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感觉神经动作电位(SNAP)的病理生理学|专著学习

研究感觉轴突主要采用三种NCS技术:(1)逆向混合神经传导检测;(2)顺向混合神经传导检测;(3)纯感觉神经(逆向或顺向)传导检测。各具优缺点。

逆向混合神经传导检测

该技术通过刺激混合神经(含运动与感觉纤维),在远端感觉终末分支记录SNAP。目标是在神经分化为运动/感觉成分的远端记录纯感觉神经或分支。因动作电位传导方向与生理传导方向相反(anti-),故称逆向技术(图5)。其优势在于可确保神经充分超强刺激,波幅复现性通常更佳。但该技术同时激活刺激点的运动纤维,产生的肌肉动作电位经容积传导可能干扰SNAP记录。此问题在尺神经逆向感觉传导中最显著——大容积传导性运动反应常掩盖SNAP。若G1电极置于第五指近端(如掌指关节处),因紧邻去极化肌肉(小指展肌),干扰尤甚。将G1/G2电极稍向第五指远端移动或调整接地电极位置可改善。

图5

正中神经逆向感觉技术。腕部刺激正中神经同时激活运动/感觉纤维;但指端记录可分离感觉纤维产生SNAP。波幅高于指端顺向法,复现性优于掌部顺向法,但存在容积传导性运动伪迹(上升时间较慢、时程较长),需将记录电极向远端移动以最小化干扰

顺向感觉或混合神经传导检测

该技术刺激神经分叉为感觉/运动成分的远端感觉纤维,在近端混合神经处记录。因动作电位方向与生理传导方向一致,故称顺向技术(图6)。但激活纤维数量及反应波幅较逆向技术变异更大,导致波幅复现性降低。其主要优势在于不激活运动纤维,可消除肌肉动作电位的容积传导干扰。

图6

正中神经顺向感觉技术。(A)经典指端刺激仅激活皮肤感觉纤维,可在腕部混合性正中神经处记录低波幅SNAP;(B)掌部刺激产生较高波幅的混合性运动感觉电位,但技术难度较高

另一技术为刺激混合神经并在含运动/感觉纤维的固定神经距离记录。通常认为因运动轴突数量少,其对SNAP贡献可忽略。但此法未能完全分离感觉轴突,记录反应实为感觉纤维与部分运动轴突动作电位的总和。因混合神经运动/感觉成分存在个体差异,该技术所获正常数据较逆向/顺向技术变异性更大。

纯感觉神经传导检测

部分可检测的周围神经为纯感觉神经(如腓肠神经、腓浅神经、隐神经、桡浅神经、前臂内侧皮神经及前臂外侧皮神经)。仅需采用逆向或顺向技术刺激神经并在固定距离记录。虽技术原理简明,但实际操作受技术因素影响(如下文所述)。

历史上部分实验室曾采用磁刺激激活周围神经。因认为磁刺激痛感低于电刺激而发展此技术。但磁刺激无法精确定位诱发NAP的起始点,导致潜伏期及传导速度不可靠。因可靠性欠佳,该技术已被淘汰。

神经刺激(Nerve Stimulation)

感觉NCS中,需施加足以同时去极化所有轴突的电刺激以诱发SNAP。刺激混合或纯感觉神经的电流强度应能激活神经内所有感觉轴突但不过度刺激。此平衡要求刺激器尽可能贴近神经。

感觉神经传导检测方法|专著学习

检测起始时,将刺激器置于神经大致走行区,阴极朝向记录电极(逆向检测中朝远端,顺向检测中朝近端)。神经在阴极下方去极化。若阳极位于阴极与记录电极之间,可能发生部分轴突的电传导阻滞(称为阳极阻滞),导致反应未达超强。此外,因动作电位在阴极正下方神经处引发,若阴/阳极意外反接,距离测量将失准。电流渐增至出现SNAP反应后,横向移动刺激器(滑动技术)以确定反应最大位点。在此位点渐增电流直至波幅达峰值。感觉轴突去极化阈值低于运动轴突,故刺激混合神经时,低强度刺激即可记录SNAP,且常早于肉眼可见肌肉抽动。

电刺激亦产生刺激伪迹,其幅度大可干扰SNAP记录。当刺激-记录间距过短或接地电极位置不当(未置于刺激与记录点之间)时最易发生。G1、G2或接地电极阻抗过高亦可导致。可采取旋转阳极偏离神经等方法减轻伪迹(图7)。若无效,应确认接地电极位于刺激/记录点之间,并检查记录与刺激电极阻抗。必要时涂抹导电膏改善阻抗,或更换一次性电极。

图7

刺激时旋转阳极的效果。上5条轨迹为阳极绕阴极360°旋转多次记录,可见大刺激伪迹(箭头)有时掩盖波形起始点及波幅。下图显示干扰最小时的最优记录

若上述处理后仍无法在大肢体获取有效反应,可考虑采用单极针电极行近神经刺激。超声引导可高可靠性定位刺激/记录电极至神经邻近,尤其适用于股外侧皮神经等难测神经。超声定位技术可显著提升该神经检测的准确性与可信度(图8)。近神经刺激中单极针为阴极,表面电极为阳极。此法优势在于:经皮刺激产生最大阻抗,皮下置针可消除经皮电阻;且贴近神经置针可实现低电流超强刺激。针电极记录波幅虽高于表面电极,但置针技术因素显著影响波幅,可能降低方法复现性。

图8

股外侧皮神经超声图像及毗邻神经的单极针

SNAP记录(Recording the SNAP)

感觉神经动作电位采用两个记录电极参照共用’接地’电极记录。常用表面盘状或环状电极,现多用一次性电极。指端记录时,环状电极可环绕手指记录电位。记录SNAP需正确放置双电极:主动电极(G1或E1)置于被测神经正上方皮肤,参考电极(G2或E2)沿神经走行置于G1电极远端3.5-4 cm处(图9)。此间距可防止G2电极记录的反应扭曲G1电极波形。3.5-4.0 cm极间距能最大化感觉反应,同时最小化环境电干扰及远端电发生器(如心电)的容积传导。间距>5 cm或G2电极超出神经末梢段时,可能引入远处电发生器的容积传导反应。若环境电噪声过大,应评估包括接地电极在内的各电极阻抗。电极阻抗失配将导致共模抑制失效,背景噪声信号被放大。若无法获取满意SNAP,应确认电极位置准确。

图9

正中神经逆向感觉传导检测设置。G1与G2电极间距约4 cm,接地电极置于手背

采用逆向混合神经技术时,运动反应的容积传导可能与SNAP过于接近而扭曲波形记录。若SNAP缺失,运动伪迹可能被误判为感觉电位。运动伪迹主要见于逆向技术(如尺神经逆向检测第五指记录时运动/感觉纤维共刺激)。其特征为潜伏期较长、上升时间较慢、时程较长且波形较感觉反应宽钝(图10)。若存在运动伪迹,应降低刺激强度重复检测,以确定能否在无运动激活时引出超强SNAP。若未成功,可将G1/G2记录电极稍向指端远端移动,使运动伪迹与SNAP波形分离。

图10

尺神经逆向感觉传导检测显示SNAP后显著运动伪迹(箭头)

信号平均化处理(Averaging)

感觉神经动作电位波幅远低于复合肌肉动作电位。感觉电位为微伏级神经动作电位(NAP),而肌肉动作电位为毫伏级。故记录感觉电位时信噪比显著降低。即使检测技术完善,背景环境电噪声对感觉反应的干扰仍更严重。通过信号平均化可改善低信噪比,最小化随机背景噪声(图11)。信噪比改善程度与平均次数的平方根成正比,即最初几次平均效果最显著,平均4-5次后增益有限。常规需平均4-5次SNAP以优化波形质量,同时最小化背景噪声失真。

图11

感觉神经动作电位平均化效果。上5条轨迹为单次刺激记录,基线因噪声(主要为肌电)不规则。下图为5次轨迹平均结果,背景噪声抑制后生理性SNAP反应增强

以上


译者简介

黄 辉龙(koukiryu)

中山大学孙逸仙纪念医院(中山大学附属第二医院)神经科神经电生理技师。长期从事脑血管超声工作,精通常见脑血管病(如脑血管狭窄及闭塞、脑动静脉畸形、脑底异常血管网病、脑动脉盗血综合征等)与脑动脉变异(如永存颈动脉-椎基底动脉吻合、重复/副大脑后动脉等)的TCD评估。工作至今已累计检测患者高达5万余例,检测准确率可达90%以上。主要研究方向为基于医学影像的TCD血流频谱分析及周围神经的超声与电生理综合评估。现已发表北大核心期刊论文一篇,参编专著一部。擅长:颅内外动脉常规TCD检测、发泡试验、脑动脉闭塞经皮取栓术后或重症床旁(脑死亡)超声评估、超声引导下颞浅动脉体表定位;颈动脉超声、经颅彩色多普勒超声;视频脑电图、视频多导睡眠监测导联安装等。