脊髓分級(jí)缺血再灌注損傷對(duì)運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位的影響

脊髓分級(jí)缺血再灌注損傷對(duì)運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位的影響

章建平，張競(jìng)超，方華*，章放香

(貴州省人民醫(yī)院麻醉科，貴州貴陽550002)

摘要：目的通過比較不同程度脊髓缺血再灌注損傷(SCIRI)對(duì)運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位(MEP)的影響，探討MEP在SCIRI后肢運(yùn)動(dòng)功能診斷及預(yù)后中的價(jià)值。方法采用腎下腹主動(dòng)脈阻斷模型，分別阻斷兔腹主動(dòng)脈15 min、30 min、45 min和60 min后再灌注，建立不同程度SCIRI，于缺血前、缺血期間、再灌注期間監(jiān)測(cè)MEP，術(shù)后采用神經(jīng)功能評(píng)分(NFS)后肢運(yùn)動(dòng)功能，再灌注48 h進(jìn)行脊髓病理學(xué)觀察。結(jié)果阻斷腹主動(dòng)脈血流30 min、45 min、60 min后開放表現(xiàn)出輕、中、重不同程度缺血再灌注損傷脊髓的病理學(xué)特點(diǎn)。不同程度SCIRI可造成MEP明顯變化，MEP波幅較潛伏期恢復(fù)迅速，損傷越重，電位越低。脊髓輕度缺血再灌注損傷時(shí)，MEP波幅和潛伏期分別明顯延長(zhǎng)及減小，NFS、MEP波幅和潛伏期恢復(fù)迅速；脊髓中度缺血再灌注損傷時(shí)，MEP波幅和潛伏期下降更加顯著，NFS和MEP不能完全恢復(fù)且恢復(fù)緩慢；脊髓重度缺血再灌注損傷時(shí)，NFS、MEP波幅和潛伏期均不能夠恢復(fù)至術(shù)前水平。再灌注2 h MEP波幅變化分別與再灌注2 d后的Jacobs評(píng)分(r=-0.838)和斜板試驗(yàn)(r=-0.901)顯著相關(guān)。結(jié)論MEP能敏感而準(zhǔn)確地反映SCIRI后運(yùn)動(dòng)功能的損傷程度，術(shù)中MEP監(jiān)測(cè)可作為判斷運(yùn)動(dòng)功能預(yù)后的可靠指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：脊髓保護(hù)；缺血/再灌注損傷；運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位

中圖分類號(hào)：R3

基金項(xiàng)目：貴州省衛(wèi)生廳基金資助項(xiàng)目(gzwkj2010-1-006)；貴州省科技廳基金資助項(xiàng)目(黔科合SY字[2011]008號(hào))；貴州省科技廳基金資助項(xiàng)目(黔科SY字[2012]3090號(hào))；黔科SY字[2012]001號(hào)

作者簡(jiǎn)介：章建平(1976—)，女，貴州省貴陽市人，主治醫(yī)師，主要從事麻醉學(xué)研究。

通訊作者：*方華(1976—)，男，貴州省遵義市人，麻醉學(xué)博士，副教授，主要從事麻醉學(xué)及疼痛學(xué)研究。

[收稿日期2015-01-10；責(zé)任編輯趙菊梅]

The effects of graded spinal cord ischemia/reperfusion

injury on motor evoked potentials

ZHANGJian-ping,ZHANGJing-chao,FANGHua*,ZHANGFang-xiang

(Department of Anesthesiology Guizhou Provincial People's Hospital,Guiyang 550002,China)

Abstract：Objective By investigate the characteristics of graded spinal cord ischemia/reperfusion injury (SCIRI) on the motor eoked potentials (MEP) to study the diagnostic and prognostic value of MEP for the motor function of hind extremities.Methods The pathological characters with mild, moderate and severe SCIRI can be simulated by declamping after 30 min,45 min and 60 min infrarenal aortic cross-clamping in rabbits respectively.MEP was monitored during the preischemia,the period of ischemia and reperfusion.Neurologic function score (NFS) was used to assess the motor function of hind extremities. The lesion and damage to the spinal cord tissue were assessed with histological analysis after reperfusion 48 hour.Results MEP changed significantly with graded SCIRI and was much quicker in the recovery of amplitude than latency during SCIRI.The more sever the lesion,the lower the potentials.It showed that after spinal cord was mild injured during ischemia/reperfusion the latency of MEP increased and the amplitude of MEP decreased,but NFS and MEP recovered rapidly. MEP latency increased obviously and amplitude decreased progressively during moderate spinal cord ischemia/reperfusion,but NFS and MEP recovered slowly and

incompletely.NFS and MEP could not restore to the level of preischemia during serious SCIRI.Changes in amplitude of MEP recorded after reperfusion 2 hour were collaborate significantly with Jacobs score (r=-0.838,P<0.01) and Rivlin inclined plane(r=-0.901,P<0.01)assessed after reperfusion 2 days later,and can be used as a prognostic index for the motor function of hind extremities.Conclusions MEP monitoring during operation can be used as a reliable parameter for the motor function prognosis of hind extremities,because it reflects sensitively and accurately the severity of motor function during SCIRI.

Key words：Spinal protection; Ischemia-reperfusion injury; Motor-evoked potentials

運(yùn)動(dòng)誘發(fā)電位(motor-evoked potentials，MEP)是一種定量、客觀的脊髓電生理檢測(cè)技術(shù)[1]，本研究采用MEP監(jiān)測(cè)不同程度脊髓缺血再灌注損傷(spinal cord ischemia-reperfusion injury，SCIRI)的發(fā)生和發(fā)展過程，比較不同程度SCIRI中MEP的變化規(guī)律以及MEP對(duì)SCIRI反應(yīng)的敏感程度，旨在探討胸、腹主動(dòng)脈瘤及主動(dòng)脈縮窄等手術(shù)中MEP如何有效的監(jiān)測(cè)脊髓運(yùn)動(dòng)功能。

1材料與方法

1.1動(dòng)物模型的分組及建立

4～6月齡健康純種新西蘭大耳白兔40只(四川大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供)，體重2.0~2.5 kg，雌雄不拘，隨機(jī)分C0組(假手術(shù)組)、C30組(缺血30 min組)、C45組(缺血45 min組)和C60組(缺血60 min組)，每組10只。采用左腎動(dòng)脈下方腹主動(dòng)脈阻斷法建立脊髓缺血再灌注損傷動(dòng)物模型[2]。證實(shí)鉗夾點(diǎn)以下腹主動(dòng)脈搏動(dòng)完全消失后，各缺血組分別阻斷30 min、45 min和60 min后開放腹主動(dòng)脈，再灌注時(shí)間均為72 h。術(shù)中以生理鹽水浸潤(rùn)的溫紗墊覆蓋腹腔臟器，肛門溫度維持于36~37℃。C0只進(jìn)行手術(shù)操作，不阻斷腹主動(dòng)脈，后期手術(shù)操作同缺血組。

1.2觀察指標(biāo)

BL-420S生物機(jī)能實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)(成都泰盟科技有限公司)測(cè)定缺血前、缺血期間、再灌注期間MEP。單次刺激所誘發(fā)的MEP起始潛伏期(OnsetLatency，OL)的測(cè)量為刺激開始至疊加記錄到N波波峰出現(xiàn)的時(shí)間(ms)；第二波向下偏轉(zhuǎn)的P波(正向波)峰間波幅(Interpeak Amplitude，IPA)的測(cè)量為N波波峰至P波波谷(μv)。神經(jīng)功能評(píng)分(neurologic function score，NFS)由兩名不了解分組情況的觀察者分別再灌注6 h、12 h、24 h和48 h采用Johnson五分制法、Rivlin斜板試驗(yàn)綜合評(píng)估和記錄評(píng)分[3]。NFS后，再次麻醉實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，迅速完整取出L3節(jié)段脊髓組織固定于10%福爾馬林中，常規(guī)HE染色后采用OlympusBX51圖像采集分析系統(tǒng)等距隨機(jī)抽樣法觀察脊髓組織病理學(xué)變化，計(jì)算運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元異常率[4]。

1.3統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS16.0軟件統(tǒng)計(jì)處理，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示，多組間MEP用單因素方差分析和q檢驗(yàn)，神經(jīng)元計(jì)數(shù)和神經(jīng)行為學(xué)評(píng)分采用Kruskal-wallis檢驗(yàn)，相關(guān)分析應(yīng)用Spearman秩相關(guān)法，P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2結(jié)果

2.1動(dòng)物模型生理參數(shù)

手術(shù)過程中四組實(shí)驗(yàn)動(dòng)物MAP、SpO2、心率、呼吸頻率、肛溫、血糖和血?dú)夥治鲋笜?biāo)均在正常范圍內(nèi)。

2.2MEP參數(shù)變化

C0觀察時(shí)間點(diǎn)內(nèi)MEP均無明顯變化。阻斷腹主動(dòng)脈后缺血組OL和IPA分別表現(xiàn)為逐漸延長(zhǎng)及減小，MEP波形均在缺血15 min時(shí)消失。再灌注期間，C30OL于再灌注15 min時(shí)均恢復(fù)至阻斷前水平(P>0.05)，IPA于再灌注30 min時(shí)均恢復(fù)至阻斷前水平(P>0.05)，C45僅IPA再灌注60 min時(shí)恢復(fù)至阻斷前水平(P>0.05)，而C60OL和IPA均未恢復(fù)至阻斷前水平，C60部分出現(xiàn)MEP波形離散、破碎及分化不清的病理波形，各組組間比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)(見表1)。

2.3NFS變化

手術(shù)結(jié)束2 h內(nèi)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物均完全清醒。實(shí)驗(yàn)過程中，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物均無意外死亡且手術(shù)切口均愈合良好，無感染。C0組動(dòng)物均未發(fā)生癱瘓，C30組動(dòng)物術(shù)后自主排便排尿功能逐漸恢復(fù)，再灌注48 h時(shí)后無明顯癱瘓，截癱率均為0(0/10)；再灌注48 h時(shí)C45組和C60組動(dòng)物截癱率分別為80%(8/10)和100%(10/10)。缺血組隨著脊髓缺血時(shí)間的延長(zhǎng)，再灌注期間兔的后肢NFS變化顯示出較明顯的差別，后肢運(yùn)動(dòng)功能障礙逐漸加重，組間比較NFS差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)。再灌注2 h MEPOL值與再灌注48 h Jacobs評(píng)分(γ=-0.838，P<0.01)和斜板試驗(yàn)(γ=-0.901，P<0.01)呈顯著相關(guān)，見表2。

2.4脊髓組織病理學(xué)變化

C0組脊髓組織結(jié)構(gòu)完整，無出血、水腫等病理現(xiàn)象，運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元輪廓清晰。C30組脊髓組織中可見出血灶，運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元輕度腫脹，周圍間隙增加，部分核仁不清。C45組脊髓組織內(nèi)出血灶明顯，運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元顯著腫脹，周圍間隙明顯增加，核仁不清，少量運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元空泡形成或變性壞死。C60組脊髓組織內(nèi)可見大片狀出血灶，大量運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元變性壞死及廣泛空泡形成。隨著脊髓缺血時(shí)間延長(zhǎng)，各缺血組正常運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元計(jì)數(shù)逐漸降低且異常率逐漸增高，組間比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.01)，見表2。

表1　MEP的變化( ± s， n=10)

表1　MEP的變化( ± s， n=10)

組 別缺血前 缺血時(shí)間 再灌注時(shí)間 5min10min15min15min30min1h2hOL(ms)C015.3±0.315.4±0.414.7±0.514.6±0.413.9±0.314.1±0.216.1±0.3C3014.7±0.618.1±0.4*◆22.6±0.5*◆☆-14.2±0.413.6±0.214.2±0.313.9±0.5C4514.8±0.517.8±0.4*◆22.4±0.4*◆☆-22.6±0.6*◆▲22.9±1.3*◆▲24.2±1.2*◆▲24.8±1.3*◆▲C6015.1±0.718.3±0.8*◆21.2±1.1*◆☆-26.2±1.8*◆▲■26.9±2.1*◆▲■28.2±1.8*◆▲■28.9±2.3*◆▲■IPA(μv)C00.39±0.020.31±0.020.44±0.040.35±0.060.46±0.050.39±0.030.33±0.03C300.47±0.030.39±0.060.11±0.04*◆☆-0.21±0.02*◆0.41±0.040.35±0.040.36±0.04C450.41±0.060.41±0.020.12±0.05*◆☆-0.15±0.03*◆▲0.26±0.01*◆▲0.37±0.070.39±0.06C600.42±0.020.37±0.040.07±0.02*◆☆-0.09±0.05*◆▲■0.14±0.03*◆▲■0.16±0.04*◆▲■0.17±0.04*◆▲■

注：與同期C0組比較，*P<0.01;與同組缺血前比較，◆P<0.01；組間缺血10 min與缺血5 min比較，☆P<0.01；與同期C30組比較，▲P<0.01；與同期C45組比較，■P<0.01;-：MEP波形消失；

表2　NFS、正常運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元計(jì)數(shù)及運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元異常率變化(個(gè)/視野， ± s， n=10)

表2　NFS、正常運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元計(jì)數(shù)及運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元異常率變化(個(gè)/視野， ± s， n=10)

項(xiàng) 目C0C30C45C60Jacobs評(píng)分(分)5.00±0.004.65±0.76#2.45±0.61▼▲0.67±0.36▼▲■斜面臨界角度均值(0)67.22±7.5959.31±5.27#42.72±7.56▼▲33.76±5.32▼▲■正常運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元數(shù)目27.46±3.2416.26±1.79▼11.32±2.915▼▲6.61±2.45▼▲■運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元異常率(%)033.24±4.66▼63.28±4.15▼▲89.12±6.83▼▲■

注：與同期C0組比較，#P<0.05，▼P<0.01;與同期C30組比較，▲P<0.01;與同期C45組比較，■P<0.01。

3討論

阻斷及開放腹主動(dòng)脈可能引起SCIRI，神經(jīng)傳導(dǎo)通路的完整性受到破壞[5]。MEP是檢測(cè)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)傳導(dǎo)功能的有效手段，能夠快速、準(zhǔn)確和定量地反映運(yùn)動(dòng)傳導(dǎo)束的機(jī)能狀態(tài)[6]。隨著脊髓缺血時(shí)間延長(zhǎng)，再灌注48 h時(shí)本研究觀察到脊髓前角運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元異常率逐漸增加且表現(xiàn)為不同程度的變性和壞死。其中C30組表現(xiàn)為運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元輕度腫脹及周圍間隙增加等輕度SCIRI病理學(xué)改變，C45組表現(xiàn)為運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元明顯腫脹及核固縮等中度SCIRI病理學(xué)改變，C60組表現(xiàn)為運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元廣泛性溶解及壞死等重度SCIRI病理學(xué)改變，說明腹主動(dòng)脈血流阻斷30 min、45 min及60 min后再灌注可分別引起輕、中和重度SCIRI。本實(shí)驗(yàn)中，MEP在脊髓缺血時(shí)發(fā)生明顯改變，阻斷腹主動(dòng)脈血流后OL先于IPA發(fā)生改變，表現(xiàn)為逐漸延長(zhǎng)，夾閉腹主動(dòng)脈10 min時(shí)IPA開始下降而OL延長(zhǎng)至最大值，夾閉腹主動(dòng)脈15 min時(shí)MEP波形完全消失，提示阻斷水平以下脊髓血液循環(huán)完全阻斷，說明OL對(duì)脊髓缺血及缺血造成的損害較IPA敏感，缺血15 min時(shí)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)傳導(dǎo)功能異常，脊髓未能將后肢的神經(jīng)刺激信息上傳至大腦運(yùn)動(dòng)皮層。

MEPOL可以反映神經(jīng)傳導(dǎo)速度，OL延長(zhǎng)說明神經(jīng)傳導(dǎo)功能異常，IPA降低可反映運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元興奮性減弱[6-7]。Jacobs評(píng)分和Rivlin斜板試驗(yàn)可準(zhǔn)確地反映后肢動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)能力[3]。本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)再灌注期間消失的MEP可以不同程度的恢復(fù)，但缺血各組動(dòng)物NFS和MEP變化存在顯著差異：C30組NFS恢復(fù)良好且迅速，截癱率為0(0/10)，OL和IPA分別于再灌注15 min、再灌注30 min時(shí)恢復(fù)至阻斷前水平，提示SCIRI程度與脊髓功能的自我修復(fù)能力存在一定的關(guān)系，C30組雖然出現(xiàn)輕度SCIRI，但后肢運(yùn)動(dòng)功能可以完全恢復(fù)到損傷前的水平；C45組NFS恢復(fù)緩慢且不能完全恢復(fù)，截癱率為80%(8/10)，再灌注60 min時(shí)僅IPA恢復(fù)至阻斷前水平，再灌注期間OL均較阻斷前顯著延長(zhǎng)，提示中度SCIRI可能造成不完全性脊髓運(yùn)動(dòng)傳導(dǎo)功能異常改變，后肢運(yùn)動(dòng)功能恢復(fù)緩慢且不完全；C60組NFS較低，所有實(shí)驗(yàn)動(dòng)物均出現(xiàn)截癱，再灌注期間MEPOL均較阻斷前明顯增加，IPA均較阻斷前顯著下降，提示重度SCIRI可能造成完全性脊髓運(yùn)動(dòng)傳導(dǎo)功能障礙，后肢運(yùn)動(dòng)功能未能恢復(fù)。

SCIRI可能引起前角正常運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元的數(shù)量顯著減少及神經(jīng)纖維軸索變性改變[8]，說明MEPOL的異常改變與同步興奮的神經(jīng)元數(shù)量和神經(jīng)纖維的傳導(dǎo)速度相關(guān)。綜上所述，本實(shí)驗(yàn)表明，MEPOL變化較IPA對(duì)不同程度SCIRI反應(yīng)迅速，OL變化不僅反映SCIRI程度，而且與NFS顯著相關(guān)，說明MEPOL作為一種早期判斷SCIRI程度和運(yùn)動(dòng)功能預(yù)后的電生理學(xué)指標(biāo)是可行的。

參考文獻(xiàn)：

[1]Simon F,Scheuerle A,Gr?ger M,et al.Comparison of carbamylated erythropoietin-FC fusion protein and recombinant human erythropoietin during porcine aortic balloon occlusion-induced spinal cord ischemia/reperfusion injury[J].Intensive Care Med.2011,37(9):1525-33.

[2]Simon F,Scheuerle A,Calzia E,et al.Erythropoietin during porcine aortic balloon occlusion-induced ischemia/reperfusion injury[J].Crit Care Med. 2008,36(7):2143-50.

[3]張?jiān)绿m，張曉敏,賴道鋒,等.不同正畸力作用下大鼠疼痛行為反應(yīng)變化[J].鄭州大學(xué)學(xué)報(bào):醫(yī)學(xué)版,2014,49(3):377-379.

[4]王莉，徐浩文.rhG-CSF對(duì)缺氧腦癱大鼠內(nèi)源性神經(jīng)干細(xì)胞增殖、遷移及分化的影響[J].鄭州大學(xué)學(xué)報(bào):醫(yī)學(xué)版,2010,45(5):775-779.

[5]Back MR, Bandyk M, Bradner M,et al.Critical analysis of outcome determinants affecting repair of intact aneurysms involving the visceral aorta[J].Ann Vasc Surg. 2005,19(5):648-656.

[6]Pokhrel B,Hasegawa T,Izumi S,et al.Excessively high systemic blood pressure in the early phase of reperfusion exacerbates early-onset paraplegia in rabbit aortic surgery.J Thorac Cardiovasc Surg[J].2010,140(2):400-407.

[7]Hilibrand AS,Schwartz DM,Sethuraman V,et al.Comparison of transcranial electric motor and somatosensory evoked potential monitoring during cervical spine surgery[J].J Bone Joint Surg Am.2004,86-A(6):1248-1253.

[8]方立,王雪晶,荊婧,等.rhG-CSF對(duì)大鼠缺血缺氧神經(jīng)元巨自噬水平的影響[J].鄭州大學(xué)學(xué)報(bào):醫(yī)學(xué)版,2013,48(6):753-757.