Intraoperative neurophysiologic monitoring for intramedullary spinal-cord tumor surgery

SummaryDuring resection of intramedullary spinal-cord tumors intraoperative neurophysiological monitoring has become a true surgical technology. Motor evoked potentials are the most important modality for this purpose. Its use requires neurophysiological expertise from the surgeon, and a monitoring team in place able to handle the necessary equipment. Motor potentials are evoked by transcranial electrical motor cortex stimulation. A “single stimulus technique” evokes D-waves recorded from the spinal cord. The “multipulse (or train) stimulation technique” evokes electromyographic responses in peripheral muscles. These are optimally recorded from the thenar, hypothenar, tibialis anterior, and flexor hallucis brevis muscles, which are known to have strong pyramidal innervation. D-wave monitoring looks primarily at the peak-to-peak amplitude. When monitoring muscle MEPs, the presence or absence of the response irrespective of stimulation intensity is the important parameter. Preparations for neurophysiological monitoring fit quite well into a neurosurgical operating room environment. Recording and interpretation of MEPs is fast and straightforward. Pre- and postoperative clinical motor findings correlate with intraoperative MEP results. Thus correct prediction of the clinical status at a given time during surgery is possible with a very high certainty. The sensitivity of muscle MEPs for postoperative motor deficits is nearly 100%, its specificity is about 90%. Thus MEP data indeed reflect the clinical “reality”. Present and stable recordings document intact motor pathways and allow the surgeon to confidently proceed with a tumor resection. Loss of muscle MEPs and/or decrease of the D-wave amplitude constitutes a “window of warning”. It reflects a pattern of MEP change indicating a reversible injury to the essential motor pathways. Using this information, the surgical strategy can be adapted before irreversible neurological damage is caused by the surgical manipulation. Such adaptation comprises simply waiting for the recordings to spontaneously improve again, irrigating with warm saline solution to wash out blocking potassium. Other measures include the elevation of mean arterial pressure to improve local perfusion. Even staged resection can be considered if intraoperative measures do not sufficiently improve the recordings.

RésuméLe monitorage neurophysiologique intraopératoire, essentiellement basé sur les potentiels évoqués moteurs (PEM), est réellement devenu une technique neurochirurgicale à part entière lors des résections de tumeurs intramédullaires. Son utilisation requiert à la fois une expertise neurophysiologique de la part du chirurgien et la présence d’une équipe de monitorage capable de manipuler l’équipement nécessaire. Les PEM sont obtenus par stimulation électrique transcrânienne du cortex moteur. Une technique reposant sur des « stimulations uniques » permet d’enregistrer les ondes-D au départ de la moelle. L’utilisation de « trains de stimulations » permet l’enregistrement EMG des réponses musculaires. Idéalement, celles-ci sont obtenues au niveau des éminences thénar et hypothénar, des jambiers antérieurs et des courts fléchisseurs du gros orteil, muscles dont l’innervation par le système pyramidal est particulièrement importante. Le monitorage de l’onde-D repose principalement sur la mesure de son amplitude pic-à-pic. Le monitorage des réponses musculaires repose sur la constatation de leur présence ou absence, indépendamment de l’intensité de stimulation. L’installation du monitorage s’adapte aisément à l’environnement des salles d’opérations neurochirurgicales. Les PEM peuvent être enregistrés et interprétés rapidement et directement. L’état clinique pré- et postopératoire étant bien corrélés aux PEM intraopératoires, l’état clinique peut être prédit avec une grande certitude à chaque stade de l’intervention. La sensibilité des PEM par rapport aux déficits moteurs postopératoires est proche de 100 % et leur spécificité est de l’ordre de 90 %. Les PEM reflètent donc bien la « réalité clinique ». Des réponses présentes et stables impliquent l’intégrité des voies motrices et permettent au chirurgien de continuer en toute confiance la résection de la tumeur. La disparition des réponses musculaires et/ou une diminution d’amplitude de l’onde-D constituent un « feu orange » dans la mesure où ils correspondent à une altération réversible des voies motrices. Sur la base de cette information, la stratégie chirurgicale peut être adaptée avant que des séquelles neurologiques irréversibles ne surviennent suite aux manipulations chirurgicales. Cette adaptation peut consister, soit simplement à attendre que les réponses s’améliorent spontanément, soit à irriguer le champ opératoire au moyen de sérum physiologique chaud en vue d’éliminer le potassium, facteur de blocage axonal. On peut également augmenter la tension artérielle pour améliorer la perfusion locale. Une résection en plusieurs temps pourra être envisagée si ces mesures ne suffisent pas à améliorer les réponses.