早发性脊柱侧凸手术中神经功能监测的应用及意义探讨

王树杰 任志富 何 芳 仉建国

多模式术中电生理监测（multimodal intraoperative electrophysiological monitoring，MIOM）包括经颅电刺激运动诱发电位（transcranial electric motor evoked potential，TceMEP）、体感诱发电位（somatosensory evoked potentials，SSEP）和术中自由运行肌电图（free-run EMG），这些监测技术是保障脊柱畸形手术顺利进行的一类安全、准确和可靠的技术［1-7］。TceMEP 可以监测脊柱畸形手术中的脊髓缺血和神经损伤，该方法有效且灵敏度较高［5，8-10］。 SSEP 可以有效评估脊髓背侧功能的完整性［11］。 SSEP 与TceMEP 联合监测是目前脊柱脊髓手术中探测神经功能简便且有效的方法［12］。

此外，有研究发现Free-run EMG 是监测脊髓机械性损伤的潜在方法［13，14］。 神经源性混合诱发电位（neurogenic mixed evoked potential，NMEP）也可用于监测各种类型患者的脊髓功能［15，16］。 并且在一些动物研究中，NMEP 也被认为是监测感觉途径的一种方法［17］。 不同的组合（TceMEP、SSEP、NMEP和free-run EMG）可用于监测各种脊柱外科手术中可能发生的脊髓／神经损伤。

近年来，一些研究已经开始关注小儿脊柱手术的MIOM［15］。 但是，针对年龄＜10 岁的早发性脊柱侧凸（early-onset scoliosis，EOS），特别是＜5 岁EOS的MIOM 研究并不多见。 对于EOS 脊柱截骨的复杂手术（例如全脊椎切除术、半椎体切除术），术中如何确保神经功能的安全性显得尤为重要。 本研究旨在探索MIOM 在EOS 截骨手术中的可靠性、安全性以及一些特有的阳性判断方法，从而为EOS 手术中提供安全可靠的神经功能变化信息，防止术后神经系统并发症。

材料与方法

一、临床资料

本研究收集2015 年9 月至2016 年12 月由北京协和医院骨科收治的20 例EOS 和120 例特发性脊柱侧凸（adolescent idiopathic scoliosis，AIS）患者作为研究对象，平均年龄（13．9 ±0．51）岁；20 例EOS患儿中，男童14 例，女童6 例，年龄2 ～3 岁，平均年龄（2．65±0．11）岁，手术方式为后路截骨短节段固定融合。 EOS 患儿术后的神经症状由2 ～3 位外科医生详细评估，通过临床查体与手术前比较得出结果。

二、TceMEP 监测

使用多功能动态神经系统监测仪（Axon 系统Inc，Hauppauge，NY）进行监测，刺激电极采用皮下针电极，安放位置按照国际标准10 ～20 脑电图命名系统，刺激电极放置于C3、C4 处。 刺激模式为连续串刺激，包含5 ～7 个单刺激，每个刺激时程为300～500 μs，刺激强度200 ～500 V，带通滤波30 ～3 000 Hz。 记录电极置于双下肢拇短展肌（abductor hallucis，AH）， 对 照 电 极 置 于 上 肢 拇 短 展 肌（abductor pollicis brevis，APB），记录的电信号为复合肌肉动作电位（compound muscle action potential，CMAP）。 EOS 患儿较青少年或成人往往需要更高的刺激强度才能获得较为可靠的TceMEP 波形，因此通常需要反复调节刺激参数以达到最佳效果。记录时程为100 ms。 诱发电位仪的安放尽量避开各监护仪器并妥善接地，以保证安全并排除干扰。电生理监测技术人员经过专业化培训，能够在手术过程中严密监测并记录关键手术步骤时的MEP状态。

三、SSEP 监测

刺激电极采用表面电极，上肢选取腕部正中神经，下肢选取踝部胫后神经。 采用单个脉冲电刺激，频率为4．7 Hz，刺激间期200 μs，刺激强度上肢15 ～20 mA、下肢25 ～30 mA，刺激强度以足趾轻微抽动为宜，带通滤波为30 ～1 500 Hz，记录时程为100 ms，平均叠加200 次。 记录电极和参考电极均为针电极，电极安放位置同样按照国际脑电图10 ～20 命名系统，皮层记录电极置于中央点（Cz），参考电极置于额极点（Fpz）。

四、Free-run EMG

Free-run EMG 可能是检测早期脊髓损伤的一种潜在 工 具［13，14］。 故 所 有患 儿 采用 双侧Free-run EMG 结合TceMEPs 探测术中脊髓／神经功能。 本研究中Free-run EMG 扫描速度2 s／div，标尺50 μV。脊髓／神经根附近操作时对应的连续爆发肌电反应需要提示给术者。

五、麻醉方法

采用丙泊酚（3 mg／kg）和芬太尼（2．5 μg／kg）与短效肌肉松弛剂和吸入剂（七氟醚或一氧化二氮）组合诱导全身麻醉。 在诱导和插管后不再给予肌肉松弛剂或吸入麻醉剂。 麻醉维持量是丙泊酚（5 ～8 mg·kg-1·h-1），瑞 芬 太 尼（0． 1 μg·kg-1·min-1）和总剂量为5 ～6 μg／kg 的芬太尼（间歇输注）。

六、统计学处理

采用SPSS 统计软件（IBM SPSS19．0）进行数据的整理与分析，对于TceMEP 的波幅采用均数±标准差（±s）表示，采用独立样本t检验来比较EOS和AIS 患儿TceMEP 的波幅，以P＜0．05 为差异有统计学意义。

表1 EOS 患儿手术方式和MIOM 监测结果Table 1 Surgical procedure of EOS children and MIOM monitoring results

结 果

本项研究中，有95． 0% （19／20）的患儿术中SSEP 和TceMEP 基线稳定可靠，只有1 例在没有任何吸入剂（七氟醚或一氧化二氮）的全静脉麻醉（丙泊酚和瑞芬太尼）下无法记录有效的TceMEP 基线。1 例（病例16，表2）在截骨手术期间出现TceMEP报警，在升高血压后很快转复。 本组EOS 病例中无一例术后神经系统并发症，EOS 患儿平均TceMEP基线波幅为（88．7 ±21．9）μV（范围：27 ～278 μV），显著低于AIS 患儿的（346．7 ±24．2）μV，差异有统计学意义（t＝2．162，P＜0．01），见图1。

图1 EOS 和AIS 的TceMEP 基线波幅对比Fig．1 Comparison of TceMEP baseline amplitude between EOS and AIS

讨 论

先天性脊柱侧后凸畸形（congenital kyphoscoliosis，CKS）通常是进行性的，需要早期手术干预。 截骨加短节段固定融合是针对此类EOS 的常用方法［18］。 对手术团队而言，截骨手术过程中的实时脊髓功能状态监测对于保证神经安全十分重要。 本研究提示术中TceMEP 和SSEP 监测完全可以提供一种准确有效的方法来探测3 岁以下幼儿脊柱畸形手术中的实时脊髓功能状态。

一、EOS 中TceMEP 的刺激阈值

Fulkerson 等［19］最近研究结果表明，TceMEP 在儿童（年龄5 ～31 个月，平均16．8 个月）神经外科手术中监测脊髓运动通路是安全可靠的。 年龄较小的幼儿需要更高的TceMEP 阈值电压［（533±124）V，范围321 ～746 V］。 Yang 等［20］研究结果也包含类似观点（TceMEP 阈值电压高达300 ～800 V）。 本研究通过调节脉冲序列（5 ～7）和单脉冲刺激的持续时间（200 ～400 μs），可以达到相对低的TceMEP 阈值（250 ～500 V），但该阈值仍远高于成人或AIS 患儿，这可能与儿童运动神经通路发育不完全有关。因此，在EOS 手术中往往需要更高的刺激强度来获得可靠的TceMEP 基线。 根据我们的经验和文献报道，较高的刺激强度不会给EOS 患儿带来严重的神经系统或其他方面相关并发症［19］。 但是刺激强度的上限至今还没有明确定论。

二、麻醉药物在MIOM 中的作用

近年来，有研究显示EOS 基线成功率低、波幅低、诱发电压阈值高的原因可能是麻醉引起［20］。 麻醉在EOS 患儿术中神经功能监测中具有重要作用。术中TceMEP 监测可以帮助我们避免仅使用SSEP监测可能出现的假阴性结果。 但是，TceMEP 监测对麻醉条件和其他系统性全身性因素（例如低血压、缺氧和贫血）非常敏感。 通常麻醉医师在EOS手术中会使用醚类吸入剂，为了获得TceMEP 基线，需要显著提高刺激阈值。 这会造成无法获得有效的TceMEP 基线，尤其在3 岁以下EOS 患儿中［20］。因为＜3 岁的EOS 患儿TceMEP 幅度要比成人或者青少年低很多，且醚类吸入剂更能抑制EOS 患儿中的TceMEP 波幅［19，20］。

另外一种挥发性吸入麻醉剂一氧化二氮也可能导致EOS 患儿无法获得TceMEP 基线。 有研究表明吸入剂（七氟醚或一氧化二氮）不仅抑制了Tce-MEP，而且降低了SSEP 的幅度［21］。 为了获得最佳的MIOM 效果，在EOS 手术中应尽量不使用任何吸入麻醉剂。 本组截骨矫形手术中无一例使用任何吸入剂（七氟醚或一氧化二氮）。 此外，静脉麻醉药丙泊酚的剂量也会通过影响麻醉深度来抑制术中TceMEP 的波幅。 当TceMEP 发生不伴随高危手术操作的波幅变化时，可通过改变麻醉深度来补偿TceMEP 丢失。

三、不同监测模式的互补作用

有时，外科团队需要在脊柱截骨和矫形期间实时了解脊髓的功能状态，TceMEP 相对SSEP 而言避免了平均所需的时间，可以即刻得出监测结果，手术团队可以参考TceMEP 结果及时采取行动以防止脊髓损伤。 此外，有研究表明，TceMEP 在监测脊髓运动功能上比SSEP 更敏感［3，8］。 同时很少出现关于TceMEP 假阴性的相关报道。 当然SSEP 在探测脊髓感觉功能上也具有诸多优势。 EOS 手术中TceMEP 幅度往往非常低（通常低于150 μV），容易受系统性或其他因素干扰。 SSEP 则相对比较稳定，可在不明原因的TceMEP 改变时，提供重要的脊髓功能补充信息。 因此，TceMEP 和SSEP 各有优点，二者协同判断脊髓整体功能状态是目前EOS 手术中较为实用的监测方法。

本项研究表明，在适当麻醉条件下，TceMEP、SSEP 和Free-run EMG 联合监测可为EOS 患儿提供实时准确的脊髓功能信息。 TceMEP 可以提供实时可靠的神经功能信息，帮助外科医生手术中及时快速应对。 且SSEP 和Free-run EMG 相对稳定，可为不明原因的TceMEP 变化提供重要的补充信息。