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脑运动功能区病变患者术中采用神经电生理监测对其预后评估的作用
王伟, 廉海平, 王拓, 王茂德     
710061 西安,西安交通大学第一附属医院神经外科
[摘要] 目的 探讨术中神经电生理监测(intraoperative neuromonitoring,IONM)对脑运动功能区病变患者术后肌力与人体机能状态量表(Karnofsky performance scale,KPS)评分的影响。方法 回顾性分析2007年1月至2016年11月西安交通大学第一附属医院神经外科收治的运动区病变并行开颅手术患者的临床资料。对比IONM组与非监测组(non-IONM)手术前与术后14 d肌力与KPS评分无变化或改善的病例比例。单变量Logistic回归分析影响术后肌力与KPS评分变化的危险因素。结果 共纳入209例,其中IONM组129例,non-IONM组80例。IONM组术后14 d肌力和KPS评分较术前无变化或改善的比例显著高于non-IONM组(P < 0.05)。IONM是术后肌力无变化或改善的保护性因素(OR=2.075,95%CI:1.509~4.068,P=0.033),以及术后KPS评分无变化或改善的保护性因素(OR=2.481,95%CI:1.254~4.910,P=0.009)。结论 IONM用于运动功能区病变手术,可降低术后运动功能损害的发生率,提高患者术后生存质量。
[关键词] 术中电生理监测     运动功能区     手术     预后    
Intraoperative neuromonitoring for patients with brain lesions in motor eloquent areas and its effect on postoperative prognosis
WANG Wei , LIAN Haiping , WANG Tuo , WANG Maode     
Department of Neurosurgery, the First Affiliated Hospital of Xi'an Jiaotong University, Xi'an, Shaannxi Province, 710061, China
Supported by the Scientific Research Fund of Shaanxi Provincial Department of Health (2012D62) and the New Clinical Technology Project of Xi'an Jiaotong University (XJLS-2015-026)
Corresponding author: WANG Wei, E-mail:wei_wangdoc@163.com
[Abstract] Objective To determine the effect of intraoperative neuromonitoring (IONM) on the grade of postoperative muscle strength grading scale and the score of Karnofsky performance scale (KPS) for the patients with intracerebral lesions located in motor eloquent areas. Methods A retrospective study was performed in the patients with intracerebral lesions located in motor eloquent areas who were surgically treated in our department from January 2007 to November 2016. In 14 d after operation, the changes of KPS and muscle strength grade were compared between IONM group and non-IONM group. Furthermore, univariate logistic regression analysis was performed to reveal potential risk factors for postoperative KPS and muscle strength grade. Results Two hundred and nine cases were enrolled, including 129 cases in the IONM group and 80 in the non-IONM group. There were more patients experienced an even or improved KPS and muscle strength grade post-operatively in the IONM group than the non-IONM group (P < 0.05). Univariate logistic regression analysis showed that IONM was a protective factor for even or improved muscle strength grade (OR=2.075, 95%CI: 1.509~4.068, P=0.033) and KPS (OR=2.481, 95%CI: 1.254~4.910, P=0.009). Conclusion IONM in the resection for lesions located in motor area can contribute to the reduction of postoperative motor impairment and improvement of postoperative quality of life.
[Key words] intraoperative neuromonitoring     motor eloquent areas     operation     prognosis    

对于累及脑功能区的病变,如何做到手术全切,同时要避免或减少术后医源性神经功能是神经外科的难题之一。目前多种技术用于定位与保护脑功能区皮层及白质纤维束。术前功能磁共振(functional magnetic resonance imaging, fMRI)用于术前定位脑运动皮层、语言皮层以及视觉皮层,了解其与病变的关系。弥散张量白质纤维束成像(diffusion tensor imaging fiber tracking, DTT)用于术前评价白质纤维束的完整性及其与病变的关系[1]。经颅磁刺激近年来被广泛应用于脑功能区定位的研究,将其与导航技术结合,可用于术前脑运动功能区与皮质脊髓束的定位,且与fMRI及DTT结果高度吻合,然而术中皮层直接电刺激技术仍然是定位脑功能区的金标准[2]。术中皮层与皮层下电刺激技术能够帮助术者辨认脑功能区,并保护皮层下纤维束的完整性[3]。术中神经电生理监测(intraoperative neuromonitoring,IONM)的临床研究集中于功能区的胶质瘤的手术治疗,而且多数研究应用于低级别胶质瘤与胶质母细胞瘤,然而很少有研究关注脑膜瘤及其他脑内病变。本研究旨在分析皮层及皮层下IONM在脑运动功能区胶质瘤、脑膜瘤及脑内非胶质瘤性病变手术中的应用价值。

1 对象与方法 1.1 研究对象

回顾性选择2007年1月至2016年11月西安交通大学第一附属医院神经外科收治的运动功能区病变并行开颅病变切除术的患者,收集患者的临床资料。最终诊断根据术后病理诊断确定。所有患者在住院前都签署知情同意书,表明愿意将临床资料用于科学研究。该研究经本院伦理委员会审核批准(2010-19)。

1.2 入组标准

所有病例术前MRI显示病变累及中央前回。无明显肢体活动障碍且配合良好的患者术前行血氧水平依赖的功能磁共振(blood oxygen level-dependent functional magnetic resonance imaging, BOLD fMRI)定位皮层运动功能区,DTT追踪病变周围与运动皮层相关的白质纤维束,明确病变与运动皮层及其皮层下白质纤维束的关系。

1.3 IONM切除运动功能区病变

所有手术在全麻下进行,行IONM监测的患者仅在气管插管时应用短效肌松药罗库溴铵(0.6 mg/kg),全麻诱导采用丙泊酚1~2 mg/kg,芬太尼1~2 mg/kg,全麻维持采用芬太尼2~6 mg/(kg·h),异氟醚吸入浓度1%~2%。应用StealthStation S7手术导航系统(Medtronic, Inc., USA)进行神经导航,制定手术计划,术中协助确认脑内病变的范围及切除程度。Epoch XP术中电生理监测工作站(AxonSystems Inc., New York)用于术中神经电生理监测。骨瓣开颅暴露中央沟及中央前后回,通过Co-SEP的N20位相倒置确定中央沟的位置。术中脑功能区定位应用直接皮层电刺激技术(direct electrical cortical stimulation,DECS)定位脑运动功能区皮层,采用双极刺激电极,刺激电流3~10 mA,方波刺激,刺激频率50 Hz,刺激时间200 ms。对于脑内病变,切除过程中应用皮层下电刺激技术,保护运动功能区相关皮层下白质纤维束的功能完整,双极刺激,刺激电流3~10 mA,方波刺激,刺激频率50 Hz,刺激时间200 ms。记录电极为成对针状电极,置于对侧相应肌肉,面部记录眼轮匝肌、口轮匝肌,上肢记录肱二头肌、肱三头肌、大鱼际肌,下肢记录股四头肌、胫骨前肌、腓肠肌。由于2008年8月开始引进IONM技术,此前患者均未行IONM,2008年8月后由于术中电生理监测工作站有限,仍有部分累及运动功能区病变的患者术中未行IONM。根据是否行IONM,将患者分为监测组(IONM)与非监测组(non-IONM)。

1.4 手术前后肌力与KPS评分

记录患者术前以及术后2周的肌力与人体机能状态量表评分(Karnofsky performance scale, KPS),术后肌力(或KPS)较术前降低者定义为肌力减退(或KPS降低),否则定义为肌力无变化或改善(或KPS无变化或改善)。根据手术前后肌力变化,将患者分为术后肌力减退组与术后肌力无变化或改善组;根据手术前后KPS评分变化,将患者分为术后KPS评分降低组与术后KPS评分无变化或改善组。

1.5 统计学分析

采用SPSS 18.0统计软件进行统计分析。计量资料以x±s表示,计数资料采用例数与百分率表示。χ2检验比较IONM组和non-IONM组间患者的性别、是否行术中神经导航、术后肌力及KPS评分变化有无差异,独立样本t检验分析两组患者年龄、术前肌力及KPS评分有无差异。进一步根据术后肌力或KPS评分是否降低将患者分别分为两组,单变量Logistic回归分析影响术后肌力或KPS评分变化的危险因素。检验水准:α=0.05。

2 结果 2.1 一般资料

入组累及运动区病变行开颅手术切除病例共209例,其中男性81例,女性128例,年龄8~84岁(中位数51岁)。术后病理:胶质细胞瘤76例,脑膜瘤97例,脑实质内非胶质瘤性病变36例(脑转移瘤13例,脑脓肿9例,动静脉畸形6例,胶质细胞增生5例,原始神经外胚瘤2例,胆脂瘤合并感染1例)。72例行术中行神经导航协助定位病变以及确定病变切除范围。129例应用DECS定位运动皮层术中加以保护,同时应用皮层下电刺激技术定位并保护运动功能区相关白质纤维束,皮层及皮层下刺激电流3~10 mA,多数患者在3~5 mA即可引出运动诱发电位(motor evoked potential,MEP),无术中癫痫发作(图 1)。

术中直接皮层电刺激显示出下肢运动皮层功能区(于7、8导联可见MEP) 图 1 IONM确认脑运动功能区

2.2 IONM与non-IONM组临床资料对比

患者的性别、年龄、术前肌力、术前KPS评分IONM与non-IONM组差异无统计学意义(P>0.05)。IONM组术后肌力无变化或改善患者的比例显著高于non-IONM组(83.7% vs 71.2%,P < 0.05)。IONM组术后KPS评分无变化或改善患者的比例显著高于non-IONM组(85.3% vs 70.0%,P < 0.01)。IONM组行术中神经导航的比例显著高于non-IONM组(48.1% vs 12.5%,P < 0.01,表 1)。

表 1 209例脑运动功能区病变手术患者的临床资料
组别 n 男/女 年龄(岁) 神经导航(例) 肌力 KPS评分
术前肌力 术后肌力无变化或改善 术前KPS评分 术后KPS无变化或改善
IONM组 129 49/80 49.70±13.18 62 4.44±1.24 108 78.84±18.73 110
non-IONM组 80 32/48 50.09±15.22 10 4.40±1.15 57 78.00±18.31 56
P 0.771 0.845 <0.01 0.808 0.032 0.752 0.008

2.3 影响术后肌力无变化或改善的危险因素

根据术后肌力变化分为术后肌力减退组与术后肌力无变化或改善组,单因素Logistic回归结果显示,仅IONM是术后肌力无变化或改善的保护性因素(P < 0.05,表 2)。

表 2 影响术后肌力变化的危险因素
危险因素 术后肌力减退组
[n=44, 例(%)]
术后肌力无变化或改善组
[n=165, 例(%)]
OR 95%CI P
性别
  男 19(43.2) 62(37.6) 0.792 0.403~1.555 0.498
  女 25(56.8) 103(62.4) 1.263 0.643~2.479 0.498
年龄
  <40岁 8(18.2) 37(22.4) 1.301 0.557~3.040 0.544
  40~60岁 26(59.1) 91(55.2) 0.851 0.434~1.672 0.640
  >60岁 10(22.7) 37(22.4) 0.983 0.444~2.175 0.966
IONM 21(47.7) 108(65.5) 2.075 1.509~4.068 0.033
神经导航 15(34.1) 57(34.5) 1.020 0.506~2.057 0.955
术前肌力 4.25±1.01 4.47±1.25 1.148 0.894~1.474 0.280
术前KPS评分 74.32±17.57 79.64±18.67 1.014 0.998~1.031 0.094
病理诊断
  胶质瘤 19(43.2) 57(34.5) 0.694 0.353~1.367 0.291
  脑膜瘤 16(36.4) 81(49.1) 1.687 0.850~3.351 0.135
脑内非胶质瘤性病变 9(20.5) 27(16.4) 0.761 0.328~1.764 0.524

2.4 影响术后KPS无变化或改善的危险因素

根据术后KPS评分变化分为术后KPS评分降低组与术后KPS评分无变化或改善组,单因素Logistic回归分析结果显示,仅IONM是术后KPS评分无变化或改善的保护性因素(P < 0.01,表 3)。

表 3 影响术后KPS评分变化的危险因素
危险因素 术后KPS评分降低组
[n=43, 例(%)]
术后KPS评分无变化或改善组
[n=166, 例(%)]
OR 95%CI P
性别
  男 18(1.9) 63(38.0) 0.850 0.429~1.680 0.639
  女 25(58.1) 103(62.0) 1.177 0.595~2.329 0.639
年龄
  <40岁 9(20.9) 36(21.7) 1.046 0.460~2.381 0.914
  40~60岁 24(55.8) 93(56.0) 1.009 0.513~1.982 0.980
  >60岁 10(23.3) 37(22.3) 0.947 0.427~2.099 0.892
IONM 19(44.2) 110(66.3) 2.481 1.254~4.910 0.009
神经导航 15(34.9) 57(34.3) 0.976 0.483~0.974 0.946
术前肌力 4.33±0.97 4.45±1.263 1.085 0.836~1.408 0.542
术前KPS评分 75.58±17.09 79.28±18.86 1.010 0.993~1.027 0.246
病理诊断
  胶质瘤 19(44.2) 57(34.3) 0.661 0.334~1.306 0.233
  脑膜瘤 15(34.9) 82(49.4) 1.822 0.908~3.659 0.092
  脑内非胶质瘤性病变 9(20.9) 27(16.3) 0.734 0.316~1.704 0.471

3 讨论

位于脑功能区病变可压迫或者破坏功能区皮层和相应的白质纤维束,导致不同程度的神经功能障碍。术前MRI提示肿瘤侵及运动功能区是不能全切肿瘤以及术后出现运动功能缺失的重要危险因素[3]。此类病变的手术切除常给术者带来极大的挑战,如何安全而彻底地切除病灶,同时避免术后医源性神经功能损伤,尤其是对于术前无神经功能损伤表现的患者如何避免术后出现神经功能损害,是脑功能病变区手术的难点与重点。

IONM能够很好地识别中央沟与周围的功能区皮层,为术者提供实时的功能区反馈,是术中脑功能区定位的金标准,明显降低神经功能损害,其效果优于fMRI与脑磁图等术前影像学评价[4]。DECS能够在术中为术者提供实时的脑皮层功能区定位,帮助其最大限度地切除肿瘤,同时减少术后神经功能损害[1, 5],而术中持续或间断的皮层下刺激能够保护与功能区皮层相联系的白质纤维的完整性[1, 3, 6-7]。DECS皮层功能定位可以使手术切除范围达到功能区的边界而不是解剖学边界,从而使手术能够安全切除被肿瘤组织浸润的瘤周组织。对位于功能区的胶质瘤,将持续IONM与术中荧光引导的肿瘤切除技术结合,可将功能区胶质瘤的全切率提高至73%,这种持续的IONM能够及时、准确地识别功能区皮层与纤维束,避免医源性神经功能损伤[7]。目前,唤醒麻醉下的IONM逐渐被广泛应用,该技术不仅对运动区病变的安全切除至关重要,更重要的是可用于术中实时监测患者的语言、感觉功能、视觉、空间识别能力,甚至能够用于术中对患者的计算、记忆、判断能力等认知功能的实时监测,较普通全麻下的IONM更具优势。但是唤醒麻醉下的IONM对患者的术前基础疾病状态、术前神经功能的损伤程度以及患者的术中配合程度均有较高要求[8]

本研究中术前通过fMRI显示运动功能区及其与病变的关系,DTT明确病变与皮层下纤维束的关系,为手术入路的制定提供参考。术中神经导航准确定位病变位置与范围,制定手术计划。209例运动区病变行手术切除,其中129例行IONM术中识别运动功能区皮层及皮层下纤维束,以利于术中加以保护。术后2周,IONM组与non-IONM组对比,肌力较术前无变化或改善的患者比例显著提高。进一步Logistic回归分析结果显示IONM是术后肌力无变化或改善的保护性因素,提示IONM在运动功能区病变的手术中可以保护运动区皮层及白质纤维束的功能完整性,从而降低术后致残率。关于手术前后KPS评分变化的研究结果同样显示,IONM组KPS评分较术前无变化或改善的患者比例显著高于non-IONM组。Logistic回归分析结果显示IONM是术后KPS评分无变化或改善的保护性因素。而性别、年龄、神经导航、术前肌力、术前KPS评分以及病变的病理类型不是影响术后肌力与KPS评分变化的危险因素。由于肌力水平是影响KPS评分的重要因素之一,手术前后的肌力变化将导致相应的KPS评分变化。因此,根据手术前后肌力变化分组时两组的病例数分别为44例与165例,而根据手术前后KPS评分变化分组时两组的病例数分别为43例与166例,两种分类方法间仅有1例的差别。

运动功能的电生理监测可以术中定位皮质脊髓束,并判断病变距离皮质脊髓束的安全切除距离。许多术前影像学提示位于运动功能区的胶质瘤在术中IONM的保护下是可以安全切除的,研究显示刺激强度在1~3 mA时电生理监测阴性,均可以安全切除病变[7]。刺激电流从1 mA开始,逐渐增加,通常2~4 mA时即可引出MEP[9]。术中使用单极刺激器定位皮层下纤维束时,MEP的潜伏期延长或者波幅降低提示临近功能区皮层下纤维束,并且每1毫安的刺激强度提示皮层下纤维束距刺激点的深度为1 mm,可用于判断手术区域与皮层下纤维束的距离,从而确保安全切除病灶,避免或减少医源性神经功能损伤[3]。本研究中皮层及皮层下刺激的电流为3~10 mA,多数患者3~5 mA即可成功引出MEP,减少了手术所致神经损伤。

除功能区胶质瘤外,IONM还被广泛应用于颅内其他病变的切除。在一项脑功能区胶质瘤与转移瘤的临床研究中,将MEP波幅降低80%作为预警值,转移瘤患者术后出现轻瘫的比例显著高于胶质瘤患者,因此在转移瘤手术中应将预警值降低以减少术后神经功能障碍的发生率[10]。此外,IONM还被广泛应用于颅内动脉瘤等血管病变的手术,用于监测并避免血流改变对脑功能的影响[11]。由于MEP能够判断皮质脊髓束的功能完整性,因此IONM应用于脑干内及临近脑干病变的切除,能够提高手术的安全性[12-13]。在脊柱手术方面,术中应用IONM技术监测MEP能够实时监测脊髓的功能,有效避免术后神经功能损伤,已成为脊柱畸形矫正手术的标准监测手段[14]。国外学者对IONM技术进行不断改进,SHIBAN等[15]将IONM刺激器连接于超声吸引器,能够实现术中切除肿瘤的同时持续的电生理监测,及时发现功能区以避免损伤,同时极大地提高了手术效率。

本研究尚存在不足,出于伦理学考虑,无法将患者随机分为IONM组与non-IONM组进行严格的病例对照研究。

综上所述,运动功能区病变的手术中神经功能保护至关重要。IONM是术后肌力无变化或改善,以及术后KPS评分无变化或改善的保护性因素,术中DECS与皮层下电刺激能够保护功能区皮层与皮层下纤维束的功能完整,降低脑运动功能区病变患者术后运动功能损害的发生率,提高患者的术后生存质量。

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http://dx.doi.org/10.16016/j.1000-5404.201701073
中国人民解放军总政治部、国家科技部及国家新闻出版署批准,
由第三军医大学主管、主办

文章信息

王伟, 廉海平, 王拓, 王茂德.
WANG Wei, LIAN Haiping, WANG Tuo, WANG Maode.
脑运动功能区病变患者术中采用神经电生理监测对其预后评估的作用
Intraoperative neuromonitoring for patients with brain lesions in motor eloquent areas and its effect on postoperative prognosis
第三军医大学学报, 2017, 39(16): 1664-1668
Journal of Third Military Medical University, 2017, 39(16): 1664-1668
http://dx.doi.org/10.16016/j.1000-5404.201701073

文章历史

收稿: 2017-01-11
修回: 2017-03-13

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