脊髓分级缺血再灌注损伤对运动诱发电位的影响

脊髓分级缺血再灌注损伤对运动诱发电位的影响

章建平，张竞超，方华*，章放香

(贵州省人民医院麻醉科，贵州贵阳550002)

摘要：目的通过比较不同程度脊髓缺血再灌注损伤(SCIRI)对运动诱发电位(MEP)的影响，探讨MEP在SCIRI后肢运动功能诊断及预后中的价值。方法采用肾下腹主动脉阻断模型，分别阻断兔腹主动脉15 min、30 min、45 min和60 min后再灌注，建立不同程度SCIRI，于缺血前、缺血期间、再灌注期间监测MEP，术后采用神经功能评分(NFS)后肢运动功能，再灌注48 h进行脊髓病理学观察。结果阻断腹主动脉血流30 min、45 min、60 min后开放表现出轻、中、重不同程度缺血再灌注损伤脊髓的病理学特点。不同程度SCIRI可造成MEP明显变化，MEP波幅较潜伏期恢复迅速，损伤越重，电位越低。脊髓轻度缺血再灌注损伤时，MEP波幅和潜伏期分别明显延长及减小，NFS、MEP波幅和潜伏期恢复迅速；脊髓中度缺血再灌注损伤时，MEP波幅和潜伏期下降更加显著，NFS和MEP不能完全恢复且恢复缓慢；脊髓重度缺血再灌注损伤时，NFS、MEP波幅和潜伏期均不能够恢复至术前水平。再灌注2 h MEP波幅变化分别与再灌注2 d后的Jacobs评分(r=-0.838)和斜板试验(r=-0.901)显著相关。结论MEP能敏感而准确地反映SCIRI后运动功能的损伤程度，术中MEP监测可作为判断运动功能预后的可靠指标。

关键词：脊髓保护；缺血/再灌注损伤；运动诱发电位

中图分类号：R3

基金项目：贵州省卫生厅基金资助项目(gzwkj2010-1-006)；贵州省科技厅基金资助项目(黔科合SY字[2011]008号)；贵州省科技厅基金资助项目(黔科SY字[2012]3090号)；黔科SY字[2012]001号

作者简介：章建平(1976—)，女，贵州省贵阳市人，主治医师，主要从事麻醉学研究。

通讯作者：*方华(1976—)，男，贵州省遵义市人，麻醉学博士，副教授，主要从事麻醉学及疼痛学研究。

[收稿日期2015-01-10；责任编辑赵菊梅]

The effects of graded spinal cord ischemia/reperfusion

injury on motor evoked potentials

ZHANGJian-ping,ZHANGJing-chao,FANGHua*,ZHANGFang-xiang

(Department of Anesthesiology Guizhou Provincial People's Hospital,Guiyang 550002,China)

Abstract：Objective By investigate the characteristics of graded spinal cord ischemia/reperfusion injury (SCIRI) on the motor eoked potentials (MEP) to study the diagnostic and prognostic value of MEP for the motor function of hind extremities.Methods The pathological characters with mild, moderate and severe SCIRI can be simulated by declamping after 30 min,45 min and 60 min infrarenal aortic cross-clamping in rabbits respectively.MEP was monitored during the preischemia,the period of ischemia and reperfusion.Neurologic function score (NFS) was used to assess the motor function of hind extremities. The lesion and damage to the spinal cord tissue were assessed with histological analysis after reperfusion 48 hour.Results MEP changed significantly with graded SCIRI and was much quicker in the recovery of amplitude than latency during SCIRI.The more sever the lesion,the lower the potentials.It showed that after spinal cord was mild injured during ischemia/reperfusion the latency of MEP increased and the amplitude of MEP decreased,but NFS and MEP recovered rapidly. MEP latency increased obviously and amplitude decreased progressively during moderate spinal cord ischemia/reperfusion,but NFS and MEP recovered slowly and

incompletely.NFS and MEP could not restore to the level of preischemia during serious SCIRI.Changes in amplitude of MEP recorded after reperfusion 2 hour were collaborate significantly with Jacobs score (r=-0.838,P<0.01) and Rivlin inclined plane(r=-0.901,P<0.01)assessed after reperfusion 2 days later,and can be used as a prognostic index for the motor function of hind extremities.Conclusions MEP monitoring during operation can be used as a reliable parameter for the motor function prognosis of hind extremities,because it reflects sensitively and accurately the severity of motor function during SCIRI.

Key words：Spinal protection; Ischemia-reperfusion injury; Motor-evoked potentials

运动诱发电位(motor-evoked potentials，MEP)是一种定量、客观的脊髓电生理检测技术[1]，本研究采用MEP监测不同程度脊髓缺血再灌注损伤(spinal cord ischemia-reperfusion injury，SCIRI)的发生和发展过程，比较不同程度SCIRI中MEP的变化规律以及MEP对SCIRI反应的敏感程度，旨在探讨胸、腹主动脉瘤及主动脉缩窄等手术中MEP如何有效的监测脊髓运动功能。

1材料与方法

1.1动物模型的分组及建立

4～6月龄健康纯种新西兰大耳白兔40只(四川大学实验动物中心提供)，体重2.0~2.5 kg，雌雄不拘，随机分C0组(假手术组)、C30组(缺血30 min组)、C45组(缺血45 min组)和C60组(缺血60 min组)，每组10只。采用左肾动脉下方腹主动脉阻断法建立脊髓缺血再灌注损伤动物模型[2]。证实钳夹点以下腹主动脉搏动完全消失后，各缺血组分别阻断30 min、45 min和60 min后开放腹主动脉，再灌注时间均为72 h。术中以生理盐水浸润的温纱垫覆盖腹腔脏器，肛门温度维持于36~37℃。C0只进行手术操作，不阻断腹主动脉，后期手术操作同缺血组。

1.2观察指标

BL-420S生物机能实验系统(成都泰盟科技有限公司)测定缺血前、缺血期间、再灌注期间MEP。单次刺激所诱发的MEP起始潜伏期(OnsetLatency，OL)的测量为刺激开始至叠加记录到N波波峰出现的时间(ms)；第二波向下偏转的P波(正向波)峰间波幅(Interpeak Amplitude，IPA)的测量为N波波峰至P波波谷(μv)。神经功能评分(neurologic function score，NFS)由两名不了解分组情况的观察者分别再灌注6 h、12 h、24 h和48 h采用Johnson五分制法、Rivlin斜板试验综合评估和记录评分[3]。NFS后，再次麻醉实验动物，迅速完整取出L3节段脊髓组织固定于10%福尔马林中，常规HE染色后采用OlympusBX51图像采集分析系统等距随机抽样法观察脊髓组织病理学变化，计算运动神经元异常率[4]。

1.3统计学方法

采用SPSS16.0软件统计处理，计量资料以均数±标准差(±s)表示，多组间MEP用单因素方差分析和q检验，神经元计数和神经行为学评分采用Kruskal-wallis检验，相关分析应用Spearman秩相关法，P<0.05为差异有统计学意义。

2结果

2.1动物模型生理参数

手术过程中四组实验动物MAP、SpO2、心率、呼吸频率、肛温、血糖和血气分析指标均在正常范围内。

2.2MEP参数变化

C0观察时间点内MEP均无明显变化。阻断腹主动脉后缺血组OL和IPA分别表现为逐渐延长及减小，MEP波形均在缺血15 min时消失。再灌注期间，C30OL于再灌注15 min时均恢复至阻断前水平(P>0.05)，IPA于再灌注30 min时均恢复至阻断前水平(P>0.05)，C45仅IPA再灌注60 min时恢复至阻断前水平(P>0.05)，而C60OL和IPA均未恢复至阻断前水平，C60部分出现MEP波形离散、破碎及分化不清的病理波形，各组组间比较差异均有统计学意义(P<0.01)(见表1)。

2.3NFS变化

手术结束2 h内实验动物均完全清醒。实验过程中，实验动物均无意外死亡且手术切口均愈合良好，无感染。C0组动物均未发生瘫痪，C30组动物术后自主排便排尿功能逐渐恢复，再灌注48 h时后无明显瘫痪，截瘫率均为0(0/10)；再灌注48 h时C45组和C60组动物截瘫率分别为80%(8/10)和100%(10/10)。缺血组随着脊髓缺血时间的延长，再灌注期间兔的后肢NFS变化显示出较明显的差别，后肢运动功能障碍逐渐加重，组间比较NFS差异均有统计学意义(P<0.01)。再灌注2 h MEPOL值与再灌注48 h Jacobs评分(γ=-0.838，P<0.01)和斜板试验(γ=-0.901，P<0.01)呈显著相关，见表2。

2.4脊髓组织病理学变化

C0组脊髓组织结构完整，无出血、水肿等病理现象，运动神经元轮廓清晰。C30组脊髓组织中可见出血灶，运动神经元轻度肿胀，周围间隙增加，部分核仁不清。C45组脊髓组织内出血灶明显，运动神经元显著肿胀，周围间隙明显增加，核仁不清，少量运动神经元空泡形成或变性坏死。C60组脊髓组织内可见大片状出血灶，大量运动神经元变性坏死及广泛空泡形成。随着脊髓缺血时间延长，各缺血组正常运动神经元计数逐渐降低且异常率逐渐增高，组间比较差异均有统计学意义(P<0.01)，见表2。

表1　MEP的变化( ± s， n=10)

表1　MEP的变化( ± s， n=10)

组 别缺血前 缺血时间 再灌注时间 5min10min15min15min30min1h2hOL(ms)C015.3±0.315.4±0.414.7±0.514.6±0.413.9±0.314.1±0.216.1±0.3C3014.7±0.618.1±0.4*◆22.6±0.5*◆☆-14.2±0.413.6±0.214.2±0.313.9±0.5C4514.8±0.517.8±0.4*◆22.4±0.4*◆☆-22.6±0.6*◆▲22.9±1.3*◆▲24.2±1.2*◆▲24.8±1.3*◆▲C6015.1±0.718.3±0.8*◆21.2±1.1*◆☆-26.2±1.8*◆▲■26.9±2.1*◆▲■28.2±1.8*◆▲■28.9±2.3*◆▲■IPA(μv)C00.39±0.020.31±0.020.44±0.040.35±0.060.46±0.050.39±0.030.33±0.03C300.47±0.030.39±0.060.11±0.04*◆☆-0.21±0.02*◆0.41±0.040.35±0.040.36±0.04C450.41±0.060.41±0.020.12±0.05*◆☆-0.15±0.03*◆▲0.26±0.01*◆▲0.37±0.070.39±0.06C600.42±0.020.37±0.040.07±0.02*◆☆-0.09±0.05*◆▲■0.14±0.03*◆▲■0.16±0.04*◆▲■0.17±0.04*◆▲■

注：与同期C0组比较，*P<0.01;与同组缺血前比较，◆P<0.01；组间缺血10 min与缺血5 min比较，☆P<0.01；与同期C30组比较，▲P<0.01；与同期C45组比较，■P<0.01;-：MEP波形消失；

表2　NFS、正常运动神经元计数及运动神经元异常率变化(个/视野， ± s， n=10)

表2　NFS、正常运动神经元计数及运动神经元异常率变化(个/视野， ± s， n=10)

项 目C0C30C45C60Jacobs评分(分)5.00±0.004.65±0.76#2.45±0.61▼▲0.67±0.36▼▲■斜面临界角度均值(0)67.22±7.5959.31±5.27#42.72±7.56▼▲33.76±5.32▼▲■正常运动神经元数目27.46±3.2416.26±1.79▼11.32±2.915▼▲6.61±2.45▼▲■运动神经元异常率(%)033.24±4.66▼63.28±4.15▼▲89.12±6.83▼▲■

注：与同期C0组比较，#P<0.05，▼P<0.01;与同期C30组比较，▲P<0.01;与同期C45组比较，■P<0.01。

3讨论

阻断及开放腹主动脉可能引起SCIRI，神经传导通路的完整性受到破坏[5]。MEP是检测运动神经传导功能的有效手段，能够快速、准确和定量地反映运动传导束的机能状态[6]。随着脊髓缺血时间延长，再灌注48 h时本研究观察到脊髓前角运动神经元异常率逐渐增加且表现为不同程度的变性和坏死。其中C30组表现为运动神经元轻度肿胀及周围间隙增加等轻度SCIRI病理学改变，C45组表现为运动神经元明显肿胀及核固缩等中度SCIRI病理学改变，C60组表现为运动神经元广泛性溶解及坏死等重度SCIRI病理学改变，说明腹主动脉血流阻断30 min、45 min及60 min后再灌注可分别引起轻、中和重度SCIRI。本实验中，MEP在脊髓缺血时发生明显改变，阻断腹主动脉血流后OL先于IPA发生改变，表现为逐渐延长，夹闭腹主动脉10 min时IPA开始下降而OL延长至最大值，夹闭腹主动脉15 min时MEP波形完全消失，提示阻断水平以下脊髓血液循环完全阻断，说明OL对脊髓缺血及缺血造成的损害较IPA敏感，缺血15 min时运动神经传导功能异常，脊髓未能将后肢的神经刺激信息上传至大脑运动皮层。

MEPOL可以反映神经传导速度，OL延长说明神经传导功能异常，IPA降低可反映运动神经元兴奋性减弱[6-7]。Jacobs评分和Rivlin斜板试验可准确地反映后肢动态运动能力[3]。本实验发现再灌注期间消失的MEP可以不同程度的恢复，但缺血各组动物NFS和MEP变化存在显著差异：C30组NFS恢复良好且迅速，截瘫率为0(0/10)，OL和IPA分别于再灌注15 min、再灌注30 min时恢复至阻断前水平，提示SCIRI程度与脊髓功能的自我修复能力存在一定的关系，C30组虽然出现轻度SCIRI，但后肢运动功能可以完全恢复到损伤前的水平；C45组NFS恢复缓慢且不能完全恢复，截瘫率为80%(8/10)，再灌注60 min时仅IPA恢复至阻断前水平，再灌注期间OL均较阻断前显著延长，提示中度SCIRI可能造成不完全性脊髓运动传导功能异常改变，后肢运动功能恢复缓慢且不完全；C60组NFS较低，所有实验动物均出现截瘫，再灌注期间MEPOL均较阻断前明显增加，IPA均较阻断前显著下降，提示重度SCIRI可能造成完全性脊髓运动传导功能障碍，后肢运动功能未能恢复。

SCIRI可能引起前角正常运动神经元的数量显著减少及神经纤维轴索变性改变[8]，说明MEPOL的异常改变与同步兴奋的神经元数量和神经纤维的传导速度相关。综上所述，本实验表明，MEPOL变化较IPA对不同程度SCIRI反应迅速，OL变化不仅反映SCIRI程度，而且与NFS显著相关，说明MEPOL作为一种早期判断SCIRI程度和运动功能预后的电生理学指标是可行的。

参考文献：

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