技術論文
経頭蓋運動誘発電位（MEP）の刺激と上肢の体性感覚誘発電位（上肢SEP）の記録にコークスクリュー電極を両用した術中神経モニタリングの試み
2019 年 68 巻 4 号 p. 691-698
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2019 年 68 巻 4 号 p. 691-698
術中神経モニタリング（intraoperative neurophysiological monitorring; IOM）に用いる記録電極に必要な条件は安定した波形が得られること，迅速な装着が可能なこと，そして手術中に絶対に外れないことである。われわれはそれらの条件を満たし，刺激と記録の両方の使用が薬事承認されているコークスクリュー（cork screw; CS）電極を，経頭蓋運動誘発電位（motor evoked potential; MEP）の刺激と正中神経刺激による体性感覚誘発電位（somatosensory evoked potential；上肢SEP）の記録電極に両用することが可能であるかを検討した。その結果，CS電極を両用したIOMはMEPの複合筋活動電位（compound muscle action potential; CMAP）の振幅低下，および上肢SEP波形の振幅低下や増大する現象が，術中の血流遮断による虚血や血栓除去による血流再開通の時期と一致して鋭敏に反応し，また，その波形変化が術後の臨床症状とも合致したことで，臨床応用が可能であることが示唆された。
The essential requirements for a recording electrode for use in intraoperative nerve monitoring are the capacity to provide stable waveforms, rapid application, and robust against dislodgement during surgery. Here, we examined a corkscrew electrode, which satisfies these requirements and has been officially approved for both stimulation and recording, to determine if it is appropriate for the simultaneous motor evoked potential (MEP) stimulation and upper limb somatosensory evoked potential (SEP) recording. We found that the MEP and upper limb SEP waveforms changed in accordance with the timings of ischemia caused by the intraoperative interruption of blood flow and vessel recanalization by the removal of a thrombosis. Additionally, changes in these waveforms corresponded to postoperative clinical symptoms. These findings suggest that the corkscrew electrode holds great promise for application in clinical settings.
頭頸部，脊髄，大血管などの手術において，術後の合併症の発生を防ぐために術中神経モニタリング（intraoperative neurophysiological monitorring; IOM）が行われている1)。IOMはおもに神経の電気生理学的検査による波形の経時的な変化を判読するが，術者に確信のある結果を報告するためには，安定した記録波形の導出が不可欠である。この波形を導出する記録電極には皿電極，ディスポーザブル電極（以下，ディスポ電極），針電極などがあるが，IOMでは日常検査では殆ど使われない針電極が多用されている。
今回われわれは多発性脳動脈瘤のクリッピング術と急性期塞栓性脳梗塞の血栓除去術のIOMにおいて，螺旋状の針電極であるコークスクリュー（cork screw; CS）電極を経頭蓋運動誘発電位（motor evoked potential; MEP）の刺激，および正中神経刺激による体性感覚誘発電位（somatosensory evoked potential；上肢SEP）の記録に両用し，クロスチェックによるIOMを施行したので報告する。
患者：70歳代，女性。
主訴：未破裂の多発性脳動脈瘤。
現病歴：無症状であったが脳ドックで多発性脳動脈瘤を指摘され，当科を受診した。3次元CT血管造影検査（3D-CT angiography; 3D-CTA）にて前交通動脈（anterior communicating artery; Acom）と右中大脳動脈（right middle cerebral artery; R-MCA）に複数の未破裂脳動脈瘤が認められた（Figure 1）。
①前交通動脈瘤，②右中大脳動脈瘤-1，③右中大脳動脈瘤-2。
患者：50歳代，女性。
主訴：左共同偏視，右片麻痺。
現病歴：正午頃，外出先で卒倒。左共同偏視，右麻痺を認め当院に搬送された。意識レベル（Japan Coma Scale; JCS）はIII（刺激をしても覚醒しない状態），徒手筋力テスト（manual muscle test; MMT）において右上肢1/5（体幹への幅寄せは可能だが，腹部への挙上は困難），右下肢2/5（膝関節の屈曲は可能だが，保持できない）の右半身の不全麻痺を認めた。頭部CT画像によるAlberta Stroke Program Early CT Score（ASPECTS）評価は10点，磁気共鳴画像（magnetic resonance imaging; MRI）の拡散強調画像（diffusion weighted image; DWI）のDWI-ASPECTS評価は11点，磁気共鳴血管画像（magnetic resonance angiography; MRA）で頸部内頸動脈から左中大脳動脈分岐部（M2）まで描出されず，急性期の塞栓性脳梗塞と診断された。心房細動もなかったため，解離の可能性も考慮して開頭手術を施行した。
症例1のAcomとR-MCAの未破裂の脳動脈瘤に対して脳動脈瘤頸部クリッピング術，症例2の急性期の塞栓性脳梗塞に対して左M2部の血栓除去術が施行され，MEP，上肢SEP，後脛骨神経刺激によるSEP（下肢SEP）を組み合わせてIOMを行った。IOMの検査装置は日本光電社製ニューロマスターG1（MEE-2000）を使用した。
MEP，上肢SEP，下肢SEPモニタリングのセッティング手順をFigure 2に示す。MEPの記録部位は両手の短母指外転筋（abductor pollicis brevis; APB），両足の母趾外転筋（abductor halluces; AH）を選択し，筋腹・腱導出法2)により筋腹に（−）極，腱に（+）極のツイン針電極を装着した。刺激は術野側では開頭部位に近接しないように，脳波10/20国際法の左中心部（C3），または右中心部（C4）近傍にCS電極をねじ入れた3)。上肢SEPの記録（−）極はC3とC4（MEP刺激と同じCS電極を両用），（+）極は前頭極正中部（Fpz）にシングル針電極を装着した。下肢SEPの記録（−）極はCz’（10/20法の頭蓋頂Czの2 cm後方）にSC電極，（+）極は上肢SEPと同じFpzを使用した4)。刺激は近位側を（−）極，遠位側を（+）極とし，上肢SEPは手根部，下肢SEPは足関節部にディスポ電極を貼付した。
①麻酔前に両手の正中神経の手根部に，上肢SEPの電気刺激用ディスポ電極を貼り，不織布テープで固定した。麻酔後に両手のAPBにMEPのCMAPを記録するツイン針電極を穿刺して，不織布テープで固定した。②麻酔前に両足の後脛骨神経の足関節部に，下肢SEPの電気刺激用ディスポ電極を貼り，不織布テープで固定した。麻酔後に両足のAHにMEPのCMAPを記録するツイン針電極を穿刺して，不織布テープで固定した。③前頭側頭開頭の場合，MEPの経頭蓋電気刺激に用いるCS電極を刺入する際には，頭皮切開部位がC3（C4）に近接するため，切開部位より2横指ほど後方にずらしてねじ入れた。④CS電極をMEPの刺激と上肢SEPの記録として両用するため，刺激用の中継コードと記録用のミニ電極接続箱の端子にショートリードを接続した（MEPの刺激時には，安全のためミニ電極接続箱からショートリードを外すが，手間がかかる）。⑤3ピン固定器にサージカルテープをかけてCS電極を保護した。⑥術野にイソジンドレイプが貼られ，滅菌オイフがかけられた（この段階での電極の付け直しは，ほぼ不可能である）。
MEPの記録条件は低域遮断フィルタ10 Hz，高域遮断フィルタ3 kHz，解析時間10 ms/div.に設定した。MEPの刺激条件は術野の患側を（+）極，健側を（−）極とし，定電圧のモノフェージックモードでパルス幅0.05 ms，パルス間隔2 msで5発連続するトレイン刺激を用いた5)。Acomのクリッピングでは左右の大脳皮質を交互に刺激するため，適宜，C3とC4を（+）極に切り替えて，刺激強度は（+）極側と反対側の足AHの複合筋活動電位（compound muscle action potential; CMAP）が得られる運動閾値の電圧6)，MCAでは患側（+）極と反対側の手APBのCMAPが得られる運動閾値より20 V強い電圧7)とした。SEPの記録条件は低域遮断フィルタ20 Hz，高域遮断フィルタ2 kHz，解析時間は5 ms/div.（上肢SEP）と10 ms/div.（下肢SEP）に設定した。SEPの刺激条件はパルス幅0.2 ms，周波数5 Hzで原則的に上肢SEPは25 mA，下肢SEPは35 mAの強度で100回程度の加算を行った4)。
麻酔は鎮静薬プロポフォール，鎮痛薬レミフェンタニルによる完全静脈麻酔で，筋弛緩薬べクロニウムは麻酔導入時のみ2～3 mL投与した。なお，筋弛緩モニタリングとしては左上肢SEPの刺激電極とMEPの左手APBの記録電極を使用し，パルス幅0.2 ms，強度25～30 mA，2 Hzの頻度で4回のCMAPを導出して，第1刺激のCMAP振幅に対する第4刺激のCMAP振幅の減衰率（四連刺激train of four；TOF）で評価した8)。
①から㊾の数字は記録した順番を表す。Acomでは左右の下肢SEPを主体にIOMを行い，クリッピングの前後では左右の下肢MEPも評価した（a緑点線枠内の青矢印：TOFが80%以上，b緑点線枠内：TOFが80%以上における左右の下肢MEP）。
まず前頭開頭で手術が開始された。麻酔30分後のTOFは0%，CMAPも無反応であった（①）。左右の下肢SEPのベースライン波形（青⑫，⑬）を記録し，P37-N45の頂点間振幅を計測したところ，左下肢SEPは4.4 μV，右下肢SEPは5.4 μVであった。その後，ベースライン値と比して左下肢SEPは最大15.9%（㉔），右下肢SEPは最大22.2%（㊼）の振幅低下があったが，クリッピング終了時（㊻，㊼）まで有意な変化はみられなかった。一方，MEPはTOFが80%以上（㉖，㉛）になった時点で，CMAPのベースライン波形（青㉜と㊶，青㊷と㊸）を記録して頂点間振幅を計測したところ，C4刺激の左足AHのCMAPは0.5 mVと0.2 mV，C3刺激の右足AHのCMAPは0.2 mVであった。その直後にAcomの動脈瘤頸部にクリップがかけられ，クリッピング後の左足AHのCMAPは0.7 mV，右足AHのCMAPは0.2 mVであった。以上のIOM所見より術者には「両下肢のSEPとMEPに有意な変化はありません」と報告した。
2． 症例1-2：R-MCAの動脈瘤頸部クリッピング術（Figure 4）
①から㊾の数字は記録した順番を表す。R-MCAでは患側の右上肢SEPを主体にIOMを行い，クリッピング前後では左上肢MEPも評価した（下肢SEPの黒点線枠内はAcomのクリッピング時の波形）。
続いて前頭部を閉創後に右前頭側頭開頭が施行された。左右の上肢SEPのベースライン波形（青①，⑯）を記録し，N20-P25の頂点間振幅を計測したところ，左上肢SEPは1.6 μV，右上肢SEPは3.6 μVであった。手術は最初に右眼動脈分岐部動脈瘤，続いて右本幹（M1）とM2分岐部動脈瘤のクリッピングを行い，最後に右M1動脈瘤にとりかかった。M1をテンポラリークリップで血流遮断したところ，患側の右上肢SEPのN20-P25（N20成分）が消失し（⑲：赤矢印），患側C4刺激のMEPも左手APBのCMAPが消失した（⑳：赤矢印，しかしここでは青矢印の左足AHのCMAPは保たれていた）。この時点で術者に「患側のSEPとMEPが両方とも消失しました」と報告したところ，すぐにテンポラリークリップが外されて血流遮断が解除された。そして脳保護剤のエダラボン，ニカルジピンが投与されSEPとMEPの回復を待った。その後の記録でも右上肢SEPのN20は不明瞭であり（右上肢SEP：㉑，㉘，㉛，㉝の赤矢印），また念のために行った右下肢SEP波形の消失も認められた（㉞：赤矢印）。一方，患側C4刺激のMEPも左手APBに続き，左足AHのCMAPが消失したため（㉒），術者の許可を得て，刺激電圧を140 V→150 V→160 V→170 V→200 Vと段階的に上げてみたが，C4刺激の左手APB，左足AHのCMAPは出現せず（赤点線枠内：a，b），200 Vの刺激強度ではC4刺激と同側の右手APBのCMAPが出現してしまった（㉜と㊲の青矢印）。術者が顕微鏡下でM1動脈瘤を観察すると，窓形成部でドームの両側に穿通枝が絡んでおり，右上下肢SEPが回復し始めた時点（㊳，㊴，㊵，㊶）で，動脈瘤の前方壁の薄い部分にのみクリップがかけられた。血管操作中に再度，一時的に右上肢SEPのN20成分と右下肢SEPのP37が消失（㊷，㊸，㊹の赤矢印）したが，最終的には右上肢SEPのN20成分の消失時間は18分（㊻ではベースライン値の92%まで回復），左手APBのCMAPの消失時間は19分（㊽ではベースライン値の75%まで回復）であった。臨床的には術前評価は四肢のMMTは5/5（強い抵抗を加えても，十分屈曲を維持できる）と正常であったが，術後は左上肢のみ4/5（少し弱めた力に抗して，屈曲を維持できる）に低下したが，約2週間で5/5に回復した。
3． 症例2：左M2部塞栓性脳梗塞の血栓除去術発症から約2時間後に手術室に入室し，左前頭側頭開頭により左M2部の血栓除去術（Figure 5）が施行された（Figure 6）。
M2近位部を切開し（a），血栓を除去して（b）血管を縫合した（c）。内頸動脈まで血栓がないこと，血流が順行性であることを確認し閉創。手術開始から43分で血流の再開通が認められた。
①から㊷の数字は記録した順番を表す。左M2の血栓の除去では患側の左上肢SEPを主体にIOMを行い，TOFが80%以上（a緑点線枠内の青矢印）の状態の右上肢MEP（b緑点線枠内）を評価した。
血栓除去前の左上肢SEPベースライン波形（赤点線枠内⑦）のN20–P25の頂点間振幅は1.2 μV，P25–N33の頂点間振幅は3.2 μVであったが，非常に長い塞栓を除去すると⑭→⑱→⑳と振幅が増大し，最終的（㊷）にはN20–P25は3.4 μVと2.8倍，P25–N33は5.5 μVと1.7倍の頂点間振幅に増大した。
一方，MEPはTOFが80%以上（㉒，㉚）になった時点でのMEPは，患側C3刺激の右手APBのCMAPは0.2～0.4 mVの頂点間振幅で出現したが，健側C4刺激の左手APBのCMAP（2.8～2.9 mV）に比して低振幅であった。術後，臨床的には意識はクリアになり，また，術前評価のMTTは右上肢1/5，右下肢2/5であったが，術後は右上下肢ともに4/5まで回復した。
IOMに用いる記録電極に必要な条件は安定した波形が得られること，迅速な装着が可能なこと，そして手術中に絶対に外れないことである。環境に起因する交流障害（ハム）は記録電極，およびリード線を介して混入する。電気生理検査装置を構成している差動増幅器の原理から，（−）極電極と（+）極電極の皮膚との接触インピーダンス値が小さく近似していれば，そこに混入するハムの大部分は相殺される。針電極を穿刺すると接触インピーダンス値が低く，（−）極と（+）極の電極間のインピーダンス値の差が小さくなるため，ハムが大幅に軽減される9)。特に多くの医療機器が作動している手術室では，非常に有効で安定した波形が導出できる。また迅速な電極装着という観点においては，当脳神経外科チームは高度な技術を有した看護師スタッフで構成されており，患者入室から僅か30分足らずで手術が開始される（痛みを伴う針電極は麻酔後に装着するので，臨床検査技師の作業時間はさらに制限される）。そのため，皮膚処理剤で接触インピーダンス値を下げる必要のない針電極は，全体の手術準備の進行を妨げることなく，迅速に装着することができる。そして螺旋状の針電極であるCS電極は，頭皮にねじ入れる仕様であるため，頭髪があっても手術中に外れることはまずない。以前の脳神経外科手術は頭髪を全剃毛して行われており，記録電極を頭皮に固定するには都合が良かった。しかし近年，剃毛による創傷で感染リスクが増すというエビデンス10)により全剃毛は行われなくなり，頭髪がある状態で記録電極を頭皮に密着させて，外れないようにすることに苦慮していた。そこで今回，電極装着時間の短縮も目的として，刺激と記録の両方の使用が薬事承認されているCS電極を，MEPの刺激と上肢SEPの記録電極に両用することが可能であるかを検討した。その結果，IOMにおけるMEPのCMAPの振幅低下，およびFpzを基準とした上肢SEP波形の振幅低下や増大する現象が，術中の血流遮断による虚血や血栓除去による血流の再開通時期とほぼ一致して鋭敏し反応し，また，その波形変化が術後の臨床症状とも合致したことで，臨床応用が可能であることが示唆された（結果的に経費削減にも寄与することになった）。
脳神経外科領域において顕微鏡下で微細な操作をする手術では，MEPを行うと刺激電流により，頭部の筋肉も収縮して動いてしまうので行えない。当院では術者からの指示により顕微鏡下では，術野の揺れがないSEPを主体にIOMを行い，血管のクリッピングなどをする際には，その前後でMEPの評価をしている。SEPとMEPの組み合わせは脳動脈瘤のクリッピング術では，各中枢への灌流領域11)の違いから内頸動脈（internal carotid artery; ICA），中大脳動脈（middle cerebral artery; MCA）は上肢SEPとMEP，Acomや前大脳動脈（anterior cerebral artery; ACA）は下肢SEPとMEPを選択している。上肢SEPの中心溝前後で記録されるN20は中心後回3b野，P25は1野由来12)といわれており，大脳皮質全体にわたる電位である。症例1では上肢SEPのN20成分が消失したが，これはM1のテンポラリークリップの血流遮断により椎体細胞が虚血状態になり，尖頭樹状突起に発生する興奮性シナプス後電位が低下したことが原因と考える。またこの症例では患側の上肢SEPに続き，患側の下肢SEPも消失している。これはMCAから下肢感覚野に血流を供給しているACAへの側副血行にも血流不全が生じたことが推測される。一方，症例2では血栓除去による血流の再開通で，患側の上肢SEPのN20–P25，P25–N33の振幅の方が増大したことは，そのメカニズムは不明であるが，この症例では電気生理学的には皮質初期成分よりは，むしろ中潜時成分の方が優位に回復したことが考えられる。この症例では頭蓋内の内頸動脈が再開通したことは術中所見で確認できたが，血栓が移動している場合もある。IOMで虚血を示唆する所見が改善したことにより，術者に血栓の存在をほぼ否定できる有用な情報を提供することができた。
血管のクリッピングの前後にはMEPで運動機能の評価をしているが，経頭蓋刺激では刺激強度が強すぎると電流が皮質脊髄路の錐体交叉部に到達し，刺激同側の上下肢のCMAPも出現してしまう6),7)。そのため当院ではAcomとACAでは刺激対側の下肢の運動閾値（下肢のCAMPが出る強度の電圧であれば，対側の上肢CMAPも出現），MCAでは刺激対側の上肢の運動閾値+20 Vの刺激電圧でIOMを行っている。よって症例1ではAcomとR-MCAの動脈瘤であったため，対側の左下肢AHの運動閾値でIOMしたところ，まず対側の左上肢APBのCMAPが消失し，続いて対側の左下肢AHのCMAPが消失した。そして刺激電圧を強くしていくと，同側の右上肢APBのCMAPが出現したことにより，刺激電流が錐体交叉部まで達したことが示唆された。この一連のCMAPの変化はSEPと連動しており，MCAの灌流領域の上肢運動野の神経細胞が虚血状態により，機能不全に陥ったことが示唆される。本症例では患側のSEPとMEPが消失した時点で，テンポラリークリッピングによる血流遮断を解除し，治療薬を投与したことでSEPとMEPが回復し，術後の重篤な合併症の発現を防ぐことができたと考えられる。
当院では現在，今回の方法で上肢の運動野と感覚野の灌流に関与するICA，MCAの動脈瘤クリッピング術28例，および内頸動脈内膜剥離術12例において同様にIOMを施行した。症例によってはテンポラリークリップによる血流遮断によって，MEPのCMAPやSEP波形が50%以上の低下が見られたが，警告による血流遮断解除により回復し，術後の運動，感覚障害を含めた合併症の発生は1例もなく，いわゆる偽陽性，偽陰性に相当する所見はみられなかった。
脳神経外科領域のIOMにおいて，CS電極をMEPの刺激と上肢SEPの記録に両用したところ，頭髪がある場合でも外れることなく，簡便に迅速な装着が可能で，より安定した波形が得られた。また，MEPとSEPにより大脳の運動領域と感覚領域をクロスチェックすることで，すべての症例で相補的なモニタリングが実施できるようになった。
本論文に関連し，開示すべきCOI 状態にある企業等はありません。
