前言
脊髓结构复杂,由形成多个通路的神经轴突束组成(图1)。因此高时空分辨率的功能检查显得尤为重要,其电生理检查不仅用于诊断,而且还用于术中监测和术前评估。但电生理检查不能检查脊髓深层和复杂的结构,如脊髓、脊神经和臂丛。基于皮肤表面记录的电位振幅较小,并受脊髓周围组织的传导性影响[1],且某些记录如体感诱发电位还需要多个电极;硬膜外电极记录的腰椎管诱发电位的信号更清晰更强大,对术中和术前检查均有帮助,但将硬膜外电极插入椎管内具有一定的风险。因此,无创且准确的脊髓功能性检查至关重要。
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在这样的背景下有了神经磁图(MNG)。根据安培定律,当神经受到电刺激时,轴内电流产生诱发磁场。当神经或电流源不位于导体中,就不会产生体积电流和相应的磁场;而当神经位于导体中时,如生物体,去极化产生穿梭于神经的体积电流,这种电流也产生磁场(图2)。Sarvas、Stenroos和Sarvas分别在1987年和2012年描述了如何计算均质导体中的复杂磁场[2,3],这种生物磁场非常弱,比地磁场小9个数量级 [4],但可以在屏蔽室里用敏感的磁传感器检测到。与电生理检查相比,MNG有很大优势。
首先,扫描区域内任何一点的动作电流都可以从记录的磁场中计算重建,而且MNG不需要在皮肤表面放置大型电极阵列;其次,磁场不受周围组织的导电性影响,因此,从诱发磁场中可以比诱发电位更精确地重建动作电流。现在磁脑图(MEG)和心磁图已用于临床,脊髓磁图(MSG)现在正在向临床应用发展,其在临床应用方面的延迟主要是由于脊髓的结构特点造成的。脊髓的诱发磁场比脑的小大约十分之一,它包含不同来源的信号,即突触活动和传播的动作电流。因此,MSG的信号定位更加困难,需要更高的采样率和灵敏度。
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已有文献报道,通过MNG和MSG检测到动物和人的周围神经和脊髓的神经活动,比如腰椎和马尾的诱发磁场[5],以及单个神经中动作电流和磁场的生理特征[6]。利用超导量子干涉装置(SQUID)磁强计,可以同时检测磁场的三个方向成分,并结合伪影减少方法和信号处理能更好地进行信号定位。目前已在人中记录了腰椎和马尾的诱发磁场[7],也报道了动物脊髓压迫后的诱发磁场[8]。
作者记录了脊髓压迫损伤前后的7只兔子的诱发磁场和诱发电位[8],并利用高频刺激来抑制突触活动磁场,损伤的部位则通过去极化部位的诱发电位和电流重建来估计(图3)。这证实了MSG 可对椎管内的神经活动进行无创评估并定位病变位置。.但由于脊髓结构的复杂性,更多地潜在问题也还需要进一步探索。
参考文献
[1] Kakigi R. et al., Electroencephalogr Clin Neurophysiol. 1982, 53, 602–11.
[2] Sarvas J.et al., Phys Med Biol. 1987, 32, 11–22.
[3] Stenroos M, Sarvas J.et al., Phys Med Biol. 2012, 57, 3517–35.
[4] Wijesinghe RS.et al., ExpBiol Med (Maywood) 2010;235:159–69.
[5] Tomizawa S.et al., Clin Neurophysiol. 2008, 119, 1111–8.
[6] FukuokaY. et al.,Clin Neurophysiol. 2002, 113, 1985–92.
[7] Sumiya S. et al., Sci Rep. 2017, 7, 2192.
[8] Kyohei S. et al., ClinNeurophysiol. 2020, 131, 1252-1266.
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