選擇性脊神經(jīng)根部分切斷術(shù)對(duì)痙攣性偏側(cè)肢體腦癱患兒基底節(jié)區(qū)腦代謝影響

段 宇， 張發(fā)永

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選擇性脊神經(jīng)根部分切斷術(shù)對(duì)痙攣性偏側(cè)肢體腦癱患兒基底節(jié)區(qū)腦代謝影響

段 宇1， 張發(fā)永2

目的 研究選擇性脊神經(jīng)后根部分切斷術(shù)對(duì)偏側(cè)肢體痙攣性癱瘓患兒早期緩解下肢痙攣?zhàn)饔?，以及利用核磁波譜分析患兒在選擇性脊神經(jīng)后根部分切斷術(shù)后基底節(jié)區(qū)的小分子代謝變化，探索該術(shù)式的“超節(jié)段反應(yīng)”的機(jī)制。方法 對(duì)12～20歲年齡段偏側(cè)痙攣性肢體癱患者，在接受選擇性脊神經(jīng)后根部分切斷術(shù)前后，對(duì)髖內(nèi)收肌、腘繩肌和小腿三頭肌行改良的Ashworth評(píng)級(jí)。行核磁波譜分析，利用雙側(cè)基底節(jié)區(qū)域作為興趣區(qū)。分析該區(qū)域手術(shù)前后的小分子代謝圖譜。結(jié)果 手術(shù)后所有患者下肢肌群肌張力有不同程度降低(P<0.01)，其中4例患者稱獲得了類似“超節(jié)段反應(yīng)”臨床表現(xiàn)，3例患兒上肢協(xié)調(diào)性以及精細(xì)活動(dòng)改善，1例患兒斜視改善?；純簩?duì)側(cè)基底節(jié)區(qū)N-乙酰天門冬氨含量下降(P<0.05)，同側(cè)各類物質(zhì)無明顯改變。結(jié)論 選擇性脊神經(jīng)后根部分切除術(shù)能有效降低偏側(cè)肢體痙攣，對(duì)側(cè)基底節(jié)區(qū)N-乙酰天門冬氨減少，可能是出現(xiàn)“超節(jié)段反應(yīng)”的機(jī)制之一。

選擇性脊神經(jīng)根部分切斷術(shù)； 核磁共振波譜； 基底節(jié)； 痙攣性偏側(cè)肢體腦癱

選擇性脊神經(jīng)后根部分切斷術(shù)(SDR)在神經(jīng)電生理監(jiān)測下，通過選擇性切斷脊神經(jīng)后根中的Ⅰα類神經(jīng)纖維，阻斷脊髓反射弧中的γ環(huán)路，有效解除肢體痙攣[1]。雖然切除神經(jīng)纖維限制在腰骶部，但是常常有患者或其家屬反映，手術(shù)后除去下肢肌肉松解感明顯外，常常還有其他意想不到的效果，出現(xiàn)所謂的“超節(jié)段反應(yīng)”(suprasegemental benefits,SB)，比如上肢精細(xì)運(yùn)動(dòng)、口腔和舌的肌肉活動(dòng)、視覺注意力、認(rèn)知功能和語言等[2～6]。目前SDR超節(jié)段反應(yīng)的機(jī)制并不是完全清楚。目前主要的假說包括SDR手術(shù)改善了患兒大腦皮質(zhì)的可塑性[7]；另一類學(xué)者則認(rèn)為SDR減弱了非特異性的不適感受刺激，緩解了患者的緊張狀態(tài)[4]。

基底節(jié)是調(diào)節(jié)皮質(zhì)功能的重要反饋環(huán)路。皮質(zhì)紋狀體通路病變可能導(dǎo)致一系列的神經(jīng)行為學(xué)異常。也有研究發(fā)現(xiàn)痙攣型腦性癱瘓患兒在基底節(jié)區(qū)出現(xiàn)不同程度的病理生理改變[8]。課題組認(rèn)為，SDR作為一種神經(jīng)纖維離斷術(shù)，可能對(duì)上一級(jí)的感覺中樞-基底節(jié)區(qū)造成影響，從而產(chǎn)生了下肢功能改善以外的“超節(jié)段反應(yīng)”。質(zhì)子核磁共振波譜分析(proton magnetic resonance spectroscopy,MRS)，能夠快速、有效、無創(chuàng)的檢出不同類型顱內(nèi)病癥，也可作為腦損傷早期的評(píng)價(jià)工具[9]。本研究目的：(1)評(píng)價(jià)SDR緩解痙攣性偏側(cè)肢體患兒下肢肌張力早期效果；(2)通過各種量表客觀評(píng)價(jià)SDR所謂的“超節(jié)段反應(yīng)”；(3)通過MRS研究SDR手術(shù)前后在丘腦和內(nèi)囊后肢區(qū)域小分子代謝輪廓。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 該實(shí)驗(yàn)經(jīng)復(fù)旦大學(xué)倫理委員會(huì)審批通過。實(shí)驗(yàn)前，患者家屬都會(huì)被詳細(xì)告知試驗(yàn)?zāi)康?、?shí)驗(yàn)內(nèi)容；家屬在充分理解實(shí)驗(yàn)流程后，簽署知情同意書。受試對(duì)象從2013年3月-2015年12月，經(jīng)一名神經(jīng)外科副主任醫(yī)師以上專家，診斷為“偏側(cè)痙攣型腦性癱瘓”患者，并接受SDR手術(shù)。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)12～20年齡段；(2)既往有明確的圍產(chǎn)期腦損傷病史；(3)偏身痙攣，下肢肌群通過改良的Ashworsh評(píng)級(jí)，痙攣在Ⅲ級(jí)以內(nèi)；(4)粗大運(yùn)動(dòng)功能(Gross Motor Function Classification System，GMFCS)評(píng)級(jí)在Ⅰ～Ⅲ級(jí)；(5)核磁功能平掃，腦結(jié)構(gòu)無明顯異常；(6)最近6 m未服用任何藥物。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)原發(fā)性及進(jìn)行性運(yùn)動(dòng)障礙?。?2)嚴(yán)重的合并癥，如：癲癇、智力發(fā)育遲緩以及異常行為等。

1.2 手術(shù)步驟 采用全身麻醉，使用短效肌肉松弛藥物氣管插管后，取俯臥位，于腰部后正中切口，顯露L2 棘突及椎板，行椎板切除。切開硬脊膜后，在手術(shù)顯微鏡下找到患側(cè)L3、L4、L5、S1 感覺根，并將各根分成4～6小束，神經(jīng)肌電生理刺激儀以恒壓0.1～0.3 mA 電流刺激，確認(rèn)并記錄各后根小束的閾值和肌肉收縮波范圍。結(jié)合患者的痙攣情況，選擇切斷較低閾值就能引起肌肉收縮的小束，本組切斷比例為：L2 20%～30%，L3 25%～35%，L530%～45%，S130%～45%。將切斷的后根小束再切除10 mm，以防止術(shù)后神經(jīng)再生，沖洗后連續(xù)縫合硬脊膜，逐層縫合傷口。

1.3 MRS檢查 采用GE Signa Excite HD 1.5T 超導(dǎo)磁共振掃描儀、8 NV HEAD 線圈。1H-MRS檢查采用PROBE/SI成像序列，于T1WI 橫斷位像(TR300 ms,TE 4.5 ms)定位，對(duì)基底節(jié)區(qū)相同感興趣區(qū)行1H-MRS多體素檢查，采用點(diǎn)分辨波譜分析法(pointed resolved selective spectroscopy，PRESS)二維化學(xué)位移成像序列(2-dimensional chemical shift imaging sequence 2DCSI)掃描，TR 1500 ms，TE 125 ms，自動(dòng)勻場。單體素興趣區(qū)在冠狀位片定位，基底節(jié)區(qū)(見圖1)，相位矩陣1 cm×1 cm×1 cm;水抑制掃描均由自動(dòng)預(yù)掃描程序完成，半高帶寬(FWHM)小于10 Hz，水抑制98%水平以上。獲得的核磁波譜上定位：NAA峰在2.01 ppm，Cr在ppm，Cho在3.22 ppm。

1.4 相關(guān)評(píng)定 在手術(shù)前3 d以及手術(shù)后2 w，有高年資康復(fù)治療師對(duì)納入對(duì)象進(jìn)行改良的Asthworsh分級(jí)，評(píng)估肌群包括，髖內(nèi)收肌群、腘繩肌(膝屈曲肌群)和小腿三頭肌(踝跖曲肌群)。對(duì)合并手功能缺陷患兒在手術(shù)前后相同時(shí)間點(diǎn)行手功能評(píng)級(jí)(manual ability classification system，MACS)。對(duì)合并有斜視患者利用角膜反光點(diǎn)法，手術(shù)前后測量斜視嚴(yán)重程度。對(duì)合并流涎患者手術(shù)前后利用教師流涎分級(jí)法(teacher drooling scale，TDS)評(píng)定流涎嚴(yán)重程度。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 利用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。非參數(shù)Wilcoxon秩和檢驗(yàn)分析下肢肌群手術(shù)前后肌張力變化(等級(jí)資料)，配對(duì)T-檢驗(yàn)分析MRS值(連續(xù)計(jì)量資料，且符合正態(tài)分布，P<0.05，視為統(tǒng)計(jì)學(xué)意義)。

2 結(jié) 果

2.1 10男7女共17例患者最終納入本實(shí)驗(yàn)研究，年齡從12～20歲之間，平均年齡14.7歲。有早產(chǎn)病史8例，產(chǎn)時(shí)窒息缺氧病史7例，雙胎1例，病理性黃疸病史1例?；颊咧橇！MFCSⅠ級(jí)4人，Ⅱ級(jí)7人，Ⅲ級(jí)6人。其中病理征陽性13例。除外下肢肌肉痙攣，另外上肢肌肉痙攣或手功能缺陷10例，言語不清6例，斜視5例，流涎3例。所有患者頭部核磁共振顯示均無明顯腦結(jié)構(gòu)異常。

2.2 興趣區(qū)MRS手術(shù)前后比較，包括痙攣同側(cè)基底節(jié)區(qū)手術(shù)前后以及對(duì)側(cè)基底節(jié)區(qū)手術(shù)前后。Cho與NAA比值在手術(shù)后患者痙攣肢體對(duì)側(cè)基底節(jié)區(qū)增加(P<0.05)，而對(duì)側(cè)NAA/Cr則下降，其余代謝比值未見明顯變化(見表1)，而Cho/Cr比值穩(wěn)定，推斷NAA含量下降。

2.3 所有患者均有不同程度下肢肌群痙攣緩解，肌張力從術(shù)前2.34下降到術(shù)后1.35(P<0.01)。其中，小腿三頭肌肌張力從術(shù)前2.82下降到術(shù)后1.21；腘繩肌從術(shù)前2.37下降到術(shù)后1.51；髖內(nèi)收肌群從術(shù)前2.41下降到術(shù)后1.48(見表2)。3例患者上肢協(xié)調(diào)性、靈活性改善，經(jīng)MACS評(píng)定，1例患者從MACSⅡ級(jí)提高到Ⅰ級(jí)；2例患者從Ⅲ級(jí)提高到Ⅱ級(jí)；1例患兒斜視改善，從中度斜視改善到輕度斜視。合并流涎患者無明顯改善。

表1 手術(shù)前后基底節(jié)區(qū)各代謝產(chǎn)物含量變化±s)

手術(shù)后與手術(shù)前比較*P<0.05

表2 患者下肢各肌群肌張力手術(shù)前后對(duì)比±s)

手術(shù)后肌群與手術(shù)前比較*P<0.05,**P<0.01

A.白色方框?yàn)榕d趣區(qū)，左右基底節(jié)區(qū)均掃描一次；B.核磁波譜圖以及各種小分子所對(duì)的波峰

圖1 基底節(jié)區(qū)核磁波譜的興趣區(qū)以及其波譜圖

3 討 論

本研究再次證明了SDR能在術(shù)后早期有效減少下肢肌張力，本實(shí)驗(yàn)對(duì)象髖內(nèi)收肌群、腘繩肌和小腿三頭肌在手術(shù)后2 w均出現(xiàn)不同程度的降低，與之前SDR相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道類似[10]。在筆者之前文獻(xiàn)中，頸段SDR能夠亦有效降低上肢肌張力和促進(jìn)手功能改善，證明了SDR是一種有效的降低痙攣性癱瘓患兒肌肉肌張力的方式[11]。在納入實(shí)驗(yàn)的17例患者中，有3例手功能改善，1例患者斜視減輕，進(jìn)一步證實(shí)了“超節(jié)段反應(yīng)”在臨床的存在。

國外學(xué)者Ojemann希望通過利用功能核磁共振來研究3例SDR手術(shù)后患者皮質(zhì)功能，特別注意了感覺皮質(zhì)功能改變，但是仍沒有發(fā)現(xiàn)太多的規(guī)律結(jié)果[12]。國內(nèi)學(xué)者也有研究SDR手術(shù)對(duì)感覺通路及腦代謝影響相關(guān)報(bào)道。易斌研究發(fā)現(xiàn)腰段SPR后患者的體感誘發(fā)電位(SSEP)潛伏期明顯延長,這表示著從周圍神經(jīng)至大腦感覺皮質(zhì)的傳導(dǎo)速度較術(shù)前減慢， SSEP產(chǎn)生所經(jīng)過的神經(jīng)通路中的神經(jīng)元的興奮性降低[13]。有學(xué)者通過腦脊液代謝研究發(fā)現(xiàn)，痙攣性腦癱患兒在SDR手術(shù)后，谷氨酸、天冬氨酸明顯下降；而 γ-氨基丁酸、丙氨酸、甘氨酸明顯升高。谷氨酸是人腦內(nèi)含量最高的游離氨基酸，也是最重要的興奮性氨基酸,而主要是脊髓中間神經(jīng)元的抑制性遞質(zhì)，且甘氨酸在脊髓中含量最高。此類氨基酸遞質(zhì)的變化表明了中樞神經(jīng)系統(tǒng)興奮性的降低。

筆者認(rèn)為，SDR會(huì)將部分Iα神經(jīng)纖維切斷，造成脊神經(jīng)背根神經(jīng)節(jié)的第一級(jí)神經(jīng)元軸突斷裂，而該形式的機(jī)械性損傷會(huì)進(jìn)一步影響脊髓中第2級(jí)神經(jīng)元和在對(duì)側(cè)基底節(jié)區(qū)第3級(jí)神經(jīng)元、以及整個(gè)上行傳導(dǎo)通路?；坠?jié)區(qū)神經(jīng)核團(tuán)與自主運(yùn)動(dòng)、學(xué)習(xí)能力、眼球活動(dòng)、認(rèn)知能力和情感等低級(jí)和高級(jí)活動(dòng)有關(guān)，這些功能和能力都和臨床上所見的“超節(jié)段反應(yīng)”類似[14,15]。有研究顯示，腦性癱瘓患兒基底節(jié)區(qū)功能和分子代謝較正常兒童不同。NAA/Cho的值在痙攣性腦性癱瘓患兒基底節(jié)區(qū)下降,暗示圍產(chǎn)期的缺血缺氧導(dǎo)致患兒腦內(nèi)神經(jīng)元丟失[16]?？偹苤?，NAA是神經(jīng)元中唯一的代謝產(chǎn)物，而NAA的減少預(yù)示著神經(jīng)元的的丟失和功能喪失[17]。許多學(xué)者利用該特性，將MRS檢測病變腦區(qū)，來鑒別不同類型的神經(jīng)代謝性疾病。

有研究顯示NAA和Cr、Cho、Myoinositol的比值在腦性癱瘓患者基底節(jié)區(qū)中都減少，并且NAA的降低的程度和腦癱患兒的嚴(yán)重程度成正相關(guān)[18]。根據(jù)圖1，實(shí)驗(yàn)興趣區(qū)定位在丘腦和內(nèi)囊的后肢，該區(qū)域也是第3級(jí)感覺神經(jīng)元和神經(jīng)纖維所在的位置。對(duì)側(cè)興趣區(qū)NAA含量降低，說明SDR可能對(duì)對(duì)側(cè)基底節(jié)區(qū)神經(jīng)元產(chǎn)生負(fù)性影響，降低其興奮性。與本實(shí)驗(yàn)假說相符，即SDR擾動(dòng)了上行感覺神經(jīng)傳導(dǎo)通路以及第3級(jí)感覺神經(jīng)元功能。然而這種影響，是否減弱了對(duì)側(cè)基底節(jié)區(qū)神經(jīng)細(xì)胞的異常活動(dòng)，從而改善了患兒本體感覺和皮質(zhì)活動(dòng)，還需要進(jìn)一步研究。

并不是所有患者都收獲了“超節(jié)段反應(yīng)”，似乎“超節(jié)段反應(yīng)”具有隨機(jī)性。由于納入對(duì)象數(shù)量限制，目前還不能統(tǒng)計(jì)哪一類的患者，更容易從SDR獲益“超節(jié)段反應(yīng)”，亦或者和性別、年齡、神經(jīng)切除比例等相關(guān)因素有關(guān)。根據(jù)筆者的臨床經(jīng)驗(yàn)，年齡越小，合并癥越輕，更容易獲得“超節(jié)段反應(yīng)”。在將來的研究，課題組將進(jìn)一步展開SDR對(duì)感覺傳導(dǎo)通路或者運(yùn)動(dòng)傳導(dǎo)通路的影響的機(jī)制研究。

4 結(jié) 論

腰部SDR早期即可改善偏側(cè)痙攣性癱瘓患兒下肢肌肉痙攣狀態(tài)，并能產(chǎn)生“超節(jié)段反應(yīng)”，即對(duì)改善個(gè)別患者手功能及眼球運(yùn)動(dòng)等，該“反應(yīng)”可能和對(duì)側(cè)基底節(jié)區(qū)NAA下降有關(guān)。

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The effect of selective dorsal rhizotomy for the cerebral metabolism at basal ganglia of patients with cerebral palsy-spastic hemiplegia

DUAN Yu,ZHANG Fayong.

(Department of Neurosurgery,Huadong Hospital,Fudan University,Shanghai 200040,China)

Objective To determine the metabolite profile of patients with cerebral palsy-spastic hemiplegia in the basal ganglia after selective dorsal rhizotomy (SDR) for researching the mechanism of the “suprasegemental benefits”.Methods The metabolite profile of patients with cerebral palsy-spastic hemiplegia in the both sides of basal ganglia were determined by proton magnetic resonance spectroscopy and the muscle tone of hip adductors,hamstrings and ankle plantar flexors in lower limb was assessed by the Ashworth scale before and two weeks after SDR.Results Seventeen patients were recruited in our study.The muscular tones of lower limb significantly were reduced following SDR at early time.N-acetylaspartate (NAA) at the contralateral basal ganglia decreased.Four patients separately described “suprasegemental benefits”,including strabismus and right hand activity.Conclusion SDR is an effective treatment for reducing spasm at early time.The reduced values of NAA at basal ganglia after SDR may be associated with its suprasegemential effects.

Selective dorsal rhizotomy; Proton magnetic resonance spectroscopy; Basal ganglia; Cerebral palsy-spastic hemiplegia

1003-2754(2016)10-0882-04

2016-06-07；

2016-09-29

國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(No.81271296)

(1.復(fù)旦大學(xué)附屬華東醫(yī)院神經(jīng)外科,上海 200040；2.復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院神經(jīng)外科,上海 200040)

張法永，E-mail:zhangfayong66@sina.com

R742.3

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