经阈值引导的小儿脊柱手术运动诱发电位监测中经颅电刺激(Transcranial Electrical Stimulation, TES)参数的优化研究

《Child's Nervous System》：Threshold-guided optimization of transcranial electrical stimulation parameters for motor evoked potential monitoring in pediatric spinal surgery

　　

目的：小儿脊柱手术中经颅电刺激运动诱发电位(Transcranial Electrical Stimulation Motor Evoked Potential, TES-MEP)监测因皮质脊髓束发育生理特点而具技术挑战性。研究人员量化了电极蒙太奇(montage)、刺激模式及脉间间隔(Interstimulus Interval, ISI)对运动阈值(Motor Threshold, MT)的影响，以制定实用的小儿神经监测参数优化方案。方法：分析81例接受脊柱或脊髓手术的患儿(0.5–17岁)，采用前瞻性自身(within-patient)设计。以重复测量方差分析(Repeated-Measures ANOVA)评估蒙太奇与刺激模式效应。在无地板效应(n=65)的受试者中，于连接四极蒙太奇双串刺激(Linked Quadripolar Montage with Double-Train Stimulation, LQP-DTS)条件下评估ISI调制(2、3、4 ms)。多元回归分析确定基线MT、ISI反应性及脉冲递增的影响因素。结果：蒙太奇与刺激模式对MT有显著大效应(偏eta方η2p=0.986和0.969；均p<0.001)。相比C1–C2单串刺激(Single-Train Stimulation, STS)，LQP-DTS平均降低MT 77.8 V(95% CI 76.1–79.6)，且所有患者均获最低阈值。ISI显著调制MT(η2p=0.868, p<0.001)，相对于3 ms，2 ms时MT升高17.35 V，4 ms时降低3.46 V。较低年龄及术前运动缺陷独立预测较高基线MT(R2=0.699, p<0.001)。基线MT可预测ISI反应性及脉冲递增(AUC 0.917–0.918)。结论：小儿TES-MEP阈值遵循可重现的生理层级。采用LQP-DTS配合ISI 3 ms并进行阈值引导调节，可降低刺激强度需求，支持小儿脊柱手术中可靠的皮质脊髓束监测。

论文解读：小儿脊柱手术中经颅电刺激运动诱发电位(TES-MEP)参数的阈值引导优化研究

该研究发表于《Child's Nervous System》。目前小儿脊柱手术中经颅电刺激运动诱发电位(Transcranial Electrical Stimulation Motor Evoked Potential, TES-MEP)监测存在技术难点：由于皮质脊髓束发育未成熟，低龄患儿皮质脊髓束兴奋性低、传导差异大，导致运动阈值(Motor Threshold, MT)偏高且变异度大，MEP引出率低。此外，电极蒙太奇(电极放置方式, montage)、刺激模式及脉间间隔(Interstimulus Interval, ISI)等参数多被孤立评估，缺乏针对小儿人群整合优化的循证方案。为明确各刺激参数对小儿MT的影响并建立实用的参数优选流程，研究人员开展此项前瞻性自身对照研究，证实连接四极蒙太奇配合双串刺激(Linked Quadripolar Montage with Double-Train Stimulation, LQP-DTS)及ISI 3 ms可获最低阈值，且基线MT可预测需进一步调整参数的患儿，对提高小儿术中神经监测可靠性具有重要意义。

研究方法简述

研究人员纳入2023年1月至11月某三级儿童转诊中心连续收治、拟行脊柱或脊髓手术且符合指征的0–18岁患儿共83例，排除2例严重术前运动缺陷致MEP无法引出者，最终分析队列81例(0.5–17岁)。采用Cadwell Cascade IOMAX系统在恒压模式下以单相位矩形脉冲(75 μs)行经颅电刺激，比较三种蒙太奇——C1–C2、M3–M4(低龄向前置至FC3–FC4)、连接四极(Linked Quadripolar, LQP即C1–M3与C2–M4异侧并联)——分别配合单串刺激(Single-Train Stimulation, STS；5脉冲串，ISI 3 ms)与双串刺激(Double-Train Stimulation, DTS；2脉冲条件串+5脉冲测试串，串间隔Intertrain Interval, ITI=10 ms，ISI 3 ms)，测定各配置下MT(诱发拇短展肌Abductor Pollicis Brevis, APB及胫骨前肌Tibialis Anterior, TA出现≥50 μV复合肌肉动作电位Compound Muscle Action Potential, CMAP的最低电压)。第一阶段选出最低阈值配置(均为LQP-DTS)，第二阶段在该配置下重测ISI 2、3、4 ms之MT(剔除LQP-DTS MT=50 V之地板效应病例，n=65)。统计采用重复测量ANOVA及多元线性/逻辑回归。

研究结果

Phase 1: effects of electrode montage and stimulation pattern（电极蒙太奇与刺激模式对MT的影响）

重复测量ANOVA显示蒙太奇(F[1.65,132.37]=5511.0, p<0.001, η²_p=0.986)与刺激模式(F[1,80]=2474.5, p<0.001, η²_p=0.969)对MT均有大效应，且有交互作用(p<0.001, η^{2_p=0.360)。配对比较示DTS较STS显著降低各蒙太奇下MT(p均<0.001, Holm校正)，LQP-DTS均值MT最低(98.6 V)，C1–C2 STS最高(194 V)，二者差77.8 V(95% CI 76.1–79.6)。LQP-DTS在所有患者中均产生最低MT，选为Phase 2参照条件。}

Phase 2: effect of ISI（ISI对MT的影响）

在65例无地板效应者中，ISI显著调制MT(F[1.15,73.66]=419, p<0.001, η²_p=0.868)。相对ISI 3 ms基准，ISI 2 ms使MT升高17.35 V(95% CI 16.30–18.41, p<0.001)，ISI 4 ms使MT微降3.46 V(95% CI 2.19–4.73, p<0.001)，呈不对称非线性特征。

Determinants of baseline motor excitability（基线运动兴奋性的决定因素）

多元线性回归显示年龄(β=-6.74 V/岁, 95% CI -7.85～-5.62, p<0.001)与术前运动缺陷(+25.99 V, 95% CI 16.41–35.57, p<0.001)是LQP-DTS基线MT的独立预测因子(模型R²=0.699, p<0.001)；判定阈值达标的靶肌群(APB或TA先达标)无显著影响(p=0.852)。

Predictors of ISI-4 responsiveness（ISI 4 ms反应性的预测因素）

Phase 2亚组中75.4%(49/65)表现ISI 4 ms反应性(MT_ISI4< />_ISI3)。逻辑回归表明仅基线LQP-DTS MT可独立预测(OR 1.09/V, 95% CI 1.035–1.144, p<0.001)，年龄无显著性(p=0.299)，模型AUC=0.917。

Predictors of pulse escalation（脉冲数递增需求的预测因素）

全队列26例(32.1%)需>5脉冲达MT。逻辑回归示仅基线LQP-DTS MT为独立预测因子(OR 1.062/V, 95% CI 1.023–1.102, p=0.002)，年龄及术前缺陷无显著性，模型AUC=0.918。

讨论与结论翻译

讨论指出电极蒙太奇是影响小儿MT的主导因素，LQP降低头皮阻抗并改善皮质电流投递，DTS通过时间总和增强去极化概率且在基础兴奋性低时效益最大；ISI 2 ms因皮质脊髓快传导轴突未完全恢复致阈值明显升高，4 ms仅轻微优于3 ms，故3 ms是LQP-DTS下实用默认ISI，高基线MT患儿(低龄或伴运动缺陷)可预见性需试ISI延至4 ms或增脉冲数。结论：在小儿脊柱手术中，采用连接四极蒙太奇配合双串刺激(LQP-DTS)及ISI 3 ms持续获得最低刺激需求，可作为实用默认起始配置。基线运动阈值受年龄与术前运动状态塑造并可预测ISI反应性及脉冲递增需求(AUC 0.917–0.918)，支持在关键手术步骤前识别需方案调整的患儿。上述发现支持小儿脊柱手术中采取结构化、阈值引导的TES-MEP参数优化策略。