作者：中国医学科学院北京协和医院骨科     柏秋实

脊柱手术围术期的神经系统并发症发生率为1.3%~31%，多数是由于手术对脊髓造成的直接机械损伤或间接缺血性再灌注造成的。这种变化可表现为神经电信号的改变。神经电生理监测（NM）是脊柱外科医生了解患者麻醉状态下神经功能的重要手段。20世纪70年代，NM首次应用于脊柱侧凸矫形手术。随着人们对其认识加深，适应证逐渐扩大到颈椎、胸椎减压手术等，目前已有Ⅰ类医学证据支持其作为辅助手段评估围手术期脊髓神经功能。随着微创理念发展，脊柱手术进入微创时代，手术多在非直视下进行，NM在预测神经功能受损方面表现出更大的作用。NM常用的监测方法包括体感诱发电位（SEP）、运动诱发电位（MEP）及自发和触发肌电（tEMG）。SEP监测背柱-内侧丘系通路，该通路介导触觉辨别、振动感和关节肌肉感觉；MEP监测皮质脊髓束等神经下行运动通路状态；EMG监测支配特定骨骼肌的神经根状况，神经根受牵引、挤压或拉伸会放电并在相应肌肉产生可记录电活动。尽管已有围术期NM的规范化指南，但因不同病种监测方法的最佳组合方式和应对措施缺乏标准化，一些中低收入地区和国家的外科医生对应用NM持犹豫态度。所以，有必要回顾近年来NM在脊髓损伤动物模型及脊柱退行性病变中应用的最新证据和进展，为临床诊疗提供进一步指导。

NM在脊髓损伤动物模型中应用的价值

NM的各类信号改变与脊髓损伤类型间的关联仍有众多问题尚不明确，在动物上制备各种病理状态下的脊髓损伤模型是探究二者之间关联的重要手段。目前脊髓损伤动物模型的NM在大鼠、家兔、猪中较为成熟，但模拟人类脊柱退行性疾病造成慢性脊髓压迫的动物模型方法学仍不完善，多数已经发表的研究均为通过行椎板切除术后人为损伤制备脊髓损伤模型，研究其与各类电生理信号间的关联。

Cheng等验证了SEP变化与大鼠脊髓损伤程度的相关性，研究发现，脊髓受到的打击越严重，潜伏期延长和振幅的降低就越显著。另一项研究观察了不同的脊髓损伤模式与SEP变化的关系，在挫伤损伤中，SEP和MEP信号波幅迅速丧失，而压迫损伤表现为SEP和MEP信号波幅逐渐丧失，脱位损伤主要影响SEP波幅而非潜伏期。综合分析SEP和MEP信号特征，可以区分脊髓损伤类型。在证明SEP与脊髓损伤的严重程度有关的基础上，有研究利用SEP探究了不同脊髓损伤的类型之间是否具有相似性，将挫伤和横断伤术后3周大鼠的SEP变化进行了比较，发现轻度挫伤和半横断伤、中度挫伤和双侧半横切损伤、重度挫伤和完全横断伤的SEP变化大致相似。SEP也可用于判断脊髓损伤的节段，研究利用k-介质聚类和朴素贝叶斯方法，根据脊髓损伤部位提取时频分量信息，证明了SEP具有判断脊髓损伤部位的潜力。MEP和EMG也有新技术出现，如使用骨稀疏（bone-thinning）技术在大鼠中可实现侵入性更小、更安全、更容易、更稳定的MEP记录。将拉曼光谱的高灵敏度分子检测能力与EMG的多维度电生理信号采集相结合，可构建肌肉功能的化学-电生理双模态分析模型，不仅能同步解析运动中能量代谢动态与神经驱动策略，还能在临床场景中精准识别病理性肌纤维损伤特征，为运动医学优化和神经肌肉疾病诊断提供多维度数据支撑。

电生理监测在颈椎退行性疾病（DCM）中的应用价值

NM可为DCM诊疗的各个阶段提供指导，如术前评估、术中监测神经功能、判断预后等。DCM通常根据典型的临床症状和MRI进行诊断。皮层SEP及皮节SEP的波形、潜伏期、波幅等指标可用于区分神经根型颈椎病、脊髓型颈椎病和混合型颈椎病。当脊髓受压的严重程度与临床症状不相符时，各种NM监测方法均可为手术方式的选择进一步提供可靠的证据。有研究发现，术前日本骨科协会（JOA）评分与中枢运动传导时间（CMCT）异常之间存在显著相关性，且敏感性高于SEP。有研究将其归因于大多数对脊髓的压迫都是来源于腹侧和腹外侧，且脊髓后柱有多重血供的解剖特点，比皮质脊髓束更能耐受压迫。NM已被广泛应用于各类颈椎手术。在进行减压手术之前，首先要了解患者NM的基线情况，以便对术中信号的改变做出积极的诊断。如果因NM基线丧失导致无法与基线比较，其在预测术后神经功能受损风险的价值会大大降低。有研究将患者基线MEP水平从轻到重分为5类，基线MEP水平受损越重，表明术前存在严重且长期的颈髓受压，术中MEP发生报警的概率就越高，且术后出现神经功能受损的可能性就越大。基线丧失的发生率在不同类型的DCM中也存在差异，脊髓型颈椎病发生率最高（20.3%），颈椎管狭窄症次之（17.5%），而神经根型颈椎病最小（12.2%），这与术后神经功能受损的概率相一致（0.96%，0.83%，0.45%）。NM在退行性颈椎疾病术中预测神经功能受损的总敏感性为57.1%，后纵韧带骨化症（OPLL）的敏感性（71.4%）高于脊髓型颈椎病（CSM）（42.9%），而下肢瘫痪的敏感性为100%。最常见的MEP警报时间是在减压期间（63.16%），其次是置钉期间（15.79%）。尽管如此，NM能否通过及时发现术中异常做出应对措施而改善预后仍存在争议。一项研究调查了249例接受前路颈椎间盘切除融合术的患者，其中48例患者未接受NM，201例患者接受NM，结果发现，NM并未显著减少两组之间的神经功能受损发生率，认为实施NM的主要原因之一是出于医疗和法律原因，而不是为了避免并发症，且提高了患者的住院花费。Ney和Kessler通过研究患者纵向成本发现，NM的使用虽然与入院期间的花费增加相关，但可降低出院后1年内的总花费。也有研究认为，NM仅在阴性情况下具有较高的预测价值，可以排除术后新发的神经功能受损。另一项研究得出了相似的结论，前路手术的假阳性率为1.4%（n=146），后路手术的假阳性率为1.3%（n=394），两者之间没有统计学差异，所有阴性均为真阴性（n=533），监测新发神经功能受损的总体特异性为98.7%。但更多数研究证明了NM的有效性。这是因为纳入的受试者疾病种类不同，NM对于术中神经功能受损风险更大的颈椎畸形、OPLL或需要椎体切除术的患者有益。同时，单模态和多模态的NM在预测预后方面的价值也是不同的。在另一项131例颈椎椎板成形术的研究中，所有手术都实施了多模态NM，警报具备100%的敏感性和98.4%的特异性。

NM信号的变化也与预后相关。SEP出现异常则表明脊髓已受压较长时间，有研究将减压前和减压后的SEP变化由轻至重分为5类，1年随访时mJOA评分下降>2分的患者被视为进行性脊髓病，进行性脊髓病的发生率与SEP变化的分类显著相关。与SEP信号缺失相比，不可逆的SEP变化预示着术后神经功能缺损的风险更大，这是由于SEP信号丧失可能与非神经功能因素有关，如技术错误、麻醉改变和体位改变。另一项研究也证实，可逆的NM信号变化与神经功能受损无关（8/69），而永久性NM信号变化与新的神经功能受损相关（13/31）。不同手术阶段发生的NM信号变化预测术后神经功能缺损的价值也不同，在定位和减压过程中发生的NM信号变化假阳性率较高。这是因为定位和减压过程中信号的变化可能由于颈部过度伸展或减压过程中脊髓直接受压造成的。这种压力可以通过矫正颈部位置或减轻脊髓的压迫来逆转，尽管NM信号恢复可能会延迟并且直到手术结束时才发生，但手术其他阶段发生的变化可能是由潜在的缺血原因引起的，即使进行干预也不太可能逆转这种变化。MEP则被认为预测预后的价值有限。研究发现MEP没有改善仅与更长的症状持续时间相关，与预后无关，这是由于MEP只能监测皮质脊髓束的神经生理连续性，可能不能反映患者实际的神经功能恢复。但MEP监测在识别可能发生的C5神经根麻痹具有高度敏感性和特异性。然而，NM也为手术带来了一定的风险，其最常见的并发症是舌咬伤，占所有并发症的76.3%，总体发生率为0.33%；更严重的并发症包括心律失常、心动过缓和癫痫，发生率则更低。总体而言，NM在DCM中的应用是广泛而有效的，多模态NM相较于单模态NM的预测效果更优，在病变更为严重的患者中对预后的预测价值更高。

电生理监测在胸椎退行性疾病中的应用价值

与颈椎相似，在胸椎疾病的手术治疗中，也常出现患者因压迫严重导致NM信号丧失的情况。一项纳入多部位脊柱手术患者的研究表明，胸椎疾病基线MEP丧失的总体发生率为21.8%，这些无法获得基线的患者中只有6.4%在减压术后表现出信号恢复的趋势。Kazuyoshi等报道了术中MEP基线异常病例特征的多中心研究，发现胸椎病变和术前徒手肌力<3级是MEP基线异常的危险因素。另一项研究发现，男性胸椎疾病患者也与基线MEP丧失相关。有研究对此给出了解决方案，在收集不到下肢的基线时，如上肢的基线是稳定的，可以作为替代基线。

OPLL是导致胸椎管狭窄的常见病因，OPLL患者在术中出现电生理信号异常的频率更高。环形减压（CD）与后路椎板切除术（PD）是OPLL常见的两种术式，与PD相比，CD在OPLL切除后患者更易出现不同程度的MEP信号异常。这可能与CD出血量更多，导致进一步脊髓缺血有关，但两组预后没有差异，研究进一步讨论了MEP在指导PD后是否需要进一步腹侧减压中的价值，当患者在PD后出现MEP信号变化时，进一步的腹侧减压不仅不能逆转这种损伤，而且还会加剧缺血，导致更严重的脊髓损伤；相比之下，在PD过程中没有明显MEP信号变化的患者中，充分的脊髓减压可能会产生相对良好的临床结果。PD后MEP的改善也表明脊髓可以耐受腹侧减压期间的进一步缺血，但CD组和PD组之间相似的临床预后说明：如果脊髓功能已显著恢复，进一步前路减压可能不会获得更好的预后。因此，当PD后观察到明显的MEP恶化或改善时，避免进一步CD可能是更好的选择。相反，当PD后MEP无明显变化时，进一步CD可能获得更好的预后。也有研究指出，在已经出现报警之后再进行干预没有益处，这是因为减压时的胸段脊髓缺血和缺血再灌注损伤可能会加重不可逆的脊髓损伤。多模态NM对预后的预测价值优于单模态NM也在胸椎手术中得到证实。有研究总结了胸椎手术中多模态NM真阳性警报的发生时机，最常见于截骨（35.5%）、矫形（30.6%）、减压（17.8%）和螺钉置入（16.1%），其中16.1%患者表现出永久性术后神经功能受损。这一比例在不同研究中差异较大，另一项研究发现多模态NM60.3%的警报发生在减压阶段，26.8%发生在矫形阶段，12.8%发生在置钉阶段，且多数（78.8%）为SEP的变化。当多模态NM出现警报后，移除椎弓根螺钉、停止截骨或释放矫正等操作在儿童脊柱畸形矫形术中效果更好，其原因可能在于此类年轻患者术前脊髓受压比例较少，且脊髓对IONM信号异常具有较强的代偿能力，相比之下，在脊柱长期受压的患者中，源自脊髓再灌注损伤的NM警报需要更多时间才能恢复。总体而言，相较于颈椎，胸椎解剖结构更为复杂、手术难度更高、围手术期发生神经功能受损的风险更大；多项研究已证实术中NM可有效识别额外的神经功能受损，从而指导手术的进程，减少相关并发症的发生。

NM在腰椎退行性疾病中的应用价值

SEP、MEP、sEMG、tEMG以及多模态NM在腰椎疾病患者的围术期已得到广泛应用。已有多项临床研究和系统综述表明，SEP监测不仅可以显著降低术中神经受损的风险，而且对术后临床疗效有一定的预测能力。Wang等通过比较术中SEP波幅在植骨前后5min的变化与马尾神经受压程度间的关系，发现受压程度小的患者变化幅度更大，可能是由于在马尾神经受压和缺血程度较轻时，间接减压后椎管容量明显恢复，神经血供在短时间内迅速恢复，而长期的慢性压迫则会导致马尾神经发生逆行传递性神经元变性，从而引起广泛病理损害，导致其功能需要更长的时间来修复。且SEP波幅变化的绝对值受多种因素影响，建议使用SEP改善率作为评价指标。经侧方入路腰椎融合术（LLIF）具有降低椎间盘突出复发的优势，但由于需要使用牵开器穿过腰肌，导致腰丛牵拉时间过长，神经系统并发症发生率升高。在这类手术患者中，可通过对隐神经的SEP监测以评估腰丛的功能。Silverstein等对46例接受LLIF的患者术中监测了隐神经SEP，其中5名患者出现了SEP的变化，其中3例患者术后有股神经功能障碍。Jain等监测了52例患者的隐神经SEP，隐神经SEP在检测术后股神经并发症方面表现出100%的敏感性和特异性。

MEP监测在LLIF手术中的应用也存在一定优势。虽然MEP的变化对于监测单个腰椎神经根的损伤可能不敏感，但能够准确地监测支配股四头肌的腰丛完全形成的周围神经，并且可同时减少术后感觉和运动缺陷发生的可能。但MEP相较于SEP的缺点是不能连续的神经监测，因此可能对腰丛损伤的监测出现延迟。整体来看，其敏感性明显优于下肢sEMG或胫后神经SEP（100.0%和14.3%，28.6%），特异性优于sEMG，分别为97.9%和95.4%。在Kim等研究纳入的275名患者中，有14例新发神经根损伤，这14例患者均出现MEP警报，且在手术结束时未恢复。虽然MEP具备较高的敏感性，但由于神经根损伤整体出现率较低、MEP对麻醉要求很高、会增加额外的费用等原因，在腰椎手术中并未常规进行MEP监测。tEMG可对椎弓根螺钉的放置的准确性做出判断。据报道，椎弓根螺钉放置的错位率在0.3%~9%之间，神经损伤率<1%。当椎弓根螺钉位置偏移时，刺激椎弓根螺钉tEMG的警报阈值会下降，这意味着椎弓根皮质受损，但tEMG的敏感率很低，警报阈值变化很大，以至于触发阈值降低并不总是与椎弓根皮质受损相关。并且如神经根已经受损，警报的阈值也会升高，使用tEMG判断不同节段的螺钉位置时，阈值也有所不同。因此，假阴性可能会导致漏诊椎弓根皮质破损。虽然任何一种方式都无法完全避免神经功能受损，但测量相应肌群中的诱发肌电活动可以实时监测椎弓根的完整性，并指导术中的决策。这项技术为腰椎内固定术中的螺钉放置提供了额外的保障。有研究对tEMG进行了成本效益分析，发现因椎弓根壁破裂翻修造成的成本低于每台手术均进行tEMG检测的成本。

但该研究并未考虑患者在接受因内固定物失效而进行的翻修手术的花费。sEMG虽然可以在手术过程中监测肌肉活动，当机械刺激腰神经根或腰丛时，可产生重复的肌肉放电，从而表明潜在的神经受损。但也有研究指出，肌电图不是神经完整性测试，它可能无法检测导致神经受损的压迫、拉伸或局灶性缺血，且在估计螺钉距神经根的距离方面也不可靠。但sEMG可在术前判断神经根病变的种类、除外患者主观疼痛方面发挥一定的诊断作用。多模态NM可弥补各个单模态NM监测的不足。一项纳入2728例患者的研究中，多模态NM预测患者神经功能受损的敏感性和特异性分别为93.0%和99.1%，包括轻微缺陷在内的总体神经系统并发症的发生率为4.2%（n=115），其中0.37%（n=10）是永久性的。单模态NM预测患者神经功能受损的敏感性在13%到81%之间。在113例经皮内镜下椎间孔腰椎椎间融合术患者中，多模态NM预测患者神经功能受损的敏感性和特异性分别为100%和96.2%，神经系统并发症的发生率为6.2%（n=7），所有神经系统并发症都是暂时的。但也有研究显示，NM并不能降低术后神经功能受损发生率，在一项纳入34592例患者的研究中，NM组的神经根损伤发生率更高，而非NM组的脊髓损伤发生率更高。这是因为NM可能更多地用于复杂的病例，另一种可能是NM术中检测到更多异常的信号，因此导致了对神经系统状况进行了更细致的检查，从而诊断出更多的神经损伤。综上，由于腰椎术式的多样性，各类监测方法的各具优势，在经济条件允许的情况下，多模态NM可提供更优秀的敏感性和特异性。

术中NM的假阳性和假阴性

除术前已存在或术中新造成的脊髓损伤引起的电生理信号异常外，其他情况导致的电生理信号异常称为假阳性，而患者出现了额外的神经功能损伤但NM未能加以提醒，称之为假阴性。研究表明，假阴性和假阳性可能和多种因素有关，包括患者的基础疾病、麻醉药和给药途径的选择、麻醉深度、心率、血压、术者使用双极电凝器和吸引器等等。如何高效识别假阴性和假阳性，分析其原因，并加以解决是目前研究的热点之一。监测不同的肌群，但使用了同一警报阈值，是出现假阴性和假阳性的原因之一。Parkish等发现，与下肢远端肌肉相比，下肢近端肌肉的MEP信号的波幅明显较小。

Michaeli等也发现了下肢不同肌肉间MEP信号波幅的差异性，这是因为后肢远端肌肉接受皮质投射的运动神经元比例高于近端肌肉。上肢肌肉间也同样存在差异，如三头肌和胫前肌MEP信号的基线波幅通常小于三角肌、二头肌、手固有肌和足固有肌的基线的波幅。选择MEP信号波幅较大和稳定的反应的肌群，并熟悉其阈值范围，可以更可靠地显示是否发生损伤，反之，若这些肌群出现异常，则更有可能出现真阳性，如大鱼际肌MEP基线受损者或胫后神经SEP受损者神经功能损伤的发生率较高。患者的体位变化也是出现术中电生理监测异常的重要原因。在一例63岁男性患者ACDF术中，暴露病变部位后SEP和MEP信号完全消失，调整体位后，患者逐渐恢复到基线的75%~80%。如果此病例没有进行NM，则直到手术完成后才会发现神经功能受损。在手术操作之前建立可靠的术前NM基线也很重要，因为颈部定位不当导致的脊髓损伤可能不会立即显现出来，并且可能在手术过程中进展。在胸椎OPLL手术中，也容易发生因体位改变造成的MEP变化。研究发现BMI高、上胸椎病变和术前下肢肌力下降的女性患者在体位改变期间电生理信号报警的风险更高。这是因为，女性患者的背部肌肉比男性患者少，当体位改为俯卧位时，BMI高的患者可能会造成脊柱更大的活动。此外，上胸椎病变对脊髓压迫敏感，更易导致脊髓损伤。因此，对于BMI高的女性患者和上胸病变患者，应在体位改变前后检查MEP。

另一项研究也报道了一位串联型椎管狭窄患者，在行腰椎手术体位变化时出现了MEP异常，在纠正颈椎的体位后信号得以恢复。有研究总结了体位相关的发生率及危险因素，3946例脊柱手术中患者有69例（1.75%）发生体位相关的SEP信号变化，女性、年龄超过65岁、BMI高、吸烟和高血压患者发生因体位造成的术中NM异常的风险增加。三种手术情况与体位相关的SEP变化相关，包括基线异常、“超人”体位和手术时间超过200min。有研究提出由于上述原因，SEP波幅变化的绝对值在个体间差异很大，建议采用SEP波幅改善率来规避上述影响。有研究应用了支持向量回归模型判断SEP变化产生的原因，能够准确预测由于心率、血压、体温和麻醉剂量等混杂因素导致的SEP变化，并提高了识别的准确率和速度。因此，所有术中数据必须结合手术环境以及当时的手术步骤来综合判断，通过外科医生和神经监护人员、麻醉人员之间持续和直接的互动来解释。当患者突然出现信号波幅明显下降、潜伏期缩短或MEP所需的刺激强度增加时，应逐步排除影响因素。第一步是确认设备功能完好；第二步是咨询麻醉团队以确定药物或生命体征变化是否导致了NM信号异常；最后再分析可能出现在患者身上的原因。具体来说，如果在患者俯卧后发生信号下降，则应将患者放回仰卧位；如果放置椎弓根螺钉后信号发生变化，则应进行透视检查；如果截骨术后发生信号变化，应进行透视以检查脊柱后凸是否恶化。

总结与展望

NM已在全球脊柱外科手术中广泛应用，通过整合多信号优势并依赖多学科协作，可有效降低术中神经损伤风险。但其在中低收入国家推广受限，主要因费用高且缺乏明确适应证标准，仍需大规模临床试验提供证据。目前临床依赖MEP判断神经损伤，但其无法实时监测且操作规范缺失，导致部分损伤发现滞后，需结合EMG和SEP的实时数据挖掘与机器学习技术突破瓶颈。现有电生理信号利用仍不充分，SEP/MEP仅关注潜伏期和波幅，EMG评估依赖经验，亟须开发高密度表面肌电图等新型监测指标。动物模型研究亦存在局限性，现有的急性脊髓损伤模型与人类慢性损伤（如韧带骨化、椎管狭窄）病理差异显著，且物种间神经解剖差异使实验结果难以转化。完善慢性损伤动物模型构建策略及跨物种关联研究是未来重点。综上，NM技术虽已普及，但仍需推动标准化指南制定，并深度挖掘信号潜在价值以提升临床效能。

来源：中国脊柱脊髓杂志2025年第35卷第3期

(本网站所有内容，凡注明来源为“医脉通”，版权均归医脉通所有，未经授权，任何媒体、网站或个人不得转载，否则将追究法律责任，授权转载时须注明“来源：医脉通”。本网注明来源为其他媒体的内容为转载，转载仅作观点分享，版权归原作者所有，如有侵犯版权，请及时联系我们。)