熱損傷對兔面神經(jīng)傳導(dǎo)功能影響的研究

朱崇元趙楊白冰馮國棟田旭趙勇高志強*

1中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)院耳鼻喉科 (北京100730)

2中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)院麻醉科 (北京100730)

顳骨、腮腺及側(cè)顱底術(shù)中，面神經(jīng)損傷可對患者外觀、生理及社會功能造成嚴重打擊。術(shù)中神經(jīng)損傷的原因復(fù)雜，包括不當(dāng)?shù)那懈?、結(jié)扎、牽拉、壓迫及熱損傷[1-3]。面神經(jīng)的熱損傷可發(fā)生于磨除顳骨或者各種電外科設(shè)備的使用過程中，目前尚無關(guān)于面神經(jīng)熱損傷發(fā)生率的報告。由于損傷后面神經(jīng)多無明顯形態(tài)學(xué)改變，術(shù)中常難以發(fā)現(xiàn)[4,5]。另一方面，由于器械與神經(jīng)交互機制復(fù)雜，熱損傷閾值不明，也是造成熱損傷的重要原因。本實驗中應(yīng)用兔面神經(jīng)模型，基于持續(xù)術(shù)中神經(jīng)監(jiān)測（continuous intraoperative neuromonitoring,CIONM）技術(shù)，研究面神經(jīng)的熱損傷閾值，探討熱作用時程與損傷之間的關(guān)系。

1 材料與方法

1.1 實驗動物

該研究通過醫(yī)院實驗動物福利倫理委員會審查。8只雄性新西蘭兔，重量2.8-3.3kg，共16側(cè)面神經(jīng)作為實驗對象。應(yīng)用速眠新II號（敦化市圣達動物藥品）0.1ml/kg肌肉注射誘導(dǎo)麻醉；建立耳緣靜脈通路，持續(xù)泵入丙泊酚注射液（0.5-1mg/kg·min，西安力邦制藥）維持角膜反射消失，測耳部脈氧飽和度。實驗過程中保留自主呼吸，誘導(dǎo)后未使用肌松藥及氣管插管。實驗室溫保持22-23℃，耳道溫度維持39-40℃。3只兔共6側(cè)面神經(jīng)用于研究不同溫度下神經(jīng)傳導(dǎo)功能，5只兔共10側(cè)面神經(jīng)用于研究熱劑量與神經(jīng)傳導(dǎo)功能的關(guān)系。

1.2 手術(shù)操作

全麻誘導(dǎo)后，兔側(cè)臥位。去除面部毛發(fā)并消毒。從耳下向口唇方向切開皮膚，分離皮下肌肉，透過筋膜確定面神經(jīng)頰支位置，顯微游離面神經(jīng)上頰支和下頰支至少2.5cm，沿面神經(jīng)分支逆行解剖部分腮腺，僅暴露部分面神經(jīng)干。游離面神經(jīng)上頰支作為研究對象，切斷面神經(jīng)下頰支。

1.3 誘發(fā)電位記錄

應(yīng)用 NIM-Response 3.0（Medtronic，USA）進行CIONM。陰極和接地電極均刺入頸部皮膚。雙絞電極刺入口周觸須深部記錄電位。自動周期刺激（automated periodic stimulation，APS）電極（2mm，Medtronic，USA）放置于上頰支近端。刺激電流波寬100μs，強度1mA；刺激頻率10次/min，快記錄頻率1次/s。記錄基線水平電位時不少于20次刺激。為驗證CIONM穩(wěn)定性，實驗開始前和最后均應(yīng)用MP150生理記錄儀（BIOPAC，USA）復(fù)核誘發(fā)電位和肌電圖。

1.4 水浴管安置

APS電極遠端安放水浴管，水浴管一端接負壓吸引（圖1）。水浴管內(nèi)溫度熱電偶接多路溫度記錄儀（JK804，4通道；中國）。水浴管安置后均靜置30min，確?；€誘發(fā)電位無明顯變化。

圖1 APS電極和水浴管安置圖。APS電極安置在面神經(jīng)近端，水浴管放置在遠端，水浴管內(nèi)溫度探測熱電偶可探測面神經(jīng)附近的水溫。Fig.1 Setting of the APS electrode and irrigation tube.APS electrode is placed at the proximal site of upper buccal branch,while the irrigation tube is placed at the distal site of nerve.A thermocouple in the irrigation tube monitor water temperature around the nerve.

1.5 神經(jīng)傳導(dǎo)功能熱損傷研究

研究6側(cè)面神經(jīng)不同溫度下神經(jīng)傳導(dǎo)功能。定義誘發(fā)電位振幅下降超過50%或者潛伏延長超過10%為不良肌電事件。從室溫開始逐漸升溫生理鹽水，經(jīng)蠕動泵泵入水浴管內(nèi)。每間隔大約2.5℃對水浴管內(nèi)面神經(jīng)進行水?。▽嶋H水浴溫度以水浴管內(nèi)測量為準(zhǔn)），時間30s。記錄5min后穩(wěn)定的誘發(fā)電位潛伏期和振幅。神經(jīng)喪失誘發(fā)電位后，切取包含水浴段面神經(jīng)的1cm神經(jīng)節(jié)段，固定做病理切片。

圖2 預(yù)實驗中分別水浴30s和水浴50s，誘發(fā)電位振幅的變化曲線。(點間隔為6s)Fig.2 Cchanges in the evoked potentials during 30s and 50s thermal injury in the pilot experiment.

2 結(jié)果

2.1 不同溫度下兔面神經(jīng)傳導(dǎo)功能的改變

誘發(fā)電位振幅隨溫度變化曲線見圖3。水浴管溫度為37-42℃時，誘發(fā)電位振幅增高。超過45℃，振幅開始下降；水浴溫度為49-52℃時，誘發(fā)電位振幅下降50%。溫度為58℃時，所有面神經(jīng)誘發(fā)電位均在3s以內(nèi)，觀察60min后仍無好轉(zhuǎn)跡象。水浴溫度超過45℃，誘發(fā)電位潛伏期逐漸延長，最高可在喪失信號前延長160%（圖4）。

圖3 誘發(fā)電位振幅與基線百分比隨水浴溫度變化曲線。37-42℃時，誘發(fā)電位振幅略增加；58℃時，所有面神經(jīng)誘發(fā)電位均消失。Fig.3 Changes of evoked potential amplitude with rise of ir‐rigation temperature.We observed slight increase of ampli‐tude at 37-42°C.At 58°C,all facial nerve evoked potentials disappeared.

圖4 誘發(fā)電位潛伏期隨溫度變化曲線。誘發(fā)電位潛伏期水浴溫度超過45℃時，誘發(fā)電位潛伏期逐漸延長，在喪失信號前最高可延長160%。Fig.4 Changes of evoked potential latency with temperature.When the irrigation temperature exceeded 45℃,the latency gradually increased,which could reach a maximum of 160%before loss of signal.

2.2 熱劑量與神經(jīng)傳導(dǎo)功能研究

50℃水浴后9s左右，誘發(fā)電位振幅降至50%左右水平（圖5）。CEM43℃=64min：2min30s左右，振幅恢復(fù)至60%以上，6min后恢復(fù)80%以上，并穩(wěn)定在這一水平。CEM43℃=128min：誘發(fā)電位在4min后逐漸回升，5min后恢復(fù)至60%以上，并穩(wěn)定在這一水平。誘發(fā)電位出現(xiàn)恢復(fù)的時間均在5min以內(nèi)；超過5min無恢復(fù)跡象，再觀察一小時均無變化。

圖5 水?。?0℃）開始后（白色尖頭所指）誘發(fā)電位潛伏期和振幅變化，9s左右，誘發(fā)電位振幅降至50%左右水平.(橫坐標(biāo)點間隔為1s，白色虛線為潛伏期和振幅的基線值，上方紅色虛線為潛伏期延長10%警戒線，下方紅色虛線為振幅減低50%警戒線)Fig.5 Changes of latency and amplitude after 50 ℃ irriga‐tion(white arrow).Amplitude decrease to about 50%after 9 seconds.（The interval between horizontal dots is 1 second;white dotted line indicates base-line value;upper red dotted line indicates latency extend 10%of base-line value,while the lower red dotted line indicates amplitude decrease 50%of base-line value）

圖6 不同熱劑量引起神經(jīng)誘發(fā)電位的變化曲線。5側(cè)面神經(jīng)CEM43℃=64min，誘發(fā)電位在2min30s恢復(fù)至60%以上，6min后恢復(fù)80%以上。5側(cè)面神經(jīng)CEM43℃=128min，誘發(fā)電位在4min后逐漸回升，5min后恢復(fù)至60%以上。Fig.6 Changes of the evoked potential under different ther‐mal dosage.Under CEM43℃=64min,the evoked potential re‐covered to more than 60%in 2.5 minutes,and recovered to more than 80%after 6 minutes.Under CEM43℃=128min,the evoked potential gradually recovered after 4 minutes,and recovered to more than 60%after 5 minutes.

2.3 神經(jīng)組織病理學(xué)變化

圖7為兔面神經(jīng)橫斷面甲苯胺藍染色圖片（400×）。喪失誘發(fā)電位段面神經(jīng)明顯固縮，結(jié)構(gòu)紊亂，伴有大量染色物質(zhì)沉著。與術(shù)后即刻制取的面神經(jīng)相比，熱損傷后3日，神經(jīng)纖維排列更為稀疏，部分神經(jīng)纖維結(jié)構(gòu)均質(zhì)化，被均勻染色物質(zhì)替代。

圖7 神經(jīng)橫斷面甲苯胺藍染色組織病理A為喪失誘發(fā)電位的面神經(jīng)節(jié)段，神經(jīng)纖維結(jié)構(gòu)明顯固縮，結(jié)構(gòu)紊亂；B為50℃水浴30s術(shù)后即刻切取的面神經(jīng)節(jié)段，C為50℃水浴30s，3日后切取的面神經(jīng)節(jié)段；C較B神經(jīng)纖維排列更稀疏。Fig.7 Toluidine blue staining of the facial nerve cross-section.A is the facial nerve segment with loss of evoked potential.We can wit‐ness obvious contraction and disturbance of nerve fiber.B is the fa‐cial nerve segment taken immediately after 30 seconds of water bath at 50℃,and C is the contemporary nerve after 3 days.C is more sparsely arranged than B nerve fiber.

3 討論

CIONM較傳統(tǒng)術(shù)中神經(jīng)監(jiān)護能更早發(fā)現(xiàn)隱匿的神經(jīng)損傷[6-8]。但CIONM需暴露上游神經(jīng)，限制了其應(yīng)用。既往研究多以周圍軟組織作為水浴床，忽視了水浴對周圍組織造成的不可逆損傷[9,10]。為避免周圍軟組織熱損傷影響結(jié)果判定，本研究首次應(yīng)用APS電極監(jiān)測面神經(jīng)傳導(dǎo)功能，并設(shè)計相應(yīng)水浴管，避免了高溫水浴影響肌肉組織。隨著水浴溫度的增加，誘發(fā)電位的振幅出現(xiàn)短暫上升，與Xu Dongsheng等[11]研究結(jié)果一致。這可能與溫度適度升高，神經(jīng)傳導(dǎo)同步性增高有關(guān)。本研究在其基礎(chǔ)上通過CIONM技術(shù)獲得神經(jīng)傳導(dǎo)功能的實時變化，發(fā)現(xiàn)神經(jīng)傳導(dǎo)功能在不全受損后數(shù)分鐘便可恢復(fù)到一定穩(wěn)定水平。此外，研究再次證實在熱損傷過程中，誘發(fā)電位的振幅均較潛伏期敏感性更高[12]。

組織熱損傷程度與組織對熱的敏感性、溫度及暴露時間有關(guān)[11]。同樣為豬的喉返神經(jīng)模型，有報告稱在5.9至77.5℃內(nèi)均未出現(xiàn)神經(jīng)不良事件[10]；而Yi-Chu Lin等發(fā)現(xiàn)60℃，17.5s可導(dǎo)致喉返神經(jīng)喪失誘發(fā)電位；在70℃時，此過程僅需9.5s。為方便研究間橫向比較，Sapareto等[13]提出43℃累積等效min（cumulative equivalent minutes at 43 °C，CEM43℃）模型計算等效熱劑。其應(yīng)用理論基礎(chǔ)是細胞的死亡速率與升高的溫度成指數(shù)關(guān)系[14]。目前普遍認為10到20min CEM 43℃可明確誘導(dǎo)組織損傷[14-16]。兔是目前研究熱損傷最多的動物，但尚無對兔周圍神經(jīng)熱損傷的研究。本研究中，累計CEM 43℃超過3min便可觀察到兔面神經(jīng)誘發(fā)電位振幅開始輕度下降，去除熱源后很快便可恢復(fù)。之后累計CEM 43℃值增加，誘發(fā)電位振幅出現(xiàn)快速下降。當(dāng)CEM 43℃升高一倍，可導(dǎo)致誘發(fā)電位振幅下降約20%。研究結(jié)果提示兔面神經(jīng)熱敏感高，是理想的研究神經(jīng)熱損傷的模型。

我們通過對兔面神經(jīng)的形態(tài)學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，熱損傷導(dǎo)致神經(jīng)纖維細胞崩解，神經(jīng)纖維正常形態(tài)基本消失。而對于神經(jīng)傳導(dǎo)功能部分受損的神經(jīng)，熱損傷后3日其神經(jīng)結(jié)構(gòu)破壞更為明顯，提示熱損傷延遲效應(yīng)。這可能與加熱后營養(yǎng)神經(jīng)的血管遲發(fā)性的痙攣和血栓形成有關(guān)，其損傷效果可能在術(shù)后3-7天才表現(xiàn)出來[11,17]。與牽拉損傷不同，神經(jīng)熱損傷多是即刻的；即便立即解除損傷因素，仍難以完全逆轉(zhuǎn)[12]。這些現(xiàn)象在本研究中均得到驗證。原因可能是：牽拉主要損傷神經(jīng)外膜和神經(jīng)束膜；而熱主要損傷神經(jīng)內(nèi)膜，導(dǎo)致神經(jīng)內(nèi)膜變形，血管損傷及髓鞘腫脹[12]。

神經(jīng)的熱損傷閾值可能存在種屬差異，故應(yīng)用本研究結(jié)果設(shè)計臨床試驗時需謹慎。此外，本研究主要檢測術(shù)中神經(jīng)傳導(dǎo)功能的變化，無遠期神經(jīng)功能的評估，這可能導(dǎo)致我們高估神經(jīng)熱損傷的危害。有研究已證明在潮濕狀態(tài)下，能量平臺的非抓持部分散熱超過60℃[18]。電外科設(shè)備的神經(jīng)熱損傷率可能比預(yù)想更高[2,19]。耳科手術(shù)必備的高速電鉆，工作時局部溫度可達100℃以上[20]。而只有當(dāng)控制高速鉆所產(chǎn)生的溫度接近體溫，其神經(jīng)損傷率才能明顯縮小[17]。目前的電外科設(shè)備和動力系統(tǒng)，遠沒有到達能有效避免神經(jīng)熱損傷的要求，有必要研發(fā)產(chǎn)熱更低的切割止血設(shè)備或更好的降溫手段。