否否否无19男7岁2个月腰痛否否否无

发育不良性腰椎滑脱往往在儿童早期出现，当发生前滑脱时，部分可压迫神经根和潜在的马尾神经，且进展较快，故通常应积极采取手术治疗。Sairyo等[14]认为Ⅲ～Ⅳ度滑脱或有症状的Ⅱ度滑脱是融合手术适应证，Ⅰ度和无症状的Ⅱ度滑脱采用保守治疗。手术目的是将滑脱的椎体复位并将其与邻近的椎体融合起来，彻底解除对脊髓和神经根的压迫[15]。鉴于手术损伤神经根风险较大，因此术中要重点保护神经根，同时兼顾脊髓功能的完整性。为了及时发现术中可能发生的神经系统损伤并及时采取处理措施，本组患者术中采用了SEP、MEP、EMG三种监测模式相结合的方法进行监测。

SEP、MEP及EMG均较易受吸入麻醉药和肌松剂影响，通过影响神经肌肉间的信号传递对其产生影响[16]。以上抑制作用在儿童中表现尤为明显，故本研究中监测人员在手术开始前就与麻醉医生沟通，手术全程避免使用吸入性麻醉药，并在诱导后不再使用肌松药，保持合适的肌肉收缩性，BIS值维持在40～60 ，控制好麻醉深度，从而尽量避免术中监测发生假阴性的结果。因麻醉后药物的浓度尚不稳定，且肌松药的代谢需要一定时间，代谢过程中监测的结果经常出现假性好转(如SEP波幅增高、MEP 从“无”到“有”的现象)[17]。因此本组患者均在显露椎板及椎弓根后置入椎弓根钉前重新设置SEP、MEP基线。在进行神经根游离、提拉复位等关键步骤时，应再次与麻醉师沟通，尽量维持恒定的肌肉收缩，以获得重复性较好的信号。

SEP记录的是脊髓后角上行感觉传导功能，它反映了脊髓后1/3的功能，具有片面性，但具有不易受麻醉药物影响、安全性高、易于操作等特点[18]。MEP记录的是脊髓前角下行运动传导功能，易受麻醉、血压影响，但其具有特异性强、灵敏度高等特点，二者结合，可以共同保护脊髓功能的完整性[19]。本组中SEP、MEP波幅改变均未达到预警标准，术后无感觉运动功能障碍。有研究表明，滑脱复位过程中，原本紧张的脊髓逐渐得到松弛，且手术节段椎管内仅存马尾神经，故直接损伤脊髓风险不大，这也印证了本研究中均无明显诱发电位波幅下降的原因[20]。

随着滑脱程度的进展，神经根持续受到牵拉刺激，发生慢性损伤，但神经根已逐渐适应了新环境的改变[21]。此外，儿童神经系统尚处于发育中，在滑脱手术过程中如操作不当极易引起神经根损伤。因此，该手术过程监测的重点在神经根。EMG记录的是特定神经根支配的肌肉上得到的运动单位，与神经受到牵拉、压迫等刺激后出现去极化有关，记录到的肌电反应越多就越明显，提示神经受到的刺激强度越大，它可以在手术中持续动态地监测神经根的功能。

腰椎滑脱手术部位在L5、S1两个椎体，最易损伤L5神经根。本研究中2例术中一侧趾长伸肌发生连续暴发性肌电反应，此类肌电反应的出现提示与L5神经根受到持续牵拉或者压迫有关。经提醒后暂停手术操作，肌电反应明显减少，继续手术操作后，仍有成串、波幅较大的肌电反应。及时进行术中唤醒，其中1例患者肌力正常，探查发现L5神经根结构完整，但分离过程中牵拉时间较长。另一例患者一侧足背伸无力，肌力下降至4级，探查发现复位过程中椎间融合器对该侧L5神经根造成了卡压，调整椎间融合器位置，确保神经根无损伤，重新提拉复位。说明EMG对神经根牵拉、挤压等极其敏感，能及时精确地反映神经根功能状态。术后出现该侧下肢神经灼性疼痛，但肌力恢复正常，意味着支配该肌肉的神经根发生轻度损害。由此可见，EMG在保护神经根方面显得尤为重要，它能及时发现正在发生的损伤，提醒手术医生采取措施来避免或者减少损伤。

术中造成神经根损伤的常见原因有过度牵拉神经根、减压、椎弓根钉破入椎间孔内、血压降低、体温降低和神经根暴露时间过长等[22]。本组中2例出现了趾长伸肌异常肌电反应，趾长伸肌可以伸第二至五趾，控制足背伸、外翻，由L5神经根支配，结合手术节段，推测发生了不同程度的L5神经根损伤，故术中唤醒时出现足背伸无力等肌力下降症状。术后肌力恢复正常，下肢疼痛症状经过一段时间能消失，说明这类损伤通常是可逆的。由此可见，EMG监测能获得损伤神经根的预警作用，也和预后具有一定关系。儿童术后功能恢复快，一是与假阳性有关，肌电反应敏感，不一定和症状的严重程度成正比；二是与儿童本身处于生长发育阶段，神经损伤修复快有关。

鉴于上述各监测方法的优势，多模式神经电生理监测技术被越来越广泛地应用于脊柱外科手术。由于脊髓的运动和感觉传导通路各自独立，手术可以使感觉和运动功能单独受损，SEP可以反映脊髓感觉传导通路的完整性，MEP则对脊髓运动传导功能是否损伤起预警作用。EMG在术中记录到的肌肉电活动直接反映了支配它的神经根的功能状态。三者联合可以相互补充，给手术医生提供神经系统功能是否完好的全方位信息。尤其对于易损伤神经根的腰椎滑脱矫正手术，则应该更多地依靠EMG监测结果。

但是，本研究也存在一些不足。首先没有同时监测上肢SEP、MEP进行对照，对于麻醉、缺血、体温等导致波幅下降难以区分，容易造成假阳性，可以同时进行TOF(Train of four,四个成串刺激)监测，以减少上述非手术因素的干扰。其次，样本量相对较少，且仅有2例阳性，针对肌电反应和预后的关系还有待进一步研究。

总之，针对儿童腰椎滑脱等腰骶部手术，考虑到术中可能损伤脊髓或者神经根，采用三种监测方法相结合的模式，既可以保护脊髓功能的完整性，又能及早发现神经根损伤，同时对术后并发症的预测也有初步的判断，对儿童腰椎滑脱矫正手术的顺利进行提供了很好的辅助作用。