作者:李莉,吕楠,赵瑞,李强,黄清海,许奕,刘建民,海军军医大学第一附属医院脑血管病中心
术中神经电生理监测(intraoperative neuroelectrophysiological monitoring,IONM)已成为神经外科、脊柱外科手术中不可或缺的一部分,IONM可以为术者提供神经系统功能的实时状态信息,监测结果结合术中具体情况可为及时终止危险操作、采取相应措施提供电生理学依据,有利于从功能的角度评估手术的安全性。通过IONM神经细胞功能的改变,可及早避免发生术后永久性神经功能障碍。目前,关于IONM的应用尚缺少系统、全面的报道,因此,笔者就神经电生理监测在脑血管疾病手术中的应用进展综述。
1.神经电生理监测的发展和现状
在20世纪30年代,Penfield和Boldrey通过直接电刺激大脑运动代表区来定位脑分区、绘制皮质图,并将直接皮质电刺激技术引入神经外科致痫灶损毁的手术中。直到20世纪70年代后期,神经电生理监测开始逐渐应用于各类开颅手术中。多项研究表明,电生理学改变与局部脑血流量(regional cerebral blood flow,rCBF)之间有非常紧密的相关性。
以此为依据,各种电生理技术逐渐应用于
2.常用的IONM监测模式
2.1脑电图
脑电图是一种通过放大器来描记脑细胞自发性电活动的监测方法,可客观反映大脑功能状态。神经外科手术中应用脑电图主要有两个方面,一种是
研究报道,光谱参数对临床预后的预测更加直观、准确,通过对δ波和δ波与α波的功率比、(δ+θ)波与(α+β)波的功率比的分析可快速反映脑功能状态。静脉麻醉药物对脑电活动有一定的抑制作用,麻醉深度过强可能会引起脑电活动的爆发性抑制,故脑电图可用于麻醉深度的监测。
2.2躯体感觉诱发电位
躯体感觉诱发电位通过电刺激引起周围神经发生皮质反应,刺激从周围Ⅰa类感觉纤维传入后,经后索、薄束核、楔束核、内侧丘系、丘脑到大脑皮质S1区,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的状态,具有波形连续、可重复且易识别的特性,因此,被广泛应用于神经外科、脊柱外科手术中,是脑电活动常用的监测手段。
躯体感觉诱发电位波幅和峰潜伏期(peak latency,PL)的变化与吸入性麻醉药物具有剂量相关性,当挥发性麻醉药物最低肺泡有效浓度值小于0.5%时,其对躯体感觉诱发电位的影响最小,且这种影响在可接受的范围内,而
Thirumala等研究表明,躯体感觉诱发电位波幅的降低可能与对刺激产生反应的纤维数目减少有关,N20PL的延长与粗纤维受压力影响后的反应迟钝有关。MacDonald等研究表明,躯体感觉诱发电位的传统预警标准为N20波幅降低大于50%或PL延长大于10%,但传统预警标准未考虑基线的偏移和波形的可重复性,因此,传统预警标准的假阳性率偏高。一项研究以N20波幅缓慢降低大于60%或30min内降低大于30%作为术中中枢神经系统局部缺血的预警标准,结果显示,可逆的波幅降低维持在30~40min往往无新发术后功能缺损,而可逆的波幅改变持续时间>40~60min则预示术后发生新发功能缺损的概率较大,但目前对此尚无定论。
综上,对于脑血管病手术的监测,在传统躯体感觉诱发电位预警标准的基础上,增加波幅变化可逆时间的观测,可进一步提高躯体感觉诱发电位对围手术期卒中发生的预测效果。
2.3运动诱发电位
运动诱发电位采用经颅电刺激、经颅磁刺激或直接电刺激运动皮质区,该刺激经皮质脊髓束传导,并在相应外周肌肉上记录到可测量的电生理信号,即复合肌肉动作电位。运动诱发电位可用于判断从运动皮质至肌肉这一传导通路的完整性和同步性,常用于颅脑手术中对运动区的标记、前循环相关脑血管病手术中对运动传导通路缺血风险的评估、脊髓手术中对运动功能状态的判断、脊髓前索和侧索运动功能的评估以及术后运动功能的预测。
运动诱发电位对肌肉松弛药和吸入性麻醉药的剂量变化十分敏感,研究报道,丙泊酚输注量至1.4mg/L则可使运动诱发电位波幅轻微降低,静脉麻醉药物对运动诱发电位的影响相对较小。
目前,运动诱发电位的术中预警标准尚未统一。以运动诱发电位消失为主要的预警标准仅适用于髓内占位、降
Calancie和Molano对903例神经外科和骨科脊柱矫形术中行运动诱发电位监测资料进行回顾性分析,结果显示,术中运动诱发电位引出率为95.1%(859/903),术后至少一侧肢体出现功能缺损的比例为10.8%(93/859),术中阈值改变时间早于波形完全消失的时间[(1.74±1.35)h比(2.22±1.57)h,P=0.001]。
研究表明,靶肌肉刺激阈值的改变要早于运动诱发电位波形消失前数分钟或几小时,且至少一个靶肌肉的阈刺激强度可提高大于100V,这种基于刺激阈值的预警标准预测术后早期运动功能缺损的敏感度和特异度分别为100.0%和99.7%。因此,在脑血管病手术中,以运动诱发电位波幅降低50%联合阈刺激强度变化大于100V作为预警标准,可有效降低对术后运动功能预测的假阳性率。
2.4脑干听觉诱发电位
脑干听觉诱发电位是在给予短声刺激后10ms内所记录到的大脑皮质反应,声波从外耳声道经
正常人可记录到七个主波部分,对应不同的神经发生源,其中Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ波最易辨认,因此常作为术中监测的重要指标。麻醉剂及神经肌肉阻滞药物对脑干听觉诱发电位的影响较小,吸入麻醉剂可能会延长脑干听觉诱发电位的PL和峰间潜伏期(inter-peak latency,IPL),吸入性恩氟烷会引起脑干听觉诱发电位Ⅰ波、Ⅲ波和Ⅴ波PL延长5%~10%。脑干听觉诱发电位峰值及IPL与体温变化有一定的相关性。
Markand等对10例低体温患者的体温变化与脑干听觉诱发电位PL或IPL关系进行分析,发现体温由36℃降到20℃的过程中,脑干听觉诱发电位IPL呈非线性对数改变,即体温每下降1℃,Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ波的PL(Ⅰ波:a=17.51,b=-0.07,r2=0.84,P<0.05;Ⅲ波:a=41.91,b=-0.07,r2=0.90,P<0.05;Ⅴ波:a=70.62,b=-0.07,r2=0.91,P<0.05)和Ⅰ~Ⅴ波的IPL(b=-0.07,r2=0.88,P<0.05)均延长了7%,且相同的b值表明了PL或IPL延长与体温改变的依赖机制。由于脑干听觉诱发电位为皮质下起源,受麻醉药物剂量的影响较小,所以,术中连续2次监测获得IPL微小改变是有意义的,即使IPL的变化小于0.5ms也有一定的参考价值。
目前,脑干听觉诱发电位监测的公认预警标准为Ⅴ波波幅下降超过50%,IPL延长1.0ms以上。有研究报道,经验性预警标准为(1)PL延长0.3ms或波幅下降50%;(2)Ⅴ波PL延长1.0ms;(3)Ⅴ波PL延长达0.07ms/min或IPL延长的绝对值>1.5ms;(4)Ⅴ波PL延长1.0ms,同时波幅下降50%。据此,在涉及后循环的脑血管病手术中,观察Ⅴ波波幅下降幅度的同时还应监测IPL的变化。
2.5视觉诱发电位
视觉诱发电位通过对眼睑的闪光刺激,使其到达视网膜,并经视神经传导至视束到达视皮质,是全身麻醉状态下评估患者视觉功能的重要手段,可反映视觉传导通路的完整性。有研究报道,吸入麻醉剂如氟烷、
与最低肺泡有效浓度值小于0.5%的复合麻醉(静脉+吸入)方式比较,全身静脉麻醉方式下的视觉诱发电位波幅均值较高[0.6651μV(95%CI:0.28~1.08)比0.4812μV(95%CI:0.06~0.90),P<0.01],与复合麻醉(静脉+吸入)方式比较,全身静脉麻醉方式下视觉诱发电位PL均值较短[14.21ms(95%CI:9.5~19.0)比17.94ms(95%CI:12.8~23.0),P<0.01],因此,视觉诱发电位监测在全身静脉麻醉方式中更有效。
记录视觉诱发电位所用的导联包括O1-CZ/FZ、OZ-CZ/FZ和O2-CZ/FZ,相比于O1-CZ/FZ和O2-CZ/FZ,OZ-CZ/FZ导联中N75-P100峰值差N1波幅)、PL更加稳定且波幅最高,提示术中视觉诱发电位以N75-P100为主要监测指标可有效预测术后的视觉功能。
3.IONM在脑血管病外科手术中的应用
对灵长类动物慢性卒中模型进行实验研究,结果显示,梗死面积与rCBF相关,梗死区域的rCBF值为12ml/(100g·min);在rCBF<12ml/(100g·min)时,躯体感觉诱发电位完全消失;在rCBF≥16ml/(100g·min)时,可维持躯体感觉诱发电位的波形,波幅降低50%相当于rCBF值为16ml/(100g·min),躯体感觉诱发电位的变化同rCBF具有高度的一致性,可以间接反映rCBF的变化。同时,与躯体感觉诱发电位相比,脑电图改变的rCBF临界值为15ml/(100g·min),对局部脑缺血更为敏感。
Delbarre等研究显示,夹闭一侧颈内动脉引起的缺血可以表现为脑干听觉诱发电位Ⅰ、Ⅲ、Ⅴ波波幅和IPL的改变,夹闭5min后开放,脑干听觉诱发电位的改变最明显。上述电生理监测的应用为颈动脉内膜切除术、颅内动脉瘤夹闭等手术中预防临时阻断大血管造成的脑组织缺血或损伤提供了依据。
3.1在颈动脉内膜切除术中的应用
在颈动脉内膜切除术中常用的电生理监测方法有脑电图、躯体感觉诱发电位、运动诱发电位,其中脑电图、躯体感觉诱发电位是最早应用于颈动脉内膜切除手术之中的监测技术,这两种监测模式对于脑缺血的监测均具有较高的特异度[93.95%(95%CI:92.28%~95.35%)],但敏感度较低[50.00%(95%CI:30.66%~69.34%)],受试者工作特征曲线下面积为0.660(95%CI:0.547~0.773,P=0.004),因此,其用于术中监测存在假阴性的风险。
另外,躯体感觉诱发电位不能反映分水岭区域的灌注情况,脑电图的局限性则为其仅能反映脑皮质的电活动,不能反映深部核团的电活动,二者同时应用可弥补躯体感觉诱发电位或脑电图单独应用过程中的局限性。
Thiagarajan等对1945年至2015年的58项关于颈动脉内膜切除术中应用电生理监测的研究进行荟萃分析,共纳入1970例患者,术后30d内缺血性卒中发生率为1.78%(35/1970),躯体感觉诱发电位联合脑电图同时对围手术期缺血性卒中进行预测的特异度为98.6%(95%CI:94.1%~98.3%),敏感度为58.9%(95%CI:41.2%~74.7%),躯体感觉诱发电位联合脑电图监测的敏感度分别为单一使用脑电图或躯体感觉诱发电位的1.32倍和1.26倍。采用躯体感觉诱发电位联合脑电图多模态监测优于任何单一监测技术,且可降低术中转流的发生率,减少术后并发缺血性卒中的风险。
随着量化脑电图(频带能量、振幅整合脑电图及90%光谱边缘频率)在颈动脉内膜切除术中的应用,使得脑电分析更加简便、直观,术中α、β、θ频带能量比术前基线值分别减少超过52.1%、41.6%、36.4%,对一侧颈内动脉阻断后发生脑缺血的风险有强的提示作用,而使用脑电图不同频率、波段在所有波段总能量的占比可以更准确地反映局部脑缺血的情况,从而避免围手术期缺血性卒中的发生。
另外,Pandey等通过对比躯体感觉诱发电位与经颅多普勒血流检测发现,躯体感觉诱发电位在提示术中转流和预测术后神经功能方面更优,因此,脑电图和躯体感觉诱发电位监测在颈动脉内膜切除术中的应用不可缺少。
3.2在颅内动脉瘤切除术中的应用
在颅内动脉瘤切除术中常用的电生理监测技术有躯体感觉诱发电位、经颅或经皮质电刺激运动诱发电位、脑干听觉诱发电位。在开颅动脉瘤夹闭术中,单纯依据躯体感觉诱发电位不能全面地判断脑组织缺血性改变,因为在躯体感觉诱发电位持续阴性的情况下仍有4%~25%的患者于术后出现不同程度的神经功能障碍,主要是由于躯体感觉诱发电位无法评估运动传导通路的完整性。
研究报道,在95例颅内前循环动脉瘤患者中有12例新发术后功能障碍,对11例持续运动诱发电位监测中10例患者于术中出现运动诱发电位的改变,而对12例持续躯体感觉诱发电位监测中有2例出现躯体感觉诱发电位的改变,躯体感觉诱发电位较高的假阴性率提示运动诱发电位对皮质下缺血探测的灵敏度优于躯体感觉诱发电位。
后循环动脉瘤夹闭术中,基底节穿支血管受损可使脑干缺血,因此,术中对脑干功能的监测必不可少。Kang等研究表明,在基底节区动脉瘤切除术中应用运动诱发电位与躯体感觉诱发电位联合脑干听觉诱发电位可提高对缺血风险预测的敏感度,避免假阴性或假阳性结果。有研究报道,一侧大脑中动脉阻断的运动诱发电位下降持续时间阈值为8.5min;大脑前动脉阻断的运动诱发电位变化持续时间阈值为14.0min,躯体感觉诱发电位下降持续时间阈值为14.5min,提示了手术夹闭持续时间的安全范围。另外,术中不可逆的运动诱发电位和躯体感觉诱发电位改变可分别独立预测术后短期和长期的运动功能障碍。
3.3在脑血管畸形切除术中的应用
在脑血管畸形切除术中常用的电生理监测技术有经颅电刺激、直接皮质电刺激、直接皮质下电刺激、经皮质电刺激运动诱发电位。对于畸形血管邻近的运动区或供血动脉与皮质脊髓束相关的
术中运动诱发电位发生变化后,及时中止操作或采取干预措施,若运动诱发电位变化得到恢复,术后则不会新发运动功能障碍;若运动诱发电位变化持续恶化且不可逆,则常常预示术后不同程度的运动功能缺损。与功能磁共振神经导航比较,神经电生理监测可以纠正畸形团造成的“功能重塑”后传导束的移位。
随着监测技术的发展,术中唤醒技术被引入功能区脑动静脉畸形显微神经外科切除治疗中,术中清醒条件下直接电刺激皮质或皮质下,可以精确定位语言及运动功能区,从而避免术中对特定功能区域的损伤。
3.4在烟雾病旁路移植手术中的应用
在烟雾病旁路移植术中常用的电生理监测技术有躯体感觉诱发电位、运动诱发电位、脑干听觉诱发电位、脑电图。躯体感觉诱发电位只对感觉皮质及皮质下感觉传导通路的缺血损伤较为敏感,运动诱发电位不仅可以监测运动传导通路的完整性,而且是目前预测术后运动神经功能障碍的“金标准”。
脑干听觉诱发电位的波形完全消失是可逆的,但永久性的IPL改变仍然提示术后发生新的功能缺损。对于评估颅内外旁路移植术中缺血风险及预测术后神经功能状态,应用连续IONM比流量监测(术中血流或吲哚氰绿荧光造影等)更具优势。在颞浅动脉-大脑中动脉旁路移植术中,运动诱发电位的改善与术后MR灌注加权成像和术后1个月改良Rankin量表评分具有一定的相关性,运动诱发电位的改善可以反映脑灌注恢复情况。在监测运动传导通路缺血能力方面,直接皮质电刺激与经颅电刺激诱发电位的差异无统计意义,但直接皮质电刺激会增加假阴性的风险。
4.在脑血管病血管内治疗术中的应用
血管内介入治疗具有微创性,已逐渐成为脑血管疾病的主要治疗方法。但对于位于功能区的脑血管疾病,依然面临出现各种功能障碍的风险,因此,通过术中神经电生理技术监测麻醉状态下患者的神经功能状态十分必要。躯体感觉诱发电位在血管内治疗中最有价值的方面为监测脑缺血的发生,躯体感觉诱发电位的波幅改变在50%以上,提示术后神经功能缺损的风险增加20倍;而波幅不可逆性的完全消失则提示术后发生神经功能缺损的风险为200倍。躯体感觉诱发电位常与运动诱发电位联合使用,互不替代,运动诱发电位对术后神经功能缺损的预测有较高的特异度。
Wilent等对2278例行介入栓塞治疗的颅内动脉瘤或脑动静脉畸形患者进行电生理监测,在脑电图和躯体感觉诱发电位基础上增加运动诱发电位监测,相较于脑电图联合躯体感觉诱发电位,三者联合监测有更高的敏感度(92.3%比85.7%,P<0.01),较低的特异度(96.7%比98.2%,P<0.01),IONM的变化与术后新发功能障碍相关,IONM信号降低程度可以预测术后新发神经功能障碍的风险(OR=210.9,95%CI:44.3~1003.5,P<0.01),而在IONM达到预警标准后即刻采取相应措施,此时IONM信号的改变是完全可逆的,术后新发神经功能障碍的风险明显降低(OR=0.039,95%CI:0.005~0.306,P<0.01)。
脑动静脉畸形是一种复杂的脑血管疾病,常以癫痫或自发性出血起病,其致死率和致残率均较高。目前,显微外科手术、血管内介入手术和立体定向放射外科手术是治疗脑动静脉畸形的有效方法,而血管内介入手术可以对部分小的畸形团实现治愈性栓塞。对于位于功能区的脑动静脉畸形,为避免供血动脉闭塞引起的缺血并发症,可于介入栓塞手术中应用丙泊酚超选试验来判断栓塞部位,超选试验常在局部麻醉状态下进行,根据观察丙泊酚注射后患者的肢体活动、语言、视觉改变等情况,综合判断预栓塞部位的安全性。
由于复杂脑动静脉畸形手术持续时间长、操作部位特殊、术中患者身体活动等因素易引起畸形血管破裂出血,且患者配合程度也将影响术者对术中肢体活动情况的判断,另外丙泊酚进入血管内可能会引起不良反应,从而影响丙泊酚试验的准确性。因此,术中可采取丙泊酚超选试验联合电生理监测的方法,及时评估预栓塞部位的安全性,以降低栓塞后运动功能障碍的发生率。
Katayama等首次将药物超选试验(短效
Tong等在22例功能区脑动静脉畸形患者中应用丙泊酚超选试验联合神经电生理监测的方法,以经典的神经电生理预警标准判断预栓塞部位的安全性,结果显示,48例次血管内栓塞中仅1例次因继发出血而引起术后功能障碍,丙泊酚超选试验联合电生理监测的阴性预测值为97.9%(47/48),因此,可将丙泊酚超选试验联合神经电生理监测用于预测术后神经功能缺失和指导介入治疗中手术决策的制定。
Sala等研究认为,神经电生理监测结果可用于脊髓内动静脉畸形患者判断预栓塞试验的可行性。张广浩等研究认为,丙泊酚超选试验可有效指导功能区动静脉畸形的血管内治疗,提高经动脉入路栓塞的有效性和安全性。
目前,丙泊酚试验首先将微导管超选至靠近畸形团的供血动脉,其次根据电生理指标的改变判断预栓塞部位是否安全,决定是否在此位置进行栓塞,如果电生理结果提示阳性(即达到预警标准),则改变微导管位置在更接近畸形团的位置或另一血管重复此试验,直至试验阴性方可进行栓塞。以电生理监测结果变化为指导的丙泊酚超选试验提高了功能区脑动静脉畸形栓塞手术的安全性,为术者安全有效栓塞可能的功能供血动脉提供了电生理学依据。
综上所述,在神经电生理监测中规范化的监测模式和合适的麻醉方案起着至关重要的作用,可有效避免各种因素对监测结果的影响及对监测人员判断的干扰,降低手术操作以外因素造成的假阳性或假阴性的发生率,进而准确地为术者反馈监测信息指导手术操作。针对不同类型的脑血管病手术,根据监测模式的电信号起源、手术部位的解剖结构、手术的方式等选择特异性的监测方案,大大提高了电生理监测的精准度。多模态的监测方案相互配合弥补了各种监测模式自身的短板,多角度地为术者提供患者术中的功能状态信息,从而减少术后并发症的发生概率。
来源:李莉,吕楠,赵瑞等.神经电生理监测在脑血管疾病手术中的应用[J].中国脑血管病杂志,2023,20(04):271-279.
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