選擇性脊神經根部分切斷術對痙攣性偏側肢體腦癱患兒基底節區腦代謝影響

段 宇， 張發永

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選擇性脊神經根部分切斷術對痙攣性偏側肢體腦癱患兒基底節區腦代謝影響

段 宇1， 張發永2

目的 研究選擇性脊神經后根部分切斷術對偏側肢體痙攣性癱瘓患兒早期緩解下肢痙攣作用，以及利用核磁波譜分析患兒在選擇性脊神經后根部分切斷術后基底節區的小分子代謝變化，探索該術式的“超節段反應”的機制。方法 對12～20歲年齡段偏側痙攣性肢體癱患者，在接受選擇性脊神經后根部分切斷術前后，對髖內收肌、腘繩肌和小腿三頭肌行改良的Ashworth評級。行核磁波譜分析，利用雙側基底節區域作為興趣區。分析該區域手術前后的小分子代謝圖譜。結果 手術后所有患者下肢肌群肌張力有不同程度降低(P<0.01)，其中4例患者稱獲得了類似“超節段反應”臨床表現，3例患兒上肢協調性以及精細活動改善，1例患兒斜視改善。患兒對側基底節區N-乙酰天門冬氨含量下降(P<0.05)，同側各類物質無明顯改變。結論 選擇性脊神經后根部分切除術能有效降低偏側肢體痙攣，對側基底節區N-乙酰天門冬氨減少，可能是出現“超節段反應”的機制之一。

選擇性脊神經根部分切斷術； 核磁共振波譜； 基底節； 痙攣性偏側肢體腦癱

選擇性脊神經后根部分切斷術(SDR)在神經電生理監測下，通過選擇性切斷脊神經后根中的Ⅰα類神經纖維，阻斷脊髓反射弧中的γ環路，有效解除肢體痙攣[1]。雖然切除神經纖維限制在腰骶部，但是常常有患者或其家屬反映，手術后除去下肢肌肉松解感明顯外，常常還有其他意想不到的效果，出現所謂的“超節段反應”(suprasegemental benefits,SB)，比如上肢精細運動、口腔和舌的肌肉活動、視覺注意力、認知功能和語言等[2～6]。目前SDR超節段反應的機制并不是完全清楚。目前主要的假說包括SDR手術改善了患兒大腦皮質的可塑性[7]；另一類學者則認為SDR減弱了非特異性的不適感受刺激，緩解了患者的緊張狀態[4]。

基底節是調節皮質功能的重要反饋環路。皮質紋狀體通路病變可能導致一系列的神經行為學異常。也有研究發現痙攣型腦性癱瘓患兒在基底節區出現不同程度的病理生理改變[8]。課題組認為，SDR作為一種神經纖維離斷術，可能對上一級的感覺中樞-基底節區造成影響，從而產生了下肢功能改善以外的“超節段反應”。質子核磁共振波譜分析(proton magnetic resonance spectroscopy,MRS)，能夠快速、有效、無創的檢出不同類型顱內病癥，也可作為腦損傷早期的評價工具[9]。本研究目的：(1)評價SDR緩解痙攣性偏側肢體患兒下肢肌張力早期效果；(2)通過各種量表客觀評價SDR所謂的“超節段反應”；(3)通過MRS研究SDR手術前后在丘腦和內囊后肢區域小分子代謝輪廓。

1 實驗方法

1.1 該實驗經復旦大學倫理委員會審批通過。實驗前，患者家屬都會被詳細告知試驗目的、實驗內容；家屬在充分理解實驗流程后，簽署知情同意書。受試對象從2013年3月-2015年12月，經一名神經外科副主任醫師以上專家，診斷為“偏側痙攣型腦性癱瘓”患者，并接受SDR手術。納入標準：(1)12～20年齡段；(2)既往有明確的圍產期腦損傷病史；(3)偏身痙攣，下肢肌群通過改良的Ashworsh評級，痙攣在Ⅲ級以內；(4)粗大運動功能(Gross Motor Function Classification System，GMFCS)評級在Ⅰ～Ⅲ級；(5)核磁功能平掃，腦結構無明顯異常；(6)最近6 m未服用任何藥物。排除標準：(1)原發性及進行性運動障礙病；(2)嚴重的合并癥，如：癲癇、智力發育遲緩以及異常行為等。

1.2 手術步驟 采用全身麻醉，使用短效肌肉松弛藥物氣管插管后，取俯臥位，于腰部后正中切口，顯露L2 棘突及椎板，行椎板切除。切開硬脊膜后，在手術顯微鏡下找到患側L3、L4、L5、S1 感覺根，并將各根分成4～6小束，神經肌電生理刺激儀以恒壓0.1～0.3 mA 電流刺激，確認并記錄各后根小束的閾值和肌肉收縮波范圍。結合患者的痙攣情況，選擇切斷較低閾值就能引起肌肉收縮的小束，本組切斷比例為：L2 20%～30%，L3 25%～35%，L530%～45%，S130%～45%。將切斷的后根小束再切除10 mm，以防止術后神經再生，沖洗后連續縫合硬脊膜，逐層縫合傷口。

1.3 MRS檢查 采用GE Signa Excite HD 1.5T 超導磁共振掃描儀、8 NV HEAD 線圈。1H-MRS檢查采用PROBE/SI成像序列，于T1WI 橫斷位像(TR300 ms,TE 4.5 ms)定位，對基底節區相同感興趣區行1H-MRS多體素檢查，采用點分辨波譜分析法(pointed resolved selective spectroscopy，PRESS)二維化學位移成像序列(2-dimensional chemical shift imaging sequence 2DCSI)掃描，TR 1500 ms，TE 125 ms，自動勻場。單體素興趣區在冠狀位片定位，基底節區(見圖1)，相位矩陣1 cm×1 cm×1 cm;水抑制掃描均由自動預掃描程序完成，半高帶寬(FWHM)小于10 Hz，水抑制98%水平以上。獲得的核磁波譜上定位：NAA峰在2.01 ppm，Cr在ppm，Cho在3.22 ppm。

1.4 相關評定 在手術前3 d以及手術后2 w，有高年資康復治療師對納入對象進行改良的Asthworsh分級，評估肌群包括，髖內收肌群、腘繩肌(膝屈曲肌群)和小腿三頭肌(踝跖曲肌群)。對合并手功能缺陷患兒在手術前后相同時間點行手功能評級(manual ability classification system，MACS)。對合并有斜視患者利用角膜反光點法，手術前后測量斜視嚴重程度。對合并流涎患者手術前后利用教師流涎分級法(teacher drooling scale，TDS)評定流涎嚴重程度。

1.5 統計學分析 利用SPSS 22.0統計軟件進行統計學分析。非參數Wilcoxon秩和檢驗分析下肢肌群手術前后肌張力變化(等級資料)，配對T-檢驗分析MRS值(連續計量資料，且符合正態分布，P<0.05，視為統計學意義)。

2 結 果

2.1 10男7女共17例患者最終納入本實驗研究，年齡從12～20歲之間，平均年齡14.7歲。有早產病史8例，產時窒息缺氧病史7例，雙胎1例，病理性黃疸病史1例。患者智力均正常。GMFCSⅠ級4人，Ⅱ級7人，Ⅲ級6人。其中病理征陽性13例。除外下肢肌肉痙攣，另外上肢肌肉痙攣或手功能缺陷10例，言語不清6例，斜視5例，流涎3例。所有患者頭部核磁共振顯示均無明顯腦結構異常。

2.2 興趣區MRS手術前后比較，包括痙攣同側基底節區手術前后以及對側基底節區手術前后。Cho與NAA比值在手術后患者痙攣肢體對側基底節區增加(P<0.05)，而對側NAA/Cr則下降，其余代謝比值未見明顯變化(見表1)，而Cho/Cr比值穩定，推斷NAA含量下降。

2.3 所有患者均有不同程度下肢肌群痙攣緩解，肌張力從術前2.34下降到術后1.35(P<0.01)。其中，小腿三頭肌肌張力從術前2.82下降到術后1.21；腘繩肌從術前2.37下降到術后1.51；髖內收肌群從術前2.41下降到術后1.48(見表2)。3例患者上肢協調性、靈活性改善，經MACS評定，1例患者從MACSⅡ級提高到Ⅰ級；2例患者從Ⅲ級提高到Ⅱ級；1例患兒斜視改善，從中度斜視改善到輕度斜視。合并流涎患者無明顯改善。

表1 手術前后基底節區各代謝產物含量變化±s)

手術后與手術前比較*P<0.05

表2 患者下肢各肌群肌張力手術前后對比±s)

手術后肌群與手術前比較*P<0.05,**P<0.01

A.白色方框為興趣區，左右基底節區均掃描一次；B.核磁波譜圖以及各種小分子所對的波峰

圖1 基底節區核磁波譜的興趣區以及其波譜圖

3 討 論

本研究再次證明了SDR能在術后早期有效減少下肢肌張力，本實驗對象髖內收肌群、腘繩肌和小腿三頭肌在手術后2 w均出現不同程度的降低，與之前SDR相關文獻報道類似[10]。在筆者之前文獻中，頸段SDR能夠亦有效降低上肢肌張力和促進手功能改善，證明了SDR是一種有效的降低痙攣性癱瘓患兒肌肉肌張力的方式[11]。在納入實驗的17例患者中，有3例手功能改善，1例患者斜視減輕，進一步證實了“超節段反應”在臨床的存在。

國外學者Ojemann希望通過利用功能核磁共振來研究3例SDR手術后患者皮質功能，特別注意了感覺皮質功能改變，但是仍沒有發現太多的規律結果[12]。國內學者也有研究SDR手術對感覺通路及腦代謝影響相關報道。易斌研究發現腰段SPR后患者的體感誘發電位(SSEP)潛伏期明顯延長,這表示著從周圍神經至大腦感覺皮質的傳導速度較術前減慢， SSEP產生所經過的神經通路中的神經元的興奮性降低[13]。有學者通過腦脊液代謝研究發現，痙攣性腦癱患兒在SDR手術后，谷氨酸、天冬氨酸明顯下降；而 γ-氨基丁酸、丙氨酸、甘氨酸明顯升高。谷氨酸是人腦內含量最高的游離氨基酸，也是最重要的興奮性氨基酸,而主要是脊髓中間神經元的抑制性遞質，且甘氨酸在脊髓中含量最高。此類氨基酸遞質的變化表明了中樞神經系統興奮性的降低。

筆者認為，SDR會將部分Iα神經纖維切斷，造成脊神經背根神經節的第一級神經元軸突斷裂，而該形式的機械性損傷會進一步影響脊髓中第2級神經元和在對側基底節區第3級神經元、以及整個上行傳導通路?；坠潊^神經核團與自主運動、學習能力、眼球活動、認知能力和情感等低級和高級活動有關，這些功能和能力都和臨床上所見的“超節段反應”類似[14,15]。有研究顯示，腦性癱瘓患兒基底節區功能和分子代謝較正常兒童不同。NAA/Cho的值在痙攣性腦性癱瘓患兒基底節區下降,暗示圍產期的缺血缺氧導致患兒腦內神經元丟失[16]?？偹苤琋AA是神經元中唯一的代謝產物，而NAA的減少預示著神經元的的丟失和功能喪失[17]。許多學者利用該特性，將MRS檢測病變腦區，來鑒別不同類型的神經代謝性疾病。

有研究顯示NAA和Cr、Cho、Myoinositol的比值在腦性癱瘓患者基底節區中都減少，并且NAA的降低的程度和腦癱患兒的嚴重程度成正相關[18]。根據圖1，實驗興趣區定位在丘腦和內囊的后肢，該區域也是第3級感覺神經元和神經纖維所在的位置。對側興趣區NAA含量降低，說明SDR可能對對側基底節區神經元產生負性影響，降低其興奮性。與本實驗假說相符，即SDR擾動了上行感覺神經傳導通路以及第3級感覺神經元功能。然而這種影響，是否減弱了對側基底節區神經細胞的異常活動，從而改善了患兒本體感覺和皮質活動，還需要進一步研究。

并不是所有患者都收獲了“超節段反應”，似乎“超節段反應”具有隨機性。由于納入對象數量限制，目前還不能統計哪一類的患者，更容易從SDR獲益“超節段反應”，亦或者和性別、年齡、神經切除比例等相關因素有關。根據筆者的臨床經驗，年齡越小，合并癥越輕，更容易獲得“超節段反應”。在將來的研究，課題組將進一步展開SDR對感覺傳導通路或者運動傳導通路的影響的機制研究。

4 結 論

腰部SDR早期即可改善偏側痙攣性癱瘓患兒下肢肌肉痙攣狀態，并能產生“超節段反應”，即對改善個別患者手功能及眼球運動等，該“反應”可能和對側基底節區NAA下降有關。

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The effect of selective dorsal rhizotomy for the cerebral metabolism at basal ganglia of patients with cerebral palsy-spastic hemiplegia

DUAN Yu,ZHANG Fayong.

(Department of Neurosurgery,Huadong Hospital,Fudan University,Shanghai 200040,China)

Objective To determine the metabolite profile of patients with cerebral palsy-spastic hemiplegia in the basal ganglia after selective dorsal rhizotomy (SDR) for researching the mechanism of the “suprasegemental benefits”.Methods The metabolite profile of patients with cerebral palsy-spastic hemiplegia in the both sides of basal ganglia were determined by proton magnetic resonance spectroscopy and the muscle tone of hip adductors,hamstrings and ankle plantar flexors in lower limb was assessed by the Ashworth scale before and two weeks after SDR.Results Seventeen patients were recruited in our study.The muscular tones of lower limb significantly were reduced following SDR at early time.N-acetylaspartate (NAA) at the contralateral basal ganglia decreased.Four patients separately described “suprasegemental benefits”,including strabismus and right hand activity.Conclusion SDR is an effective treatment for reducing spasm at early time.The reduced values of NAA at basal ganglia after SDR may be associated with its suprasegemential effects.

Selective dorsal rhizotomy; Proton magnetic resonance spectroscopy; Basal ganglia; Cerebral palsy-spastic hemiplegia

1003-2754(2016)10-0882-04

2016-06-07；

2016-09-29

國家自然科學基金面上項目(No.81271296)

(1.復旦大學附屬華東醫院神經外科,上海 200040；2.復旦大學附屬華山醫院神經外科,上海 200040)

張法永，E-mail:zhangfayong66@sina.com

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