运动单位估数的原理和在肌萎缩侧索硬化症中的应用

运动单位估数的原理和在肌萎缩侧索硬化症中的应用 运动单位估数的原理和在肌萎缩侧索硬化 症中的应用 实用医学进修杂志2007年第35卷第l期 JOURNALOFPRACTICALTRAININGOFMEDICINEVo1.35No.1Ma L2007 运动单位估数的原理和在肌萎缩 侧索硬化症中的应用 刘小璇 北京大学第三临床医学院神经内科(100083) 运动单位是肌肉收缩的最小单位, 各种累及运动系统的疾病,无论是中枢 的还是周围的,都会出现运动单位的改 变,或出现运动单位的丧失,或表现为执 行功能的运动单位的数目减少.将一块 肌肉中的全部运动单位的某参数(通常 是波幅和面积)值,与该肌肉中单个运动 单位的相应参数值进行比较,可计算出 这块肌肉的运动单位数目(motorunit numberestimate,MUNE).当逐渐增加 刺激量,引起阈值最低的运动单位兴奋, 产生一个动作电位,继续增加刺激量,运 动单位逐个被兴奋形成阶梯样增加,直 至全部兴奋,产生最大复合肌肉动作电 位(comporndmuscleactionpotential, CMAP).MUP阶梯样变化的差值,可认 为是单个运动单位动作电位(singlemo— torunitactionpotential,SMUP);以最大 CMAP的值除平均SMUP值,即得这块肌 肉运动单位的数目.MUNE=最大 CMAP?SMUP平均值. 这种对运动单位的估测值是基于以 下几个假设:?波幅的每一次递增确实 相当于一个新的的运动单位的激活;? MUP样本具有代表性;?刺激运动神经 诱发的MUP呈几何相加;?电活动来自 单个肌肉. 1目前常用的检测’ Feinstein(1955)首先对正常人体肌 肉的运动单位进行了解剖学研究.1971 年,McComas首次提出了运动单位估数 这个概念,并详细描述了在趾短伸肌进 行MUNE检测的手工方法.根据MUNE 的测量公式,结果的正确与否取决于 CMAP和SMUP的准确程度.由于 SMUP的测量方法不同,可将MUNE分 为以下几种检测方法. 1.1手工方法(Incrementaltechnique, incr—MUNE) 逐渐增加对运动神经的刺激强度, 肌肉的动作电位波幅也随之增加,假定 波幅的每一次增加相当于增加了一个运 动单位的兴奋,连续刺激10次左右即可 获得平均波幅值(峰一峰值),然后以该 肌肉最大M波的波幅相除,就可以估计 出运动单位的数值.此方法最大的局限 在于变异,即电磁激后单个轴索的阈值 发生变化,或同等强度的阈刺激引起两 个变异的运动单位兴奋,使测量结果不 够准确. 1.2多点刺激技术(Multiplepointstim— ulation,MPS—MUNE) 在不同点刺激同一运动神经,并且 在每点记录1—3个递增的反应.刺激 作者简介:刘小璇(1977一),女,博士研究生,主治医师. ? l2? 实用医学进修杂志2007年第35卷第l期 J0U】RNALOFPI认C33CAL删MNGOFMEDIaNEVoL35No1Mar, 如町 强度始终保持较低的范围,保证只有一 个SMUP以全或无的方式兴奋,此方法 解决了变异的问题,但比较费时,并且要 求周围神经足够长且较为表浅.目前有 很多机构使用改良的多点刺激技术. 1.3半自动化技术 由操作者控制刺激强度并识别每个 新的反应,所有反应均存人微机,获 得足够的样本后,通过模板相减再建立 SMuP.这样计算的是连续募集的,各不 同SMuP的面积,能更可靠的识别新募 集的运动单位. 1.4泊松分析技术(statisticalmethod, Stat—MUNE) 逐渐增加刺激量,可使运动单位的 兴奋发生随机组合,不同兴奋之间的变 异形成泊松分布,得到一平滑的”S”曲 线,计算机自动取2,4个面积范围进行 分析,算出每一段运动单位的数目,统计 后得出平均值.神经源性损害时,在一 定范围内用恒定刺激强度刺激时,可发 现神经兴奋性变化很大.1999年, Shefner等介绍了改良的Stat—MUNE方 法,提高了SMUP在不同刺激水平估测 的准确性. 1.5F波技术 由频率2,200Hz的强刺激获得F 波群,F波可代表大小不同的MUP的相 对数目,累计至十余个F波可得出 SMuP,由此计算出MUNE.存在的问 题:?同样的刺激可引起几个F波的兴 奋,记录的结果可能是不同F波累加的 结果.?逆向兴奋轴索仅引起少部分神 经元顺向产生F波,使计算MUNE时发 生偏倚.由于ALS病人晚期下运动神经 元死亡较多,F波常不能引出,使得此法 在ALS的应用时受到局限. 1.6棘波触发平均技术(spiketriggered averaging,STA) 这一技术并非通过刺激运动神经来 获得SMUP,而是通过运动单位的自主活 动来记录.测量时需要使用针电极.虽 然较其他技术相比是有创性的,但是是 目前唯一用于测量近端肌肉MUNE的方 法,且同时可记录其他信息,如同心圆电 极可以用来记录MUAP,单纤维针电极 可以用来测量纤维密度,巨肌电图电极 可以获知整个运动单位的情况.此技术 较为费时,且偏于选择低阈值的运动单 位量本,使用时需注意. 2MUNE在肌萎缩侧索硬化中的研究 现况 MUNE从理论上代表了下运动单位 的存活数目,摒除了上运动单位和轴索 侧枝再生的影响,可以更直接的反映肌 萎缩侧索硬化前角细胞丢失的状况,从 而掌握患者病情进展的真正速度.随着 ALS病情进展,MUNE测值的可重复性 增加,可以与CMAP相比较,这使MUNE 作为客观定量指标监测ALS的病情进展 成为可能.早期研究发现将32名ALS 病人与正常人的足背屈肌进行比较,ALS 组MUNE降低约62%,同时运动单位波 幅增加约145%.CarletonandBrown发 现上肢也有同样的表现.Dantes和Mc— Comas首先描述MUNE在ALS病人中呈 进行性下降,Arasake和Tamaki证明在 ALS确诊后一年MUNE下降约70%. 1997年,Yuen等人用泊松分析法测量 MUNE,通过纵向研究方法,对10个ALS 病人在0,3,6个月进行MUNE,CMAP 波幅,纤维密度(FD),小指展肌(abduc— tordigitminimi,ADM)等长肌力的测定, 发现MUNE和FD较另两项指标更能敏 感的反应疾病的进展,且MUNE下降越 快者预后越差.同年,Felice等人用多点 刺激技术测量MUNE,对21个病人在0, 4,8,12个月进行MUNE,CMAP波幅, 实用医学进修杂志2007年第35巷第l期 J0L?AL0FPI(nCAL删NING0F淝DIaNEVl0L35No,1Mar,三I.o7 MRC,APPEL,最大肺活量(forcedvital capacity,FVC)的测定,发现MUNE每月 下降率较MRC,FVC下降差异有显着 性,在病情发展缓慢的病人,MUNE下降 与其他各指标相比差异有显着性,初步 从临床上验证了MUNE可以敏感的监测 ALS的病情变化.2000年,Armon等人 用Cox风险比例模型,将MUNE与发病 时间相比的线性变化估测率,MUNE实 测值,发病年龄,性别,起病部位和身高, 体重作为协变量,发现仅MUNE估测率 和起病部位有统计学意义,从而提出基 于MUNE的线性疾病进展估测率可作为 预测生存时间的最有力的指标.2002 年,K.Arasaki用微刺激技术测量 MUNE.对10个病人在10,12月,16, 18月.22,24月同时测量APPEL和 MUNE,发现MUNE下降速度在12,18 月较18,24月为着,而APPEL评分增 长在18,24月较12,18月快,从而提 示MUNE在早期对病情变化较为敏感. 2002年,FC.Wang等人用改良的多点刺 激技术对12个病人在0,4,8,12个月进 行MUNE,CMAP波幅,SMUP的测定,发 现MUNE和CMAP波幅每4个月差异有 显着性,MUNE在一年内下降6O, 80%,MUNE下降慢者CMAP保持稳定, MUNE下降快者CMAP也明显下降.但 是,1995年MUNE用于多中心临床试验 中,发现不同中心和个体的差异使 MUNE的广泛应用受到限制.但在最近 完成的一个肌酸治疗ALS的多中心的试 验研究中,将MUNE列为辅助观察指标. 于试验前进行培训,并将重复性检验的 ? l3? 变异系数控制在20%以内,结果显示 MUNE在6个月中降低约3O%,与其他 测量指标相比MUNE的结果更加敏感而 可靠,可以作为未来ALS临床试验的主 要观察指标.2004年,ShefnerJM用改 良的统计学方法,对多中心,随机,双盲 的临床试验中的104个病人测量 MUNE,发现通过严格的专门训练和统一 操作,可以得到有意义且可靠的结果,提 示MUNE在未来的临床试验中有广泛的 运用前景.这为我们今后的研究提出了 几个问题:?MUNE如果运用于较大的 样本,是否如前人所述,可以较其它常用 的临床和电生理指标更敏感的反映病 情?这种敏感性在短时期的临床试验中 或疾病晚期仍然可以体现出来吗?? MUNE与病程的关系如何?是否可以早 期的反应病情的变化?是否可以作为客 观指标反应患者的进展速度,从而为不 同患者进行分类,使药物治疗得到的结 果更趋于一致??MUNE在目前并未列 入临床试验的主要观测指标,它在临床 试验中的应用价值和需要克服的问题? ?是否可以敏感的反应生存时间的变 化,从而早期判断患者的预后? 总之,运动单位估数在理论上和小 样本ALS的纵向研究中,较其他的测量 指标,如肌力,肺活量和生存时间等确实 具有早期判断的优越性,对它深入展开 研究非常必要.但由于是一项较新的技 术,对其稳定性和可重复性的讨论还在 进行中,因此,不同实验室所获得的 MUNE进行横向比较时还需慎重.