Nevrofysiologisk monitorering under kirurgi

Kunnskapsgrunnlag

Artikkelen bygger på en gjennomgang av aktuelle lærebøker og artikler, hovedsakelig fra eget litteraturarkiv og selektive søk i PubMed, deltakelse på internasjonale kurs og kongresser, utdanningsprogram arrangert av den internasjonale foreningen for intraoperativ nevrofysiologisk monitorering (The International Society of Intraoperative Neurophysiology), studiereiser til utenlandske sentre med erfaring med metodene samt vår egen kliniske erfaring med slik monitorering ved ortopediske og nevrokirurgiske operasjoner.

Hva er intraoperativ nevrofysiologisk monitorering?

Intraoperativ nevrofysiologisk monitorering omfatter mange prosedyrer som har som mål å overvåke funksjonen i nevronale strukturer under kirurgiske inngrep (tab 1). Metoden brukes der det er risiko for å skade nervevev (sentrale nervebaner, perifere nerver) under operasjoner. Man skiller mellom to metoder:

Utvikling av metodene

Wilder Penfield (1891 – 1976) var den første som begynte med direkte kortikal stimulering av motorisk cortex (øvre motornevron) hos pasienter (2). Med unntak av intraoperativ nevrofysiologisk monitorering for å lokalisere epileptiske foci, skjedde det lite inntil 1950- og 60-årene. Bruk av somatosensorisk fremkalt respons (somatosensory evoked potentials, SEP) begynte å bli rutine ved skolioseoperasjoner i 1970-årene. Selv om de første monitoreringer av n. facialis ble gjennomført allerede i 1960-årene, var det først i 1980-årene at man begynte å bruke elektromyografi (EMG) og hjernestammeresponser, auditiv fremkalt respons (brainstem auditory evoked response, BAER) ved kirurgi i bakre skallegrop. Fra ca. 1990 ble motorisk fremkalte potensialer (motor evoked potentials, MEP) i økende grad benyttet til å overvåke motoriske baner ved operasjoner.

Metodene

Ved hjelp av motorisk fremkalte potensialer overvåkes motoriske baner (tractus corticospinalis). I intraoperativ diagnostikk stimulerer man alfamotornevroner i cortex ved hjelp av transkranial elektrisk stimulering (TES) (illustrasjon 1). Ved kraniotomi kan også direkte kortikal stimulering gjennomføres. Motorisk fremkalte potensialer blir avledet fra distale muskler i over- og underekstremiteter ved hjelp av nålelektroder. Ved spinale operasjoner overvåkes først og fremst om et signal er til stede (alt eller intet). Dersom et reproduserbart signal er til stede, er det tegn på funksjonell integritet av motoriske baner, og man kan forvente at pasienten våkner uten parese etter en spinal operasjon (3). Ved hjerneoperasjoner har amplitudevariasjoner større betydning (4).

Illustrasjon 1  Motorisk fremkalte potensialer (MEP) er en metode for å overvåke motoriske baner (tractus corticospinalis, øverst til høyre). Alfa motonevroner i hjernebarken stimuleres ved transkranial elektrisk stimulering (øverst til venstre). Motorisk fremkalte potensialer blir avledet fra distale muskler ved hjelp av nålelektroder. Illustrasjonen viser avledning fra musculus abductor digiti minimi og thenar (midterst), fra musculus abductor hallucis (nederst til venstre) og fra musculus tibialis anterior (nederst til høyre). Skjermbildet viser plutselig tap av motorisk fremkalte potensialer fra begge underekstremitetene ved kirurgi i torakalcolumna. Motorisk fremkalte potensialer fra musculus tibialis anterior venstre og høyre bein forsvinner med bevart potensial fra venstre thenar. Dette indikerte en truende spinal skade, operasjonen ble avsluttet og pasienten hadde etter operasjonen forbigående noe redusert funksjon i underekstremitetene. Illustrasjon © J. Engqvist/Illumedic

Somatosensorisk fremkalt respons brukes for å overvåke bakstrengsystemet (lemniscus medialis) i ryggmargen. Metoden skiller seg lite fra det man bruker i vanlig diagnostikk. Man stimulerer nervene (nervus medianus eller nervus tibialis) elektrisk, og responsene avledes fra sensorisk cortex (illustrasjon 2). Vanligvis oppfattes en amplitudereduksjon på mer enn 50 % som klinisk signifikant (5).

Illustrasjon 2  Somatosensorisk fremkalt respons brukes for å overvåke bakstrengsystemet (lemniscus medialis) i ryggmargen. Illustrasjonen viser elektrisk stimulering av n. tibialis og avledning fra sensoriske cortex (Cz-Fz). Illustrasjon © J. Engqvist/Illumedic

Med elektromyografi overvåkes hjernenerver, perifere nerver, plexus brachialis, plexus lumbosacralis og spinale motoriske nerverøtter. Auditiv fremkalt respons brukes til å overvåke funksjonen i åttende hjernenerve og i hjernestammen. Elekroencefalografi (EEG) brukes til å overvåke hjernefunksjonen.

Deformitetskirurgi i torakolumbalcolumna

Ved operasjoner for deformiteter i torakolumbalcolumna er nevrologisk skade den mest fryktede komplikasjonen. Det nevrologiske utfallet kan være alt fra lette sensoriske forstyrrelser til komplett tverrsnittslesjon.

Den største gruppen pasienter som opereres for deformiteter i ryggsøylen er ungdommer med idiopatisk skoliose. Det typiske er at operasjonen utføres tidlig i tenårene dersom skoliosevinkelen passerer 45 – 50° målt med Cobbs metode (vinkelen målt mellom øvre dekkplate på øvre virvel og nedre dekkplate på nedre virvel i kurven). Insidensen av nevrologiske komplikasjoner ved denne typen deformitetskirurgi i ryggsøylen er av Scoliosis Research Society estimert til < 1 % (6).

Skade på ryggmargen kan oppstå både som følge av mekanisk påvirkning, ved korreksjon av feilstillingen og som følge av hypoksi på bakgrunn av nedsatt blodforsyning. Faktorer som man regner med kan øke risikoen for nevrologisk skade er blant annet skoliose kombinert med hyperkyfose, kongenital skoliose og store skolioser med den såkalte «Cobbs vinkel» over 90° (7). Videre kan nedsatt perfusjon av ryggmargen på grunn av hypotensjon og/eller betydelig peroperativ blødning føre til nevrologisk skade.

Før bruk av moderne intraoperativ monitorering var «Stagnara wake-up test» den eneste tilgjengelige metoden for å kontrollere pasientens ryggmargsfunksjon under inngrepet. Denne testen innebærer at pasienten vekkes under operasjonen og bes om å bevege på beina etter at feilstillingen er korrigert, men før såret lukkes og operasjonen avsluttes. Det er mange svakheter ved denne metoden: Narkosen må heves og pasienten må kunne samarbeide og bevege beina på kommando. Testen utføres på et gitt tidspunkt på slutten av inngrepet og gir ikke mulighet for kontinuerlig overvåking av ryggmargens funksjon. Man får ikke kunnskap om når skaden oppsto eller hvilken manøver som utløste den. Muligheten for å reversere en truende nevrologisk skade kan da gå tapt (7, 8).

En undersøkelse basert på 51 263 pasienter som ble operert for skoliose og overvåket med somatosensorisk fremkalte responser antydet en reduksjon i risiko for alvorlige nevrologiske skader på ca. 60 % sammenliknet med historiske kontrollpersoner operert uten slik monitorering (9). Imidlertid var det fortsatt noen pasienter som fikk alvorlige nevrologiske utfall, selv om somatosensorisk fremkalte responser var normale under operasjonen (falskt negativ).

De motoriske baner i ryggmargen synes å være mer utsatt for skade enn de sensoriske, og spesielt gjelder dette ved hypoksi (7, 8). Schwartz og medarbeidere viste i et stort materiale med 1 121 skoliosepasienter at 38 hadde reduksjon i nevrofysiologiske signaler til under alarmnivå under operasjon (8). 17 hadde kun forandringer i motoriske potensialer (MEP), ikke i somatosensoriske (SEP). Hos de sju pasientene som hadde motoriske utfall etter inngrepet, var motoriske potensialer redusert til under alarmnivå peroperativt hos alle, mens somatosensorisk respons var normal hos fire av de sju. Det er verdt å merke seg at det nevrologiske utfallet hos alle pasientene i denne studien normaliserte seg i løpet av 24 timer til 90 dager postoperativt. Man kan spekulere i om dette skyldes at det kunne iverksettes umiddelbare tiltak ved truende ryggmargsskade på grunn av tidlige alarmsignaler fra registrering av motoriske potensialer under operasjonen. Forfatterne konkluderte med at registrering av motoriske potensialer er mer sensitiv enn registrering av sensoriske potensialer og gir tidligere utslag ved truende peroperativ ryggmargsskade slik at tiltak kan iverksettes før skaden blir permanent.

Registrering av funksjon i motoriske baner og somatosensoriske baner vil, sammenliknet med registrering av somatosensorisk baner alene gi et sikrere og tidligere varsel om at ryggmargen er truet, slik at operatør og anestesipersonell umiddelbart kan sette i verk tiltak for å reversere dette. Tiltak kan være heving av blodtrykk, pause i operasjonen, reversering av korreksjon og eventuelt fjerning av innsatte implantater (8). Kombinasjonen av metodene viser en meget høy sensitivitet og spesifisitet med henblikk på å oppdage begynnende nerveskade under operasjon (10), og bruk av begge blir nå oppfattet som gullstandard (11). Den tidligere brukte «Stagnara wake-up test» anses ikke lenger nødvendig som rutine når det benyttes intraoperativ nevrofysiologisk monitorering ved deformitetskirurgi (10, 11).

Intraoperativ nevrofysiologisk monitorering brukes også ved andre typer ryggkirurgi. Blant annet kan stimulert elektromyografi brukes for å unngå iatrogene skader ved kompliserte spinale operasjoner med pedikkelskrue og ved selektiv dorsal rhizotomi (12, 13).

Operasjon av intramedullær spinal tumor

Operasjon av intramedullær spinal tumor innebærer en høy risiko for skade av nervevev. Paralyse/parese er den mest fryktete komplikasjonen, og det er derfor svært viktig å ha en diagnostisk mulighet til å måle direkte den funksjonelle integriteten av det motoriske systemet. Intraoperativ monitorering ved hjelp av motorisk og somatosensorisk fremkalte potensialer er optimale midler for å oppnå dette målet (14).

Det viktigste man måler er tilstedeværelse eller fravær av motoriske potensialer (illustrasjon 1). Kombinasjon av muskelpotensial med D-bølge, som er et såkalt direkte signal som avledes ved hjelp av et intraduralt kateter distalt for operasjonsstedet, kan ytterligere øke diagnostisk presisjon (15). Tilstedeværelse av muskelpotensialer er 100 % spesifikt for intakt motorisk funksjon etter operasjonen. Når muskelpotensial forsvinner, tyder det på postoperative motoriske utfall i ca. 90 % av tilfellene (15).

Sala og medarbeidere fant at monitorering med motorisk fremkalte potensialer forbedret resultatet av intramedullære tumoroperasjoner sammenliknet med historiske kontrollpersoner uten slik monitorering (16). Mye taler for at nevrokirurgene opererer mer radikalt med monitorering (15), men prospektive randomiserte studier finnes foreløpig ikke og er vanskelig å gjennomføre av etiske og juridiske årsaker (17).

Ved påvirkning av motorisk fremkalte potensialer (potensialene forsvinner eller får plutselig amplitudereduksjon) kan en pause i operasjonen og skylling med saltvann føre til normalisering. Dette kan ta flere minutter. Blodtrykksøkning kan også ha samme effekt (18). Ved amplitudereduksjon kan det også være en fordel å forandre reseksjonslokalisasjonen.

Når den nevrofysiologisk aksepterte grensen er nådd (tap av motorisk fremkalte potensialer, D-bølge reduksjon 50 %), må operasjonen avsluttes for å redusere risikoen for lammelser. Det kan være indikasjon for å gjøre ny operasjon etter rekonvalesensfasen. På den annen side gir stabile motorisk fremkalte potensialer støtte for kirurgen til å fortsette med operasjonen (19).

Multimodal intraoperativ monitorering ved spinale intramedullære tumoroperasjoner og ved kompliserte ekstramedullære intradurale tumoroperasjoner er anbefalt av en europeisk konsensusgruppe (11).

Kirurgi i conus- og caudaregionen

Uttrykket «tethered cord», tjoret ryggmarg, betegner forskjellige tilstander som har til felles at det foreligger en patologisk fiksering av ryggmargen i abnorm lokalisasjon, med den følge at ryggmargen settes på strekk. Årsaken kan være myelomeningocele, abnorm filum terminale, spinal tumor (lipom), spinal dermoid cyste samt andre okkulte spinale dysrafier.

Mange pasienter får symptomer i barndommen, mens andre først får dette i voksen alder (20). Hovedsymptomene er ryggsmerter, nevrologiske utfall i beina og urologiske forstyrrelser. Risiko for postoperative permanente nevrologiske utfall er opptil 4,5 % (21, 22). Målet med operasjonen er å frigjøre conus medullaris og cauda equina fra abnorme fibrøse bånd, lipomer og fra ikke-funksjonelt nervevev. Verdien av preoperativ magnetisk resonanstomografi kan være begrenset, siden undersøkelsen ikke kan gi informasjon om funksjonen av involverte strukturer (23). Ved operasjonen er det essensielt å skille mellom funksjonelle og ikke-funksjonelle strukturer for å unngå postoperative nevrologiske komplikasjoner.

Nevrofysiologisk monitorering har fått stor betydning ved denne type operasjoner og er blitt anbefalt av den europeiske konsensusgruppen (11). Viktigst er direkte elektrisk stimulering av strukturer i operasjonsområdet og avledning av muskelpotensialer fra muskler innervert av forskjellige nerver i beina og fra sfinkter ani (fig 1). Ved hjelp av slik kartleggingsteknikk (mapping) kan fungerende strukturer bli identifisert og bevart (24, 25). Somatosensorisk fremkalte responser av n. tibialis er av mindre betydning, fordi signifikante signalforandringer ved den type operasjoner er uvanlig, men undersøkelsene kan gi tilleggsinformasjon (26).

Figur 1  Monitorering hos en pasient med tethered cord-syndrom. Ved hjelp av nåleelektroder måles signaler bilateralt fra m. tibialis anterior, m. gastrocnemius, m. vastus lateralis, m. abductor hallucis og m. sphincter ani

I en studie med 44 pasienter operert for tjoret ryggmarg hadde EMG-monitorering 100 % sensitivitet, men en lav spesifisitet med 19 % (27).

Intraoperativ nevrofysiologisk monitorering av bulbocavernosusrefleks er en metode som gir informasjon om de sakrale ryggmargssegmentene S2 til S4 og den afferente og efferente delen av nervus pudendus (28). Den prognostiske verdien er fortsatt noe usikker (29).

Monitorering av hjernenerver

Nesten all hjernenervemonitorering bygger på erfaringer fra monitorering av facialisnerven ved operasjon av vestibularisschwannom. Monitorering skjer ved hjelp av kontinuerlig elektromyografi og elektrisk stimulering av nerven (finkartlegging (mapping)). Man registrerer fra minst to facialisinnerverte muskler. Der det foreligger bevart hørsel, bør også auditiv fremkalt respons gjennomføres. Ved hjelp av monitorering bør permanent facialisparese etter operasjon for vestibularis schwannom være et sjeldent unntak (30).

Alle motoriske hjernenerver kan monitoreres. Som ved facialisnervemonitorering skjer monitorering av de andre motoriske hjernenervene ved hjelp av kontinuerlig EMG og elektrisk stimulering av nerven med EMG-avledning fra spesifikke muskler. Finkartlegging er viktigst fordi spontanaktivitet har usikker prognostisk verdi (31). Det er også mulig å identifisere motoriske hjernernervekjerner ved finkartlegging under operasjoner i hjernestammen, 4. ventrikkel og i fossa rhomboidea (32).

Kortikale operasjoner

Monitorering blir brukt ved operasjoner i sentralregionen (gyrus precentralis og gyrus postcentralis) hos utvalgte pasienter. Somatosensorisk fremkalte responser kan hjelpe nevrokirurgen med å identifisere sentralregionen intraoperativt. Somatosensorisk fremkalte responser med direkte kortikal avledning i postcentralregionen og motorisk fremkalte potensialer med kortikal stimulering i precentralregionen kan redusere risiko for nevrologiske utfall (33). Direkte kortikal stimulering hos våkne pasienter kan være med på å identifisere språkregionen (34, 35).

I den foreløpig største studien med subkortikal språkkartlegging opererte Duffau og medarbeidere 115 pasienter med lavgradige gliomer i dominant hemisfære (36). Hos våkne pasienter identifiserte de subkortikale språkstrukturer. Det kliniske resultatet var bra hos 98 % av pasientene, og ved MR-kontroll var 83 % av reseksjonene totale eller subtotale. Prospektive randomiserte studier mangler.

Vaskulære operasjoner

Monitorering med somatosensorisk og motorisk fremkalte potensialer blir brukt ved kompliserte cerebrale aneurismeoperasjoner og ved operasjon av arteriovenøse malformasjoner. Ved supratentoriell kirurgi kan kontinuerlig tibialis-SEP-monitorering brukes ved aneurisme utgående fra arteria cerebri anterior og medianus-SEP ved aneurisme utgående fra arteria cerebri media (33).

Ved noen sentre brukes EEG og medianus-SEP til overvåking av kortikale funksjoner ved carotisendarterektomi (37). Motorisk fremkalte potensialer kan redusere risikoen for paraplegi ved aortaoperasjoner (38, 39).

Anestesi og intraoperativ nevrofysiologisk monitorering

Inhalasjonsanestetika, hypnotika og opiater demper uspesifikt synaptiske og aksonale funksjoner i nevronene, reduserer potensialamplituden og øker potensiallatensen ved EEG og motorisk og somatosensorisk fremkalte potensialer. Ved bruk av inhalasjonsanestetika er det stor risiko for at man ikke får noen svar på motorisk fremkalte potensialer (40). Alle hypnotika reduserer motoriske potensialer mer enn somatosensoriske potensialer. Muskelrelaksantia blokkerer den nevromuskulære transmisjonen. Propofol har mindre sentralnervøst dempende effekt enn inhalasjonsanestetika og blir derfor foretrukket ved operasjoner der man benytter monitorering av motorisk eller somatosensorisk fremkalte potensialer. Høye propofoldoser kan påvirke svaret for motorisk fremkalte potensialer (41).

Anbefalt er derfor total intravenøs anestesi (TIVA) i form av en kombinasjon av propofol og remifentanyl når det benyttes monitorering av motorisk eller somatosensorisk fremkalte potensialer under operasjonen. Hypovolemi, hypotoni og temperaturfall kan også påvirke potensialene. Ved operasjoner der det kun monitoreres ved hjelp av EMG, kan inhalasjonsanestetika benyttes.

Ved MEP- eller EMG-monitorering bør muskelrelaksantia ikke brukes i monitoreringsperioden, men kun ved innledningen av anestesien (42).

Godt samarbeid med anestesipersonalet er en forutsetning for en vellykket monitorering.

Pasientsikkerhet

Vår erfaring er at det generelt er liten risiko for skader som følge av intraoperativ nevrofysiologisk monitorering. Elektrisk hjernestimulering kan lage abnorme nevronale utladninger som kan føre til kliniske anfall. Dette er en kjent risiko ved høyfrekvent (50 – 60 Hz) stimulering (43). Lavfrekvent MEP-stimulering, som vi bruker, innebærer meget liten anfallsrisiko (44).

Ved bruk av MEP-stimulasjonselektroder er det beskrevet noen få lokale hudforbrenninger som skyldtes teknisk feil, samt tilfeller med tungebitt på grunn av kjevebevegelser (45). Tungebitt kan unngås ved rutinebruk av tungebeskyttelse. Relative kontraindikasjoner for motorisk fremkalte potensialer er epilepsi, intrakraniale elektroder, vaskulære klips, pacemaker og annet implantert biomekanisk utstyr (44).

Avsluttende kommentarer

Intraoperativ nevrofysiologisk monitorering kan redusere faren for nevrologiske skader ved ortopediske og nevrokirurgiske operasjoner. I land som Sverige, Finland og Sveits er det vanlig at universitetssykehus og til dels større regionale sykehus har et tilbud om intraoperativ nevrofysiologisk monitorering ved ortopediske og nevrokirurgiske avdelinger. Etterspørselen har også økt i Norge. Samarbeid med andre fagområder (anestesi, operasjonspersonell, kirurger) er av stor betydning for resultatet. Nevrofysiologen bør ha god kommunikasjon med operatør og informere om muligheter og begrensninger ved nevrofysiologisk monitorering ved hver operasjon. Den europeiske konsensusgruppen anbefaler at det primært er en nevrofysiolog med tilleggsutdanning i intraoperativ nevrofysiologisk monitorering som er ansvarlig for monitoreringen (11). Pga. begrenset tilgang på nevrofysiologer i enkelte land er også andre spesialiteter, først og fremst nevrokirurger, involvert. Intraoperativ nevrofysiologisk monitorering er ressurskrevende, men kan forsvares også økonomisk (46, 47).