甲状腺术中神经监测技术的现状及思考

甲状腺术中神经监测技术的现状及思考

文章来源:国际外科学杂志,2018,45(3)

摘 要

甲状腺术中神经监测技术(intraoperative neuromonitoring, IONM)自问世以来,经过不断发展,已成为术中喉神经保护的重要辅助工具,在识别和定位神经、判断神经功能及损伤机制方面发挥着重要作用。该技术在我国虽然已得到广泛普及,但存在使用中不规范及技术本身的缺陷亟待纠正及改进,其设备也存在较大改进空间。通过开展规范化培训、推广标准化应用、深入科学研究,让IONM发挥最大效能,让更多医患受益。

甲状腺手术最为常见和严重的并发症包括RLN和喉上神经损伤,如何保护喉神经一直以来都是困扰外科医生的难题。喉神经保护历经了上百年的历史,经历了由被膜保护法-区域保护法-全程显露肉眼直视下保护法的沿革,有效降低了神经损伤率。但由于喉神经的解剖变异性及手术本身的复杂性,神经损伤的情况仍存在。术中神经监测技术(in-traoperative neuromonitoring, IONM)自问世以来,经过不断发展和普及,已成为术中喉神经保护的重要辅助工具。

一、IONM技术的现状

IONM技术自1966年由Shedd和Flisberg首次提出后,历经40余年的发展,技术日臻完善,逐渐得到临床医生的认可,并显著降低了神经损伤率。目前IONM技术已被广泛应用于甲状腺和甲状旁腺手术中,并起到有效保护神经的作用。

1.IONM技术的原理及沿革:

IONM的原理是利用神经肌肉的电兴奋性,当电刺激导致神经纤维去极化,形成神经冲动传递至喉部肌肉突触,使肌肉膜上离子通道产生动作电位引发喉部肌肉收缩,通过声带运动来判断神经功能。在IONM技术的发展过程中,出现过数种判断声带运动的方法。

最初为对声带运动进行定性分析的方法,如1970年Riddell使用喉镜直接观察声带运动;1984年Woltering通过气管导管表面弹性球囊监测声门压力变化;1986年Gavilan等在术中使用手指在喉部背侧触诊喉部运动等。这类方法能判断声带运动的"有与无",优势在于操作简单、需要设备不复杂且方便直观,但其仅能对神经功能完全受损导致声带完全麻痹的情况做出反应,无法对神经发生部分损伤的情况进行准确判断,且无法提供量化神经功能指标,存在一定监测失败及神经功能误判的风险,已被逐渐弃用。

随着IONM技术发展,逐渐出现了定量分析声带运动的方法,1988年Lipton发明通过喉镜放置在声带肌肉内的针刺电极;1996年Eisele等研制的集成于气管导管表面的电极;1998年Rea发明的环杓后肌表面电极;2000年Jonas等应用经环甲膜穿刺的肌内针刺电极等。这些方法通过记录肌电信号,即进入到利用肌电图反映神经功能的"量化时代"。

针刺电极具有肌电信号高且稳定的优势,但因其会造成一定创伤,易造成血肿、感染、针断裂及刺破气管导管球囊的风险,故针刺电极的应用受限;经过近30年的探索研发,气管导管表面电极由于其易于使用、无创、能与更多喉部肌肉接触等优势,已成为IONM的主流模式,监测导管的种类也在日渐增多。

2.IONM技术标准化操作步骤:

为确保IONM技术能发挥出优势、提高监测质量、减少监测故障,2011年由国际神经监测学组编写的《术中神经监测国际指南》,及2013年中国医师协会外科医师分会甲状腺外科医师委员会编写的《甲状腺及甲状旁腺手术中神经电生理监测临床指南(中国版)》均明确规定IONM技术的实践应用均应遵循标准化操作步骤,即标准化"六步法":

L1:术前喉镜检查;

V1信号:在甲状腺区操作前,应用3.0 mA电流探测甲状腺下极水平颈鞘获得的肌电信号;

R1信号:解剖游离RLN前,应用1.0 mA电流探测RLN显露处的肌电信号;

R2信号:RLN全程解剖游离后,应用1.0 mA电探测RLN显露部最近端获得的肌电信号;

V2信号:术野彻底止血后,关闭切口前,应用3.0 mA电流探测迷走神经最近端获得的肌电信号;

L2:术后喉镜检查。如R2、V2信号较R1、V1信号未见明显减弱,提示神经功能完整;若R2、V2信号丢失或明显减弱,则提示手术操作中造成神经功能受损;术前及术后喉镜检查声带运动情况,是判断RLN功能的"金标准"。

认真执行IONM标准化步骤可实时反映神经功能状态,在保障手术安全性方面也具有重要作用。

3.关于间断神经监测与连续神经监测:

目前IONM监测方法分为间断神经监测(intermittent-intra-operative neuromonitoring, I-IONM)和连续神经监测(continu-ous-intraoperative neuromonitoring, C-IONM)。I-IONM指应用刺激探针等设备,在术中间断对FLN或喉上神经进行刺激,完成神经监测。该方法为最基础的神经监测方法,能起到神经定位、识别、功能判定等作用。

但I-IONM存在一定局限性:当未主动对神经进行刺激时,此时神经若受到牵拉或其他可能造成损伤的操作影响,则术者无法及时了解神经功能受损,如持续操作,可加重神经损伤,则有可能使可逆的暂时性神经损伤转变为不可逆的永久性神经损伤,导致术后永久性声音嘶哑。C-IONM通过将刺激电极固定在迷走神经上,对迷走神经进行不间断的持续刺激,从而实时反映RLN功能,使术者能在术中全程实时掌握肌电信号变化,不存在I-IONM中的"监测空白期",尤其对于牵拉伤等造成的肌电信号下降,具有良好的预警和预防作用,术者可及时发现损伤的发生并排除损伤诱因,从而有效避免永久性神经损伤的发生。

此外C-IONM在腔镜甲状腺手术及机器人手术中具有一定优势:操作时可减少术中的频繁交换手术器械,降低操作难度及对主要手术器械的干扰。目前已有相关研究证实C-IONM在手术中是安全且有效的。但C-IONM多数需将迷走神经进行完全解离后放置监测电极,此操作具有一定额外创伤的可能,且术中容易脱落,较高的价格也成为C-IONM普及的一大障碍。

值得注意的是,无论I-IONM还是C-IONM,仅对牵拉伤等迟发型的神经损伤具有预防作用,而对于热损伤、离断伤等速发型的损伤,2者均无能为力,预防这类损伤仍需依靠术者谨慎娴熟的操作技术及丰富的经验。

4.神经损伤机制的判断:

在近年的研究中,将神经损伤包括2种损伤类型:I型损伤(点损伤)及II型损伤(全程型损伤)。I型损伤表现为神经干上可找到明确损伤点,其远端可探及肌电信号,而近端无肌电信号,常见原因为钳夹伤、牵拉伤、压迫伤及热损伤。II型损伤表现为RLN显露部分全程无肌电信号和损伤点,但对侧神经信号正常。II型损伤的机制目前尚不清楚,向气管中线过度牵拉甲状腺叶,造成RLN远端喉内部分损伤,被认为是II型损伤的最常见原因。

临床上将肌电信号作为评判神经功能的重要指标。肌电信号为双相波形,由潜伏期、振幅、时程等参数组成。潜伏期表示从电刺激开始到出现肌电波形之间的时长,通常以毫秒表示,代表神经冲动在神经纤维上传导的时间。振幅为波峰和波谷之间的电压差值,以微伏表示,表示在同一时间内去极化肌肉纤维动作电位之和的最大值。肌电波形潜伏期延长提示神经髓鞘损伤,振幅下降提示神经轴突受损。目前临床上通常认为当肌电信号振幅较初始信号下降50%时提示神经可能受损。

值得注意的是,如术中由于牵拉造成肌电信号下降,应及时中止操作,解除牵拉诱因,待肌电信号恢复后再小心进行操作。若对神经进行反复牵拉损伤,则易造成不可逆的永久性II型损伤。本中心的动物模型研究及临床研究成果显示:术中RLN肌电振幅下降≥50%前解除损伤诱因,术后神经功能可完全恢复,可有效避免术后发生声带运动异常。

5.喉上神经外支的监测:

喉上神经外支(external branch of the superior laryngeal nerve, EBSLN)与甲状腺关系密切,其神经纤维细小、走行多变异,操作甲状腺上极血管时极易损伤,造成术后出现音调降低、音质改变等,因其症状隐匿难以诊断,以往许多外科医师并未对其引起足够重视,导致其损伤率被严重低估。随着喉部神经解剖学的研究深入,及患者对术后声音质量要求的提高,EBSLN的保护的临床意义突显。

应用IONM技术能有效识别并保护EBSLN。近期中国神经监测学组出台了《甲状腺及甲状旁腺术中喉上神经外支保护与监测专家共识》,旨在呼吁提高EBSLN保护意识,对具体保护措施也进行了规范,其概要如下:操作甲状腺上极时,解剖甲状腺上极与环甲肌之间的无血管间隙,紧贴上极腺体真被膜,进行钝性解剖可显露胸骨甲状肌-喉三角区域,使用超阈值刺激电流对该区域进行刺激,同时观察环甲肌震颤及肌电波形提示,能在手术早期对EBSLN进行定位。

根据EBSLN的解剖走行类型不同,采取不同的操作策略对EBSLN进行保护:如使用探针刺激发现EBSLN位置较高,远离甲状腺上极(如Cernea 1型),则可采用区域保护法,不显露EBSLN,贴近甲状腺被膜结扎甲状腺上极血管;若EBSLN位置较低(如Cernea 2型),则可利用IONM精确解剖显露EBSLN,将EB-SLN与甲状腺上极血管分离后,再做血管离断处理。

术毕关闭切口前,探测EBSLN显露最近端并观察环甲肌震颤及肌电波形,对EBSLN功能进行最终确认。因EBSLN的监测设备与RLN监测设备完全一致,无需添加额外监测设备,故应提高EBSLN保护意识,在进行IONM中应推荐常规监测并保护EBSLN。

二、思考与展望

1.我国IONM技术的现状:

IONM技术自2008年进入我国后经过不断推广和临床应用,目前在国内甲状腺外科领域已具有重要地位。2016年,中国研究型医院学会甲状腺疾病专业委员会神经监测学组成立,并成立了首批12个甲状腺及甲状旁腺术中神经监测培训基地,为IONM技术在中国的规范化普及和科学化发展奠定了扎实的基础。

目前学组已成功举办三期全国神经监测高级培训班,各培训基地也举办了百余期基础培训班,使IONM技术得到进一步推广。2017年《甲状腺及甲状旁腺术中喉上神经外支保护与监测专家共识》的问世,标志着我国IONM技术的应用已向更加精细化、专业化的方向发展。

IONM技术在我国虽已得到广泛普及,但存在使用中不规范及技术本身的缺陷亟待纠正及改进。各中心对IONM技术的理解和掌握程度参差不齐,其应用现状与更规范、更合理的精准医学要求尚存在差距。关于IONM技术的应用,一般要经历3个阶段:

①"入门应用":仅通过IONM技术区分神经纤维与其他组织,通常在解剖游离神经后,才通过IONM对神经进行区分和确认;

②"熟练应用":遵循神经监测标准化步骤,掌握术中神经定位、识别和功能监测,能达到IONM技术的充分应用,并充分保护神经功能;

③"高阶应用":能利用IONM技术判断和识别神经变异、在疑难复杂和再次手术中保护神经、监测喉上神经和颈部其他运动神经、判断神经损伤机制等,并通过IONM技术进行教学和科研工作,开展动物实验与IONM技术培训课程。经过国内各大培训基地的不懈努力,目前国内越来越多的中心已能做到IONM技术的"熟练应用",且随着关于IONM科学研究方面的文章不断发表,也说明更多中心已经进入"高阶应用"阶段。但需注意的是,目前仍有较多中心对IONM的应用尚停留在"入门应用"阶段。

本中心作为国内最早一批应用、并作为IONM应用例数最多的中心之一,认为IONM技术在神经定位和功能判断中有以下优势:

①超阈值刺激颈鞘,可快速获取迷走神经初始信号,从而确认神经监测系统建立成功、迷走神经及RLN通路完整、功能正常;

②利用"十字交叉法"快速定位RLN,即"导航作用";

③协助快速鉴别神经主干及分支,鉴别真伪,顺畅全程显露神经;

④于神经近端实施连续刺激,实时监测神经功能,并定位损伤点;

⑤识别并保护喉上神经外侧支,避免误判及误伤;

⑥识别罕见的解剖变异——非返性喉返神经;

⑦监测颈部其他运动神经,如副神经、膈神经、臂从神经等;

⑧在腔镜及机器人手术中对保护RLN优势更加明显;

⑨监测术中肌电信号的变化,可辅助判断神经损伤机制,预测术后声带功能。

此外,对刚开始从事甲状腺外科的专科医师,由于其经验不足,手术操作技巧不够娴熟,在定位、识别和保护神经方面具有一定困难,IONM技术可成为其强有力的入门辅助工具,有效提升神经识别率、降低游离解剖过程中损伤的风险、缩短甲状腺手术神经解剖的学习曲线;IONM技术结合术前喉镜检查,能提供足够的临床证据,避免医疗纠纷的发生。

2.IONM技术存在的不足:

根据大量临床实践、培训班学员反映及调查问卷结果,目前国内制约IONM技术应用和普及的最主要问题包括:

①喉神经显露及保护理念落后,对于喉神经保护意识不足;

②对IONM技术理解和掌握不足,未按照标准化步骤建立系统及实施操作,不能发挥IONM的全部技术优势;

③麻醉师对IONM技术的理解和支持不足,不规范的气管导管留置及肌松剂应用,造成信号丢失和监测失败;

④缺乏IONM系统故障排除知识和技巧,导致肌电信号不稳定乃至监测失败。

此外IONM技术正处于发展阶段,其设备本身尚存在一些问题,仍有改进的空间:

①神经监测技术肌电图核心指标——振幅,可在监测导管出现偏转、深度改变的情况下会发生明显变化,例如术中患者体位改变、肿物较大压迫气管、助手将手置于气管导管上方休息或拉钩向下压迫气管导管导致监测导管过深等,都会造成肌电信号振幅的显著改变,甚至信号丢失,导致对神经功能的误判。

②术中应用探针间断监测,在2次刺激间隔期内出现监测"空白期",不易及时发现损伤,且术中频繁交替使用探针与手术器械,操作繁琐。

③监测设备耗材偏贵,影响技术普及。

3.展望:

IONM技术作为一项新兴技术,成功为广大外科医生手术安全起到保驾护航的作用。但只有不断推广和普及IONM标准化操作步骤,规范IONM应用,规避和排除监测故障,将IONM的效能最大化,才能保证IONM技术具有持久旺盛的生命力。因此,应结合我国目前情况,加强以下几方面工作的推进:

①开展临床及基础实验研究,为IONM技术的应用提供更多循证医学依据;

②各培训基地加强开展培训班、学术交流等,让IONM规范化应用技术和理念广泛传播,并注重多学科(尤其麻醉师)参与,进一步确保IONM的规范化应用;

③建立操作准入制度,对IONM技术进行培训和资质认证;

④研发更易于使用、稳定、故障率更低的监测设备;

⑤进一步制定及更新共识与指南,起到规范指导临床实践的作用。

近年来,各种新型监测设备和耗材不断面世,为IONM技术注入了新的活力。目前IONM技术发展的首要任务之一,是解决监测导管术中肌电信号不稳定、易受干扰等问题。新型导管表面电极、球囊表面电极、监测导管定位技术、新型电极材料等的研发,都能显著提高术中肌电信号的稳定性,提高IONM技术预测术后声带功能的准确性。

"多功能神经监测精细分离探钳"将外科解剖器械与刺激探针有机结合,钳体覆盖有绝缘涂层,钳尖末端部分金属暴露,钳尾握把处可与神经监测系统的刺激端导线连接,使该探钳具备在解剖操作同时监测神经的功能,全程观察神经肌电信号,无需额外刺激设备,有效提高手术效率。在腔镜及机器人手术中,可使用集成于腔镜长柄器械或机械手臂上的刺激装置,及更易于在腔镜和机器人手术中放置的C-IONM迷走神经刺激电极,都是未来的发展方向。

此外能量外科设备在甲状腺手术中应用日渐广泛,未来也可将刺激电极集成于各种能量设备上,达到同时解剖分离、凝闭止血、神经监测的多功能"一械多用"手术器械,有望成为辅助外科医生的新型利器。因此,未来应当着力于研发更加可靠稳定的记录电极;研发兼有监测功能的手术器械;降低耗材成本。让此项技术更加可靠,使用更加便利,操作更加方便,价格更加实惠。真正让更多医生易于掌握,让更多患者受益。

参考文献【略】


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