视觉诱发电位范围术中神经电生理监测的信号改变的意义与意义

作者：首都医科学校附属上海天坛医院神经眼科（张建国）；上海市神经外科研究所（张建国，乔慧）

中枢神经系统和周边神经系统共同构成复杂的血管网络，对人体生理功能的调节起主导作用，成人神经元具备不可再生性和无法恢复性，一旦受损即引起永久性神经功能损伤，目前尚无有效治愈方式，因此，保护神经结构和功用至关重要，尤其是术中操作，应尽可能保留正常神经，减少医原性损伤。

神经元的剌激感受功能和冲动传导功能是神经电生理检测的基础。术中神经电生理检测（IONM）是通过脑电图（EEG）、肌电图（EMG）和造成电位（EPs）等诸多电生理技术，监测术中进入危险状况的神经功能完整性的科技，可以即时反映是否存在牵拉、缺血、热凝等导致的血管损伤，以便术者立即中止操作，使神经功能修复正常或基本正常，减少手术相关并发症，提高手术安全性，降低病残率；另外，还可以辅助定位皮质功能区和重要传导通路，识别脑血管和脊神经，鉴别不能确立的组织及其识别特定的神经组织。

术中神经电生理检测科技在血管内科和外科切除中的应用最为广泛，近年逐步推广至普外科、眼科、耳鼻气管头颈外科和心神经外科等，其成为保护神经功能的常规方法受到普遍认同。然而，如何客观解读术中神经电生理检测信号改变的含义或者测量假阳性和假阴性结果仍是术中神经电生理监测的难点；实行安全、有效的术中神经电生理检测必须专业的血管内科医生、神经电生理科医师和麻醉科医生的密切配合，以指导手术，改善病人病程。

1.术中神经电生理检测技术的发展

有文献记载的术中行神经电生理监测始于1937年，由Penfield和Boldrey首次用于哮喘病人致灶的手术，此后零星应用于神经外科切除。至20世纪70年代，脑电图常规用于颈静脉内膜切除术（CEA）中脑梗死、缺氧的检测。同期，脊髓监测科技开始发展，体感诱发电位（SEP）用于感觉传导通路功能的术中检测；然而，肌电图用于脸部肌电反应的术中检测，以评判面神经功能，降低术后癫痫的风险；躯干听觉诱发电位（BAEP）常规用于颅后窝手术，以检测胰腺功能；随着运动造成电位（MEP）用于运动用途的术中检测，进一步加强了术中神经电生理检测对神经系统的全面检测。

至20世纪80年代前期，术中神经电生理检测已变成一项普遍应用的成熟科技，由于其可推动对神经功能差异的即时检测，可在术中逐渐纠正可逆性神经病变，避免永久性血管功能损伤。此外，随着多学科的协作，术中神经电生理检测科技的应用范围不断缩减，技术方法非常先进，在辅助神经外科切除定位、识别特定的脑脊髓和病理结构方面发挥重要功用，如多模态神经监测在蛛网膜下腔出血中的应用及其微电极记录（MER）在脑深部电刺激术（DBS）中对神经核团亚区的定位等。目前，术中神经电生理检测科技已应用于越来越广泛的手术治愈中。

2.主要的术中神经电生理检测技术

2.1体感诱发电位

体感诱发电位是刺激周围血管造成的皮质反应，某些状况下可直接刺激神经，该项科技可在必定程度上体现特异性躯体感觉传入通路、脑干网状结构和脑部皮质功能状况。体感诱发电位的波形呈连续性、可重复性且易识别，对神经病变有较高的脆弱性，广泛应用于脑神经病、脑血栓、脊柱椎体切除的术中血管电生理检测。

体感诱发电位测量需分侧进行，刺激部位根据手术规定而定，上肢刺激电极的阳极置于腕横纹处、阴极置于距腕横纹2~3cm处，刺激正中神经或尺神经；脊椎感觉刺激一般选择胫后血管，刺激电极的阳极置于胫后血管走行的内踝远端2~3cm处、阴极置于内踝与胫骨之间的近背部处，也可选择腓神经或坐骨神经。

关节滑膜切除中体感诱发电位测量一般采用恒流电刺激，脉宽0.20~0.30ms，刺激频率为5Hz，刺激强度以观察到显著的脚趾或手指活动为宜，上肢15~35mA、下肢30~60mA，并在监测过程中保持稳定。记录电极的安置参照改良国际10-20系统，上肢记录电极置于C3’和C4’、下肢置于Cz，参考电极均放在Fz。此外，还可降低周边神经记录导联以辅助检测肢体缺血情况。

研究显示，电刺激周边神经后，可在中央后回记录到双相负-正导致电位（N20、P30），在中央前回记录到相位完全倒置的正-负诱发电位（P22、N33），基于该特征，术中体感诱发电位测量可辅助定位中央沟。近年来，有探究者尝试借助刺激正中神经以引起长潜伏期体感诱发电位，从而定位丘脑底核（STN）。

术中检测主要指标为特定峰值振幅和潜伏期，波幅降低与对刺激造成反应的纤维数量下降有关，潜伏期延长与粗纤维受压力制约而反应迟缓有关，其中波幅差异较潜伏期更脆弱。目前尚无体感诱发电位异常的绝对判定标准，通常为波动过高≥50%或潜伏期延长≥10%；也可为潜伏期延长≥10%，或者幅度缓慢减弱≥60%或30min内增加≥30%。除术中操作导致的缺血、烧灼等原因外，麻醉药亦影响体感诱发电位，还应综合考量诸多生理指标如血压、脑灌注、血氧水平和通气等的制约。应用改进的体感诱发电位测量可避免讯号处理时间并迅速反馈神经传导通路的变化。

2.2运动导致电位

运动造成电位测量通过直接电刺激（DES）、经颅电刺激（TES）或经颅磁刺激（TMS）运动皮质，产生下行电生理反应，经皮质神经束传导，在体表记录到可检测的电生理信号——复合肌肉动作电位（CMAP），或在神经记录到刺激皮质运动神经元兴奋产生的D波，用于判断运动神经自皮质至肌肉这一传导通路的同步性和完整性，可用于脊髓损伤手术中标记运动区、预测术后运动功能，以及脊椎神经切除中判定运动功能是否保留、反映脊髓前索和侧索运动功能。

目前，经颅磁刺激监测运动造成电位的应用尚不成熟，主要运用经颅电刺激，刺激电极的阳极置于Cz’、阴极置于C3和C4，通常选用针电极或螺旋电极以超过较好的刺激效果；记录电极置于脊椎、周围血管或肌肉，尤以神经记录到的信号相对清晰和稳固。记录电极的安置位置不同，电刺激参数也不同，记录电极放在脊髓时，可采用单脉冲方波刺激，脉宽0.30~0.50ms，刺激频率20~50Hz，刺激强度400~800V或100~200mA；记录电极放在旁边神经以及肌肉时，可选用3~6个刺激序列的多脉冲方波刺激，脉宽0.10~0.30ms、间隔2ms，刺激强度300~1000V。

因为运动造成电位波幅不稳固、变异性较大，术中检测的预警阈值尚未达成统一，通常采用定性检测，连续发生波形异常、响应时间减短或波动明显减少时即可判定为神经病变，至复合肌肉动作电位完全消失时发生运动障碍。脊髓记录到的运动造成电位信号相对稳固，由D波和I波组成，D波波动过高≥50%或潜伏期延长≥10%提示脊髓运动功能受损。运动造成电位受一系列原因的妨碍，尤其是镇痛药，一般选用静脉麻醉，禁用肌松药或在严格四成串刺激（TOF）肌松监测下进行。

为避免运动造成电位引起的兴奋性脑炎、癫痫发作等并发症，监测时刺激频率不宜过快、刺激电流亦不宜过强。由于D波可在T8及以上水平的皮质神经束直接记录到，故脊髓运动功能受麻醉药的妨碍相对较小。

2.3听觉诱发电位

颅后窝和脊髓小脑手术极易受损听觉传导通路，而对听觉系统的检测则有助于鉴别重要解剖结构，实时预警，以防止永久性血管病变。听觉诱发电位（AEP）比如脑部视觉造成电位、耳蜗电图（EcochG）和蜗神经动作电位（CNAP）。

（1）心肌听觉诱发电位：波峰记录Ⅰ~Ⅶ波共7个主波成分，各个成分对应的神经出现源不同，Ⅰ波为蜗神经颅外部份，Ⅱ波为蜗神经脊髓部分和内耳神经核，Ⅲ波为耳蜗神经核，Ⅳ波为左侧丘系和上橄榄核复合体，Ⅴ波为下丘脑和对侧两侧丘系，Ⅵ波为右侧膝状核，Ⅶ波为丘脑辐射，据此可以大概推断损伤部位，其中Ⅰ、Ⅲ和Ⅴ波最易识别，也是心肌听觉诱发电位的重要观测指标。脑干听觉诱发电位的波形相对稳固，较少受麻醉药的影响。

（2）耳蜗电图：记录电极为针电极，自脊髓插入至覆盖中耳岬骨部软组织；参考电极放在同侧乳突，该检测技术相对客观，不依赖患者反应，可作为脊髓听觉诱发电位的替代方式。

（3）蜗神经动作电位：记录电极直接置于蜗神经或脑干附近，可记录到蜗神经脊髓段的复合动作电位（CAP），通常无信号延迟，故可即时检测听觉功能。

2.4肌电图

肌电图借助记录神经肌肉的生物电活动，以检测支配肌肉的血管功能，并于术中有目的地刺激血管以判断运动传导通路的完整性或在术野中定位运动神经。尽管运动造成电位测量可以提供运动传导通路的完整信息，但其对特定神经根病变的脆弱性较低，而肌电图则提供了测量支配肌肉的脑血管、脊神经根和外周血管的方式。术中借助刺激可疑组织观察其肌电变化，以判定是否为神经组织并定位，从而导致医原性损害。肌电图一般用于面肌疼痛微静脉减压术中监测、神经根术中检测、H反射实验和喉返神经检测等。

2.5脑电图

脑电图可记录到电极邻近皮质脊髓元自发性电活动的平均细胞外电位，广泛应用于疾病病人，其特点性棘波异常改变可定位致灶。脑电图对中枢神经系统缺血、缺氧高度脆弱，亦可用于脑灌注评估，并广泛应用于颈静脉切除的术中监测。绝大多数静脉麻醉药在脑电图上显现剂量依赖性拮抗，故可用于检测麻醉深度。微电极记录是立体定向手术中检测神经元电活动的重要科技，可记录脑深部神经元的电活动，由于灰质与白质神经细胞的电活动不同，故脑深部神经核团的自发性放电路径亦不同，根据神经元放电特性可辅助确认电极出入神经核团的相对位置，计算电极在神经核团内的厚度，以判断靶点核团与邻近核团的相对位置关系。

因为立体定向手术一般在局部麻醉下进行，可借助患者的主动或被动运动、感觉刺激和闪光刺激等进一步证实神经核团内似乎和运动区等亚区。由此可见，微电极记录是推动手术靶点精准定位的重要技术。

2.6闪光刺激视觉造成电位

视觉造成电位（VEP）主要检测自视网膜至枕叶皮质的触觉传导通路的完整性，主要适于视交叉邻近病变手术，肿瘤包绕视神经时有助于区别肿瘤与视神经。然而，由于视觉造成电位受麻醉药、温度和体温的妨碍较大，临床对视觉造成电位的阐述相对复杂，故较少应用于临床。

3.术中血管电生理检测的临床应用进展

3.1颅后窝手术

颅后窝手术以听神经瘤居多，肿瘤与面神经脊髓段关系紧密，手术治疗方法是最大限度安全手术肿瘤的同时，保留面神经功能。颅后窝病灶切除术和三叉神经痛微静脉减压术中，监测面肌运动造成电位可以更好地识别面神经位置和走行，以尽可能保护面神经功能。同样，针对手术操作可能牵拉的脑血管，联合应用体感诱发电位、脑干听觉诱发电位和肌电图等方式，评估脑部功能，保护听神经功能。此外，面肌疼痛微静脉减压术中根据特有的异常肌反应［AMR，亦称侧方扩散反应（LSR）］，可以辅助术者判断责任血管，如果责任血管与面神经分离后异常肌反应消失，提示面神经减压充分。但是异常肌反应的出现模式现在尚不知道，普遍存在假阳性和假阴性结果。

一项Meta分析纳入16项临床研究共1301例面肌痉挛患者（比如893例术中异常肌反应完全消失且术后病症完全解决、111例术中异常肌反应完全消失但术后病症未完全解决、227例术中异常肌反应残留但术后病症完全解决、70例术中异常肌反应残留且术后病症未完全解决），结果显示，异常肌反应分析临床病症加重的灵敏度为0.80、特异度为0.39。但该项指标尚不从而成为判定手术疗效的标准。

主要借助刺激面神经颞支在颏肌记录异常肌反应，或者刺激面神经下颌缘支在眼轮匝肌记录异常肌反应。近年有探究者借助改变刺激电极的方向以提升异常肌反应检测的确切性。亦有研究显示视觉诱发电位范围，通过刺激责任血管壁于面肌记录Z~L反应，可以辅助判断真正的责任血管。

3.2脊柱椎体切除

关节滑膜切除极易磨损神经根和脑部，严重制约肢体功能，术中血管电生理检测脊髓功能即变得尤为重要。体感诱发电位和跑步诱发电位可测量似乎和运动传导通路的完整性，实时反映脊髓功能，及早判定影响血管根、脊髓灌注或造成神经病变的操作；肌电图可确认心肌梗死范围、判断螺钉植入位置的确切性、评估脊神经根功能；脊椎导致电位（SCEP）可直接检测脊髓内血管信号的传导，且信号稳定、清晰，不受麻醉药的影响。

另外，术中联合应用体感诱发电位、运动导致电位和肌电图的多模态神经检测科技可同时兼具感觉传导通路和运动传导通路，最大限度降低血管病变，减少术后并发症。因此可以按照手术部位选择适合的术中神经电生理检测方案，例如，颈椎手术最常应用上肢体感诱发电位和腹部运动导致电位；胸肋骨切除主要采取四肢体感诱发电位联合肌肉或神经运动造成电位，如果肿瘤累及T1~2，还应联合采用背部体感诱发电位和运动造成电位。

术中应连续检测诱发电位，由于导致电位差异可能停滞于血管病变，因此完成手术操作后仍再次检测30min视觉诱发电位范围，以及时看到潜在的神经病变。研究显示，术中血管电生理检测可以提高远期运动功能预后，降低心肌内血管病变发生率，特别是降低关节手术后30d神经系统并发症或者检测腰椎后路手术中血管病变。

痉挛性中风病人行选择性脊神经背根切断术（SDR）以缓解下肢水肿时，术中检测肌电图可指导术者切断来自肌梭的牵张反射脊神经后根小束，同时减少误切支配会阴括约肌的血管，监测肌群扩大至包括腹部括约肌在内的23个肌群，电刺激方法分为单脉冲刺激和成串刺激，其中，单脉冲刺激脉宽为0.05~0.50ms、刺激强度自0.01mA逐渐降低，主要适于区分脊神经背根和腹根、识别肛门括约肌相关血管根，并为后续的成串刺激确定刺激强度；成串刺激刺激频率为50Hz，刺激时间大幅1s，如果刺激频率为30~50Hz时，脊髓运动神经元仅对首次刺激有反应。

对肌电图结果的判别大致分为3种类型：（1）成串刺激引起的肌电放电方式。（2）成串刺激引起的肌电反应传播方式。（3）单脉冲刺激引起的初始肌电图。

3.3癫痫及功能区定位手术

癫痫外科切除中通过测量皮质脑电图（ECoG）精确推断样放电部位和范围，辅助定位致灶，以指导手术切除范围。但是针对伴海马硬化（HS）的脑叶癫痫病人，术中皮质脑电图测量对放疗切除范围无显著指导意义，这是因为残留的棘波与术后疾病复发之间无显著关联性；而针对不伴海马硬化的额叶癫痫病人，通过术中皮质脑电图监测确认手术切除范围，可避免插管后复发；MRI阴性的额叶癫痫病人需通过植入脑部电极测量样放电以判定发作起始区。皮质脑电图主要用于脊髓疾病和脑部外局限性疾病病人，无明确病灶的额叶外癫痫病人则需埋置皮质脑电图电极以监测样放电。越来越多的研究表明，通过术中皮质脑电图测量高频震荡活动以判定手术切除范围，可以明显提升手术效果，改善预后。

随着立体定向脑电图（SEEG）的应用，脑电测量在时间和空间区分力上均有较大提升，对疾病发作起始区的定位非常准确。功能区肿瘤的放疗治疗是血管内科的难点之一。由于肿瘤毗邻或累及功能区，需权衡手术摘除范围与功用保护。术中神经电生理检测可以有效推动运动、感觉、语言等用途区的准确定位，有助于术者判断病症与用途区邻近关系，有对于性地建立手术策略，从而减少手术操作造成的功能区受损。

现在，功能区损伤的术中血管电生理检测科技主要为体感诱发电位和直接电刺激。体感诱发电位具有在中央区呈相位倒置的特点，对周边神经（如正中神经）进行电刺激，可在中央后回记录到双相负-正导致电位、在中央前回记录到相位完全倒置的双相正-负诱发电位，该原则简便易行且成功率较高，是公认的可在功能区肿瘤切除中推动中央沟定位的有效方式。

术中直接电刺激可即时检测皮质功能区和皮质下通路，运动功能区的定位可在身体麻醉或激活麻醉下完成，而语言功能区的定位则须在激活麻醉下完成，术前规避患者进行培训，使其熟悉相应任务，通常选用图片命名试验，也可依照病人个体情况选取文句阅读、文句理解、听觉反应命名等其它实验。

3.4立体定向手术

立体定向脑深部核团毁损术或脑深部电刺激术对神经核团的准确定位有极高的要求，影像学定位丘脑底核、苍白球内侧部（GPi）和丘脑等血管核团可能存在偏差，而微电极记录则可精确定位手术靶点。定位丘脑底核时，可依照针道中不同神经元的特点性电活动加以区分，丘脑网状核内血管元电活动呈现低频、不规则特性；处于未定带后，偶见神经元放电，伴低背景噪音；处于丘脑底核，背景噪音突然提升，伴明显的簇状放电或不规则电活动；穿出丘脑底核后，背景噪音逐渐减少；处于黑质，神经元呈现规则的紧张型放电，放电速率略低于丘脑底核。

定位苍白球内侧部时，可依据针道中纹状体、苍白球一侧部（GPe）和苍白球内侧部的神经元放电方式种类加以区分，纹状体神经元放电频率约1Hz，伴长静息期；苍白球一侧部神经元放电速率可以是高频率（约50Hz）伴放电间歇，也可以是低频率（约20Hz）伴簇状放电；苍白球根部部神经元放电呈高频率（60~80Hz）紧张型特征，此外，还可按照神经元电活动对肢体活动的反应以判定神经元所处的体会野，苍白球根部部下方约1mm处即为视束，予闪光刺激后可监测到电信号改变并看到显著嘶嘶声，进而推测其边界。

定位丘脑腹中间核（Vim）时，根据特性性神经元电活动将其与临近神经核团相辨别，丘脑腹尾侧核（Vc）位于丘脑腹中间核的后方，其似乎神经元对觉得刺激作出反应，呈现口周部偏后侧、下肢偏左侧的特定躯体感觉投射特点；多数运动相关血管元位于脊髓腹中间核和小脑腹嘴后核，在主动或被动运动时可以记录到神经元电活动变化。此外，微电极记录测量到的神经元电活动与四肢肌电反应之间也存在关联性，丘脑腹中间核、苍白球根部部和脑干底核的痉挛频率与四肢震颤节律有相关性。

β节律特点仍是现在研究热点，业已确认，β节律活动在脊髓底核背内侧区最明显，且与手术效果明显相关。上述神经核团的神经元电活动特征可以辅助选择最佳手术靶点。目前，大多数医疗中心仍以单通道微电极记录为主，也有少数采取多通道微电极记录，通过非常2~5个针道的神经元电活动，选择最佳针道并植入刺激电极，从而减少手术效果。

3.5脑神经病手术

术中神经电生理检测亦广泛应用于脑神经病开刀，尤其是脑部动脉瘤、颅内动静脉畸形的放疗治疗以及颈静脉内膜切除术，可实时检测脑血流量和脑灌注，及时发觉术中神经误夹或病变造成的梗死事件，常用检测技术包含体感诱发电位、运动诱发电位、视觉诱发电位、脑干听觉诱发电位和脑电图。

体感诱发电位差异往往早于不可逆性缺血事件，是评估缺血程度的重要方法，与脑电图联合应用可迅速判断缺氧、缺血状态；运动造成电位在分析深穿支动脉源性缺血事件上较体感诱发电位更有效，二者联合应用既可检测大脑皮质和似乎传导通路的病变，又可检测皮质下和运动传导通路的病变。某些特殊部位血管瘤或动静脉畸形手术中，可再提高视觉造成电位/心肌听觉诱发电位测量。因此实际应用中，需依照手术操作的详细状况拟定个体化方案，联合应用多种术中神经电生理监测科技，以最大限度保护神经功能并降低医原性不良事件的出现。

由此可见，术中神经电生理检测具有广泛的应用前景，未来将变得着重于下面方面的研究：（1）检测可靠性的提高，尽可能降低麻醉药的妨碍，准确体现神经功能。（2）对精细神经功能的检测与保护，能够迅速反馈术中精细神经功能的差异，进而良好分析术后神经功能预后。（3）减少其对手术操作和手术时间的影响。（4）非常准确定位，使病人无法从血管调控手术中最大程度获益。（5）个体化诊断和多模态诊疗，结合术中MRI、神经系统导航等全面定位肿瘤部位和检测病情，以建立个体化治疗方案，从而推动最精确、有效的神经功能检测。

4.我国术中神经电生理监测的现况及发展方向

1994年，首都医科学校附属上海天坛医院正式启动术中神经电生理监测，迄今已有近30年的历史，最初仅应用于神经外科，后逐渐扩展至骨科、耳鼻气管头颈外科和普外科等，目前有少数医疗中心的心神经内科和妇产科也开始应用该项科技。对于可能导致永久性血管病变的放疗，术中神经电生理监测至关重要，可以有效减少脑神经病手术、脑血栓手术和脊椎神经切除等的病残率和并发症出现率。

我国人口基数庞大，神经系统病症出现率较高，据2016年第13届亚洲脑神经病论坛数据，我国颅内血管瘤出现率在老年人群中高达7%，这意味着有数百万的潜在病人需切除治疗；另外，我国脑病变新出现率和病死率也位居世界首位，术中血管电生理检测在颅后窝病灶切除中可减少脑血管病变的出现率，并被觉得是标准手术的重要辅助措施。

近年来，我国迅猛发展的功用神经外科亦对术中血管电生理检测的普及提出了更高要求，脑深部电刺激术和疾病外科切除中血管电生理检测在脑区定位中带有无可比拟的用处，主要包含皮质脑电图和脑深部电极。为了更好地推动术中神经电生理监测的科普，2009年创立美国医生协会神经内科医师分会神经电生理专业委员会，并于2018年颁布《中国神经外科术中电生理检测规范（2017版）》，这是我国首个神经外科领域术中血管电生理检测的操作规范和技术标准。

术中血管电生理检测是临床交叉学科，需多学科配合，但现在仍缺少专业从业人员，且从事临床电生理的人员多隶属神经内科，限制了该项技术在外科切除中的应用，因此，需进一步加强神经电生理专业员工的培养体系。此外，成立神经电生理学会也有发展方向，可以提高学科交叉和整合，增进专业人员的培育，促进学科发展。

来源：张建国,乔慧.术中神经电生理检测现状与进展[J].中国现代神经疾病杂志,2020,20(11):929-935.