脊髓损伤肢体功能观察
出处：按学科分类—医药、卫生 中山大学出版社《脊髓损伤》第446页（8564字）
应用客观、准确、敏感的方法，评价脊髓损伤实验研究中动物模型及人类脊髓功能损伤程度，是实验研究必不可少的前提。虽然功能与解剖关系密切，但是脊髓解剖学及影像学上的改变均不能代表功能的结果。
一、脊髓功能观察
对脊髓功能观察一般结合感觉、运动、反射及括约肌功能综合观察，在人类脊髓损伤严重度评定中衍生出各种脊髓损伤分级标准，如Frankel法、ASIA脊髓损伤分级法及国际脊髓损伤神经分类标准等。而在实验动物中，许多学者也提出切合实验研究观察描述和比较实用的方法。本节仅介绍在脊髓损伤实验动物中常用的几种方法。
20世纪50年代，Tarlov在进行脊髓损伤的实验研究中，首先提出了分级评定脊髓功能的神经学标准。此后很多研究者在对脊髓损伤平面以下的躯体自主运动功能进行评定时，大都运用了Tarlov的分级方法或其改良方法。如Tator在对猴运动功能进行评定时，采用的改良Tarlov分级法为：0级，肢体完全瘫痪；1级，肢体可划动；2级，所有关节能良好运动，但不能走动和负重；3级，可行走和负重，但不稳；4级，正常。改良Tarlov评分标准：0分，完全瘫痪，针刺时下肢无反应；1分，完全瘫痪，针刺时下肢有反应，但肢体不能活动；2分，肢体可活动，但不能站立或站立不稳(＜5秒)；3分，可站立，但无法行走；4分，可行走数步，但不稳定；5分，能缓慢行走，但不灵活，存在一定缺陷；6分，正常行走。但Tarlov的这种应用双盲试验的原始记录进行损伤脊髓功能的分级评定，对灵长类是准确的，但对种属低一些的动物如啮齿动物却缺乏准确性，有些指标难以观察。而且低种属的动物如猫、狗脊髓损伤后产生的脊髓步行或其他反射性的肢体运动容易混淆肢体功能的临床判定。
有的学者通过对动物的临床观察，应用动物脊髓神经功能缺损三级分级法评定脊髓缺血所致的脊髓功能损害程度：0级，无神经功能缺损，动物可正常行走，对各种刺激有反应，膀胱及直肠功能正常。Ⅰ级，部分神经功能缺损，动物可以拖着后肢行走，对疼痛刺激反应减退，膀胱和直肠功能缺损可表现多样，该级包括了从极轻微的损伤到严重损害等多种级别。可分为4个亚型：Ⅰa级，可行走但奔跑不够灵活；Ⅰb级，可用一个或二个肢体跛行；Ⅰc级，受累肢体可以负重；Ⅰd级，肌肉有张力可自动抽动。Ⅱ级，完全性神经功能缺损，后肢完全性截瘫，下肢对各种疼痛刺激均无反应，有大小便失禁。
胥少汀等对犬、猪、猫等四肢行走动物，做胸腰段脊髓损伤后，进行双后肢和尾部截瘫的恢复的测定，提出后肢行为学分6级：0级，后肢和尾部无活动(不包括后肢痉挛)；Ⅰ级，后肢和尾部微动；Ⅱ级，后肢和尾部有活动，可带动关节，甚至一肢可站立；Ⅲ级，双后肢可站立，但不能走动，尾部摇摆；Ⅳ级，双后肢可站立、行走，跑则不稳，尾部摇摆或翘起；V级，正常走、跑。
Rivlin等应用特制的斜板评定大白鼠脊髓损伤后的运动功能。改良Rivlin爬坡法：斜板由两块矩形的合金板通过铰链于一端相连而成，一块作底板，另一块为移动板，表面铺约6mm厚的橡胶垫。板从水平位置(0°)起绕轴旋转，斜面角度可以测出。将大鼠头朝前，身体纵轴与斜板纵轴垂直放置，逐渐增大板与水平间的角度。他们以大白鼠停留在斜坡上5秒钟的最大角度为其功能值，记录此临界角。正常大白鼠在Rivlin斜坡的最大角度为80°。截瘫后获得一定功能恢复的大白鼠，停留在斜坡的最大角度决定于后肢肌力恢复程度。这种方法简便易行，与脊髓损伤相关性好，在对大白鼠的运动功能评定中应用较多。
筛网走道试验(Grid runway)：用一长3米网，网格50mm×50mm(筛孔)大小，以能漏下大鼠之爪为限。使受试之大鼠经训练后，在网上走一定距离，正常鼠其爪总是抓在网上向前行走而不会漏下，截瘫之后肢，因感觉运动束恢复不全，而易漏入网格洞中(图18－6A、B)。观察一定距离内后爪漏在网格洞中的次数和行走速度，进行比较，而判断后肢功能。
图18－6A 筛网走道试验
图18－6B 筛网走道试验
Cale等在对大白鼠进行脊髓撞击伤实验中，将运动分级法、斜坡法与其他一些观察指标和方法结合起来，进行脊髓功能综合评分。认为这种联合行为记分法(combined behavioral score，CBS)能较为准确地综合评定大白鼠运动、感觉等多方面的功能。Kunkel-bagden等设计了一种平台装置，以大白鼠爬上平台的时间评定大白鼠脊髓损伤后的运动功能。还有学者用踏旋器(treadmill)记录猫脊髓损伤后的肢体功能等。但是这些方法都存在人为的主观因素干扰。
从上述几种方法可以看出，在动物实验脊髓功能观察中，除膀胱、直肠括约肌功能外，多联合感觉(痛觉刺激)观察运动功能(肌束颤动、关节活动、对抗重力及行走、跑动)等，而且主要集中在后肢功能上。究其原因，不仅与实验采用动物的种属高低、观察指标的获取难易及可靠度有关，且和实验多采用截瘫模型有关。
二、诱发电位检查
在脊髓损伤的研究中，除感觉、肌力、反射、大小便控制等神经学方面的判定外，诱发电位检查是有价值、较可靠且客观的检查方法。尤其是在实验中，动物的感觉、肌力及反射不易测定的情况下。
诱发电位(evoked potential)是刺激周围神经，通过向心传导引起中枢神经的电活动；或者相反，刺激中枢神经，通过神经传导，引起周围神经元的电活动。按刺激与接收部位不同分为体感诱发电位(somatosensory evoked potential，SEP)；其在头皮接收大脑皮质电活动者称为皮层诱发电位(cerebral evoked potential，CEP或CSEP)，其在脊髓的某一部位接收者称为脊髓诱发电位(spinal SEP，SSEP)；刺激大脑皮质的运动区，通过脊髓内锥体束传导在上肢或下肢的肌肉接收肌肉活动电位者称为运动诱发电位(motor evoked potential，MEP)。
(一)体感诱发电位(SEP)
SEP是连续刺激感觉神经纤维在中枢神经系统任何部位诱发的综合电位活动。其中皮层诱发电位(CSEP)是指连续刺激周围神经引起的冲动在大脑皮质体感区记录到时间和空间上的综合电位变化。脊髓诱发电位(SSEP)也称脊髓电图(SEG)，即刺激下肢周围神经，在脊髓损伤部及其头侧部位，接受脊髓突触后电位，包括节段性脊髓电图(ESSEG)和节段上或传导性脊髓电图。其他诱发电位还有前庭诱发电位、网状结构诱发电位、脊髓－脊髓诱发电位等。
(1)刺激部位：做SEP通常在肢体选择刺激周围神经干，因其潜时与波幅较稳定。
(2)潜时(潜伏期)：从刺激之时开始至接收部位出现电位活动波峰的时间。潜时受刺激点经神经传导至接收部位的距离长短影响，因此潜时的正常值有一定范围。
(3)波形与波幅：随接收部位不同而有所差异。
波形刺激周围神经在对侧头皮接收的CEP，呈现一较规律的波形。对其波幅的命名有两种方式：①向上的波峰为负波N，向下的波峰为正波P，依其出现的顺序命名为N1、N2、N3、P1、P2；②依波峰的潜时命名，如N10、P20。整个波形可分为主反应或初始反应(primary response)及后发放(after discharge)(图18－7)。主反应的潜时和波幅较为固定，而后发放则波幅小，波形不规整。因此主要测量主反应。在应用中，主要计算潜时与第一个N波或P波的波幅值，测量方法见图18－8。
图18－7 波幅命名及P1、N1为主反应，其后为后发放
图18－8 潜时与波幅的测量法
一般认为CEP或SEP的出现决定于脊髓后索和后外侧索的完整性，反映脊髓感觉通道的功能，不能客观反映脊髓的运动功能。运动功能主要是沿皮质脊髓束、红核脊髓束和网状脊髓束传导，位于脊髓的前索和前外侧索，且与后索和后外侧索有着不同的血液供应。
(二)脊髓诱发电位(SSEP)
操作方法基本与皮层诱发电位相同。实验中通过刺激动物下肢周围神经(坐骨神经、腓总神经或胫后神经)，在脊髓不同阶段，特别在腰骶段可得到明显SEP主反应，除P2外比较恒定。后反应波形随脊髓节段不同变化较大。SSEP的缺点是波幅小，干扰多。组成下肢周围神经的纤维主要集中在腰骶段，此段波幅较大，图形清晰，属于节段性SEP。而胸、颈段引出的SEP属于传导性或节上性，在胸段又受心电、脉波、呼吸运动和肌电的干扰，图形常不规律或难于引出。
在脊髓损伤的实验研究中，SEP的变化可反映出脊髓传导功能受损的程度。SEP的异常表现以N1与P1最敏感，主要为峰潜时延长，以至无波峰而不能计算，波幅降低至成一直线。一般认为，完全性脊髓损伤的CSEP呈一直线，分不出潜时与波幅值；而不完全性脊髓损伤的CSEP表现为峰潜时延长和波幅下降。但其峰潜时延长的时间与脊髓损伤程度难以确定，而波幅下降是一个可计算指标。波幅下降30%代表部分传导阻滞；波幅下降超过50%在急性脊髓损伤仍属于不完全损伤，但用之于手术中监护，则提示脊髓产生不可逆转的损伤。SEP恢复快慢与脊髓损伤轻重程度有关，脊髓损伤后6小时，SEP出现，说明脊髓可恢复，预后较佳；而24小时后SEP仍不出现，则预后不佳。
(三)运动诱发电位(MEP)
MEP是指应用电或磁，刺激皮层运动区或脊髓，产生兴奋，通过下行传导径路，使脊髓前角细胞或周围神经运动纤维去极化，在相应肌肉表面记录到的电位。
技术与方法
1．刺激方法
按刺激电极放置的部位不同可分为直接刺激和间接刺激两种。直接刺激是将电极直接放置与大脑皮质运动区上或硬膜外，而间接刺激是将电极放置与大脑皮质运动区的体表面。按电极的两极相对位置不同，分为单极刺激和双极刺激，单极刺激为正负极间电流方向垂直穿过皮质运动区，而双极刺激则为双极间电流呈切线方向穿过皮质。
直接刺激电极多用针电极或银杯电极，刺激频率为0．3～3Hz，时限0．1ms，刺激强度为4～6mA，间接刺激便于临床应用。单极刺激电流较集中在一个皮质区域内，其有效刺激所需电流量较小，一般＜100mA，脉冲时限＜50ms，而双极刺激的刺激区域与大脑皮质呈切线方向，故需要较大电流量，一般为350～1000mA，时限为100ms。
2．记录方法
根据接收信号的部位不同，分为脊髓运动诱发电位(spinal motor evoked potential，MEP)、神经运动诱发电位(neural MEP，NMEP)和肌肉运动诱发电位(muscle MEP，MMEP)。SMEP为在脊髓收集到的电信号，常采用双极记录，阳极在尾侧，阴极在头侧，用表面电极或针状电极。NMEP一般在正中神经或坐骨神经接收，用针电极。MMEP因其简单易行，临床多用，可用表面电极或针状电极做单极或双极记录。在动物实验中做双极记录，可将针刺入被记录的肌肉，正负极相距4cm，正极在头侧，参考电极刺入脚掌。
3．脊髓损伤与MEP
实验研究认为MEP信号沿脊髓前外侧索传递，对实验性脊髓损伤较SEP敏感且与动物运动功能一致，MEP的恢复先于动物运动功能恢复。
脊髓损伤表现在MEP潜时延长，波幅降低，甚至不能引出。但需注意的是，脊髓损伤早期，脊髓休克时，脊髓前角运动神经元处于超极化状态，也不能引出MEP。因此，待脊髓休克期过后，以MEP检测脊髓损伤，结果方可靠。
脊髓不同部位损伤对MEP的影响：将动物脊髓右后1／4切断，双下肢MEP正常存在；后半切断，MEP基本正常；左半侧切断，左侧MEP消失，右侧基本正常；完全切断，则MEP消失。
(四)3种诱发电位(CSEP、SSEP、MEP)术中监测脊髓功能的实验研究
诱发电位具有以下特征：①反应形式恒定；②具有一定分布空间；③与刺激有稳定的锁时关系(time-locked effect)。多数学者认为此技术具有客观性、敏感性和重复性较好等优点，有的学者认为临床应用可以取代唤醒试验。但也有不少学者持不同看法，认为诱发电位既不敏感又不特异，临床实用价值不大。沈慧勇等应用CSEP监测脊柱手术多例，亦发现波形受许多非监测因素影响，存在一定的假阳性，几乎都要与唤醒试验结合才能最后判断神经有无损伤。
1．实验方法
沈慧勇等选用最接近人类的灵长类动物——猴进行3种诱发电位术中监测脊髓功能的实验研究。实验共选用10只健康猴，直接模拟脊柱手术，气管插管，应用几种常用的麻醉药物，最后控制性降血压，观察这些非监测因素对猴皮层体感诱发电位(CSEP)、脊髓体感诱发电位(SSEP)和运动诱发电位(MEP)的影响，评价几种诱发电位技术在术中监测脊髓功能的实际应用价值。
诱发电位监测使用美国Nicolet公司生产的Viking诱发电位仪。皮层记录电极放在头顶皮下，硬膜外记录电极置于T12水平(背部小切口，暴露椎板，咬除黄韧带后放电极)。运动记录电极置于两侧胫前肌，参考电极置于踝前肌腱中。体感诱发刺激电极放在双踝内后方，刺激胫后神经。运动诱发采用颅外磁刺激器，置于皮层运动区，记录对侧MEP。SEP和MEP信号输入Viking系统的前置放大器进行放大、平均。
刺激类型为方波脉冲，波宽0．3ms，频率4．7Hz，强度为4．1～12．6mA，以引起脚趾抽动为标准。放大器灵敏度5μV，分析时间50ms。
麻醉及观察方法：氯胺酮诱导麻醉(4mg／kg)，右肱动脉切开插管，气管插管，静脉输液。动物取俯卧位，约40min动物稍清醒后，肌注安定使动物保持安静，测正常CSEP、SSEP和MEP，并保留基线用于对比，然后分别给异丙酚(2mg／kg)、芬太尼(4μg／kg)、氯胺酮(6mg／kg)、硝普钠和异氟醚(1．5MAC)等。每次给药后观察CSEP、SSEP和MEP变化，待图形恢复给药前水平后再用第二种药物，继续观察。应用欧美达麻醉机和惠浦多功能监护仪，监测动物MAP、HR、SPO2、T和R。最后控制性降血压，观察图形改变。
2．实验结果
正常诱发电位头顶部记录的CSEP是一个以负波为主的正负两相波形(图18－9)，硬膜外腔记录的SSEP为一负波为主的双相波形(图18－10)，双侧胫前肌上记录的肌源性MEP(MMEP)为一主波为负波的双相波形(图18－11)。潜伏期及波幅测定值见表18－1。
图18－9 正常CESP
图18－10 正常SSEP
图18－11 正常MEP
表18－1 正常诱发电位的潜伏期和波幅(CX±s)
麻醉药物对诱发电位的影响见表18－2。
表18－2 麻醉药物对CSEP的影响
氯胺酮对皮层CSEP的潜伏期影响最明显，可延长3～5ms，而对波幅影响较小(图18－12)。异氟醚对皮层CSEP的波幅影响最大，可降低50%～100%，潜伏期相对来讲变化较小(图18－13)。波幅对降血压敏感，用硝普钠降压，降低至基础压的30%～40%时，波幅大约降低30%；降低50%时，波幅可降低80%～90%；同时，随血压回升，波幅也逐渐恢复正常，几乎同步。但值得一提的是血压恢复后再次降压，则CSEP变化很少。芬太尼亦可降低波幅，异丙酚影响最小。经颅磁刺激所记录的肌源性MEP对麻醉及降压的反应相对较小(图18－14)。硬膜外记录的SSEP几乎不受麻醉药物的影响，只有血压降至50%时才有潜伏期及波幅的轻微变化(图18－15)。
图18－12 氯胺酮致CSEP潜伏期延长
图18－13 异氟醚致CSEP波幅显下降
图18－14 麻醉用药对SSEP影响不明显
图18－15 麻醉后MEP变化不大
3．实验结论
CSEP在术中应用时，受许多麻醉药物影响，氯胺酮对潜伏期影响最大，异氟醚对波幅影响最大，异丙酚相对影响最小。控制性降压中，波形亦随之变化。所以单独用CSEP监测时，要注意同麻醉师密切配合，否则既不稳定又不可靠。
SSEP几乎不受其他因素影响，是最理想的方法，但放置电极时要注意无菌操作。多数麻醉药物对大脑皮层有一定影响，但对脊髓神经元影响很小，也就是说在术中监测方面，SSEP优于CSEP。SSEP具有稳定性强、准确可靠等优点，是脊柱手术中监测神经功能的最佳方法。
平均、叠加技术会在一定时间内掩盖脊髓损伤的波形改变，如怀疑某个操作损伤脊髓，必须保留原有波形作参考，尽快重新刺激、记录，这样就能很快发现波形改变或消失。
MEP与下肢运动功能有较强的相关性，也与脊髓损伤的病理变化有较强的相关性。经皮层或颈椎刺激，具有稳定性强，能连续观察等优点，但为有创检查，国外需在麻醉下才能进行。经颅磁刺激无创伤，操作简单，敏感性强，其可靠程度亦优于CSEP。但是，磁刺激器放置的部位对MEP影响较大，只有位置准确才能有较好的重复性，使用时应注意此点。
(五)结语
SEP仅能反映脊髓中感觉传导束的功能，且其潜时延长或消失以及波幅改变等亦可在脊髓、脑干或大脑不同水平损伤发生，故需结合其他检查作为定位诊断。MEP则可准确地反映运动功能，MEP的出现与否可推断运动通路的存在与否，从而达到判断脊髓损伤预后的目的。而在脊髓损伤或受压时，脊髓内感觉传导束与运动传导束的损害程度可能不一致，因此MEP与SEP两者共同使用，才能客观全面反映脊髓功能。具体应用时可参考上述实验。