大鼠经颅磁及电刺激运动诱发电位波幅及潜伏期特征的研究
作者：余科炜 李家顺 贾连顺 袁文 胡玉华 石志才 戴伯军 何海龙
单位：余科炜(武警上海总队医院骨科，上海201103)；李家顺(第二军医大学长征医院骨科，上海200003)；贾连顺(第二军医大学长征医院骨科，上海200003)；袁文(第二军医大学长征医院骨科，上海200003)；胡玉华(武警上海总队医院骨科，上海201103)
关键词：运动诱发电位；磁刺激；电刺激；脊髓
第二军医大学学报000708 [摘要] 目的: 比较磁刺激运动诱发电位(MEP)与电刺激MEP在刺激方式、信号特征和临床意义等方面的异同。 方法: 20只雄性SD大鼠经静脉麻醉后采用 Mag 2型磁刺激仪和Cantada型肌电图仪分别进行单次经颅磁及电刺激，观察不同刺激强度下，在T12硬膜外和双侧前肢伸肌和后肢腓肠肌记录的MEP变化特征。结果: 磁刺激脊髓MEP先正后负，以P1或N1波最显著，波形不够稳定，个体间差异较大，随着刺激强度增大，MEP潜伏期缩短，波幅增大。近阈值电刺激MEP与相应的超强磁刺激MEP潜伏期相近，波幅也相差不大。结论: 采用单次磁或电刺激MEP仍能客观反映脊髓运动传导束的功能状态，电和磁刺激的MEP之间存在一定程度的同源成分，可以作为临床与动物实验比较研究的依据。
, 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)07-625-04
Study on the amplitude and latency characteristics of motor evoked potentials elicited by transcranial magnetic or electric stimulation in rats
LI Jia-Shun JIA Lian-Shun YUAN Wen DAI Bo-Jun HE Hai-Long
(Department of Orthopaedics, Changzheng Hospital, Second Military Medical University, Shanghai 200003, China)
, 百拇医药
YU Ke-Wei HU Yu-Hua
(Department of Orthopaedics, Jiangsu Municipal Corps Hospital)
SHI Zhi-Cai
(Department of Orthopaedics, Changhai Hospital, Second Military Medical University)
[ABSTRACT] Objective: To compare the stimulation parameters, the signal characteristics and the clinical implication of the magnetic motor evoked potentials (MEP) and electric MEP. Methods: During intravenous anesthesia, twenty male SD rats received single transcranical magnetic and electric stimulation with Mag 2 stimulator and Cantada electromyograph. The characteristics of MEP recorded epidurally or in the bilateral forelimbs′ extensor muscles and hindlimbs′ gastrocnemius muscles under different stimulation intensities were observed. Results: Magnetic MEP consisted of positive peaks followed with negative peaks, among which the P1 or N1 were remarkable. It had unstable waveform and great individual variance. Its latency decreased and its amplitude increased with the increase of stimulation intensity. The latency and amplitude of MEP elicited by near-threshold electric stimulation were similar to that of MEP evoked by super-intensive magnetic stimulation. Conclusion: MEP elicited by single magnetic or electric stimulation can reflect the functional status of the motor tracts in the cord. Some co-origin components exist between electric MEP and magnetic MEP, which can be used as the comparative foundation for the clinical and experimental researches.
, 百拇医药
[KEY WORDS] motor evoked potentials; magnetic stimulation; electric stimulation; spinal cord
运动诱发电位(MEP)检测技术包括磁和电刺激两种，经颅电刺激时由于颅骨对电流的阻碍及电流在人体内弥散，大部分电流并没有到达皮质神经元，而是沿头皮扩散至邻近肌肉，引起难以忍受的疼痛和抽搐，通常只能用于动物实验；而磁刺激技术由于磁场穿透力强，容易聚焦，便于精确选择刺激点，更重要的是受检者无任何痛感或明显不适，因而在临床得到广泛应用[1,2]。为比较临床常用的磁刺激MEP与动物实验常用的电刺激MEP检测结果的相关性，本研究观察了20只SD大鼠磁刺激MEP与电刺激MEP信号特征的异同，以期为动物实验研究结果合理应用于临床提供电生理学依据。
1 材料和方法
1.1 动物麻醉及手术 成年雄性SD大鼠20只，体质量250～300 g(第二军医大学实验动物中心提供)。动物麻醉采用腹腔内注射氯胺酮(30 mg/kg)和肌注阿托品(0.3 mg/kg)。右侧股动、静脉插管以监测动脉压及补液，收缩压维持13.3 kPa以上。背正中切口，在手术显微镜下切除T12～13双侧椎板，注意勿伤及硬膜，局部滴温石蜡油保持湿润。用江湾Ⅱ型立体定位仪固定动物头颅和脊柱。将可调式加热垫置于动物腹部，体温维持36～37℃。
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1.2 MEP的刺激和记录
1.2.1 经颅磁刺激 使用 mag 2型磁刺激仪(Dantec，丹麦)和S70型圆形线圈，外径8.4 cm，最大输出磁场强度2 T。将线圈水平位置于大鼠头颅正中，线圈外缘对准枕外隆凸尖。刺激强度范围为最大输出的20%～100%，时程0.2 ms，每次测试至少重复刺激2次以获得稳定的波形。
1.2.2 经颅电刺激 使用Cantada型肌电图仪(Dantec,丹麦)。参考Levy等[3]的方法，将一枚EEG针电极插入大鼠头顶正中线皮下作阳极，另一枚EEG针电极插入硬腭作阴极。单个方波电脉冲刺激，刺激强度5～50 mA，波宽0.2 ms。每次测试至少重复刺激2次以获得稳定的波形。
1.2.3 记录 T12～13硬膜外置直径1 mm银球电极记录脊髓MEP(scMEP)，参考电极采用EEG针电极插入邻近脊旁肌。同时在双侧前肢伸肌，后肢腓肠肌肌腹插入同心圆针电极(9013L0491 Dantec)，记录肌电MEP(mMEP)。大鼠颈部皮下置带状铜片作为接地电极。各电极阻抗均小于5 kΩ。磁刺激信号经Counterpoint型肌电图仪放大，电刺激信号经Cantada型肌电图仪放大，滤波带通20～2 000 Hz，分析时程50 ms，增益0.5～1 mV。记录所有MEP信号并打印，以备后续分析。
, 百拇医药
1.3 信号分析及统计学处理 每只大鼠首先进行经颅磁刺激MEP记录，10 min后再进行电刺激MEP记录。观察各级刺激强度下磁或电刺激MEP波形、潜伏期和峰峰波幅的变化。由于外周记录的MEP波形不稳定，采用发生潜伏期表示从刺激开始至信号离开基线的时间。测试结束后，于T8～9水平横断脊髓，10 min后重新检测MEP波是否存在。数据以
±s表示，均值间差异采用t检验。
2 结 果
2.1 磁刺激MEP特征 表1表示20只大鼠在各级磁刺激强度下MEP的P1～N1 发生潜伏期及峰峰波幅的平均值和标准差。这些信号的总体特征是：(1)scMEP波形先正后负， mMEP先负后正，以P1或N1最为明显；(2)刺激强度阈值约为40%～60%最大输出，后肢mMEP的阈值最大；(3)低强度刺激下波幅较小，潜伏期较长； 强度增加后波幅增大，潜伏期缩短；(4)波形不够稳定，特别是肢体肌肉内记录mMEP，可能与肌电干扰有关；(5)相同刺激强度下，scMEP较腓肠肌mMEP其潜伏期更短(P<0.01), 而与前肢伸肌mMEP潜伏期差别不大。此外还注意到各MEP波幅的标准差值较大，说明大鼠个体之间MEP波幅差异较大，但同一大鼠左右侧肢体波幅差别并不显著。
, 百拇医药
表 1 经颅磁刺激MEP发生潜伏期和最大峰峰波幅平均值
Tab 1 Average onset latency and maximal peak to peak amplitude of transcranial magnetic stimulation MEP(n=20,±s) Stimintensity
Average latency(t/ms)
Average amplitude(U/mV)
scMEP
Fore limbs′ MEP
Hind limbs′ MEP
, 百拇医药
scMEP
Fore limbs′ MEP
Hind limbs′ MEP
20%------------
40%
5.3±0.4
5.1±0.3
7.8±0.4**
0.35±0.10
0.31±0.09
0.11±0.02*
, 百拇医药
60%
5.1±0.3
4.9±0.3
7.5±0.4**
0.81±0.11
0.92±0.44
0.41±0.17*
80%
4.7±0.2
4.5±0.2
7.1±0.3**
, 百拇医药
1.50±0.23
2.02±0.88*
0.67±0.35*
100%
4.5±0.2
4.6±0.3
6.5±0.3**
1.52±0.22
2.59±2.16*
0.94±0.52*
, 百拇医药 * P<0.05, ** P<0.01 vs scMEP2.2 电刺激MEP特征 表2表示20只大鼠在各级电刺激强度下MEP潜伏期及波幅的平均值和标准差。这些信号的总体特征包括：(1) 刺激阈值强度约为5～10 mA，后肢mMEP阈值较高 ；(2)大于40～50 mA为超强刺激，潜伏期和波幅不再有明显改变。(3)近阈值(10～20 mA)电刺激MEP与相应的超强(80%～100%)磁刺激MEP潜伏期相近，波幅也相差不大。
表 2 经颅电刺激MEP发生潜伏期和最大峰峰波幅平均值
Tab 2 Average onset latency and maximal peak to peak amplitude of transcranial electric stimulation MEP(n=20,±s) Stim/intensity(I/mA)
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Average latency(t/ms)
Average amplitude(U/mV)
scMEP
Fore limbs′ MEP
Hind limbs′ MEP
scMEP
Fore limbs′ MEP
Hind limbs′ MEP
5
4.4±0.4
4.7±0.4--
, http://www.100md.com
0.45±0.12
0.85±0.25--
10
4.2±0.4
4.4±0.3
6.3±0.4*
0.93±0.41
1.54±0.56
1.05±0.23
20
3.5±0.3
2.5±0.4*
, 百拇医药
6.4±0.2**
1.70±0.22
1.72±0.73
1.45±0.37
30
3.5±0.3
1.4±0.2**
5.8±0.3*
1.84±0.35
2.01±1.01
1.73±0.64
, 百拇医药
40
3.3±0.2
1.2±0.2**
6.0±0.4**
1.65±0.37
2.20±1.01*
2.35±1.14*
50
3.2±0.2
1.1±0.2**
6.2±0.4**
, 百拇医药
1.79±0.50
2.43±1.10*
2.37±0.87*
* P<0.05, ** P<0.01 vs scMEP2.3 磁及电刺激MEP比较 40%～100%磁刺激scMEP和10 mA电刺激scMEP具有相同的P1波潜伏期，电刺激强度超过10 mA以后，由于更早潜伏期波峰的出现，该波峰沦为P2波。mMEP的N1或P1波峰也存在类似现象。20只大鼠完成MEP检测后行T8～9椎板切除术，完全横断脊髓，重复检查磁及电刺激MEP，结果T12记录scMEP及双侧腓肠肌mMEP均消失，双侧前臂伸肌mMEP无明显改变。证实上述各MEP均经脊髓及外周神经传导，而非由于躯干的容积传导引起的人工伪差现象。
, 百拇医药
3 讨 论
经颅磁刺激技术具有穿透力强、刺激伪差小、非侵入性和无痛感等优点，已被广泛用于临床及动物实验[1,2,4]。然而有关大鼠脊髓和外周神经和肌肉记录的磁刺激MEP的研究仍少见报道。本研究提供了大鼠经颅磁及电刺激scMEP，mMEP的潜伏期与波幅正常参考值，并进一步比较了电刺激与磁刺激MEP的异同。因为就动物实验而言，操作方便、成本低廉的电刺激技术往往更受欢迎；而临床MEP检查则大多采用无创无痛的磁刺激技术。两种刺激方式下MEP信号的相关性，涉及到临床与实验研究结果的可比性，以及MEP检查的诊断价值。
记录MEP反应的有脉冲刺激和重复刺激平均化两种方法，前者对动物神经组织损伤小，操作方便，可以反复检测，但波形不够稳定；后者能记录到更多的波峰，波形和潜伏期较为稳定，所以包含更多信息[4,5]。但是，由于磁刺激线圈容易过热，临床检查一般采用单脉冲刺激方法。我们认为，尽管单脉冲刺激引出的MEP不如重复刺激后叠加和平均化的MEP稳定，信号所提供的信息较粗略，但也足以反映急性损伤造成脊髓神经功能的巨大改变。
, 百拇医药
Kitagawa 等[5]和Fujiki等[6]研究发现，多次磁刺激平均化后，scMEP的 N1波和N2～4波群分别与电刺激MEP的D波和I波群相对应，认为它们是同源的。本研究发现磁刺激信号与电刺激信号之间存在一定程度上的相似性：高强度磁刺激下(80%～100%)，scMEP的P1波与近阈值(10～20 mA)电刺激的scMEP P1相对应，而外周肌记录的磁刺激mMEP的P1波也与电刺激mMEP的P1或N1波有关联，亦即其潜伏期和波幅差别不大，推测具有相同的起源和传导途径。超强电刺激可以引出潜伏期很短的D波，而在磁刺激下并不出现，可能是由于磁刺激产生的皮质感应电流强度有限，或者兴奋部位与电刺激有所区别[5]。
刺激强度对MEP波形的影响很大。随着刺激强度升高，所有大鼠MEP波幅逐渐增加，潜伏期趋于缩短。而在30 mA以上的超强刺激下，MEP波形变化相对较小，推测此时脊髓下行传导束处于兴奋饱和状态，尽管刺激强度增大而神经轴突的兴奋数目或传导速度都不可能再有显著增加。同一大鼠在相同刺激条件下MEP波形基本稳定，但是不同大鼠之间即使刺激强度相同，MEP波幅仍有显著差异。原因可能包括：(1)不同大鼠之间组织阻抗可能有差异；(2)手法安置的，电极与脊髓传导通路的相对位置可能有差异。由于MEP波幅的个体差异太大，所以采用波幅相对值较之波幅绝对值价值更大。
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综上所述，本研究提供了大鼠经颅磁及电刺激scMEP，mMEP的潜伏期与波幅正常值，这些参数可能有助于评估SCI后脊髓电传导功能的变化。此外，本研究采用的临床电生理检查仪器，与实验专用仪器相比，其信号采样点少，参数可调节范围小，因此信号较粗略，损失信息较多。但即便如此，其MEP信号仍能客观反映脊髓运动传导束的功能状态，也能反映急性SCI造成脊髓神经功能的巨大改变。
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：余科炜(1970-)，男(汉族)，博士，主治医师。
作者单位：石志才(第二军医大学长海医院骨科)
戴伯军(第二军医大学长征医院骨科，上海200003)
何海龙(第二军医大学长征医院骨科，上海200003)
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[参 考 文 献]
[1] Curt A, Dietz V. Electrophysiological recordings in patients with spinal cord injury: significance for predicting outcome [J]. Spinal Cord, 1999，37(3):157-165.
[2] Calancie B, Alexeeva N, Broton JG, et al. Distribution and latency of muscle responses to transcranial magnetic stimulation of motor cortex after spinal cord injury in humans [J]. J Neurotrauma, 1999，16(1):49-67.
[3] Levy WJ, McCaffrey M, Hagichi S. Motor evoked potential as a predictor of recovery in chronic spinal cord injury in the rat [J]. Neurosurgery, 1987，20(1):138-142.
, 百拇医药
[4] Linden RD, Zhang YP, Burke DA, et al. Magnetic motor evoked potential monitoring in the rat [J]. J Neurosurg, 1999，91(2 Suppl):205-210.
[5] Kitagawa H, Moller AR. Conduction pathways and generators of magnetic evoked spinal cord potentials: a study in monkeys [J]. Electroencephalogr Clin Neurophysiol, 1994，93(1):57-67.
[6] Fujiki M, Isono M, Hori S, et al. Corticospinal direct response to transcranial magnetic stimulation in humans [J]. Electroencephalogr Clin Neurophysiol, 1996，101(1):48-57.
[收稿日期] 2000-02-22
[修回日期] 2000-06-12, http://www.100md.com
单位：余科炜(武警上海总队医院骨科，上海201103)；李家顺(第二军医大学长征医院骨科，上海200003)；贾连顺(第二军医大学长征医院骨科，上海200003)；袁文(第二军医大学长征医院骨科，上海200003)；胡玉华(武警上海总队医院骨科，上海201103)
关键词：运动诱发电位；磁刺激；电刺激；脊髓
第二军医大学学报000708 [摘要] 目的: 比较磁刺激运动诱发电位(MEP)与电刺激MEP在刺激方式、信号特征和临床意义等方面的异同。 方法: 20只雄性SD大鼠经静脉麻醉后采用 Mag 2型磁刺激仪和Cantada型肌电图仪分别进行单次经颅磁及电刺激，观察不同刺激强度下，在T12硬膜外和双侧前肢伸肌和后肢腓肠肌记录的MEP变化特征。结果: 磁刺激脊髓MEP先正后负，以P1或N1波最显著，波形不够稳定，个体间差异较大，随着刺激强度增大，MEP潜伏期缩短，波幅增大。近阈值电刺激MEP与相应的超强磁刺激MEP潜伏期相近，波幅也相差不大。结论: 采用单次磁或电刺激MEP仍能客观反映脊髓运动传导束的功能状态，电和磁刺激的MEP之间存在一定程度的同源成分，可以作为临床与动物实验比较研究的依据。
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[中图分类号] R 651.2 [文献标识码] A
[文章编号] 0258-879X(2000)07-625-04
Study on the amplitude and latency characteristics of motor evoked potentials elicited by transcranial magnetic or electric stimulation in rats
LI Jia-Shun JIA Lian-Shun YUAN Wen DAI Bo-Jun HE Hai-Long
(Department of Orthopaedics, Changzheng Hospital, Second Military Medical University, Shanghai 200003, China)
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YU Ke-Wei HU Yu-Hua
(Department of Orthopaedics, Jiangsu Municipal Corps Hospital)
SHI Zhi-Cai
(Department of Orthopaedics, Changhai Hospital, Second Military Medical University)
[ABSTRACT] Objective: To compare the stimulation parameters, the signal characteristics and the clinical implication of the magnetic motor evoked potentials (MEP) and electric MEP. Methods: During intravenous anesthesia, twenty male SD rats received single transcranical magnetic and electric stimulation with Mag 2 stimulator and Cantada electromyograph. The characteristics of MEP recorded epidurally or in the bilateral forelimbs′ extensor muscles and hindlimbs′ gastrocnemius muscles under different stimulation intensities were observed. Results: Magnetic MEP consisted of positive peaks followed with negative peaks, among which the P1 or N1 were remarkable. It had unstable waveform and great individual variance. Its latency decreased and its amplitude increased with the increase of stimulation intensity. The latency and amplitude of MEP elicited by near-threshold electric stimulation were similar to that of MEP evoked by super-intensive magnetic stimulation. Conclusion: MEP elicited by single magnetic or electric stimulation can reflect the functional status of the motor tracts in the cord. Some co-origin components exist between electric MEP and magnetic MEP, which can be used as the comparative foundation for the clinical and experimental researches.
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[KEY WORDS] motor evoked potentials; magnetic stimulation; electric stimulation; spinal cord
运动诱发电位(MEP)检测技术包括磁和电刺激两种，经颅电刺激时由于颅骨对电流的阻碍及电流在人体内弥散，大部分电流并没有到达皮质神经元，而是沿头皮扩散至邻近肌肉，引起难以忍受的疼痛和抽搐，通常只能用于动物实验；而磁刺激技术由于磁场穿透力强，容易聚焦，便于精确选择刺激点，更重要的是受检者无任何痛感或明显不适，因而在临床得到广泛应用[1,2]。为比较临床常用的磁刺激MEP与动物实验常用的电刺激MEP检测结果的相关性，本研究观察了20只SD大鼠磁刺激MEP与电刺激MEP信号特征的异同，以期为动物实验研究结果合理应用于临床提供电生理学依据。
1 材料和方法
1.1 动物麻醉及手术 成年雄性SD大鼠20只，体质量250～300 g(第二军医大学实验动物中心提供)。动物麻醉采用腹腔内注射氯胺酮(30 mg/kg)和肌注阿托品(0.3 mg/kg)。右侧股动、静脉插管以监测动脉压及补液，收缩压维持13.3 kPa以上。背正中切口，在手术显微镜下切除T12～13双侧椎板，注意勿伤及硬膜，局部滴温石蜡油保持湿润。用江湾Ⅱ型立体定位仪固定动物头颅和脊柱。将可调式加热垫置于动物腹部，体温维持36～37℃。
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1.2 MEP的刺激和记录
1.2.1 经颅磁刺激 使用 mag 2型磁刺激仪(Dantec，丹麦)和S70型圆形线圈，外径8.4 cm，最大输出磁场强度2 T。将线圈水平位置于大鼠头颅正中，线圈外缘对准枕外隆凸尖。刺激强度范围为最大输出的20%～100%，时程0.2 ms，每次测试至少重复刺激2次以获得稳定的波形。
1.2.2 经颅电刺激 使用Cantada型肌电图仪(Dantec,丹麦)。参考Levy等[3]的方法，将一枚EEG针电极插入大鼠头顶正中线皮下作阳极，另一枚EEG针电极插入硬腭作阴极。单个方波电脉冲刺激，刺激强度5～50 mA，波宽0.2 ms。每次测试至少重复刺激2次以获得稳定的波形。
1.2.3 记录 T12～13硬膜外置直径1 mm银球电极记录脊髓MEP(scMEP)，参考电极采用EEG针电极插入邻近脊旁肌。同时在双侧前肢伸肌，后肢腓肠肌肌腹插入同心圆针电极(9013L0491 Dantec)，记录肌电MEP(mMEP)。大鼠颈部皮下置带状铜片作为接地电极。各电极阻抗均小于5 kΩ。磁刺激信号经Counterpoint型肌电图仪放大，电刺激信号经Cantada型肌电图仪放大，滤波带通20～2 000 Hz，分析时程50 ms，增益0.5～1 mV。记录所有MEP信号并打印，以备后续分析。
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1.3 信号分析及统计学处理 每只大鼠首先进行经颅磁刺激MEP记录，10 min后再进行电刺激MEP记录。观察各级刺激强度下磁或电刺激MEP波形、潜伏期和峰峰波幅的变化。由于外周记录的MEP波形不稳定，采用发生潜伏期表示从刺激开始至信号离开基线的时间。测试结束后，于T8～9水平横断脊髓，10 min后重新检测MEP波是否存在。数据以
±s表示，均值间差异采用t检验。2 结 果
2.1 磁刺激MEP特征 表1表示20只大鼠在各级磁刺激强度下MEP的P1～N1 发生潜伏期及峰峰波幅的平均值和标准差。这些信号的总体特征是：(1)scMEP波形先正后负， mMEP先负后正，以P1或N1最为明显；(2)刺激强度阈值约为40%～60%最大输出，后肢mMEP的阈值最大；(3)低强度刺激下波幅较小，潜伏期较长； 强度增加后波幅增大，潜伏期缩短；(4)波形不够稳定，特别是肢体肌肉内记录mMEP，可能与肌电干扰有关；(5)相同刺激强度下，scMEP较腓肠肌mMEP其潜伏期更短(P<0.01), 而与前肢伸肌mMEP潜伏期差别不大。此外还注意到各MEP波幅的标准差值较大，说明大鼠个体之间MEP波幅差异较大，但同一大鼠左右侧肢体波幅差别并不显著。
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表 1 经颅磁刺激MEP发生潜伏期和最大峰峰波幅平均值
Tab 1 Average onset latency and maximal peak to peak amplitude of transcranial magnetic stimulation MEP(n=20,
±s) StimintensityAverage latency(t/ms)
Average amplitude(U/mV)
scMEP
Fore limbs′ MEP
Hind limbs′ MEP
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scMEP
Fore limbs′ MEP
Hind limbs′ MEP
20%------------
40%
5.3±0.4
5.1±0.3
7.8±0.4**
0.35±0.10
0.31±0.09
0.11±0.02*
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60%
5.1±0.3
4.9±0.3
7.5±0.4**
0.81±0.11
0.92±0.44
0.41±0.17*
80%
4.7±0.2
4.5±0.2
7.1±0.3**
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1.50±0.23
2.02±0.88*
0.67±0.35*
100%
4.5±0.2
4.6±0.3
6.5±0.3**
1.52±0.22
2.59±2.16*
0.94±0.52*
, 百拇医药 * P<0.05, ** P<0.01 vs scMEP2.2 电刺激MEP特征 表2表示20只大鼠在各级电刺激强度下MEP潜伏期及波幅的平均值和标准差。这些信号的总体特征包括：(1) 刺激阈值强度约为5～10 mA，后肢mMEP阈值较高 ；(2)大于40～50 mA为超强刺激，潜伏期和波幅不再有明显改变。(3)近阈值(10～20 mA)电刺激MEP与相应的超强(80%～100%)磁刺激MEP潜伏期相近，波幅也相差不大。
表 2 经颅电刺激MEP发生潜伏期和最大峰峰波幅平均值
Tab 2 Average onset latency and maximal peak to peak amplitude of transcranial electric stimulation MEP(n=20,
±s) Stim/intensity(I/mA), http://www.100md.com
Average latency(t/ms)
Average amplitude(U/mV)
scMEP
Fore limbs′ MEP
Hind limbs′ MEP
scMEP
Fore limbs′ MEP
Hind limbs′ MEP
5
4.4±0.4
4.7±0.4--
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0.45±0.12
0.85±0.25--
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4.2±0.4
4.4±0.3
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3.2±0.2
1.1±0.2**
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1.79±0.50
2.43±1.10*
2.37±0.87*
* P<0.05, ** P<0.01 vs scMEP2.3 磁及电刺激MEP比较 40%～100%磁刺激scMEP和10 mA电刺激scMEP具有相同的P1波潜伏期，电刺激强度超过10 mA以后，由于更早潜伏期波峰的出现，该波峰沦为P2波。mMEP的N1或P1波峰也存在类似现象。20只大鼠完成MEP检测后行T8～9椎板切除术，完全横断脊髓，重复检查磁及电刺激MEP，结果T12记录scMEP及双侧腓肠肌mMEP均消失，双侧前臂伸肌mMEP无明显改变。证实上述各MEP均经脊髓及外周神经传导，而非由于躯干的容积传导引起的人工伪差现象。
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3 讨 论
经颅磁刺激技术具有穿透力强、刺激伪差小、非侵入性和无痛感等优点，已被广泛用于临床及动物实验[1,2,4]。然而有关大鼠脊髓和外周神经和肌肉记录的磁刺激MEP的研究仍少见报道。本研究提供了大鼠经颅磁及电刺激scMEP，mMEP的潜伏期与波幅正常参考值，并进一步比较了电刺激与磁刺激MEP的异同。因为就动物实验而言，操作方便、成本低廉的电刺激技术往往更受欢迎；而临床MEP检查则大多采用无创无痛的磁刺激技术。两种刺激方式下MEP信号的相关性，涉及到临床与实验研究结果的可比性，以及MEP检查的诊断价值。
记录MEP反应的有脉冲刺激和重复刺激平均化两种方法，前者对动物神经组织损伤小，操作方便，可以反复检测，但波形不够稳定；后者能记录到更多的波峰，波形和潜伏期较为稳定，所以包含更多信息[4,5]。但是，由于磁刺激线圈容易过热，临床检查一般采用单脉冲刺激方法。我们认为，尽管单脉冲刺激引出的MEP不如重复刺激后叠加和平均化的MEP稳定，信号所提供的信息较粗略，但也足以反映急性损伤造成脊髓神经功能的巨大改变。
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Kitagawa 等[5]和Fujiki等[6]研究发现，多次磁刺激平均化后，scMEP的 N1波和N2～4波群分别与电刺激MEP的D波和I波群相对应，认为它们是同源的。本研究发现磁刺激信号与电刺激信号之间存在一定程度上的相似性：高强度磁刺激下(80%～100%)，scMEP的P1波与近阈值(10～20 mA)电刺激的scMEP P1相对应，而外周肌记录的磁刺激mMEP的P1波也与电刺激mMEP的P1或N1波有关联，亦即其潜伏期和波幅差别不大，推测具有相同的起源和传导途径。超强电刺激可以引出潜伏期很短的D波，而在磁刺激下并不出现，可能是由于磁刺激产生的皮质感应电流强度有限，或者兴奋部位与电刺激有所区别[5]。
刺激强度对MEP波形的影响很大。随着刺激强度升高，所有大鼠MEP波幅逐渐增加，潜伏期趋于缩短。而在30 mA以上的超强刺激下，MEP波形变化相对较小，推测此时脊髓下行传导束处于兴奋饱和状态，尽管刺激强度增大而神经轴突的兴奋数目或传导速度都不可能再有显著增加。同一大鼠在相同刺激条件下MEP波形基本稳定，但是不同大鼠之间即使刺激强度相同，MEP波幅仍有显著差异。原因可能包括：(1)不同大鼠之间组织阻抗可能有差异；(2)手法安置的，电极与脊髓传导通路的相对位置可能有差异。由于MEP波幅的个体差异太大，所以采用波幅相对值较之波幅绝对值价值更大。
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综上所述，本研究提供了大鼠经颅磁及电刺激scMEP，mMEP的潜伏期与波幅正常值，这些参数可能有助于评估SCI后脊髓电传导功能的变化。此外，本研究采用的临床电生理检查仪器，与实验专用仪器相比，其信号采样点少，参数可调节范围小，因此信号较粗略，损失信息较多。但即便如此，其MEP信号仍能客观反映脊髓运动传导束的功能状态，也能反映急性SCI造成脊髓神经功能的巨大改变。
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：余科炜(1970-)，男(汉族)，博士，主治医师。
作者单位：石志才(第二军医大学长海医院骨科)
戴伯军(第二军医大学长征医院骨科，上海200003)
何海龙(第二军医大学长征医院骨科，上海200003)
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[参 考 文 献]
[1] Curt A, Dietz V. Electrophysiological recordings in patients with spinal cord injury: significance for predicting outcome [J]. Spinal Cord, 1999，37(3):157-165.
[2] Calancie B, Alexeeva N, Broton JG, et al. Distribution and latency of muscle responses to transcranial magnetic stimulation of motor cortex after spinal cord injury in humans [J]. J Neurotrauma, 1999，16(1):49-67.
[3] Levy WJ, McCaffrey M, Hagichi S. Motor evoked potential as a predictor of recovery in chronic spinal cord injury in the rat [J]. Neurosurgery, 1987，20(1):138-142.
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[4] Linden RD, Zhang YP, Burke DA, et al. Magnetic motor evoked potential monitoring in the rat [J]. J Neurosurg, 1999，91(2 Suppl):205-210.
[5] Kitagawa H, Moller AR. Conduction pathways and generators of magnetic evoked spinal cord potentials: a study in monkeys [J]. Electroencephalogr Clin Neurophysiol, 1994，93(1):57-67.
[6] Fujiki M, Isono M, Hori S, et al. Corticospinal direct response to transcranial magnetic stimulation in humans [J]. Electroencephalogr Clin Neurophysiol, 1996，101(1):48-57.
[收稿日期] 2000-02-22
[修回日期] 2000-06-12, http://www.100md.com