肌萎縮側(cè)索硬化上運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元損害對(duì)F波的影響

王恒恒 陳娜 翦凡 張磊 王穎 張?jiān)趶?qiáng) 潘華

肌萎縮側(cè)索硬化（amyotrophic lateral sclerosis，ALS）的病理機(jī)制之一是谷氨酸誘導(dǎo)的興奮性毒性,累及皮質(zhì)、腦干和脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元，引起運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的過度興奮[1-3]。同時(shí)，皮質(zhì)上運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元（upper motor neuron，UMN）病變可通過運(yùn)動(dòng)神經(jīng)環(huán)路影響脊髓下運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元 （lower motor neuron，LMN）的興奮性[4]，也可導(dǎo)致脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元興奮性增高。F波不僅可反映運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元傳導(dǎo)通路全程的傳遞狀況，還可以反映脊髓前角細(xì)胞的興奮性[5]，從而間接反應(yīng)UMN受累狀況[6]。但該方面研究較少。本研究的目的是通過 F波來研究 ALS前角細(xì)胞興奮性的病理生理變化，在UMN和 LMN功能障礙的背景下解釋 F波各項(xiàng)指標(biāo)變化，重點(diǎn)分析UMN損害與F波改變的相關(guān)性。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象 收集2016年7月至2018年5月就診于天壇醫(yī)院，經(jīng)隨訪后最終診斷為確診和很可能ALS患者52例作為ALS組。ALS入組標(biāo)準(zhǔn)：①符合世界神經(jīng)病學(xué)聯(lián)盟ALS臨床診斷標(biāo)準(zhǔn)（修訂的EI Escorial診斷標(biāo)準(zhǔn)）[7]；②首診時(shí)至少一側(cè)拇短展?。╝bductor pollicis brevis，APB）肌力≥3 級(jí)[英國醫(yī)學(xué)研究委員會(huì)（Medical Research Council，MRC）肌力分級(jí)法]，ALS 功能量表（ALS functional rating scale，ALSFRS）≥25分。排除標(biāo)準(zhǔn)：排除頸椎病、腦血管病、糖尿病或其他代謝性原因所致神經(jīng)系統(tǒng)疾病。另選健康志愿者37名為對(duì)照組。對(duì)照組入組標(biāo)準(zhǔn)：根據(jù)病史、神經(jīng)系統(tǒng)查體及肌電圖、影像學(xué)檢查證實(shí)無神經(jīng)系統(tǒng)損害的健康者。排除有腦梗死、腦炎、外傷、頸椎病、周圍神經(jīng)病等累及神經(jīng)系統(tǒng)疾病病史的對(duì)象。

根據(jù)上肢有無錐體束征，把ALS組分為有錐體束征組和無錐體束征組兩病例亞組。上肢錐體束征定義為肌張力增高和/或上肢腱反射活躍或亢進(jìn)和/或病理征陽性。

1.2 臨床評(píng)估和電生理檢查

1.2.1 臨床評(píng)估 收集患者首次就診資料。采用ALSFRS（總分40分）評(píng)估ALS患者的功能狀態(tài)。采用MRC肌力分級(jí)法評(píng)估患者APB肌力。

1.2.2 常規(guī)神經(jīng)運(yùn)動(dòng)傳導(dǎo)檢測 采用Nicolet EDX肌電圖儀進(jìn)行常規(guī)肌電圖檢查。受試者仰臥位，保持皮膚溫度＞32℃。進(jìn)行正中、尺、腓總和脛神經(jīng)傳導(dǎo)檢測。收集參數(shù)包括與臨床評(píng)估同側(cè)肢體的正中神經(jīng)末端運(yùn)動(dòng)潛伏期 （distal motor latency，DML）、腕部復(fù)合肌肉動(dòng)作電位（compound muscle action potential，CMAP）峰-峰波幅。

1.2.3 F波檢測 正中神經(jīng)F波檢測是在腕橫紋近端3 cm處進(jìn)行。連續(xù)40次[8]的超強(qiáng)脈沖刺激[9]，刺激頻率1 Hz，刺激時(shí)限為0.1 ms。測定參數(shù)設(shè)置：靈敏度為 200～500 μV/格，掃描速度為 5 ms/格，濾波范圍為 20～10 kHz。收集 F波出現(xiàn)率（F persistence，F(xiàn)p）、F 波最小潛伏期（F wave minimal latency，F(xiàn)Lmin）、F波最大峰-峰波幅（F wave maximal peak-to-peak amplitude，F(xiàn)Amax）、FAmax/M 波峰-峰波幅比（F／M）、F 波重復(fù)率（index repeater F wave，F(xiàn)rep）、神經(jīng)元重復(fù)率（index repeating neuron，Nrep）、巨大F波百分比。

重復(fù)F波為潛伏期、波幅和波形相同的F波，代表一種運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元放電，F(xiàn)波重復(fù)率為重復(fù)F波總和/所有引出的F波數(shù)；神經(jīng)元重復(fù)率為重復(fù)F波代表運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元數(shù)目總和/所有引出F波代表的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元數(shù)目。巨大F波定義為F波峰-峰波幅超過健康志愿者最大F波峰-峰波幅加2倍標(biāo)準(zhǔn)差的F波。本研究計(jì)算所得正中神經(jīng)巨大F波峰-峰波幅為1.45 mv[10]。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 21.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。采用單樣本Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的正態(tài)性。符合正態(tài)分布的計(jì)量資料采用±s表示，組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)；非正態(tài)分布的計(jì)量資料采用中位數(shù)和四分位數(shù)[M（QL，QU）]表示，采用Mann-Whitney U檢驗(yàn)。計(jì)數(shù)資料以百分比表示，采用檢驗(yàn)。分析參數(shù)之間的關(guān)系采用Spearman相關(guān)分析。檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 臨床資料 ALS組病程 12（8，19）個(gè)月，ALSFRS評(píng)分（32.0±4.8）分，APB 肌力（3.9±1.0）級(jí)，屬于發(fā)病早期。有錐體束征組患者34例，其中上肢和下肢起病各14例，球部起病6例。無錐體束征組18例，上肢起病10例，下肢起病3例，球部起病5例。

2.2 電生理檢測結(jié)果 與對(duì)照組比較，ALS出現(xiàn)DML（P=0.019）、FLmin（P=0.001）輕度延長，CMAP、Fp 顯著下降（P＜0.001），F(xiàn)/M 顯著升高（P＜0.001），F(xiàn) 巨大波（P=0.006）與重復(fù)波（P=0.001）百分比明顯增加，且有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（表1）。

表1 ALS組與對(duì)照組基本資料與電生理檢測

2.3 影響ALS患者F波的相關(guān)因素分析 分析病程、ALSFRS評(píng)分、APB肌力、正中神經(jīng)DML、CMAP與FLmin、Fp、FAmax、F/M、Frep、Nrep、巨大F波百分比的相關(guān)性：APB肌力與Frep（r=-0.386，P=0.020）和Nrep（r=-0.347，P=0.038）相關(guān)，病程、ALSFRS評(píng)分、正中神經(jīng)DML、CMAP與F波各指標(biāo)無統(tǒng)計(jì)學(xué)相關(guān)（P＞0.05）。

2.4 上運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元損害對(duì)F波的影響

2.4.1 有錐體束征組和無錐體束征組基本資料 兩組患者性別構(gòu)成、年齡、身高、病程、ALSFRS評(píng)分、APB肌力、正中神經(jīng)DML、CMAP均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05）（表2）。

表2 有錐體束征組和無錐體束征組基本資料與電生理檢測

2.4.2 有錐體束征組和無錐體束征組兩組F波 與無錐體束征組比較，有錐體束征組的FAmax、F/M、Frep及Nrep均顯著增高（P＜0.05），且有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（表3）。有錐體束征組中有13（38%）例患者正中神經(jīng)可見巨大F波，無錐體束征組未見巨大F波。

表3 有錐體束征組和無錐體束征組及對(duì)照組F波比較

3 討論

本研究提示，與對(duì)照組比較，ALS患者F波潛伏期輕度延長，出現(xiàn)率顯著下降，F(xiàn)Amax、F/M、重復(fù)波與巨大F波百分比顯著增加，并且F波波幅與重復(fù)波的增加與UMN損害有關(guān)。

既往有研究報(bào)告F波波幅增加為純上運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元疾病，如急性腦損傷患者的典型電生理特征，這歸因于脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元興奮性和抑制性突觸后電位的不平衡[11]。而在 ALS中，脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元興奮性增加受谷氨酸興奮性毒性及皮質(zhì)UMN病變通過運(yùn)動(dòng)神經(jīng)環(huán)路的雙重影響[4]，同時(shí)合并LMN受累，那么F波波幅將如何改變？

F波的幅度可因運(yùn)動(dòng)單位（motor union，MN）增大和運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元興奮性增高而升高[12]，同時(shí)因LMN損害的肌肉萎縮而降低，F(xiàn)/M受肌肉萎縮影響小，減少了LMN影響，更能敏感反映脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元興奮性。本研究中，與對(duì)照組比較，無錐體束征組FAmax下降、F/M增高，反映LMN損害導(dǎo)致F波波幅輕度下降?？赡芤虮狙芯恐屑{入ALS患者ALSFRS評(píng)分、APB肌力較高，屬于病程早期，主要以快纖維損害為主[13]，神經(jīng)再支配的側(cè)支芽生導(dǎo)致MN增大作用不明顯[14-15]，導(dǎo)致無錐體束征組 FAmax下降。然而，有錐體束征組與對(duì)照組比較，F(xiàn)Amax、F/M增高，提示有錐體束征組在存在與無錐體束征組同等程度的LMN損害前提下（兩病例亞組CMAP無差異），F(xiàn)Amax、F/M仍明顯升高，說明早期脊髓神經(jīng)元池興奮性增高是F波波幅增加的主要影響因素，并且這種興奮性增高與UMN損害密切相關(guān)。同樣，巨大F波也是F波波幅增高的一種形式，本研究中無錐體束征組未見巨大F波，而有錐體束征組巨大F波百分比增加，說明UMN損害才是神經(jīng)元興奮性增高的關(guān)鍵性因素，最終引起F波波幅增加。

皮質(zhì)功能障礙和過度興奮現(xiàn)在被認(rèn)為是ALS的早期診斷跡象[16]。本研究中，F(xiàn)Amax、F/M與病程無相關(guān)，提示脊髓神經(jīng)元興奮性增高引起的F波波幅增加在疾病早期即可出現(xiàn)。前文提到，F(xiàn)波波幅增加可能間接反映UMN損害，有助于ALS的識(shí)別，尤其適用于LMN損害掩蓋了UMN證據(jù)的患者。另外，F(xiàn)Amax、F/M與APB肌力、ALSFRS評(píng)分無相關(guān)，可能與納入的ALS患者臨床神經(jīng)功能損害輕有關(guān)；而且F波僅總體反映運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的興奮性，不能準(zhǔn)確測量興奮性的短期變化[6]。因此F波波幅不能作為ALS疾病進(jìn)展的標(biāo)志。

重復(fù)F波提示產(chǎn)生F波的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元放電的選擇性。本研究中，與對(duì)照組比較，無錐體束征組Frep、Nrep輕度增加，而有錐體束征組明顯增加，說明相較于LMN損害所致神經(jīng)元的減少，UMN損害導(dǎo)致脊髓神經(jīng)元池興奮性增加引起的神經(jīng)元放電頻率增加[17]，對(duì)F波重復(fù)性的增加影響更大。另外，重復(fù)性與APB肌力呈負(fù)相關(guān)，提示早期ALS患者，隨著疾病進(jìn)展，脊髓神經(jīng)元池興奮性增加，并且保留的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的數(shù)目減少，也加重F波的重復(fù)；同時(shí)，本研究中重復(fù)的F波波幅差異較大，因此參與形成重復(fù)F波的未受損的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元大小與興奮性具有異質(zhì)性。

ALS患者FLmin輕度延長，與早期快傳導(dǎo)的大運(yùn)動(dòng)神經(jīng)纖維優(yōu)先受累有關(guān)[13]；Fp下降，主要反映LMN損害[18]。因此本研究，兩病例亞組的FLmin、Fp無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

根據(jù)既往研究，ALS患者存在UMN損害的肢體常常高于臨床查體評(píng)估，所以，本研究選擇早期上肢輕-中度受累的患者，以避免嚴(yán)重的LMN損害掩蓋UMN體征。當(dāng)然，將來進(jìn)一步結(jié)合運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位評(píng)估錐體束損害、并且通過運(yùn)動(dòng)單位計(jì)數(shù)定量評(píng)估LMN損害，可以進(jìn)一步準(zhǔn)確驗(yàn)證F波的特點(diǎn)與UMN、LMN損害的關(guān)系。

結(jié)論：本研究提示，早期ALS患者UMN損害是脊髓運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元池興奮性增加的關(guān)鍵因素，可表現(xiàn)為FAmax、F/M增高，巨大F波及重復(fù)F波百分比增加。F波在常規(guī)肌電圖檢查中簡單易行，可以間接反映UMN損害，并且在早期ALS患者中即可出現(xiàn)，有利于ALS的識(shí)別。