術中神經電生理監測現狀與進展

張建國 喬慧

中樞神經系統和周圍神經系統共同組成復雜的神經網絡，對機體生理功能的調節起主導作用，成人神經元具有不可再生性和難以修復性，一旦損傷即造成永久性神經功能缺損，目前尚無有效治療方法［1］，因此，保護神經結構和功能至關重要，尤其是術中操作，應盡可能保留正常神經，減少醫原性損害。

神經元的刺激感受功能和沖動傳導功能是神經電生理監測的基礎。術中神經電生理監測（IONM）是通過腦電圖（EEG）、肌電圖（EMG）和誘發電位（EPs）等各種電生理技術，監測術中處于危險狀態的神經功能完整性的技術［2］，可以實時反映是否存在牽拉、缺血、熱凝等造成的神經損害，以便術者及時停止操作，使神經功能恢復正常或基本正常，減少手術相關并發癥，提高手術安全性，降低病殘率；此外，還可以輔助定位皮質功能區和重要傳導通路，識別腦神經和脊神經，鑒別不能明確的組織以及識別特定的神經組織。術中神經電生理監測技術在神經外科和骨科手術中的應用最為廣泛，近年逐漸推廣至普外科、眼科、耳鼻咽喉頭頸外科和心血管外科等，其作為保護神經功能的常規手段得到普遍認可［3］。然而，如何客觀解讀術中神經電生理監測信號改變的意義以及判讀假陽性和假陰性結果仍是術中神經電生理監測的難點；實施安全、有效的術中神經電生理監測需要專業的神經外科醫師、神經電生理科醫師和麻醉科醫師的密切配合，以指導手術，改善患者預后。

一、術中神經電生理監測技術的發展

有文獻記載的術中行神經電生理監測始于1937 年，由 Penfield 和 Boldrey［4］首次用于癲患者致灶的切除，此后零星應用于神經外科手術。至20世紀70年代，腦電圖常規用于頸動脈內膜切除術（CEA）中腦缺血、缺氧的監測。同期，脊髓監測技術開始發展，體感誘發電位（SEP）用于感覺傳導通路功能的術中監測；此后，肌電圖用于面部肌電反應的術中監測，以評價面神經功能，降低術后面癱的風險；腦干聽覺誘發電位（BAEP）常規用于顱后窩手術，以監測腦干功能；隨著運動誘發電位（MEP）用于運動功能的術中監測，進一步完善了術中神經電生理監測對神經系統的全面評估。至20世紀80年代后期，術中神經電生理監測已成為一項普遍應用的成熟技術，由于其可實現對神經功能變化的實時監測，可在術中迅速糾正可逆性神經損傷，避免永久性神經功能缺損。此外，隨著多學科的協作，術中神經電生理監測技術的應用范圍不斷擴大，技術手段更加先進，在輔助神經外科手術定位、識別特定的腦神經和解剖結構方面發揮重要作用，如多模態神經監測在蛛網膜下腔出血中的應用以及微電極記錄（MER）在腦深部電刺激術（DBS）中對神經核團亞區的定位等［5?9］。目前，術中神經電生理監測技術已應用于越來越廣泛的手術治療中。

二、主要的術中神經電生理監測技術

1.體感誘發電位 體感誘發電位是刺激周圍神經引起的皮質反應，某些情況下可直接刺激脊髓，該項技術可在一定程度上反映特異性軀體感覺傳入通路、腦干網狀結構和大腦皮質功能狀態。體感誘發電位的波形呈連續性、可重復性且易識別，對神經損傷有較高的敏感性，廣泛應用于腦血管病、腦腫瘤、脊柱脊髓手術的術中神經電生理監測［10］。體感誘發電位監測需分側進行，刺激部位根據手術要求而定，上肢刺激電極的陽極置于腕橫紋處、陰極置于距腕橫紋2～3 cm處，刺激正中神經或尺神經；下肢感覺刺激通常選擇脛后神經，刺激電極的陽極置于脛后神經走行的內踝遠端2～3 cm處、陰極置于內踝與跟腱之間的近腳踝處，也可選擇腓神經或坐骨神經。脊柱脊髓手術中體感誘發電位監測通常采用恒流電刺激，脈寬0.20～0.30 ms，刺激頻率為5 Hz，刺激強度以觀察到明顯的手指或足趾活動為宜，上肢15～35 mA、下肢30～60 mA，并在監測過程中保持穩定。記錄電極的安置參照改良國際10?20系統，上肢記錄電極置于C3’和C4’、下肢置于Cz，參考電極均置于Fz。此外，還可增加周圍神經記錄導聯以輔助評估肢體缺血情況［11］。研究顯示，電刺激周圍神經后，可在中央后回記錄到雙相負?正誘發電位（N20、P30），在中央前回記錄到相位完全倒置的正?負誘發電位（P22、N33），基于該特性，術中體感誘發電位監測可輔助定位中央溝［12?13］。近年來，有研究者嘗試通過刺激正中神經以誘發長潛伏期體感誘發電位，從而定位丘腦底核（STN）［14］。術中監測主要指標為特定峰值波幅和潛伏期，波幅降低與對刺激產生反應的纖維數目減少有關，潛伏期延長與粗纖維受壓力影響而反應遲鈍有關，其中波幅變化較潛伏期更敏感。目前尚無體感誘發電位異常的絕對判斷標準，通常為波幅降低≥50%或潛伏期延長≥10%；也可為潛伏期延長≥10%，或者波幅緩慢降低≥60%或30 min內降低≥30%［11］。除術中操作引起的缺血、燒灼等因素外，麻醉藥亦影響體感誘發電位，還應綜合考慮各種生理指標如體溫、腦灌注、血氧水平和通氣等的影響［15］。應用優化的體感誘發電位監測可減少信號處理時間并及時反饋神經傳導通路的變化。

2.運動誘發電位 運動誘發電位監測通過直接電刺激（DES）、經顱電刺激（TES）或經顱磁刺激（TMS）運動皮質，產生下行電生理反應，經皮質脊髓束傳導，在體表記錄到可測量的電生理信號——復合肌肉動作電位（CMAP），或在脊髓記錄到刺激皮質運動神經元興奮產生的D波，用于判斷運動神經自皮質至肌肉這一傳導通路的同步性和完整性，可用于顱腦創傷手術中標記運動區、預測術后運動功能，以及脊柱脊髓手術中判斷運動功能是否保留、反映脊髓前索和側索運動功能。目前，經顱磁刺激監測運動誘發電位的應用尚不成熟，主要采用經顱電刺激，刺激電極的陽極置于Cz’、陰極置于C3和C4，通常選擇針電極或螺旋電極以達到較好的刺激效果；記錄電極置于脊髓、周圍神經或肌肉，尤以脊髓記錄到的信號相對清晰和穩定。記錄電極的安置位置不同，電刺激參數也不同，記錄電極置于脊髓時，可采用單脈沖方波刺激，脈寬0.30～0.50 ms，刺激頻率20～50 Hz，刺激強度400～800 V或100～200 mA；記錄電極置于周圍神經或者肌肉時，可采用3～6個刺激序列的多脈沖方波刺激，脈寬0.10～0.30 ms、間隔2 ms，刺激強度300～1000 V。由于運動誘發電位波幅不穩定、變異性較大，術中監測的預警閾值尚未達成統一，通常采取定性監測，連續出現波形異常、響應時間延長或波幅明顯降低時即可判斷為脊髓損傷，至復合肌肉動作電位完全消失時出現運動障礙。脊髓記錄到的運動誘發電位信號相對穩定，由D波和I波組成，D波波幅降低≥50%或潛伏期延長≥10%提示脊髓運動功能損傷。運動誘發電位受一系列因素的影響，尤其是麻醉藥，一般采用靜脈麻醉，禁用肌松藥或在嚴格四成串刺激（TOF）肌松監測下進行［16］。為減少運動誘發電位引起的興奮性中毒、癲發作等并發癥，監測時刺激頻率不宜過快、刺激電流亦不宜過強。由于D波可在T8及以上水平的皮質脊髓束直接記錄到，故脊髓運動功能受麻醉藥的影響相對較小。

3.聽覺誘發電位 顱后窩和顱底腦干手術極易損傷聽覺傳導通路，而對聽覺系統的監測則有助于辨別重要解剖結構，實時預警，以避免永久性神經損傷［17?19］。聽覺誘發電位（AEP）包括腦干聽覺誘發電位、耳蝸電圖（EcochG）和蝸神經動作電位（CNAP）。（1）腦干聽覺誘發電位：波峰記錄Ⅰ～Ⅶ波共7個主波成分，各個成分對應的神經發生源不同，Ⅰ波為蝸神經顱外部分，Ⅱ波為蝸神經顱內部分和耳蝸神經核，Ⅲ波為耳蝸神經核，Ⅳ波為外側丘系和上橄欖核復合體，Ⅴ波為下丘腦和對側外側丘系，Ⅵ波為內側膝狀核，Ⅶ波為丘腦輻射，據此可以大致判斷損傷部位，其中Ⅰ、Ⅲ和Ⅴ波最易辨認，也是腦干聽覺誘發電位的重要監測指標。腦干聽覺誘發電位的波形相對穩定，較少受麻醉藥的影響。（2）耳蝸電圖：記錄電極為針電極，自骨膜插入至覆蓋中耳岬骨部軟組織；參考電極置于同側乳突，該監測技術相對客觀，不依賴患者反應，可作為腦干聽覺誘發電位的替代方法。（3）蝸神經動作電位：記錄電極直接置于蝸神經或腦干附近，可記錄到蝸神經顱內段的復合動作電位（CAP），通常無信號延遲，故可實時監測聽覺功能。

4.肌電圖 肌電圖通過記錄神經肌肉的生物電活動，以評估支配肌肉的神經功能，并于術中有目的地刺激神經以判斷運動傳導通路的完整性或在術野中定位運動神經。盡管運動誘發電位監測可以提供運動傳導通路的完整信息，但其對特定神經根損傷的敏感性較低，而肌電圖則提供了監測支配肌肉的腦神經、脊神經根和外周神經的方法［20?21］。術中通過刺激可疑組織觀察其肌電變化，以判斷是否為神經組織并定位，從而避免醫原性損傷。肌電圖通常用于面肌痙攣微血管減壓術中監測、神經根術中監測、H反射試驗和喉返神經監測等。

5.腦電圖 腦電圖可記錄到電極鄰近皮質神經元自發性電活動的平均細胞外電位，廣泛應用于癲患者，其特征性棘波異常改變可定位致灶。腦電圖對中樞神經系統缺血、缺氧高度敏感，亦可用于腦灌注評估，并廣泛應用于頸動脈手術的術中監測［22］。絕大多數靜脈麻醉藥在腦電圖上呈現劑量依賴性抑制，故可用于監測麻醉深度。微電極記錄是立體定向手術中監測神經元電活動的重要技術，可記錄腦深部神經元的電活動，由于灰質與白質神經細胞的電活動不同，故腦深部神經核團的自發性放電模式亦不同，根據神經元放電特點可輔助確定電極出入神經核團的相對位置，計算電極在神經核團內的長度，以判斷靶點核團與毗鄰核團的相對位置關系。由于立體定向手術通常在局部麻醉下進行，可通過患者的主動或被動運動、感覺刺激和閃光刺激等進一步確認神經核團內感覺和運動區等亞區。由此可見，微電極記錄是實現手術靶點精準定位的重要技術［23］。

6.閃光刺激視覺誘發電位 視覺誘發電位（VEP）主要監測自視網膜至枕葉皮質的視覺傳導通路的完整性，主要用于視交叉鄰近病變手術，腫瘤包繞視神經時有助于區分腫瘤與視神經。然而，由于視覺誘發電位受麻醉藥、溫度和血壓的影響較大，臨床對視覺誘發電位的解讀相對復雜，故較少應用于臨床。

三、術中神經電生理監測的臨床應用進展

1.顱后窩手術 顱后窩手術以聽神經瘤居多，腫瘤與面神經顱內段關系密切，手術治療原則是最大限度安全切除腫瘤的同時，保留面神經功能。顱后窩腫瘤切除術和三叉神經痛微血管減壓術中，監測面肌運動誘發電位可以更好地識別面神經位置和走行，以盡可能保護面神經功能。同樣，針對手術操作可能牽拉的腦神經，聯合應用體感誘發電位、腦干聽覺誘發電位和肌電圖等手段，評估腦干功能，保護聽神經功能。此外，面肌痙攣微血管減壓術中根據特有的異常肌反應［AMR，亦稱側方擴散反應（LSR）］，可以輔助術者判斷責任血管，如果責任血管與面神經分離后異常肌反應消失，提示面神經減壓充分［24?25］。但是異常肌反應的發生機制目前尚不清楚，普遍存在假陽性和假陰性結果。一項Meta分析納入16項臨床研究共1301例面肌痙攣患者（包括893例術中異常肌反應完全消失且術后癥狀完全緩解、111例術中異常肌反應完全消失但術后癥狀未完全緩解、227例術中異常肌反應殘留但術后癥狀完全緩解、70例術中異常肌反應殘留且術后癥狀未完全緩解），結果顯示，異常肌反應預測臨床癥狀緩解的靈敏度為0.80、特異度為0.39［26］。但該項指標尚不足以作為判斷手術預后的標準［27?28］。主要通過刺激面神經顳支在頦肌記錄異常肌反應，或者刺激面神經下頜緣支在眼輪匝肌記錄異常肌反應。近年有研究者通過改變刺激電極的方向以提高異常肌反應監測的準確性［29］。亦有研究顯示，通過刺激責任血管壁于面肌記錄Z～L反應，可以輔助判斷真正的責任血管［30］。

2.脊柱脊髓手術 脊柱脊髓手術極易損傷神經根和脊髓，嚴重影響肢體功能，術中神經電生理監測神經功能即顯得尤為重要。體感誘發電位和運動誘發電位可監測感覺和運動傳導通路的完整性，實時反映脊髓功能，及早判定影響神經根、脊髓灌注或導致脊髓損傷的操作；肌電圖可確定脊髓腫瘤范圍、判斷螺釘植入位置的準確性、評估脊神經根功能；脊髓誘發電位（SCEP）可直接監測脊髓內神經信號的傳導，且信號穩定、清晰，不受麻醉藥的影響。此外，術中聯合應用體感誘發電位、運動誘發電位和肌電圖的多模態神經監測技術可同時兼顧感覺傳導通路和運動傳導通路，最大限度減輕神經損傷，減少術后并發癥［10，31］。因此可以根據手術部位選擇適宜的術中神經電生理監測方案，例如，頸椎手術最常應用上肢體感誘發電位和上肢運動誘發電位；胸腰椎手術主要采取下肢體感誘發電位聯合肌肉或脊髓運動誘發電位，如果病變累及T1～2，還應聯合采取上肢體感誘發電位和運動誘發電位。術中應連續監測誘發電位，由于誘發電位變化可能滯后于神經損傷，因此完成手術操作后仍繼續監測30 min，以及時發現潛在的神經損傷。研究顯示，術中神經電生理監測可以改善遠期運動功能預后，降低脊髓內神經損傷發生率，特別是減少腰椎手術后30 d神經系統并發癥以及監測頸椎后路手術中神經損傷［32］。痙攣性腦癱患者行選擇性脊神經背根切斷術（SDR）以改善下肢痙攣時，術中監測肌電圖可指導術者切斷來自肌梭的牽張反射脊神經后根小束，同時避免誤切支配肛門括約肌的神經［33?34］，監測肌群擴大至包括肛門括約肌在內的23個肌群，電刺激方式分為單脈沖刺激和成串刺激，其中，單脈沖刺激脈寬為0.05～0.50 ms、刺激強度自0.01 mA逐漸增加，主要用于區分脊神經背根和腹根、識別肛門括約肌相關神經根，并為后續的成串刺激確定刺激強度；成串刺激刺激頻率為50 Hz，刺激時間持續1 s，如果刺激頻率為30～50 Hz時，脊髓運動神經元僅對首次刺激有反應。對肌電圖結果的判讀大致分為3種類型：（1）成串刺激誘發的肌電放電模式。（2）成串刺激誘發的肌電反應傳播模式。（3）單脈沖刺激誘發的初始肌電圖。

4.立體定向手術 立體定向腦深部核團毀損術或腦深部電刺激術對神經核團的精準定位有極高的要求，影像學定位丘腦底核、蒼白球內側部（GPi）和丘腦等神經核團可能存在偏差，而微電極記錄則可準確定位手術靶點［40］。定位丘腦底核時，可根據針道中不同神經元的特征性電活動加以辨認，丘腦網狀核內神經元電活動呈現低頻、不規則特點；進入未定帶后，偶見神經元放電，伴低背景噪音；進入丘腦底核，背景噪音突然增強，伴明顯的簇狀放電或不規則電活動；穿出丘腦底核后，背景噪音迅速降低；進入黑質，神經元呈現規則的緊張型放電，放電頻率略高于丘腦底核。定位蒼白球內側部時，可根據針道中紋狀體、蒼白球外側部（GPe）和蒼白球內側部的神經元放電模式特點加以辨認，紋狀體神經元放電頻率約1 Hz，伴長靜息期；蒼白球外側部神經元放電頻率可以是高頻率（約50 Hz）伴放電間歇，也可以是低頻率（約20 Hz）伴簇狀放電；蒼白球內側部神經元放電呈高頻率（60～80 Hz）緊張型特點，此外，還可根據神經元電活動對肢體活動的反應以判斷神經元所處的感受野，蒼白球內側部下方約1 mm處即為視束，予閃光刺激后可監測到電信號改變并聽到明顯嘶嘶聲，進而推斷其邊界。定位丘腦腹中間核（Vim）時，根據特征性神經元電活動將其與鄰近神經核團相辨別，丘腦腹尾側核（Vc）位于丘腦腹中間核的后方，其感覺神經元對感覺刺激做出反應，呈現口周部偏內側、下肢偏外側的特定軀體感覺投射特點；多數運動相關神經元位于丘腦腹中間核和丘腦腹嘴后核，在主動或被動運動時可以記錄到神經元電活動變化［41］。此外，微電極記錄監測到的神經元電活動與肢體肌電反應之間也存在關聯性，丘腦腹中間核、蒼白球內側部和丘腦底核的震顫頻率與肢體震顫節律有相關性［42］。β節律特點仍是目前研究熱點，業已證實，β節律活動在丘腦底核背外側區最顯著，且與手術療效顯著相關［43］。上述神經核團的神經元電活動特點可以輔助選擇最佳手術靶點。目前，大多數醫療中心仍以單通道微電極記錄為主，也有少數采用多通道微電極記錄，通過比較2～5個針道的神經元電活動，選擇最佳針道并植入刺激電極，從而提高手術療效［44］。

5.腦血管病手術 術中神經電生理監測亦廣泛應用于腦血管病手術，尤其是顱內動脈瘤、顱內動靜脈畸形的手術治療以及頸動脈內膜切除術，可實時監測腦血流量和腦灌注，及時發現術中血管誤夾或栓塞導致的缺血事件，常用監測技術包括體感誘發電位、運動誘發電位、視覺誘發電位、腦干聽覺誘發電位和腦電圖。體感誘發電位變化通常早于不可逆性缺血事件，是評估缺血程度的重要手段，與腦電圖聯合應用可及時判斷缺氧、缺血狀態；運動誘發電位在預測深穿支血管源性缺血事件上較體感誘發電位更有效，二者聯合應用既可評估大腦皮質和感覺傳導通路的損傷，又可評估皮質下和運動傳導通路的損傷。某些特殊部位動脈瘤或動靜脈畸形手術中，可再增加視覺誘發電位/腦干聽覺誘發電位監測。因此實際應用中，需根據手術操作的具體情況制定個體化方案，聯合應用多種術中神經電生理監測技術，以最大限度保護神經功能并減少醫原性不良事件的發生［45］。

由此可見，術中神經電生理監測具有廣泛的應用前景，未來將更加著重于以下方面的研究：（1）監測可靠性的提升，盡可能減少麻醉藥的影響，準確反映神經功能。（2）對精細神經功能的監測與保護，能夠及時反饋術中精細神經功能的變化，進而良好預測術后神經功能預后。（3）減少其對手術操作和手術時間的影響。（4）更加精準定位，使患者能夠從神經調控手術中最大程度獲益。（5）個體化治療和多模態診療，結合術中MRI、神經系統導航等全面定位病變部位和評估病情，以制定個體化治療方案，從而實現最準確、有效的神經功能監測。

四、我國術中神經電生理監測的現狀及發展方向

1994年，首都醫科大學附屬北京天壇醫院率先開展術中神經電生理監測，迄今已有近30年的歷史，最初僅應用于神經外科，后逐步擴展至骨科、耳鼻咽喉頭頸外科和普外科等，目前有少數醫療中心的心血管外科和婦產科也開始應用該項技術。

對于可能造成永久性神經損傷的手術，術中神經電生理監測至關重要，可以有效降低腦血管病手術、腦腫瘤手術和脊柱脊髓手術等的病殘率和并發癥發生率。我國人口基數龐大，神經系統疾病發生率較高，據2016年第13屆中國腦血管病論壇數據，我國顱內動脈瘤發生率在中年人群中高達7%，這意味著有數百萬的潛在患者需手術治療［46］；此外，我國腦腫瘤新發生率和病死率也躍居全球首位［47］，術中神經電生理監測在顱后窩腫瘤手術中可降低腦神經損傷的發生率，并被認為是標準手術的重要輔助措施。近年來，我國迅猛發展的功能神經外科亦對術中神經電生理監測的普及提出了更高要求，腦深部電刺激術和癲外科手術中神經電生理監測在腦區定位中具有無可比擬的作用，主要包括皮質腦電圖和腦深部電極。

為了更好地實現術中神經電生理監測的普及，2009年成立中國醫師協會神經外科醫師分會神經電生理專業委員會［48］，并于2018年制定《中國神經外科術中電生理監測規范（2017版）》［2］，這是我國首個神經外科領域術中神經電生理監測的操作規范和技術標準。術中神經電生理監測是臨床交叉學科，需多學科配合，但目前仍缺乏專業從業人員，且從事臨床電生理的人員多隸屬神經內科，限制了該項技術在外科手術中的應用，因此，需進一步完善神經電生理專業人員的培養制度。此外，成立神經電生理學會也是發展方向，可以加強學科交叉和融合，增進專業人員的培養，促進學科發展［49］。

利益沖突 無