Somatosensory evoked potential,a prognostic tool for the recovery of motor function following malperfusion of the spinal cord: Studies in dogs

The potential usefulness of somatosensory evoked potential monitoring during aortic cross-clamping is slowly being realized. In addition, the protection of endangered spinal nervous tissue during aortic cross-clamping has not been sufficiently evaluated. To test the pharmacologic protective efficacy of various agents, we recorded spinal evoked somatosensory potentials (bipolar epidural catheter) in dogs under controlled conditions (N₂O/O₂-enflurane anesthesia) following clamping of the aorta for 1 hour. There were 5 groups of animals: those treated with different medications, such as prostaglandin E₁ (PGE₁), prostacyclin (PGI₂), superoxide dismutase (SOD), and PGE₁ plus SOD for pharmacologic protection during ischemia, and the controls. The time to recovery of evoked potentials during the reperfusion period was 36 minutes in the controls, 15.9 minutes in the SOD group (p<0.01), 12.5 minutes in the PGE₁ group (p<0.001), 10.8 minutes in the PGI₂ group (p<0.001), and 3.8 minutes in the combination group (p<0.001). In addition, treatment resulted in a better neurologic outcome on the seventh postoperative day when compared with the control group. While in the control group only 1 animal could walk (9%), 7 of 12 in the PGE₁ group (58%), 4 of 12 in the SOD group (33.8%), 8 of 12 in the PGI₂ group (66.7%), and all animals in the combination group (100%) could walk. We computed an exponential correlation that related the mean time of potential recovery during reperfusion with Tarlov scoring (grade 0= paraplegia; grade 1= paraplegia with little movements; grade 2= paraparesis; grade 3= paraparesis with some problems; grade 4= normal motor function) in the various groups. On the seventh postoperative dayr=0.97 and the regression equation was y=50.6×10^(–0.28x). The correlation reflects a close relationship between late postoperative outcome of motor function and early intraoperative regeneration of somatosensory potentials after declamping. We conclude that (1) spinal evoked potential can be used as a prognostic tool to indicate recovery of motor function of the lower extremities after aortic clamping, and (2) during aortic cross-clamping the endangered spinal cord can be protected by means of pharmacologic treatment.

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Abstrakt Erst in letzter Zeit wird die potentiele Bedeutung somatosensorischvozierter Potentiale zur Überwachung der Rückenmarksfunktion während der Aortenabklemmung erkannt. In diesem Zusammenhang ist die pharmakologische Protektion des ischämischen Rückenmarks während der Abklemmungphase noch nicht ausreichend untersucht worden. Um die protektive Effiziens unterschiedlicher Pharmaka. auf die Ischämietoleranz zu bestimmen wurden spinal-evozierte Potentiale (bipolarer Epiduralkatheter) bei Hunden unter kontrollierten Bedingungen (N₂O/O₂—Enflurannarkose) 1 Stunde nach der Aortenabklemmung abgeleitet. 5 Gruppen erhielten eine unterschiedliche protektive Medikation: (a) Prostaglandin E₁ (PGE₁), (b) Prostacyclin (PGI₂), (c) Superoxydismutase (SOD), (d) PGE₁ plus SOD und die Effekte mit einer Kontrollgruppe verglichen. Die Zeit bis zur Erholung des spinal-evozierten Potentials betrug in der Reperfusionsphase: (a) bei der Kontrollgruppe im Mittel 36 min, (b) nach PGE₁ Protektion im Mittel 12.5 min (p<0.001), (c) nach PGI₂-Protektion im Mittel 10.8 min (p<0.001), (d) nach SOD-Protektion im Mittel 15.9 min (p<0.01), (e) nach der kombinerten Gabe von PGE₁ plus SOD im Mittel 3.8 min (p<0.001). Die jeweilige protektive Therapie war auch mit einem geringeren neurologischen Defizit am 7 postoperativen Tag im Vergleich zur Kontrolle vergesellschaftet. Nach PGE₁ konnten 7 von 12 Tiere laufen (58%) nach PGI₂ konnten 8 von 12 laufen (66.7%) nach SOD konnten 4 von 12 laufen (33.8%) und nach der Kombination PGE₁ plus SOD konnten alle Tiere am 7. postoperativen Tag laufen (100%). In der Kontrollgruppe konnte nur 1 Tier laufen (9%). Es bestand eine exponentielle Beziehung zwischen den mittlere Erholungszeiten des evozierten Potentials in den verschiedenen Gruppen und in der Motorischen Erholung Einteilung nach Tarlov: Grad 0= Paraplegie, Grad 1= Paraplegie mit eingeschränkter Bewegung, Grad 2= Paraparese, Grade 3= Paraparese mit motorischen Dysfunktionen, Grad 4= normale Motorik, Am 7. postoperativen Tag lag eine Korrelation von r=0.97 vor und die Regressionsgleichung betrug y=50.6×10^(–0.28x). Diese Korrelation weist auf eine enge Beziehung zwischen der zu erwartenden späten postoperativen Erholung der motorischen Funktion und der introperativen Erholung des somatosensorisch-evozierten Potentials in der Reperfusionsphase hin. Heraus ist abzuleiten: (1) Spinal evozierte können als prognostischer Indikator fur die Erholung der motorischen Funktion der untern Extremitäten nach Aortenabklemmung eingesetzt werden. (2) Während der Aortenabklemmphase kann das gefährdete Rückenmark mit Hilfe von Pharmaka geschützt werden.

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Resumen Objetivo. Lentamente se ha tomado conciencia de la potencial utilidad de los potenciales evocados somatosensoriales durante el pinzamiento aórtico. Además, no se ha evaluado suficientemente la protección del tejido neural espinal durante el pinzamiento aórtico. Para evaluar la eficacia protectora de varios agentes farmacológicos, registramos potenciales evocados somatosensoriales espinales (catéter epidural bipolar) en perros bajo condiciones controladas (anestesia enflurane y NO2/O2) siguiendo un pinzamiento aórtico de una hora de duración. Se estudiaron 5 grupos de animales, según el agente farmacológico usado para protección durante isquemia: 1. tratados con prostaglandina E1 (PGE1), 2. prostaciclina (PGI2), 3. superóxido dismutasa (SOD), 4. PGE1 más SOD, y 5. controles. El tiempo hasta la recuperación de los potenciales evocados durante el período de reperfusión fue 36 minutos en el grupo control, 15.9 minutos en el grupo SOD, (p<0.01), 12.5 minutos en el grupo PGE1 (p<0.001), 10.8 minutos en el grupo PGI2 (p<0.001), y 3.8 minutos en el grupo combinado (p<0.001). Además, el tratamiento resultó en mejor evolución neurológica al séptimo día al comparar con el grupo control. Mientras que en el grupo control sólo un animal pudo caminar (9%), 7 de 12 en el grupo PGE1 (58%), 4 de 12 en el grupo SOD (33.8%), 8 de 12 en el grupo PGI2 (66.7%), y todos los animales en el grupo combinado (100%) pudieron caminar. Computamos una correlación exponencial que relacionó el tiempo medio de potencial recuperación durante reperfusión con el puntaje de Tarlov (grado 0, paraplegia; grado 1, paraplegia con poco movimiento; grado 2, paraparesis; grado 3, paraparesis con algunos problemas; grado 4, función motora normal) en los varios grupos. En el séptimo día postoperatorio, r fue 0.97 y la evaluación de la regresión fue y=50.6×10^(–0.28). La correlación refleja una relación estrecha entre la evolución postoperatoria tardía de la función motora y la recuperación precoz de los potenciales evocados somatosensoriales durante el intraoperatorio.Conclusiones. 1. Los potenciales evocados espinales pueden ser usados como herramienta de pronóstico para indicar recuperación de la función motora de extremidades inferiores después de pinzamiento aórtico, y 2. La médula espinal amenazada puede ser protegida durante el pinzamiento aórtico mediante tratamiento farmacológico.

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Résumé L'utilité potentielle du monitorage des potentiels évoqués somato-sensitifs durant le clampage aortique est lentement en train de s'établir. De plus, la protection de la moelle épinière durant le clampage aortique n'a pas été suffisamment évaluée. Dans le but de tester l'efficacité de la protection apportée par divers agents pharmacologiques, nous avons enregistré les potentiels évoqués somato-sensitifs spinaux (à l'aide d'un cathéter épidural bipolaire) chez des chiens sous des conditions contrôlées (anesthésie par inhalation: mélange N₂O/O₂ et enflurane) suivant un clampage aortique de durée 1 heure, 5 groupes d'animaux ont été constitués: 4 groupes traités par divers médicaments tels que la prostaglandine E1 (PGE1), la prostacycline (PGI2), la superoxyde dismutase (SOD), et l'association PGE1 plus SOD, et un groupe contrôle. Les délais nécessaires `a la réapparition des potentiels évoqués durant la période de reperfusion ont été respectivement de 36 minutes dans le groupe contrôle, 15,9 minutes dans le groupe SOD (p<0,01), 12,5 minutes dans le groupe PGE1 (p<0,001), 10,8 minutes dans le groupe PGI2 (p<0,001), et 3,8 minutes dans le groupe de l'association PGE1 plus SOD (p<0,001). De plus, les traitements ont eu pour conséquence un mejlleur résultat neurologique au septième jour post-opératoire en comparaison avec le groupe contrôle. Alors que dans le groupe contrôle un seul animal était capable de marcher (9%), 7 sur 12 dans le groupe PGE1 (58%), 4 sur 12 dans le groupe SOD (33,8%), 8 sur 12 dans de groupe PGI2 (66,7%), et tous les animaux dans le groupe association PGE1 plus SOD l'ont été. Nous avons retrouvé une corrélation exponentielle dans les différents groupes entre le délai moye de réapparition des potentiels évoqués après reperfusion et le score de Tarlov (grade 0: paraplégie; grade 1: paraplégie avec petits mouvements; grade 2: paraparésie; grade 3: paraparésie modérée; grade 4: fonction motrice normale) apprécié au septième jour post-opératoire (r=0,97; équation de régression: y=50,6×10^(–0.28×). La corrélation reflète une relation étroite entre le degré de récupération de la fonction motrice en postopératoire tardif et la régénération peropératoire des potentiels évoqués somato-sensitifs après le déclampage. Nous concluons que (1) les potentiels évoqués spinaux peuvant être utilisés en tant qu'outil de prédiction du degré de récupération de la fonction motrice des membres inférieurs après clampage aortique, et (2) la moelle épinière menacée durant un clampage aortique peut être protégée par un traitement pharmacologique.