Weryfikacja nieinwazyjności i precyzyjności rejestracji powierzchniowych vs. igłowych ruchowych potencjałów wywołanych podczas neuromonitoringu u pacjentek w trakcie chirurgicznej korekcji młodzieńczej skoliozy idiopatycznej

Wykorzystanie neuromonitoringu śródoperacyjnego podczas korekcji chirurgicznej skrzywienia bocznego kręgosłupa, od momentu opracowania założeń metodologicznych jego stymulacji i rejestracji, było powiązane z badaniami mającymi na celu zmniejszenie występowania ryzyk ewentualnych powikłań [1, 2]. Z jednej strony były one związane z następstwami elektrycznej depolaryzacji kory mózgu jako źródła indukcji ruchowych potencjałów wywołanych [3], w tym epizodów egzogennej epilepsji pooperacyjnej [4], zranień języka i krwawienia z nosa [5], a z drugiej – występowania powikłań po implantacji igłowych elektrod podskórnych do stymulacji przezczaszkowej lub rejestracji z mięśni w postaci wybroczyn, zasinień lub rzadko występujących infekcji [6]. U 16% pacjentów, szczególnie u dzieci, stwierdzono zaczerwienienia skóry ze współwystępującym objawem nasilonego bólu, przetrwałym niekiedy do 6 miesięcy po zabiegu operacyjnym, u których stosowano rejestracje MEP za pomocą elektrod igłowych [7]. Darcey i współpracownicy wykazali znaczący odsetek uszkodzeń nerwów w bezpośrednim kontakcie elektrody igłowej wkłutej do mięśnia w trakcie neuromonitoringu neurofizjologicznego [6].

Tamkus i Rice [8] zwrócili uwagę na występowanie powikłań w postaci poparzeń z wkłuwanych elektrod igłowych wykorzystywanych do rejestracji w trakcie neuromonitoringu, kiedy równolegle stosowano procedury śródoperacyjnego rezonansu magnetycznego. Ci sami autorzy wskazali również na występowanie znaczącego ryzyka zakłuć elektrodami igłowymi u neurofizjologów, jak i innych osób na sali operacyjnej podczas implantacji elektrod, jak i ich usuwania po zabiegu [8]. 

Powyższe powody skłoniły personel wykonujący neuromonitoring w trakcie operacji pediatrycznych na kręgosłupie do prób określenia standardów i precyzyjności rejestracji śródoperacyjnej MEP za pomocą elektrod powierzchniowych. Obecnie preferuje się nieinwazyjne podejście do modyfikacji rejestracji MEP, w wielu przypadkach krytykując fundamentalizm w zakresie badań neurofizjologicznych opartych na Evidence Based Medicine, w tym zagadnień neuromonitoringu śródoperacyjnego [9, 10]. Należy jednakże pamiętać, że jakość parametrów MEP rejestrowanych śródoperacyjnie może być zależna od głębokości znieczulenia, różnego stopnia zaawansowania patologii w przewodnictwie eferentnym szlaków rdzeniowych, na trzech etapach chirurgicznej korekcji skoliozy oraz zmienności impedancji elektrod.

Celem artykułu jest przedstawienie metodologii i wstępnych wyników monitoringu MEP podczas zabiegów pediatrycznych korekcji skrzywienia bocznego kręgosłupa, w następstwie stymulacji przezczaszkowej seriami impulsów elektrycznych, przy
jednoczesnej rejestracji z tych samych mięśni zarówno elektrodami powierzchniowymi i igłowymi.

Obecnie preferuje się nieinwazyjne podejście do modyfikacji rejestracji MEP, w wielu przypadkach krytykując fundamentalizm w zakresie badań neurofizjologicznych opartych na Evidence Based Medicine.

Metodologia, interpretacja wyników

Rejestracje MEP z mięśni odwodzicieli kciuka (APB) oraz piszczelowych przednich (TA) obustronnie wykonano metodą bipolarną, jednocześnie z wykorzystaniem elektrod powierzchniowych (SE; impedancja około 28 kΩ) i igłowych (NE; impedancja około 1,5 kΩ), u 21 pacjentek, u których wykonywano chirurgiczną korekcję młodzieńczej skoliozy idiopatycznej. Ruchowe potencjały wywołane w następstwie bipolarnej stymulacji elektrycznej przezczaszkowo serią 5 bodźców
o natężeniu od 150 do 180 mA. Z sekwencji rejestracji na kolejnych etapach korekcji chirurgicznej do szczegółowej analizy wybrano zapisy odprowadzane po ułożeniu pacjentek na stole operacyjnym na brzuchu oraz po zakończeniu korekcji chirurgicznej skrzywienia bocznego, w których wykazano obustronne zachowanie przewodnictwa rdzeniowych szlaków eferentnych od poziomu górnego neuronu ruchowego. Porównywano parametry amplitud (w µV) oraz latencji (w ms) nieuśrednionych, rejestrowanych potencjałów. Rejestracje wykonywano za pomocą systemu ISIS (Inomed Medizintechnik, Emmendinger, Germany).

Analiza wykazała proporcjonalny spadek amplitudy potencjałów rejestrowanych zarówno SE, jak i NE u 20 na 21 pacjentek, u których rejestrowano MEP na drugim etapie obserwacji, czyli po zakończeniu korekcji skrzywienia (ryc. 1). Jednakże u 50% badanych stwierdzono niestabilność (spadek amplitudy) w rejestracjach SE MEP, natomiast u 45% w rejestracjach NE MEP. Wynikały one zarówno z głębokości zastosowanego znieczulenia, jak i były następstwem manipulacji na kręgosłupie w trakcie korekcji skrzywienia bocznego, jak i derotacji.

Ryc. 1. Przykłady rejestracji MEP odprowadzanych za pomocą elektrod igłowych (NE, po lewej) w porównaniu do elektrod powierzchniowych (SE, po prawej)

Na rycinie 2 przedstawiono histogramy podsumowujące uśrednione wyniki rejestracji z dwóch okresów obserwacji, kiedy analizowano parametry amplitud oraz latencji potencjałów MEP odprowadzanych obustronnie z mięśni odwodzicieli kciuka (APB) oraz mięśni piszczelowych przednich (TA).

Amplitudy MEP zarejestrowane elektrodami powierzchniowymi (SE) osiągały wartości o ponad połowę mniejsze od rejestrowanych przy pomocy elektrod igłowych (NE). Średnie amplitudy MEP zarejestrowane z APB metodą SE wynosiły 390 µV, podczas gdy analogiczne metodą NE 1263 µV. Średnie amplitudy zarejestrowane z TA metodą SE wynosiły 354 µV, podczas gdy analogiczne metodą NE 786 µV. Latencje MEP zarejestrowane metodą SE z APB wynosiły średnio 21,6 ms, natomiast z TA 29,2 ms.

Latencje zarejestrowane metodą NE z APB wynosiły średnio 24,2 ms, natomiast analogiczne z TA 30,5 ms (ryc. 2).

Ryc. 2. Histogramy przedstawiające porównanie uśrednionych parametrów rejestracji MEP odprowadzanych metodą igłową (NE) 
i powierzchniową (SE) obustronnie z mięśni odwodzicieli kciuka (APB) oraz piszczelowych przednich (TA)

U 21 badanych nie stwierdzono powikłań pooperacyjnych będących skutkiem stymulacji przezczaszkowej, u 10% rejestracje igłowe pozostawiły wynaczynienia ustępujące po okresie tygodnia od operacji, podobnie jak w miejscach, w których implantowano elektrody stymulujące podskórnie, nadczaszkowo.

Zastosowanie elektrod powierzchniowych podczas neuromonitoringu do rejestracji MEP skraca całkowity czas zabiegu chirurgicznego.

Podsumowanie

Przedstawiona metodologia rejestracji MEP elektrodami powierzchniowymi jest porównywalnie precyzyjna w oszacowaniu przewodnictwa impulsów nerwowych w obrębie rdzeniowych szlaków eferentnych od poziomu górnego neuronu ruchowego do mięśni kończyn górnych i dolnych. Znając wartości referencyjne parametrów MEP rejestrowanych elektrodami igłowymi i/lub powierzchniowymi podczas neuromonitoringu, można wykorzystać odprowadzenie powierzchniowe jako uzupełniające w przypadkach, kiedy użycie standardowych elektrod igłowych nie jest konieczne lub nieuzasadnione u niektórych chorych.

Zastosowanie elektrod powierzchniowych podczas neuromonitoringu do rejestracji MEP skraca całkowity czas zabiegu chirurgicznego zarówno w zakresie implantacji, jak i usuwania elektrod, wstępne szacunki zakładają skrócenie procedury neuromonitoringu o około pół godziny, w porównaniu do wykorzystywanej techniki rejestracji igłowej. U chorych, u których wykonuje się korekcję skrzywienia bocznego w zakresie 30–40 stopni, należy spodziewać się, że metoda rejestracji MEP elektrodami powierzchniowymi jest wystarczająco precyzyjna, kiedy amplitudy rejestracji w warunkach badania przedoperacyjnego zawierają się w zakresie 1000–2000 µV. Przypuszcza się również, że koszty neuromonitoringu metodą SE w stosunku do NE mogą ulec zmniejszeniu.

Przedstawione obserwacje potwierdzają poprzednie założenia odnośnie do aplikacji elektrod powierzchniowych do neuromonitoringu w trakcie chirurgicznych operacji pediatrycznych [7, 8, 9]. Wyniki pilotażowe są pierwszym udokumentowanym doniesieniem w fachowej literaturze medycznej. 

Piśmiennictwo:

1. Charalampidis A., Jiang F., Wilson J.R.F., Badhiwala J.H., Brodke D.S., Fehlings M.G., The Use of Intraoperative Neurophysiological Monitoring in Spine Surgery, „Global Spine Journal” 2020, 10(1S), s. 104S–114S.
2. Malhotra N.R., Shaffrey C.I., Intraoperative electrophysiological monitoring in spine surgery, „Spine” 2010, 35 (25), s. 2167–2179.
3. Horikoshi T., Omata T., Uchida M., Asari Y., Nukui H., Usefulness and pitfalls of intraoperative spinal motor evoked potential recording by direct cortical electrical stimulation, „Acta Neurochir” (Wien) 2000, 142, s. 257–262.
4. Dormans J.P., Establishing a Standard of Care for Neuromonitoring During Spinal Deformity Surgery, „Spine” 2010, 35 (25), s. 2180–2185.
5. Yoshida G., Imagama S., Kawabata S., Yamada K., Kanchiku T., Fujiwara Y., Tadokoro N., Takahashi M., Wada K., Yamamoto N., Ushirozako H., Kobayashi K., Yasuda A., Ando M., Tani T., Matsuyama Y., Adverse Events Related to Transcranial Electric Stimulation for Motor-evoked Potential Monitoring in High-risk Spinal Surgery, „Spine” 2019, 44, s. 1435–1440.
6. Darcey T.M., Kobylarz E.J., Pearl M.A., Krauss P.J., Ferri S.A., Roberts D.W., Bauer D.F., Safe use of subdermal needles for intraoperative monitoring with MRI, „Neurosurgical Focus FOC” 2016, 40(3), s. E19.
7. S anders A., Andras L, Lehman A. et al., Dermal Discolorations and Burns at Neuromonitoring Electrodes in Pediatric Spine Surgery, „Spine” 2017, 42(1), s. 20–24.
8. Tamkus A., Rice K., Risk of Needle-Stick Injuries Associated With the Use of Subdermal Needle Electrodes During Intraoperative Neurophysiologic Monitoring, „Journal of Neurosurgical Anesthesiology” 2014, 26 (1), s. 65–68.
9. Sala F. Advances in monitoring spinal neurosurgery. Abstracts of 7th Congress of the International Society of Intraoperative Neurophysiology and Educational Course – ISIN 2019. Austria, Vienna, October 28-November 2, 2019. 
10. Wincek A., Huber J., Kotwicki T., Kubaszewski Ł., Głowacki M., Dąbrowski M., Harasymczuk P., Główka P., Garasz A., Szymankiewicz-Szukała A., Borkowski R. Comparison of surface vs needle motor evoked potentials recordings in patients with surgical corrections of adolescent idiopathic scoliosis. Abstracts of 7th Congress of the International Society of Intraoperative Neurophysiology and Educational Course - ISIN 2019. Austria, Vienna, October 28-November 2, 2019.