体感诱发电位的临床应用与研究进展

Clinical Application and Research Progress of Somatosensory Evoked Potentials

摘要: 体感诱发电位(Somatosensory Evoked Potentials, SEP)是一种灵敏且客观的神经电生理学检测技术，已逐渐成为临床电生理检测的重要手段之一，有效弥补了传统影像学检测的部分不足。本文系统阐述了SEP的传导通路及其主要波形的发生源，并深入探讨了SEP在临床诊断与检测中的广泛应用，包括中枢神经系统与周围神经系统的病变检测、昏迷及脑死亡鉴定，以及创伤和手术过程中感觉通路的检测价值。同时，详细分析了影响SEP的因素及其优劣势，旨在为临床工作者提供全面且实用的参考，以促进SEP在神经病学领域的合理应用与深入研究。

Abstract: Somatosensory Evoked Potentials (SEP) is a sensitive and objective neuroelectrophysiological detection technique, which has gradually become one of the important means of clinical electrophysiological detection, and effectively makes up for some of the shortcomings of traditional imaging detection. This article systematically describes the conduction pathways of SEP and the source of the main waveforms, and deeply discusses the wide application of SEP in clinical diagnosis and detection, including the detection of central nervous system and peripheral nervous system lesions, coma and brain death identification, and the detection value of sensory pathways during trauma and surgery. At the same time, the influencing factors, advantages and disadvantages of SEP were analyzed in detail, in order to provide comprehensive and practical reference for clinical workers and promote the rational application and in-depth research of SEP in neurology.

1. 引言

近年来，随着信息科学和计算机技术的发展，诱发电位(Evoked Potentials, EP)的应用已逐步从实验室拓展到了临床领域。EP是指神经系统在受到听觉、视觉或躯体感觉等感官刺激时所产生的电信号反应，为神经功能的评估提供了重要依据[1]。EP提供了一种评估神经系统神经活动的无创方法。鉴于感觉和运动通路的解剖学特征，以及它们与意识和认知过程相关区域的邻近性，EP能够有效检测和定位神经功能障碍，尤其适用于发现传统方法难以察觉的神经系统疾病及亚临床病变[2]。

体感诱发电位(Somatosensory Evoked Potentials, SEP)是EP的一种，它通过电流或其他物理刺激(如触觉、机械和热等)作用于神经系统的外周神经末梢，从而在脊髓、皮质下以及皮层水平的感觉通路中引发一系列复杂的电位变化[3]。当感觉传导通路中的神经结构出现破坏或功能异常时，这些变化可以被SEP所记录。因此，SEP已被广泛应用于研究皮层、脑干、脊髓、感觉脊神经根和周围神经的病变。

2. SEP的传导通路及可能的发生源

2.1. SEP的传导通路

SEP的传导通路涉及多个神经结构，依次包括周围神经及神经丛和神经根、脊神经节、脊髓后索(薄束、楔束)、颅内结构(延髓、丘脑)以及大脑中央后回及躯体感觉皮层。其中，背柱–丘系的神经元分类与投射关系复杂，其可分为四类神经元，一级神经元的体细胞位于背根神经节、三叉神经节、中脑三叉神经核和迷走神经节结节。第二级神经元位于背柱核内，第二级神经元的轴突穿过中线。这两个系统都投射到丘脑腹后核(三级神经元)，并从那里进入躯体感觉皮层区域网络(四级神经元) [3]。

2.2. SEP主要波形神经发生源

通过对猴脑采用解剖学和微电极等动物实验研究，目前普遍认为：体感刺激通过传导通路至大脑皮层后，在大脑皮层的处理涉及多个区域，包括中央后回(SI)、顶叶脑盖区(SII)、后顶皮层和颗粒状前额皮层以及边缘区等，这些区域相互连接，构成复杂的皮层网络。这些皮层是相互连接的(或皮层通路连接，或经丘脑驿站连接)。当刺激腕部正中神经时利用MRI图像和ECD建模，可发现在大脑半球的外层有6个SEFs的发生源，它们分别是：1、重要沟后壁(SI)区、外侧裂上壁–顶叶岛盖(SII)和顶间沟两侧；2、同侧的SII区；3、双侧的额中或额下回。仅SI的发生源(短潜伏期电位 < 50 ms)在刺激后20~60 ms被激活，其他各发生源在70~140 ms激活。这样的时间分别说明，从SI区来的体感传入冲动，经过一系列前馈投射，受到高级皮层区的反馈影响。而全部的发生源的电活动有着“锁时”关系，它们的持续电活动，通过反馈投射的上–下调控有时间上的同步性。在通路受阻或功能受损时将影响各个电位的潜伏期和波幅。

关于SEP的神经发生源多侧重于基础研究方面，对临床重要的是明确了P14起源于桥延交界处交叉后的内丘起始端，N18起源于低位脑干(可能为几个核团的突触后电位)。头部近场的电位可分为：一级皮层原发反应(S1PR)，在刺激腕部正中神经时产生，主要是指25 ms以内的皮层电位。中潜伏期皮层电位，则是指70 ms和100 ms以内的皮层电位[4]。

2.3. 上肢的部分电位起源

顶叶N20-P25 (N19-23, N20-P27, N20-P30)，来源于丘脑腹后外侧核的丘脑–皮层放射轴突投射。它们由周围Iα纤维传入，并终止于相应的S1区。上肢的中潜伏期成分：N35可能是由细径纤维经丘脑腹后外侧核投射到一级躯体感觉皮层。有作者发现，N20和N35可以单独受累，当N20正常时，而N35及以后的各波异常，也有部分相反的情况发生。这些研究提示，大脑的皮层网络电活动复杂，难以用一元论来解释。P45可能来源于大脑皮层联合区，广泛地分布在头部，可能是从脑干经过多突触通路上行网状系统传递到联合区，也可能是通过后索–丘脑放射经S1再到联合区。它的发生源可能不仅仅在顶叶。既往研究表明，N60可能来源于脑干非特异多突触通路中介的皮层电位[4]。

2.4. 下肢的部分电位起源

P40分布在半球间纵列内旁中央小叶，N45的起源尚不明确，P60见于双顶部。N75分布广泛，可能与网状非特异系统多突触传导有关。

3. SEP的临床应用

EPs作为神经学检查的补充，对感觉系统的传导异常是敏感的。SEP的潜伏期通常反应神经传导速度及突触传递效率，延长提示脱髓鞘或者突触连接丢失。SEP的波幅与同步和神经元放电数量有关，降低可能源于皮层抑制或突触连接丢失。SEP的敏感性在主观病史或体格检查不明确的情况下尤为明显，从而揭示了感觉系统的亚临床受累性，特别是当中枢神经系统其他部位的症状提示脱髓鞘或突触连接丢失以及功能抑制时。SEP有助于定义病理过程的解剖分布，且提供了一个神经系统病理生理学改变过程的证据[5]。

SEP刺激通常由经上下肢皮肤施加的短暂的脉冲电流构成，它通过刺激外周感觉纤维(如正中神经或胫神经)信号经脊髓–丘脑通路传递至体感皮层，由中枢驿站加工传入大脑中枢，进行反馈。就脉冲强度而言，当刺激强度在感觉阈值的3~4倍之间时，中枢诱发反应达到最大振幅，相当于略高于运动阈值[2] [6]。这种脉冲电流会刺激周围神经纤维，当触发的电活动进入中枢神经系统时，会到达位于周围神经纤维入口水平的髓质灰质中的局部中间神经元，沿着内侧游丘神经通路向上通过后束–后束核和游丘神经核，腹后外侧核或内侧核，然后，通过丘脑皮质辐射到达大脑皮层的主要区域[2] [3]。

SEP从解剖功能的角度可以理解为能够产生不同的波或组成部分的“发电机”。缺乏预期的波或组成部分表明该通路在前段或其产生器水平受到损害。另一方面，预期的成分存在，但具有延长的潜伏期，表明存在髓鞘磷脂损伤[2]。异常SEP的标准包括没有任何特异性波和峰间间隔的延长，如N13、N20缺失或N13~N20间隔延长，提示髓质与感觉皮层之间存在病变。为了建立神经结构活动和头皮上记录的电位之间的因果关系，需要满足的标准是基于SEP的起源。源结构外部测量的电位可分为近场和远场两种类型。近场电位直接反映局部电活动。近场电位信号在离刺激发生器最近的点是最大的。外周神经刺激产生有时间限制的动作电位序列和固定的突触后电位沿背侧体感觉通路。空间和体积传导以及叠加效应使SEP可以在头皮表面记录。SEP的位移潜伏期随刺激记录距离的增加而增加，而静止SEP潜伏期则随刺激距离的增加而增加。在这方面，神经事件和表面电位之间一定存在同步性。有证据表明，神经事件产生的信号可以被记录在原始结构之外，而且没有其他同时发生的神经活动可以解释记录在头皮上的信号[7]。

在神经丛病变中，可以帮助定位节前节后(纤维)损伤，因节后损伤可通过手术治疗，但伴有根性撕脱的患者预后极差。结合感觉神经传导，如果感觉神经波幅正常，表明为节前纤维的受损。这是SEP中N13波幅降低，反应整个臂丛受损，而N9缺失或波幅降低则提示节后纤维受累。

在脊髓功能障碍中，SEP对脊髓后索通路的受累很敏感，因此可以通过评估可疑脊髓功能障碍的临床情况和该通路受累的客观记录来检测亚临床受累。在其他脊髓通路受累但后索通路得以保留的情况下，SEP反应正常。然而，一个例外是与刺激神经相关的灰质受累，在这种情况下与正中神经相关的N13成分(或下肢的N22)可能缺失，该成分由节段性中间神经元产生[5]。

在脑和脊髓创伤患者的应用中，SEP可以动态监测，是一种评估病情严重性和预后的重要神经生理学技术。在神经危重症监测中，最常用的是正中神经体感诱发电位，它可以评估周围感觉神经与皮层投射的完整连接[8]。

对于评估昏迷患者的脑功能，短潜伏期的SEP是重要的方法，SEP不会因代谢和药理学状态而改变[9] [10]。双侧皮质波形反应缺失是预后不良的可靠标志。单侧保留波形反应的患者可能表现出功能恢复。72小时后记录的双侧皮质N20反应缺失可以预测死亡或持续植物状态，在缺氧缺血性脑损伤情况下特异性为99%，在创伤性昏迷情况下特异性约为95% [11] [12]。

在检测脑干的功能障碍中，SEP同样是敏感的。在丘脑受累的病变中，所有波均正常，但皮质源性波减少或缺失，或潜伏期延长。这与3b区皮层受累的反应模式相同[8] [10]。基于此，SEP目前也用于脑死亡鉴定的评估，在脑死亡时，患者的N13电位存在，表明输入的冲动可以达到脊髓(下颈段脊髓后角)–延髓，而N20及后续各波形成分缺失，这说明通过SEP通路上行的电活动终止在延髓以下节段。

在皮质性肌阵挛的病例中，利用SEP技术，经常记录到具有显著高振幅的电位。这些被称为巨大的电位，有时可以在脑电图中观察到。这些发现具有临床应用价值，因为它们反映了皮质兴奋性的增高。SEP具“锁时关系”的各个波形成分异常增高的波幅被认为是一种大脑皮层过度兴奋性的表达。其病理生理机制尚不清楚，但可能反映了皮质功能异常，并在远处反射。因此，躯体感觉皮层的高兴奋性可诱导运动皮层锥体束神经元产生肌阵挛性癫痫[13] [14]。

在多发性硬化患者中，SEP可广泛异常，比如各个波形的潜伏期延长或者整体波形波幅降低，或者左右对称性差则提示中枢神经具有多处病灶存在。但其异常并不具有特征性改变。可作为临床症状以及影像学补充，并用于评估受累程度。

在皮层功能评估方面：SEP的早期成分(N20)反映S1区对感觉输入的初始处理，而晚期成分(P40~N140)涉及顶叶–前额叶的注意调控。研究发现，注意力任务可使N140波幅增加30%~50%，表面高阶皮层对感觉信息的自上而下条件。在皮层可塑性方面动态监测：比如钢琴家经长期训练后，手指刺激诱发的SEP波幅较常人高2倍，提示S1区突触效能增强。脑损伤后重组：卒中患者健侧半球SEP成分(如P25)潜伏期缩短，可能反映跨半球代偿机制。

相关文献证实，精神疾病躯体感觉激活异常加工可导致SEP的异常形态[15]-[18]。比如上下肢体感诱发电位的各个波形成分对称性波幅整体增高或降低，往往提示了躯体感觉激活神经元活性异常敏感或降低，导致对感觉激活的兴奋性发生改变。或者在一级皮层原发反应时，潜伏期与波幅正常，而在中长潜伏期时，波形成分波幅显著降低或者缺失。这反应了在冲动传入大脑皮层，皮层的反馈网络的信号传导障碍。根据Hagenmuller等人的研究，在有精神病风险的个体中，早期躯体感觉处理的缺陷可能不是精神病遗传风险的标志，而是可能反映了状态依赖因素。另一方面，向精神病的过渡似乎代表了危险状态下突触连接减少和慢性状态下门控障碍之间的一个过渡阶段[19]。

4. SEP的影响因素及优劣势

4.1. 影响因素

患者年龄对SEP波形潜伏期和波幅有一定影响，在老年人群中，SEP的波幅可增高。身高对SEP的影响主要体现在潜伏期。当室温过低，人群皮温下降，则会影响感觉纤维的传导，进而影响整个通路的电活动。而长期服用镇静类或影响皮层兴奋性的药物则可能影响SEP各成分的完整性与连接性。

4.2. 优劣势

随着影像学技术的发展，头颅CT、MRI、彩色经颅多普勒超声等影像学检查广泛地应用于中枢神经疾病的定位定性诊断。但目前较难以准确判断中枢神经皮层的功能受累。而SEP可早期反映其整个通路的神经功能改变，受损节段，较为客观地评估周围神经–中枢神经系统功能损伤程度，因SEP是实时的人体躯体生活电的记录，且的敏感性常常在结构改变之前发现亚临床改变，它弥补了影像学在功能评估方面以及变性病诊断方面的不足[20] [21]。SEP也有一定局限性，虽可早期敏感地反映传导通路各部分联系纤维损伤情况，但目前研究的文献当中，由SEP波形变化特征分析病理改变类型、精确定位损害部位的研究尚不够深入。一些研究显示，根据本土感觉通路延髓薄/楔束核上教程至对侧的解剖特点，如果以单病灶考虑，则提示延髓病变可能，若按多灶性考虑，多发性硬化也可出现交叉异常。此时往往要结合临床病史以及其他诱发电位比如VEP、BAEP等帮助判断。SEP对于病变的敏感性较高，但对疾病的定性诊断缺乏特异性[22]。

5. 小结与展望

SEP因属于长通路电信号记录，它可以早期、灵敏、客观地判断其通路中各部分的受损情况，在周围神经系统、脊髓损害、中枢神经系统、皮层兴奋性等各个方面均具有重要应用价值，由于SEP各个波形成分的神经发生源尚不明确，并对疾病不具有特异性，因此SEP通常作为临床辅助诊疗手段，在临床应用时应结合患者临床病理资料及其他检查结果而做出全面、客观的、合理的解释[23]-[27]。综上所述，EPs应被视为一种重要的神经病学检查的补充手段，因为它可以证实补充其他影像学不能达到的功能评估方面，且具有无创、可重复性。

基金项目

本文由重庆市荣昌区科学技术局2024年社会事业科技计划项目资助(项目编号：RCSTC2024-9-7)。