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编号:10214729
颈髓段下行传导束诱发电位动物模型研究
http://www.100md.com 《第二军医大学学报》 2000年第7期
     作者:沈强 赵定麟 Gunther SCHLAG

    单位:沈强(第二军医大学长征医院骨科,上海200003);赵定麟(第二军医大学长征医院骨科,上海200003)

    关键词:脊髓损伤;诱发电位

    第二军医大学学报000710 [摘要] 目的:建立SD鼠脊髓下行传导束诱发电位(MEP)模型。方法:刺激颈髓段下行传导束,于双侧坐骨神经记录电位变化。采用8个不同刺激强度区间,并结合脊髓部分损伤状态,评价其潜伏期和波幅的变化。结果:诱发电位主要由3个正负波峰组成。N1的潜伏期:右侧(2.89±0.22) ms,左侧(2.89±0.24) ms。传导速度47.9 m/s。N1的波幅:右侧(3.61±2.10)μV,左侧 (3.83±2.32) μV。不同刺激强度组间潜伏期相差不显著,但组间波幅有显著性差异(右侧F=2.22, df=7 201, P=0.03;左侧F=2.11, df=7 206, P=0.04)。T9平面脊髓部分损伤后,潜伏期延长,右侧14%,左侧12%;波幅下降,右侧59%,左侧31%。结论:建立的颈髓段下行传导束诱发电位动物模型有效、可靠,重复性好。用此模型可准确地检测脊髓传导束的功能状态。
, 百拇医药
    [中图分类号] R 651.2 [文献标识码] A

    [文章编号] 0258-879X(2000)07-0633-03

    Neurogenic motor evoked potentials from direct epidural C4 cord segment stimulation in SD rat

    SHEN Qiang ZHAO Ding-lin

    (Department of Orthopaedics, Changzheng Hospital, Second Military Medical University, Shanghai 200003, China)

    Gunther SCHLAG
, 百拇医药
    (Ludwig-Boltzmann fur Experimentelle und Klinische Traumatologie, Lorenz Bohler, Donaueshingen Wien, Austria)

    [ABSTRACT] Objective: To establish the animal model of the neurogenic motor evoked motor evoked potential (NMEP). Methods: NMEPs were elicited by applying a range of current intensities with bipolar microelectrode stimuli to the C4 cord segment and recording the responses from sciatic nerves with bipolar microelectrode placed in the neurilemma. Eight stimulus intensity groups were adapted to evaluate the changes of the waves. Results: The evoked potentials consisted of three stable and reproducible negative and three positive peaks. The mean latencies of N1 are (2.89±0.22) ms at right side and (2.89±0.24) ms at left side. The mean conduction velocity is 47.9 m/s. The mean amplitudes of N1 are (3.61±2.10) μV at right side and (3.83±2.32) μV at left side. The amplitudes of N1 are significantly different among the eight stimulus intensity groups (rgiht side: F =2.22, df=7 201, P =0.03; left side: F =2.11, df = 7 206, P=0.04). The latencies of N1 are not significantly different among the eight stimulus intensity groups. The latency significantly delayed and the amplitude significantly depressed in both side after T9 cord right side hemisection. Conclusion: The model of neurogenic motor evoked potentials is effective and accurate. It can be used in the monitor of spinal cord function.
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    [KEY WORDS] spinal cord injuryies; evoked potential

    随着对脊髓损伤修复研究的深入,运动诱发电位(MEP)对脊髓运动功能的客观评价日益重要。临床研究表明:对于患有运动系统疾患的患者,其运动诱发电位明显异常[1]。脊髓损伤动物实验发现诱发电位与脊髓损伤程度、范围及其肢体功能状态密切相关[2]

    本研究旨在建立SD大鼠包括锥体系和锥体外系的脊髓下行传导束诱发电位的动物模型,用以探讨脊髓损伤的电生理改变。

    1 材料和方法

    1.1 手术操作 雌性SD大鼠58只,体质量450~550 g(购自Charles river, Deutschland)。采用Halothane(1%~1.5%)和Nitrous Oxide/Oxygen(2/1)气管插管全身麻醉。动物体温维持36~38℃。取枕颈背侧正中切口,显露C1~3的棘突和椎板,切除C2棘突和椎板显露硬脊膜囊,将AS633型双极电极植入椎管内硬膜外间隙,电极平面位于C4脊髓节段。取双侧髋后路切口,显露双侧坐骨神经,以5-0线将AS765-36双极微电极固定于神经外膜。
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    1.2 诱发电位测定 采用Neuromax Archiver 1.4 (Canada:B-2,1996) 诱发电位仪记录。参数设置如下:陷波滤波器50 Hz, 通频带宽5~3 000 Hz, 刺激频率2.7 Hz, 刺激时程0.1 ms, 刺激次数50, 刺激强度分8个区段:0~1.0,1.1~1.5,1.6~2,2.1~2.5,2.6~3,3.1~3.5,3.6~4,4.1~6.5 mA。平均电极阻抗:颈部2.5 kΩ,坐骨神经5 kΩ。

    1.3 潜伏期和波峰幅度测量方法 潜伏期指从刺激开始到相应波峰起始点之间的时间间隔。波峰幅度指从相应波负极波峰到随后的正极波峰间的电压差值。测量各动物颈部电极到双侧坐骨神经电极间的距离,根据公式:传导速度=电极间距离/潜伏期,计算神经传导速度。

    1.4 胸脊髓切断 10只动物在测定正常诱发电位数值后,手术显露胸脊髓,部分切断T9平面脊髓,10 min后测定双侧诱发电位。1周后处死动物,取损伤处脊髓观察脊髓损伤程度。
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    2 结 果

    2.1 诱发电位潜伏期和波幅测定 颈髓段下行传导束诱发电位主要由3个正负波峰组成,有些动物可见4~7个正负波峰。此3个正负波峰分别命名为N1P1,N2P2,N3P3。N1的潜伏期:右侧(2.89±0.22)ms,左侧(2.89±0.24)ms。平均传导速度47.9 m/s。N1的波幅:右侧 (3.61±2.1)μV,左侧:(3.83±2.32)μV。各波的平均潜伏期和波幅见表1。

    表 1 平均潜伏期和波幅

    Tab 1 The mean latencies and amplitudes(n=58, ±s) Side

    Latency (t/ms)

, 百拇医药     Amplitude (U/μV)

    Ware1

    Ware2

    Ware3

    Ware1

    Ware2

    Ware3

    Right

    2.89±0.22

    3.48±0.28

    4.15±0.38

    3.61±2.10
, 百拇医药
    3.28±2.35

    2.81±1.95

    Left

    2.89±0.24

    3.45±0.27

    4.15±0.34

    3.83±2.32

    3.38±2.43

    3.37±2.51

    2.2 诱发电位波峰频度测定 本实验共测定246次不同刺激强度诱发电位,各个波峰出现频度不同。采用直方图的方法说明不同潜伏期时波峰出现的频度(图1),图中可见潜伏期3.0 ms 时波峰的频度最大。
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    图 1 诱发电位波峰频度直方图

    Fig 1 A histogram of wave frequency

    2.3 刺激强度区组间潜伏期和幅度测定 随着刺激强度增加,N1幅度逐渐增大,N2,N3顺次出现,在1.5~3.5 mA区段各波波幅为最大值。N1幅度在不同刺激强度组间有显著性差异(右侧F=2.22, df=7 201, P=0.03;左侧F=2.11, df=7 206, P=0.04),但N1潜伏期相差不显著(右侧F=0.40, df=7 201, P=0.9;左侧F=1.2, df=7 206, P=0.3)。 N2, N3在不同刺激强度组间潜伏期和波幅均相差不显著,见表2。

    表 2 不同刺激强度组间潜伏期和波幅的方差分析

    Tab 2 Repeated measure analysis the latency and
, 百拇医药
    amplitude of different stimulus intensities Wave

    P Value ( F value; degrees of freedom )

    Latency

    Amplitude

    Right

    Left

    Right

    Left

    N1

    0.902

    0.304
, 百拇医药
    0.034

    0.04

    (0.40;7 201)

    (2.22;7 201)

    (1.2;7 206)

    (2.11;7 206)

    N2

    0.882

    0.882

    0.154

    0.235

    (0.43;7 168)
, 百拇医药
    (0.43;7 161)

    (1.55;7 168)

    (1.34;7 161)

    N3

    0.983

    0.697

    0.572

    0.062

    (0.21;7 126)

    (0.67;7 119)

    (0.82;7 123)

    (1.99;7 118)
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    2.4 脊髓损伤前后诱发电位测定 10只动物T9平面脊髓部分损伤,伤后 10 min测定MEP,右侧潜伏期延长14%,幅度下降59%;左侧潜伏期延长12%,幅度下降31%。损伤前后潜伏期、幅度相差非常显著。

    3 讨 论

    脊髓前庭诱发电位与脊髓腹侧完整性相关。直接刺激猫的前庭神经可在胸髓和腰髓记录到电位变化。轻度损伤胸髓,该电位减小;严重损伤后则电位变化消失。直接或穿头颅骨刺激猫小脑诱发的电位变化通过锥体外系传导,并命名该电位变化为“小脑诱发电位”。研究发现,当动物上、下丘脑之间或脊髓背侧半切断(此损伤消除MEP)后,仍然能够在脊髓远端记录到电位变化[3,4,6]。对患者的临床检查提示,刺激小脑可于周围神经和肌肉上记录到电位变化[5]

    观察刺激鼠小脑诱发脊髓电位的变化[6],第1个P波平均传导速度为(53±4) m/s。单侧小脑刺激可在双侧坐骨神经上记录到电位变化。认为脊髓电位变化经过脊髓腹侧传导,坐骨神经电位变化经过脊髓背侧1/2传导,其潜伏期:右侧(3.32±0.23)ms,左侧(3.31±0.23) ms。刺激鼠运动皮层诱发坐骨神经电位变化(MEP-N),其传导速度为(50±5)m/s,潜伏期为(3.09±0.19) ms。
, 百拇医药
    本实验采用刺激颈髓段全部下行传导束,包括锥体系和锥体外系,于双侧坐骨神经记录电位变化。记录的传导速度和潜伏期与运动皮质和小脑诱发电位相关,并且实验结果与文献报道的结果相似(换算潜伏期测量方法以后)。本实验模型记录的电位波形稳定,具高度可重复性。波形的幅度及波峰的数量与刺激强度显著相关。随着刺激强度增加,波幅逐渐增大,N2、 N3顺次出现。在1.5~3.5 mA刺激强度区段,波形稳定,并且波幅为最大值。不同刺激强度组间潜伏期则相差不显著。结合脊髓部分损伤前后诱发电位改变,作者认为:(1)颈髓段下行传导束坐骨神经记录的诱发电位通路位于同侧脊髓背外侧束,该区域轻微损伤导致波幅潜伏期延长,幅度下降;严重损伤则波幅消失。(2)对侧下行传导束对同侧下行传导束坐骨神经电位变化具有加强效应。(3)损伤前后诱发电位达到波幅稳定的刺激强度区段均为1.5~3.5 mA。在1.5 mA以下,强度增加则幅度增大。(4)波幅减小程度与损伤范围有关。(5) 本实验方法诱导坐骨神经电位所需刺激强度明显小于文献报道结果[3,6],仅为其10%左右,此有利于避免体液传导等因素的影响,更为直接的反映神经纤维的完整性和功能状态。
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    尽管对于颈髓段下行传导束诱发电位各传导束及其相互间的作用有待于进一步探讨,但以上的特点说明本模型客观地反映了中枢神经至周围神经通路的完整性及其功能状态,提供了评价脊髓损伤修复及功能状态的有效方法。

    基金项目:上海市医学领先专业重点学科基金资助项目(1995-Ⅳ-008,1998-Ⅳ-008)。

    作者简介:沈强(1962-),男(汉族),副教授。

    Gunther SCHLAG(Ludwig-Boltzmann fur Experimentelle und Klinische Trasumatologie,Lorenz Bohler,Donaueshingen Wien,Austria)

    [参 考 文 献]

    [1] Fukutake T, Kuwabara S, Kaneko M. Sensory impairments in spinal multiple sclerosis: a combined clinical, magnetic resonance imaging and somatosensory evoked potential study [J]. Clin Neurol Neurosurg, 1998, 100(3): 199-204.
, 百拇医药
    [2] Kirshblum SC, O'Connor KC. Predicting neurologic recovery in traumatic cervical spinal cord injury [J]. Arch Phys Med Rehabil, 1998, 79(11): 1456-1466.

    [3] Meent HV, Hamers FPT, Lankhorst AJ, et al. New assessment techniques for evaluation of posttraumatic spinal cord function in the rat [J]. J Neurotrauma, 1996, 13(2):741-754.

    [4] Dvorak J. Epidemiology, physical examination, and neurodiagnostics [J]. Spine, 1998, 23(24): 2663-2673.
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    [5] Baumgartner U, Vogel H, Ellrich J. Brain electrical source analysis of primary cortical components of the tibial nerve somatosensory evoked potential using regional sources [J]. Electroencephalogr Clin Neurophysiol, 1998, 108(6): 588-599.

    [6] Hurlbert RJ, Tator CH, Fehlings MG, et al. Evoked potentials from direct cerebellar stimulation for monitoring of the rodent spinal cord [J]. J Neurosurg, 1992, 76(2):280-291.

    [收稿日期] 2000-02-22

    [修回日期] 2000-07-11, http://www.100md.com