经颅电刺激运动诱发电位监测标准化方案在1543例脊柱畸形矫形手术中的应用*

庄乾宇 王树杰仉建国 赵宏 王以朋 田野 赵宇 李书纲 于斌 邱贵兴 沈建雄

（中国医学科学院北京协和医学院北京协和医院骨科，北京100730）

经颅电刺激运动诱发电位监测标准化方案在1543例脊柱畸形矫形手术中的应用*

庄乾宇 王树杰△仉建国 赵宏 王以朋 田野 赵宇 李书纲 于斌 邱贵兴 沈建雄**

（中国医学科学院北京协和医学院北京协和医院骨科，北京100730）

背景：经颅电刺激运动诱发电位（MEP）监测技术已广泛应用于脊柱畸形手术，但由于既往各研究所采用的报警标准和处理措施各不相同，可比性较差，假阳性率偏高，一定程度上影响了MEP监测在临床上的广泛应用。

目的：建立经颅电刺激MEP监测标准化方案，并评估其在脊柱畸形手术中的应用价值。

方法：回顾性分析2010年1月至2014年12月按MEP监测标准化方案进行术中MEP监测的1543例脊柱畸形患者，收集患者的年龄、性别、诊断、手术时间、术中MEP监测情况、相关处理措施及术后神经功能状态；并对MEP监测的假阳性率、假阴性率、敏感性、特异性及阳性预计值进行统计学分析。

结果：1543例脊柱畸形患者中共85例（5.5%）发生术中MEP信号明显变化，其中MEP信号改变与高危手术操作（椎弓根螺钉置入、截骨、矫形等）同步出现且存在合理相关性，符合术中阳性报警标准的41例，包括真阳性28例、假阳性5例、无法确定8例。MEP监测用于术中脊髓损伤监测的敏感性和特异性分别为100%和99.6%；总体假阳性率为0.33%（5/1502）；MEP监测对于术后新发神经功能障碍的阳性预计值为84.4%。

结论：MEP监测标准化方案中的报警标准及相关处理规范可以为MEP术中监测提供较高的敏感性和特异性，对脊柱畸形的术中决策具有重要的参考价值。

运动诱发电位；脊柱畸形；报警标准；假阳性率；高危操作；术中脊髓损伤；神经功能障碍

Background:ound:Despite thew ide use ofmotor evoked potential(MEP)monitoring in spinaldeform ity surgery in recent years, its differentalarm criteria and related response protocols used in different studies comprom ise their comparability.Furthermore,high false positive rate of MEP reported by previous studies has become an increasingly prom inent problem which will lim it its clinicaluseand development.

Objective:tive:The aim of our study is to develop and evaluate a protocolof intraoperative MEPmonitoring based on our clinicalexperiencesand the review of previous literatures.

Methods:hods:The data of MEPmonitoring of 1543 consecutive patientswho underwent spinal deform ity surgeriesbetween January 2010 and December 2014 were retrospectively analyzed.Age,gender,diagnosis,operative time,intraoperative MEP change and postoperative neurologic status w ere collected.The protocolw ith the w arning criteria we had established was used.The false positive rate,falsenegative rate,sensitivity,specificity and positive predictive valuewere calculated.

Results:ults:Significant intraoperative MEPchangeswere found in 85 patients(5.5%).In 41 of them,significantMEPchanges were synchronously and logically associated w ith high-risk surgicalmaneuver(pedicle screw insertion,osteotomy,correction,etc),and thus considered as alerts.Therew ere a totalof 28 true-positive cases,5 false-positive cases,and 8 indeterm inate cases.The false-positive rate of MEPmonitoring was 0.33%(5/1502);whereas the sensitivity and specificity of MEP for detection of intraoperative spinal cord injury were 100%and 99.6%,respectively.The positive predictive value of a MEPalert in term sof a new postoperative neurologic deficitw as84.4%.

Conclusiioonnss::Our study indicates that theappropriate use of MEPmonitoring based on our protocol isable to obtain satisfying sensitivity and specificity and thus provide important information for intraoperative decision-making.

Key woorrddss::Motor evoked potential;Spinal deform ity;Warning criteria;False positive rate;High-risk surgicalmaneuvers; Intraoperative spinal cord injury;Neurologic deficit

近年来，术中经颅电刺激运动诱发电位（motor evoked potentials,MEP）监测在脊柱畸形手术中得到广泛应用[1,2]。由于MEP监测对于脊髓刺激的敏感性较高，其假阳性率偏高的缺点一直是脊柱外科医师和电生理工作者关注的问题[3]。Wilson-Holden等[4]研究发现，伴有脊髓异常的脊柱畸形患者中MEP监测的假阳性率高达27.1%；即使是作为对照组的特发性脊柱侧凸患者的假阳性率也达1.4%。这种误导性的假阳性报警可能会使术者承担不必要的紧张和风险，甚至做出不恰当的决策。Langeloo等[5]的研究提出可以通过优化MEP报警标准来克服上述缺点，但目前几乎所有的MEP报警标准都是单纯基于其信号改变，而并不考虑MEP信号改变时的手术进程及两者是否存在合理关系[6-8]。本研究为此建立了MEP报警标准及处理规范的标准化方案，回顾性分析2010年1月至2014年12月按此方案进行术中MEP监测的1543例脊柱畸形患者，从而评估该方案能否在不影响其敏感性的前提下有效降低MEP监测的假阳性率。

1 资料与方法

1.1 临床资料

脊柱畸形患者1543例，男551例，女992例；年龄2～37岁，平均（19.6±14.7）岁。全部患者的基本信息及诊断情况详见表1、2。全部按建立的MEP监测标准化方案（具体见1.4）接受术中MEP监测。术前存在各项生理指标异常、癫痫病史、颅骨缺损或颅骨修补术后、心脏病史或安放心脏起搏器的患者均不入选本研究。

1.2 MEP MEP监测

使用多功能动态神经系统监测仪（Axon Eclipse，USA），刺激电极采用皮下针电极，安放位置按照国际标准10～20脑电图命名系统，刺激电极放置于C3.4处，两者互作参考电极。刺激模式为连续串刺激，包含5个单刺激，每个刺激时程为500µs，刺激强度120～400 V，带通滤波30～3000 Hz。记录电极置于双下肢短展肌（AHB），对照电极置于上肢拇短展肌（APB），记录的电信号为复合肌肉动作电位（CMAP）。调节刺激参数时按照能引出最佳波形的最小刺激强度为宜。记录时程为100ms。诱发电位仪的安放尽量避开各监护仪器并妥善接地，以保证安全并排除干扰。电生理监测技术人员经过专业化培训，能够在手术过程中严密监测并记录关键手术步骤时的MEP状态。手术开始时确定基线水平MEP信号，并于术中暴露前后、重要高危操作前后及手术过程中进行监测，严密观察MEP信号变化。

表1 患者的基本资料（n n==1543.43）

表2 患者的临床诊断（n n==1543.43）

1.3 麻醉方法

全部采用静脉麻醉，诱导期予单次异丙酚（2mg/kg）、芬太尼（1μg/kg）及肌松药物。因肌松药可能降低肌源性MEP波幅，术中全程不再使用[9,10]。约10%患者在伤口缝合开始后改为笑气（1:2配比的O2和N2O）吸入麻醉。

1.4 MMEEPP监测标准化方案

1.4.1 MEP监测报警标准：①单侧或双侧MEP信号波幅下降超过80%；②与高危手术操作（椎弓根螺钉置入、截骨、矫形等）同步出现并且存在合理相关性；③除外系统性因素（包括血压、体温、血氧饱和度变化等）及麻醉相关因素。仅当上述3条标准全部满足时，电生理监测人员才将其作为阳性事件向术者报告，同时需报告信号发生改变时的准确时间及手术进程。

1.4.2 MEP监测结果按以下标准分为5类：①真阴性：MEP信号全程保持与基线水平一致无变化，且术后无神经功能状态改变；②真阳性：MEP信号改变达报

警标准，并于唤醒试验和/或术后清醒后出现运动功能障碍；③假阴性：MEP信号全程保持与基线水平一致无变化，但术后出现运动功能障碍；④假阳性：MEP信号改变达报警标准，采用全部处理措施后信号仍未恢复，但唤醒试验和/或术后清醒后未发现运动功能障碍；⑤无法确定：MEP信号改变达报警标准，经处理措施后信号恢复正常，唤醒试验和/或术后清醒后未发现运动功能障碍。此类情况可能是MEP真阳性，脊髓出现一过性可逆性功能障碍，经处理后信号及功能恢复；也可能是MEP假阳性，可自行恢复正常。由于上述情况临床上难以区分。

1.5 统计学处理

应用SPSS17.0软件进行统计学分析，计数资料用频率表示；计量资料用均数±标准差表示。分别对MEP监测的假阳性率、假阴性率、敏感性、特异性及阳性预计值进行统计。

2 结果

1543例脊柱畸形患者中共85例发生术中MEP信号明显变化，其中41例的MEP信号改变与高危手术操作（椎弓根螺钉置入、截骨、矫形）有相关性并且同步出现，符合MEP检测的标准化方案。41例MEP监测阳性的患者中28例（真阳性）出现术后神经功能障碍，其中仅4例出现永久性脊髓神经功能损害，其余均在术后12 h～6个月内恢复正常；5例（假阳性）出现持续MEP信号改变，全部处理措施后信号未恢复，但唤醒试验和（或）术后清醒后未发现运动功能障碍；8例（无法确定）采取措施后MEP信号恢复正常，且在唤醒试验及术后清醒后未发现运动功能障碍（图1，表3）。

MEP监测的假阳性率为0.33%（5/1502）；用于术中脊髓损伤监测的敏感性和特异性分别为100%和99.6%；对于术后新发神经功能障碍的阳性预计值为84.4%（表3）。与MEP报警相关的高危操作按发生频率排序分别为：VCR截骨（n=10），低血压（n=6），PSO截骨（n=5），螺钉置入（n=5），去旋转（n=4），加压闭合（n=3），钛笼置入（n=3），SPO截骨（n=2），撑开矫形（n=2），直接碰触（n=1）。

3 讨论

图1 患者，男，14岁，因结核性后凸接受后路VCR截骨、畸形内固定植骨融合术，术中出现真阳性MEP改变，置入内固定棒降低脊髓张力10m in后，MEP信号恢复正常

表3 MEP MEP监测结果

尽管越来越多的研究证实术中MEP监测用于脊柱矫形手术的优势[1,6,11]，但其仍存在如下问题：首先，既往不同研究分别采用不同的报警标准及应对策略，使各研究之间结果的可比性较差[6,11]；其次，不同研究中采用的真阳性及假阳性的定义各不相同，所报道敏感性和特异性的差异较大[3,4,12]；再次，MEP监测的假阳性率高已经成为日益突出的问题，对其广泛应用和发展均产生不利影响[3,13]。本研究的目标是建立MEP报警标准及处理规范的标准化方案，从而优化MEP监测优势，以期在降低其假阳性率的同时不影响其敏感性。

本研究中提出的报警标准包括三个方面：

第一，MEP信号波幅下降超过80%。基于临床经验及对大量文献的回顾，选择MEP信号波幅下降80%作为报警的阈值。截至目前，MEP监测的报警标准很多，包括参考MEP信号峰值[14]、MEP波形[15]、MEP潜伏期延长[16]以及波幅下降50%[7]、60%[17]、70%[18]、80%[11]以及信号完全消失[6]等。Langeloo等[11]回顾性分析采用3种不同MEP报警标准的142例病例，结果发现80%作为报警阈值最为有效，能够保证所有的神经损伤事件不被遗漏。本研究结果也支持上述结论，提示选择MEP信号波幅下降80%作为报警阈值能够确保MEP监测的敏感性和特异性。

第二，与高危手术操作（椎弓根螺钉置入、截骨、矫形等）同步出现且存在合理相关性。本研究中的MEP监测方案高度重视MEP信号改变与手术进程的关系。Nordwall和Wikkelso[19]提出在手术矫形过程中，由于脊髓的位置发生改变，脊髓内部的传导通路可能受到影响。可能损伤的水平不足以引起感觉和运动功能发生具有临床意义的改变，但其的确可以引起MEP信号的改变，此时脊髓功能恰处于可逆性变化期，及时的干预能够有效避免脊髓功能发生器质性改变。因此，如果MEP信号改变与高危手术操作步骤同步出现，且存在合理相关关系，反复多次调整刺激参数仍无明显变化，则提示可能存在亚临床型可逆性脊髓损伤，必须严肃对待；相反，对于与手术进程无合理关联的难以解释的MEP信号改变，可以继续密切观察。

第三，除外系统性因素（包括血压、体温、血氧饱和度变化等）及麻醉相关因素。本检测方案规定当MEP信号发生改变时，必须第一时间排除非手术因素。如前所述，由于MEP敏感性过高而稳定性偏差，可被术中多种因素影响。有些研究中的电生理监测团队一旦出现MEP信号改变低于阈值就立刻向术者报告，而不是立刻查看手术进程并除外麻醉及系统因素，这种报警方式可能误导术者承担不必要的风险，甚至在错误的压力下做出不必要的手术计划改变[20,21]。

MEP监测是一种实时动态的监测手段，对于术中实时脊髓损伤具有很高的敏感性。Hilibrand等[17]回顾了427例脊髓监测病例，报道MEP监测的敏感性高达100%；而Kim等[12]的研究也报道MEP监测在发现临床相关术中脊髓损伤方面的敏感性高达100%；本研究结果也支持MEP监测在术中运动通路监测方面的高敏感性。但有些研究也指出MEP的不稳定性和过度敏感性导致其在不同研究中的变异性及假阳性率高的问题。Kim等[12]报道MEP监测的特异性仅为90%，6例阳性报警事件中，仅1例为真阳性，其余5例均为假阳性，假阳性率高达9.8%，阳性预计值仅为17%。本研究成功将MEP监测的假阳性率控制为0.33%，假阴性率为0%，而阳性预计值则提高至84.4%，证明本研究中的MEP监测方案能够安全有效地用于脊柱畸形手术的术中监测。

在既往不同研究中，MEP监测事件的分类标准并不统一，尤其是对于“假阳性”和“真阳性”的界定。大多数研究均将术中出现持续性MEP信号异常而术中和/或术后未出现神经功能障碍的病例定义为“假阳性”，但对于MEP信号改变而成功转复且术后未发生神经功能障碍的病例尚存争议。Thuet等[22]和Wilson-Holden等[4]认为未发生神经功能障碍的应算作“假阳性”；而Tamkus等[3]则认为干预后信号转为正常应算作“真阳性”；而Kim等[12]则将其归类为“无法确定”，认为无法确定可能是由于脊髓出现一过性可逆性功能障碍经过处理后恢复，也可能是由于MEP假阳性，原本可自行恢复正常。本研究对于此类情况的确难以区分是发生了可逆性损伤还是不稳定性变化，并最终采用了Kim等[12]的分类标准。

本研究的缺点之一是其并非前瞻性随机研究，

但对于术中神经监测的研究来说，由于伦理要求很难进行随机对照研究。本研究中确保MEP术中监测技术、设备及软件保持一致，且采用单中心连续病例以降低相关的选择性偏倚。本研究的优势包括样本数量较大以及结果较为理想。未来尚需要进行良好设计的前瞻性研究来证实和分析本研究结果。总之，本研究所建立的MEP监测标准化方案中的报警标准及相关处理规范能够为MEP术中监测提供较高的敏感性和特异性，对脊柱畸形的术中决策具有重要的参考价值。

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Application of a standard protocolof intraoperativemotor evoked potential monitoring in ing in 1543.43 consecutive spinaldeform ity surgeries*

ZHUAN Qianyu,WANG Shujie△,ZHANG Jianguo,ZHAO Hong,WANG Yipeng,TIAN Ye, ZHAO Yu,LI Shugang,YU Bin,QIU Guixing,SHEN Jianxiong**
(Departmentof Orthopedics,Peking Union MedicalCollege Hospital,CAMS＆PUMC,Beijing 100730,China)

2095-9958（2015）02-0 027-05

10.3969/j.issn.2095-9958.2015.01-006

国家自然科学基金面上项目（81272054）

**通信作者：沈建雄，E-mail:shenjianxiong@medmail.com.cn△共同第一作者