大鼠分级脊髓损伤对经颅电刺激运动诱发电位的影响
作者：余科炜 李家顺 贾连顺 包聚良 袁文 叶挺军 崔毅
单位：200003 上海，第二军医大学长征医院骨科(余科炜、李家顺、贾连顺、包聚良、袁文、叶挺军)；第二军医大学长海医院肌电图室(崔毅)
关键词：诱发电位；脊髓损伤；动物，实验
中华外科杂志/980712 【摘要】 目的 了解不同程度脊髓损伤(SCI)对运动诱发电位(MEP)的影响以及MEP对SCI运动功能预后的价值。 方法 采用改良Allens法，分别以30 gcf、50 gcf、80 gcf和100 gcf冲量打击40只SD大鼠T8～9脊髓，造成不同程度SCI，于伤前及伤后1个月连续记录L1～2脊髓硬膜外MEP(scMEP)和双侧腓肠肌MEP(mMEP)，并采用斜板试验和Tarlov评分评估运动神经功能。 结果 (1)不同程度SCI可造成大鼠MEP波幅明显变化，损伤越重，电位越低；(2)mMEP较scMEP更敏感，但SCI早期mMEP消失并不说明大鼠不能恢复行走能力；(3)伤后早期scMEP波幅变化与1个月后的斜板试验(γ=0.9665)和Tarlov评分(γ=0.8893)显著相关，可作为判断运动功能预后的长期指标；(4)伤后1个月11只后肢无自主运动的大鼠中3只(27.3%)仍保留scMEP，提示脊髓仍残留部分传导功能，属于非完全性损伤。 结论 scMEP能较为客观、敏感地反映SCI后中枢运动神经纤维的损伤程度，可以作为判断远期运动功能预后的可靠指标。
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The effects of graded spinal cord injuries on transcranial electric stimulation motor evoked potentials in the rat Yu Kewei,Li Jiashun,Jia Lianshun,et al.Department of Orthopedics,Changzheng Hospital， Second Millitary Medical University, Shanghai 200003.
【Abstract】 Objective To study the effects of graded spinal cord injury (SCI) on the motor evoked potentials (MEP) characteristrcs and the prognostic value of MEP for the motor function. Method Modified Allens method was used by weight drop force of 30gcf, 50gcf, 80gcf and 100gcf on the T8～9 spinal cord of 40 SD rats in order to make SCI models. MEP was recorded continuously at L1～2 epidurally and bilateral gastrocnemius muscles before and after the spinal cord lesion was produced (followed up for 1 month). The inclined plane and Tarlov technique were used to assess clinical neurological function. Result The amplitude of rat′s MEP changed significantly with graded SCI, the more sever the lesion, the lower the potentials. mMEP was more sensitive than scMEP, though the abolishment of mMEP soon after SCI didn′t indicate that the animals could not regain ambulation. Changes in amplitude of scMEP recorded early after SCI were collaborate significantly with inclined plane (γ=0.9665,P<0.01) and Tarlov scale (γ=0.8893,P<0.01) assessed 1 month later, and can be used as a chronic measure parameter of motor function prognosis. scMEP still existed 1 month after SCI in 3 of 11 rats (27.3%) without any voluntary movement in bilateral hindlimbs, suggesting that some parts of conductive function still existed in the spinal cord. So it should be called “discomplete SCI”. Conclusion scMEP can be used as a reliable parameter for motor function prognosis, because it reflects objectively and sensitivetly the severity of central motor neurol fiber injury.
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【Key words】 Evoked potentials Spinal cord injuries Animals,laboratory
运动诱发电位(motor evoked potentials，MEP)是直接或经颅刺激大脑皮层运动区后，在脊髓、外周神经或肌肉记录到的电信号。近年来，已有不少关于脊髓损伤(SCI)后MEP变化方面的报道[1～4]。但是利用MEP连续监测SCI发生、发展过程，比较不同程度SCI与MEP变化之间的关系和中枢或外周记录MEP对SCI反应的敏感程度等方面的报道较少。我们采用Allens打击法造成大鼠分级SCI模型，观察损伤后急、慢性期经颅电刺激MEP的动态变化，并与神经行为学表现相比较，旨在探索MEP对判断SCI运动功能预后的价值。
材料和方法
1.SCI模型制备：成年雄性SD大鼠42只，体重250～300 g，腹腔内注射氯胺酮(30 mg/kg)和阿托品(0.3 mg/kg)麻醉，大鼠双后肢夹足(退缩)反射仍存在。常规消毒，背正中切口，在手术显微镜下切除T8～9和L1～2双侧椎板，不伤及硬膜。用特制棘突夹固定切口头尾端棘突。大鼠头颅固定于立体定位架(江湾Ⅱ型，第二军医大学)，腹部置可调式加热垫，体温维持36～37℃。
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采用改良Allen′s打击法致伤T8～9脊髓。打击重量为10 g，大鼠脊髓表面置3 mm×2 mm弧形垫片，使打击能量均匀分布。按重物下落高度的不同分为A组(3 cm)，B组(5 cm)，C组(8 cm)，D组(10 cm)，每组10只大鼠。为证实MEP是否经脊髓传导，另2只大鼠于T8～9水平横断脊髓。
2.MEP检测：参照文献[2]的方法，将1枚EEG针电极置于大鼠头颅中线皮下作阳极，另1枚EEG针插入硬腭粘膜下作阴极。采用Cantada型肌电图仪(Dantec公司，丹麦)予单个方波电脉冲刺激，刺激强度15 mA，波宽0.2 ms，刺激间隔200 ms。记录：将直径1 mm银球电极置L1～2硬膜外记录脊髓MEP(scMEP)，参考电极插入邻近的脊旁肌；另外在双侧后肢腓肠肌肌腹插入同心圆针电极(9013L0491，Dantec)记录肌电MEP(mMEP)。大鼠颈部皮下置15 mm×5 mm铜片作接地电极。各电极阻抗均小于5 kΩ。滤波带通20～2 000 Hz，分析时程50 ms，平均20～50次，信号经放大后，打印记录以备后续分析。每组大鼠测试对照值后，行Allen′s打击，分别于伤后即刻、0.5小时、1小时、3小时、6小时、24小时、3天、1周、2周和1个月连续观察损伤后急、慢性期scMEP和mMEP的变化。
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3.神经行为学评分：于伤后24小时、3天、1周、2周和1个月观察大鼠双侧后肢运动功能，采用改良Tarlov评分和斜板试验。斜板试验观察大鼠维持平衡5秒的最大角度，每次增加5°，正常超过60°。
4.病理检查：于损伤后24小时从各组随机选择3只大鼠处死，其余大鼠1个月后处死进行病理检查。取材部位为受打击处长0.5 cm的脊髓段。
实验结果
1.SCI前后scMEP和mMEP波形变化：脊髓损伤前记录的MEP波形稳定(图1)。scMEP通常包括2个正向波峰(P1、P2)和负向波峰(N1、N2)，其发生潜伏期和峰峰波幅平均值分别为3.2±0.2 ms和1.52±1.22 mV；腓肠肌mMEP主要由P1、N1组成，其潜伏期和波幅值分别为：左侧6.2±0.4 ms，0.84±0.51 mV；右侧6.3±0.3 ms，0.92±0.66 mV。由于峰峰波幅正常值的个体间差异较大，我们将受伤前记录的MEP波幅值作为100%，以百分率表示SCI后波幅的变化。
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图1 正常大鼠scMEP及mMEP波形特征
大鼠急性损伤后，MEP的变化主要反映在波幅及波形的改变，而潜伏期的变化并不明显。不同打击能量，scMEP和mMEP的损伤反应也有区别，反映脊髓神经功能受损程度加重：(1)A组：mMEP信号减弱后又增强，3～6小时后基本恢复，而scMEP信号无明显改变。后肢运动功能未受明显影响，行走时偶有轻度不稳。(2)B组：mMEP信号消失，scMEP波形不稳定，以P1、N1为主，波幅降低约40%，3～6小时后逐渐恢复，1～2周后波幅接近正常，但1个月后仍与对照值有差异(t检验，P<0.05)(图2-scMEP)。1～3天后后肢mMEP重新出
图2 B组SCI前后MEP变化
现(图2-mMEP)，运动评分也有所改善，但不能完全恢复正常。(3)C组：击伤后mMEP立即消失。有4只大鼠scMEP消失，另6只波幅下降约80%。0.5小时后scMEP恢复，1～3小时后波幅略有上升，以后又进一步降低，损伤24小时后2只大鼠scMEP消失，3天后3只大鼠无scMEP，在1个月观察期中其后肢肌力为0。其余4只大鼠损伤1个月后仍存在scMEP，但其中1只后肢无活动，也记录不到mMEP；另3只大鼠于伤后1～2周可记录到mMEP，并部分恢复运动能力。(4)D组：外周及中枢记录的MEP信号均立即消失，0.5小时后6只大鼠重又出现scMEP(波幅17.6±6.8%)，以后又逐渐减弱至消失，但1个月观察期末仍有2只大鼠保留scMEP(波幅32.9±10.4%)(图3)，尽管大鼠双侧后肢完全麻痹，也未记录到mMEP。
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图3 D组SCI前后scMEP变化
在一个月观察期内，T8～9水平脊髓横断的2只大鼠损伤水平以下未见MEP信号。
2.神经行为学评分：A组大鼠无明显运动缺陷，1个月后仅有1只行走轻度不稳。其余各组大鼠SCI后 1～3天后肢均呈弛缓性瘫痪；B组1～3天后肢出现自主活动，1个月后Tarlov评分最高4级(3.14±0.69)，斜板最大角度55°(44.29°±6.73°)；C组大鼠中3只大鼠于SCI后1～2周出现自主活动，但一直未能恢复行走能力；D组所有大鼠后肢均未恢复运动功能。
3.病理改变：脊髓损伤后的病理表现可分为轻、中、重三度，其组织学形态改变见图4～12。
4.相关性分析：除A组大鼠无明显脊髓休克期外，其余各组大鼠脊髓休克期多数超过1小时，故选择伤后1小时和1个月的MEP波幅值，观察其与大鼠SCI 1个月后神经行为学评分的相关性(附表)。早期mMEP缺失的21只大鼠中有10只(假阳性率47.6%)恢复运动功能，而早期scMEP缺失者1个月后仍为全瘫，但是早期scMEP存在的24只大鼠7例(假阴性率29%)以后仍为全瘫表现，其中3只1个月后仍保留scMEP。尽管如此，早期scMEP波幅值仍
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附表 大鼠脊髓损伤早期MEP表现与晚期运动功能评分 组 别
SCI 1小时 MEP波幅
SCI 1个月运动功能
scMEP
mMEP
(左/右)
Tarlov
评分(级)
斜板试验
(度)
A组
77.9
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26.3/48.8
5
60
(n=7)
84.1
33.1/26.9
5
60
85.6
40.6/80.6
5
60
91.3
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77.7/78.4
5
60
92.5
46.3/40.0
4
60
93.6
72.0/68.2
5
60
113.5
85.3/71.5
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5
60
B组
(n=7)
66.5
0/0
3
40
44.4
0/0
4
55
57.2
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3
45
35.8
0/0
3
45
65.1
0/0
2
35
63.2
0/0
4
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50
26.3
0/0
3
40
C组
(n=7)
40.6
0/0
0
30
42.5
0/0
, http://www.100md.com 2
40
20.8
0/0
0
30
43.0
0/0
2
40
9.5
0/0
1
35
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17.2
0/0
0
30
20.6
0/0
0
25
D组
(n=7)
0
0/0
0
, http://www.100md.com 20
0
0/0
0
25
12.2
0/0
0
30
0
0/0
0
30
16.8
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0/0
0
30
0
0/0
0
30
0
0/0
0
20
与1个月Tarlov评分(γ=0.8893，P<0.01)和斜板试验(γ=0.9665,P<0.01)呈显著相关(Spearman秩相关法)。 讨 论
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临床和实验研究均需要一种能反映SCI程度的客观、可靠的电生理指标，以尽早判断脊髓神经系统受损状况，正确估价神经功能预后和各类治疗方案的效果。过去广泛采用体感诱发电位(SEP)进行SCI早期判断和脊柱外科术中监护，其临床价值也已得到证实[5]。但是，SEP主要经脊髓背索传导，不能直接反映脊髓下行运动传导系统的功能状态。有证据表明，SCI后SEP缺失者，损伤水平以下肢体并不一定丧失运动功能(假阳性率2%～6%)[6]，而SEP正常者也可能出现运动障碍[7]，因此以SEP判断SCI后最为关键的运动功能恢复，作用有限。
MEP是直接兴奋大脑皮层运动区后，在脊髓中枢或外周神经肌肉记录的电位活动，它经脊髓内下行的锥体系和(或)锥体外系向下传导，较之SEP更为直接、客观地反映运动传导束的机能状态。同以往的研究结果类似[1～3]，我们的研究表明外周记录的mMEP对SCI敏感，可用于脊柱外科术中监护，但不能作为早期判断运动功能预后的可靠指标。Macdonell等[8]的临床研究也发现，SCI早期损伤平面以下的肌肉如处于麻痹状态，则mMEP也不能引出，但并不意味着这些肌肉没有恢复运动的可能。而脊髓记录的scMEP似乎对脊髓损伤较为耐受，在中、重度打击后不久仍可出现，而且SCI早期scMEP缺失的大鼠以后也没有恢复运动能力。其波幅变化不仅反映脊髓损伤程度，而且与SCI晚期神经行为学评分显著相关，说明scMEP作为一种早期判断SCI运动功能预后的电生理学指标是可行的。
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SCI包括瞬间的原发损伤和其后的继发损伤。继发损伤是由于脊髓组织缺血、缺氧及释放多种神经毒素和代谢产物等，引起内环境失衡而造成进一步损伤，可超出原发损伤的程度和范围。中、重度SCI后最早的病理改变是中央灰质局灶性出血，4～8小时出现明显的灰、白质坏死，也是继发性损伤的高峰。本研究中我们发现中重度SCI后scMEP的变化呈现一种降低→略恢复→再降低甚至消失的变化趋势，与脊髓继发性损伤的变化过程一致。进一步研究发现，不全瘫的大鼠多数在SCI后 2周左右出现后肢自主活动，同时scMEP及mMEP也有改善。而受伤轴突的再髓鞘化发生在SCI后2～3周，这可能是轴突传递改善的原因之一。
值得提到的是，我们发现伤后1个月Tarlov评分为0的11只大鼠中3只(27.3%)仍存在scMEP(波幅30.5%±8.46%)，病理切片显示脊髓腹侧仍残留少量白质。Haghighi等[9]发现脊髓完全损伤的猫60%仍可在损伤水平以下记录到MEP；Theriault等[10]采用逆行标记技术证实此类残存纤维多数为红核脊髓束。临床研究也发现，临床判断为完全瘫痪的SCI患者仍可能存在损伤节段以上下行纤维的影响，只是由于残留纤维数目太少，或者纤维去髓鞘化而使其传导冲动的能力大为下降，不足以引起损伤水平以下的肌肉主动收缩[11]。Hayes等[12]发现给予4-氨基吡啶可增强这些残存下行投射的传导能力，患者甚至可以重新控制小块肌肉的运动(如 背伸)。Sherwood等[13]建议将此类临床表现为完全性瘫痪，而电生理检查证实仍有残存神经纤维影响的脊髓损伤称为非完全性损伤(discomplete SCI)，以区别于不完全损伤(incomplete SCI)和完全损伤(complete SCI)。这有助于我们加深对SCI病理生理变化过程的认识，对中、重度SCI采取更为积极有效的手术或药物治疗方案。而非完全性损伤的具体病理生理机制和电生理特征仍有待于进一步研究阐明。
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图4 轻度SCI急性期(24小时)，前角细胞肿胀，核周尼氏小体消失，中央管周围少量出血及渗出，白质无明显改善 苏木素×5
图5 轻度SCI1个月，脊髓结构无明显异常 苏木素×5
图6 轻度SCI1个月，纵切片显示白质神经纤维连续Loyee×5
图7 中度SCI急性期(24小时)，灰质大片出血、坏死，白质内也有片状出血，神经轴突浊肿变性 苏木素×5
图8 中度SCI1个月，灰质面积减小，白质内空泡样变性苏木素×5
图9 中度SCI1个月，纵切片显示神经纤维疏松紊乱，灰质内形成空洞 Loyee×5
图10 重度SCI急性期(24小时)，灰质全部崩解破坏，白质水肿，空泡样变，有大片出血及坏死 苏木素×5
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图11 重度SCI1个月，形成大空洞，仅余脊髓腹侧周边部分白质 苏木素×5
图12 重度SCI1个月，纵切片显示大量神经轴突浊肿变性，连续性中断，灰质结构消失 Loyee×5
参考文献
1Baskin DS, Simpson RK. Cortiomotor and somatosensory evoked potential evaluation of acute spinal cord jnjury in the rat. Neurosurg,1987,20:871-877.
2Levy WJ, McCaffrey M, Hagichi S. Motor evoked potential as a predictor of recovery in chronic spinal cord injury. Neurosurg,1987,20:138-142.
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3Nashmi R, Imamura H, Tator CH, et al. Serial recording of somatosensory and myoelectric motor evoked potentials:role in assessing functional recovery after graded spinal cord injury in the rat. J Neurotra,1997,14:151-159.
4孙天胜, 胥少汀. 实验性脊髓损伤的运动诱发电位检测价值. 中华外科杂志,1991,29:472-476.
5Macdonell RA, Downan GA, Bladin RF. A comparison of somatosensory evoked potentials and motor evoked potentials. Ann Neurol,1989,25:68-73.
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6Hahn JF, Latchaw JP. Evoked potentials in the operating room. Clin Neurosurg,1983;31:389-403.
7Mustain WD, Kendig RJ. Dissociation of neurogenic motor and somatosensory evoked potentials:a case report. Spine,1991,16:851-853.
8Macdonell RA, Donnan GA. Magnetic cortical stimulation in acute spinal cord injury. Neurol,1995,45:303-306.
9Haghighi SS, York DH, Spollen L, et al. Neurophysiological evidence of spared upper motor neurons after spinal cord injury. Paraplegia,1996,34:39-45.
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10Theriault E, Tator CH. Persistence of rubrospinal projectons following spinal cord injury in the rat. J Comp Neurol,1994,342:249-258.
11Cioni B, Dimitrijevic MR, Mckay WB, et al. Voluntary supraspinal suppression of spinal reflex activity in paralyzed muscles of spinal cord injury patients. Exp Neurol,1986,93:574-583.
12Hayes KC, Blight AR, Potter PJ, et al. Preclinical trial of 4-aminopyrdine in patients with chronic spinal cord injury. Paraplegia,1993,31:216-224.
13Sherwood AM, Dimitrijevic MR, Mckay WB. Evidence of subclinical brain influence in clinically complete spinal cord injury: discomplete SCI. J Neurol Sci,1992,110:90-98.
本研究受上海市医学领先学科建设基金资助, http://www.100md.com
单位：200003 上海，第二军医大学长征医院骨科(余科炜、李家顺、贾连顺、包聚良、袁文、叶挺军)；第二军医大学长海医院肌电图室(崔毅)
关键词：诱发电位；脊髓损伤；动物，实验
中华外科杂志/980712 【摘要】 目的 了解不同程度脊髓损伤(SCI)对运动诱发电位(MEP)的影响以及MEP对SCI运动功能预后的价值。 方法 采用改良Allens法，分别以30 gcf、50 gcf、80 gcf和100 gcf冲量打击40只SD大鼠T8～9脊髓，造成不同程度SCI，于伤前及伤后1个月连续记录L1～2脊髓硬膜外MEP(scMEP)和双侧腓肠肌MEP(mMEP)，并采用斜板试验和Tarlov评分评估运动神经功能。 结果 (1)不同程度SCI可造成大鼠MEP波幅明显变化，损伤越重，电位越低；(2)mMEP较scMEP更敏感，但SCI早期mMEP消失并不说明大鼠不能恢复行走能力；(3)伤后早期scMEP波幅变化与1个月后的斜板试验(γ=0.9665)和Tarlov评分(γ=0.8893)显著相关，可作为判断运动功能预后的长期指标；(4)伤后1个月11只后肢无自主运动的大鼠中3只(27.3%)仍保留scMEP，提示脊髓仍残留部分传导功能，属于非完全性损伤。 结论 scMEP能较为客观、敏感地反映SCI后中枢运动神经纤维的损伤程度，可以作为判断远期运动功能预后的可靠指标。
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The effects of graded spinal cord injuries on transcranial electric stimulation motor evoked potentials in the rat Yu Kewei,Li Jiashun,Jia Lianshun,et al.Department of Orthopedics,Changzheng Hospital， Second Millitary Medical University, Shanghai 200003.
【Abstract】 Objective To study the effects of graded spinal cord injury (SCI) on the motor evoked potentials (MEP) characteristrcs and the prognostic value of MEP for the motor function. Method Modified Allens method was used by weight drop force of 30gcf, 50gcf, 80gcf and 100gcf on the T8～9 spinal cord of 40 SD rats in order to make SCI models. MEP was recorded continuously at L1～2 epidurally and bilateral gastrocnemius muscles before and after the spinal cord lesion was produced (followed up for 1 month). The inclined plane and Tarlov technique were used to assess clinical neurological function. Result The amplitude of rat′s MEP changed significantly with graded SCI, the more sever the lesion, the lower the potentials. mMEP was more sensitive than scMEP, though the abolishment of mMEP soon after SCI didn′t indicate that the animals could not regain ambulation. Changes in amplitude of scMEP recorded early after SCI were collaborate significantly with inclined plane (γ=0.9665,P<0.01) and Tarlov scale (γ=0.8893,P<0.01) assessed 1 month later, and can be used as a chronic measure parameter of motor function prognosis. scMEP still existed 1 month after SCI in 3 of 11 rats (27.3%) without any voluntary movement in bilateral hindlimbs, suggesting that some parts of conductive function still existed in the spinal cord. So it should be called “discomplete SCI”. Conclusion scMEP can be used as a reliable parameter for motor function prognosis, because it reflects objectively and sensitivetly the severity of central motor neurol fiber injury.
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【Key words】 Evoked potentials Spinal cord injuries Animals,laboratory
运动诱发电位(motor evoked potentials，MEP)是直接或经颅刺激大脑皮层运动区后，在脊髓、外周神经或肌肉记录到的电信号。近年来，已有不少关于脊髓损伤(SCI)后MEP变化方面的报道[1～4]。但是利用MEP连续监测SCI发生、发展过程，比较不同程度SCI与MEP变化之间的关系和中枢或外周记录MEP对SCI反应的敏感程度等方面的报道较少。我们采用Allens打击法造成大鼠分级SCI模型，观察损伤后急、慢性期经颅电刺激MEP的动态变化，并与神经行为学表现相比较，旨在探索MEP对判断SCI运动功能预后的价值。
材料和方法
1.SCI模型制备：成年雄性SD大鼠42只，体重250～300 g，腹腔内注射氯胺酮(30 mg/kg)和阿托品(0.3 mg/kg)麻醉，大鼠双后肢夹足(退缩)反射仍存在。常规消毒，背正中切口，在手术显微镜下切除T8～9和L1～2双侧椎板，不伤及硬膜。用特制棘突夹固定切口头尾端棘突。大鼠头颅固定于立体定位架(江湾Ⅱ型，第二军医大学)，腹部置可调式加热垫，体温维持36～37℃。
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采用改良Allen′s打击法致伤T8～9脊髓。打击重量为10 g，大鼠脊髓表面置3 mm×2 mm弧形垫片，使打击能量均匀分布。按重物下落高度的不同分为A组(3 cm)，B组(5 cm)，C组(8 cm)，D组(10 cm)，每组10只大鼠。为证实MEP是否经脊髓传导，另2只大鼠于T8～9水平横断脊髓。
2.MEP检测：参照文献[2]的方法，将1枚EEG针电极置于大鼠头颅中线皮下作阳极，另1枚EEG针插入硬腭粘膜下作阴极。采用Cantada型肌电图仪(Dantec公司，丹麦)予单个方波电脉冲刺激，刺激强度15 mA，波宽0.2 ms，刺激间隔200 ms。记录：将直径1 mm银球电极置L1～2硬膜外记录脊髓MEP(scMEP)，参考电极插入邻近的脊旁肌；另外在双侧后肢腓肠肌肌腹插入同心圆针电极(9013L0491，Dantec)记录肌电MEP(mMEP)。大鼠颈部皮下置15 mm×5 mm铜片作接地电极。各电极阻抗均小于5 kΩ。滤波带通20～2 000 Hz，分析时程50 ms，平均20～50次，信号经放大后，打印记录以备后续分析。每组大鼠测试对照值后，行Allen′s打击，分别于伤后即刻、0.5小时、1小时、3小时、6小时、24小时、3天、1周、2周和1个月连续观察损伤后急、慢性期scMEP和mMEP的变化。
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3.神经行为学评分：于伤后24小时、3天、1周、2周和1个月观察大鼠双侧后肢运动功能，采用改良Tarlov评分和斜板试验。斜板试验观察大鼠维持平衡5秒的最大角度，每次增加5°，正常超过60°。
4.病理检查：于损伤后24小时从各组随机选择3只大鼠处死，其余大鼠1个月后处死进行病理检查。取材部位为受打击处长0.5 cm的脊髓段。
实验结果
1.SCI前后scMEP和mMEP波形变化：脊髓损伤前记录的MEP波形稳定(图1)。scMEP通常包括2个正向波峰(P1、P2)和负向波峰(N1、N2)，其发生潜伏期和峰峰波幅平均值分别为3.2±0.2 ms和1.52±1.22 mV；腓肠肌mMEP主要由P1、N1组成，其潜伏期和波幅值分别为：左侧6.2±0.4 ms，0.84±0.51 mV；右侧6.3±0.3 ms，0.92±0.66 mV。由于峰峰波幅正常值的个体间差异较大，我们将受伤前记录的MEP波幅值作为100%，以百分率表示SCI后波幅的变化。
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图1 正常大鼠scMEP及mMEP波形特征
大鼠急性损伤后，MEP的变化主要反映在波幅及波形的改变，而潜伏期的变化并不明显。不同打击能量，scMEP和mMEP的损伤反应也有区别，反映脊髓神经功能受损程度加重：(1)A组：mMEP信号减弱后又增强，3～6小时后基本恢复，而scMEP信号无明显改变。后肢运动功能未受明显影响，行走时偶有轻度不稳。(2)B组：mMEP信号消失，scMEP波形不稳定，以P1、N1为主，波幅降低约40%，3～6小时后逐渐恢复，1～2周后波幅接近正常，但1个月后仍与对照值有差异(t检验，P<0.05)(图2-scMEP)。1～3天后后肢mMEP重新出
图2 B组SCI前后MEP变化
现(图2-mMEP)，运动评分也有所改善，但不能完全恢复正常。(3)C组：击伤后mMEP立即消失。有4只大鼠scMEP消失，另6只波幅下降约80%。0.5小时后scMEP恢复，1～3小时后波幅略有上升，以后又进一步降低，损伤24小时后2只大鼠scMEP消失，3天后3只大鼠无scMEP，在1个月观察期中其后肢肌力为0。其余4只大鼠损伤1个月后仍存在scMEP，但其中1只后肢无活动，也记录不到mMEP；另3只大鼠于伤后1～2周可记录到mMEP，并部分恢复运动能力。(4)D组：外周及中枢记录的MEP信号均立即消失，0.5小时后6只大鼠重又出现scMEP(波幅17.6±6.8%)，以后又逐渐减弱至消失，但1个月观察期末仍有2只大鼠保留scMEP(波幅32.9±10.4%)(图3)，尽管大鼠双侧后肢完全麻痹，也未记录到mMEP。
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图3 D组SCI前后scMEP变化
在一个月观察期内，T8～9水平脊髓横断的2只大鼠损伤水平以下未见MEP信号。
2.神经行为学评分：A组大鼠无明显运动缺陷，1个月后仅有1只行走轻度不稳。其余各组大鼠SCI后 1～3天后肢均呈弛缓性瘫痪；B组1～3天后肢出现自主活动，1个月后Tarlov评分最高4级(3.14±0.69)，斜板最大角度55°(44.29°±6.73°)；C组大鼠中3只大鼠于SCI后1～2周出现自主活动，但一直未能恢复行走能力；D组所有大鼠后肢均未恢复运动功能。
3.病理改变：脊髓损伤后的病理表现可分为轻、中、重三度，其组织学形态改变见图4～12。
4.相关性分析：除A组大鼠无明显脊髓休克期外，其余各组大鼠脊髓休克期多数超过1小时，故选择伤后1小时和1个月的MEP波幅值，观察其与大鼠SCI 1个月后神经行为学评分的相关性(附表)。早期mMEP缺失的21只大鼠中有10只(假阳性率47.6%)恢复运动功能，而早期scMEP缺失者1个月后仍为全瘫，但是早期scMEP存在的24只大鼠7例(假阴性率29%)以后仍为全瘫表现，其中3只1个月后仍保留scMEP。尽管如此，早期scMEP波幅值仍
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附表 大鼠脊髓损伤早期MEP表现与晚期运动功能评分 组 别
SCI 1小时 MEP波幅
SCI 1个月运动功能
scMEP
mMEP
(左/右)
Tarlov
评分(级)
斜板试验
(度)
A组
77.9
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26.3/48.8
5
60
(n=7)
84.1
33.1/26.9
5
60
85.6
40.6/80.6
5
60
91.3
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77.7/78.4
5
60
92.5
46.3/40.0
4
60
93.6
72.0/68.2
5
60
113.5
85.3/71.5
, 百拇医药
5
60
B组
(n=7)
66.5
0/0
3
40
44.4
0/0
4
55
57.2
, 百拇医药 0/0
3
45
35.8
0/0
3
45
65.1
0/0
2
35
63.2
0/0
4
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50
26.3
0/0
3
40
C组
(n=7)
40.6
0/0
0
30
42.5
0/0
, http://www.100md.com 2
40
20.8
0/0
0
30
43.0
0/0
2
40
9.5
0/0
1
35
, http://www.100md.com
17.2
0/0
0
30
20.6
0/0
0
25
D组
(n=7)
0
0/0
0
, http://www.100md.com 20
0
0/0
0
25
12.2
0/0
0
30
0
0/0
0
30
16.8
, http://www.100md.com
0/0
0
30
0
0/0
0
30
0
0/0
0
20
与1个月Tarlov评分(γ=0.8893，P<0.01)和斜板试验(γ=0.9665,P<0.01)呈显著相关(Spearman秩相关法)。 讨 论
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临床和实验研究均需要一种能反映SCI程度的客观、可靠的电生理指标，以尽早判断脊髓神经系统受损状况，正确估价神经功能预后和各类治疗方案的效果。过去广泛采用体感诱发电位(SEP)进行SCI早期判断和脊柱外科术中监护，其临床价值也已得到证实[5]。但是，SEP主要经脊髓背索传导，不能直接反映脊髓下行运动传导系统的功能状态。有证据表明，SCI后SEP缺失者，损伤水平以下肢体并不一定丧失运动功能(假阳性率2%～6%)[6]，而SEP正常者也可能出现运动障碍[7]，因此以SEP判断SCI后最为关键的运动功能恢复，作用有限。
MEP是直接兴奋大脑皮层运动区后，在脊髓中枢或外周神经肌肉记录的电位活动，它经脊髓内下行的锥体系和(或)锥体外系向下传导，较之SEP更为直接、客观地反映运动传导束的机能状态。同以往的研究结果类似[1～3]，我们的研究表明外周记录的mMEP对SCI敏感，可用于脊柱外科术中监护，但不能作为早期判断运动功能预后的可靠指标。Macdonell等[8]的临床研究也发现，SCI早期损伤平面以下的肌肉如处于麻痹状态，则mMEP也不能引出，但并不意味着这些肌肉没有恢复运动的可能。而脊髓记录的scMEP似乎对脊髓损伤较为耐受，在中、重度打击后不久仍可出现，而且SCI早期scMEP缺失的大鼠以后也没有恢复运动能力。其波幅变化不仅反映脊髓损伤程度，而且与SCI晚期神经行为学评分显著相关，说明scMEP作为一种早期判断SCI运动功能预后的电生理学指标是可行的。
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SCI包括瞬间的原发损伤和其后的继发损伤。继发损伤是由于脊髓组织缺血、缺氧及释放多种神经毒素和代谢产物等，引起内环境失衡而造成进一步损伤，可超出原发损伤的程度和范围。中、重度SCI后最早的病理改变是中央灰质局灶性出血，4～8小时出现明显的灰、白质坏死，也是继发性损伤的高峰。本研究中我们发现中重度SCI后scMEP的变化呈现一种降低→略恢复→再降低甚至消失的变化趋势，与脊髓继发性损伤的变化过程一致。进一步研究发现，不全瘫的大鼠多数在SCI后 2周左右出现后肢自主活动，同时scMEP及mMEP也有改善。而受伤轴突的再髓鞘化发生在SCI后2～3周，这可能是轴突传递改善的原因之一。
值得提到的是，我们发现伤后1个月Tarlov评分为0的11只大鼠中3只(27.3%)仍存在scMEP(波幅30.5%±8.46%)，病理切片显示脊髓腹侧仍残留少量白质。Haghighi等[9]发现脊髓完全损伤的猫60%仍可在损伤水平以下记录到MEP；Theriault等[10]采用逆行标记技术证实此类残存纤维多数为红核脊髓束。临床研究也发现，临床判断为完全瘫痪的SCI患者仍可能存在损伤节段以上下行纤维的影响，只是由于残留纤维数目太少，或者纤维去髓鞘化而使其传导冲动的能力大为下降，不足以引起损伤水平以下的肌肉主动收缩[11]。Hayes等[12]发现给予4-氨基吡啶可增强这些残存下行投射的传导能力，患者甚至可以重新控制小块肌肉的运动(如 背伸)。Sherwood等[13]建议将此类临床表现为完全性瘫痪，而电生理检查证实仍有残存神经纤维影响的脊髓损伤称为非完全性损伤(discomplete SCI)，以区别于不完全损伤(incomplete SCI)和完全损伤(complete SCI)。这有助于我们加深对SCI病理生理变化过程的认识，对中、重度SCI采取更为积极有效的手术或药物治疗方案。而非完全性损伤的具体病理生理机制和电生理特征仍有待于进一步研究阐明。
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图4 轻度SCI急性期(24小时)，前角细胞肿胀，核周尼氏小体消失，中央管周围少量出血及渗出，白质无明显改善 苏木素×5
图5 轻度SCI1个月，脊髓结构无明显异常 苏木素×5
图6 轻度SCI1个月，纵切片显示白质神经纤维连续Loyee×5
图7 中度SCI急性期(24小时)，灰质大片出血、坏死，白质内也有片状出血，神经轴突浊肿变性 苏木素×5
图8 中度SCI1个月，灰质面积减小，白质内空泡样变性苏木素×5
图9 中度SCI1个月，纵切片显示神经纤维疏松紊乱，灰质内形成空洞 Loyee×5
图10 重度SCI急性期(24小时)，灰质全部崩解破坏，白质水肿，空泡样变，有大片出血及坏死 苏木素×5
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图11 重度SCI1个月，形成大空洞，仅余脊髓腹侧周边部分白质 苏木素×5
图12 重度SCI1个月，纵切片显示大量神经轴突浊肿变性，连续性中断，灰质结构消失 Loyee×5
参考文献
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12Hayes KC, Blight AR, Potter PJ, et al. Preclinical trial of 4-aminopyrdine in patients with chronic spinal cord injury. Paraplegia,1993,31:216-224.
13Sherwood AM, Dimitrijevic MR, Mckay WB. Evidence of subclinical brain influence in clinically complete spinal cord injury: discomplete SCI. J Neurol Sci,1992,110:90-98.
本研究受上海市医学领先学科建设基金资助, http://www.100md.com