儿童群体运动诱发电位(MEP)识别的可靠性研究：揭示婴幼儿与青少年神经电生理差异

本研究针对经颅磁刺激(TMS)诱发的运动诱发电位(MEP)在儿科人群特别是婴幼儿群体中识别可靠性不足的问题，通过系统评估评分者间信度(IRR)和共识率，发现青少年组ICC(C,3)=0.973(优秀)，婴幼儿组ICC(C,3)=0.784(良好)，且基线肌电变异性和峰值振幅是影响共识的关键因素(p<0.001)。该研究为建立婴幼儿特异性MEP识别标准提供了重要依据，对推动TMS在早期神经发育研究中的标准化应用具有重要意义。

　　

在探索人类大脑奥秘的征程中，经颅磁刺激(Transcranial Magnetic Stimulation, TMS)技术犹如一把钥匙，为科学家打开了非侵入性研究大脑功能的大门。通过施加靶向电磁脉冲，TMS能够激活大脑皮质脊髓束(corticospinal tract, CST)，并在肌肉表面记录到相应的运动诱发电位(Motor Evoked Potentials, MEP)。这些电信号为了解运动系统功能状态提供了宝贵窗口，已被广泛应用于帕金森病、脊髓损伤等神经运动障碍的研究。然而，当研究目光转向儿科人群时，特别是婴幼儿群体，MEP识别却面临着前所未有的挑战。

婴幼儿与成人在神经生理和行为特征上存在本质差异：他们无法自主保持肌肉放松状态，自发运动导致背景肌电活动增加；其皮质脊髓束尚未发育成熟，常表现为MEP潜伏期延长、振幅降低；加之围产期脑损伤可能进一步改变MEP特性，使得基于成人数据建立的识别标准在婴幼儿群体中适用性存疑。这些因素共同导致MEP识别在婴幼儿中存在较高误判风险——要么遗漏真实存在的低振幅MEP（假阴性），要么将噪声误判为信号（假阳性）。目前缺乏针对婴幼儿的标准化MEP检测方法，严重制约了TMS技术在早期神经发育研究中的应用。

为解决这一关键问题，由Cameron P. Casey领衔的研究团队在《Transcranial Magnetic Stimulation》上发表了开创性研究，系统评估了儿科人群中MEP识别的评分者间可靠性。研究团队采用多中心合作模式，分别从明尼苏达大学和威斯康星大学麦迪逊分校获取了青少年脑性瘫痪患者和围产期脑损伤婴幼儿的两组珍贵数据。研究人员设计了一套精细的5点制置信度评分标准，由三位经验丰富的TMS研究人员独立对10,824个肌电图 trial（青少年5,738个，婴幼儿5,086个）进行盲法评分。通过计算组内相关系数(Intraclass Correlation Coefficient, ICC)和共识率等指标，并结合线性混合效应模型(Linear Mixed-Effects Models, LMEM)和逻辑回归分析，深入探讨了影响评分一致性的关键因素。

主要技术方法包括：1）采用Magstim 200²刺激器与70-mm/D70²八字形线圈进行单脉冲TMS(single-pulse TMS, spTMS)刺激；2）使用Brainsight神经元导航系统精准定位初级运动皮层手 knob区域；3）表面肌电图(Electromyography, EMG)记录双侧肌肉活动，青少年记录伸指肌(extensor digitorum, ED)，婴幼儿记录腕屈肌；4）建立包含5个置信度等级（-2到+2）的标准化MEP评分协议；5）采用组内相关系数(ICC)和Kendall's W统计量评估评分者间信度。

研究结果

参与者与数据收集

研究纳入18名青少年脑性瘫痪患者（中位年龄13.5岁）和20名围产期脑损伤婴幼儿（校正年龄3-24个月），分别收集5,738和5,086个EMG trial。青少年数据来自单次会话，婴幼儿数据来自46次纵向随访会话，确保了数据的多样性和代表性。

MEP评分

评分分布显示明显组间差异：青少年数据中42.9%的 trial获得最高置信度评分(2分)，而婴幼儿数据中仅有2.8%获得此评分。相反，婴幼儿数据中57.6%的 trial被评分者高度确信不存在MEP(-2分)，显著高于青少年组的36.7%。绝对值评分分析表明，两位评分者对婴幼儿数据的评分置信度显著低于青少年数据(p<0.001)。

评分者间信度

ICC分析揭示组间可靠性存在显著差异：青少年组表现出极好的评分者间信度，平均评分者ICC(C,3)=0.973，单个评分者ICC(C,1)=0.923；而婴幼儿组平均评分者信度良好(ICC(C,3)=0.784)，但单个评分者信度仅为中等水平(ICC(C,1)=0.547)。共识率分析显示，青少年 trial达到89.1%的共识率，显著高于婴幼儿组的76.8%(p<0.001)。

敏感性分析

为排除EMG记录参数差异的影响，研究人员将青少年数据降采样至3kHz并修剪时间窗口以匹配婴幼儿数据参数。重新评分后发现ICC仍保持优异水平(平均评分者ICC=0.983)，且所有评分者内部信度均极佳(ICC>0.9)，证实记录参数差异并非可靠性降低的主要原因。

IRR的Kendall's W验证

非参数Kendall's W分析验证了ICC结果：青少年数据显示出近乎完美的一致性(W=0.948)，婴幼儿数据则表现为实质性一致(W=0.627)，进一步证实了组间可靠性差异的稳健性。

解释变量分析

EMG信号特征分析发现，青少年MEP trial的峰值间振幅显著高于婴幼儿MEP trial(比率=1.783, p=0.010)。更重要的是，婴幼儿所有类别的trial均显示出显著更高的基线EMG变异性(比率1.821-2.545, p<0.01)。混合效应逻辑回归表明，峰值间振幅和基线变异性均能显著预测共识率(p<0.001)，而当控制这两个因素后，组别(青少年vs婴幼儿)变量变得不显著(p=0.263)，说明EMG信号特性而非组别本身是影响评分一致性的关键因素。

研究结论与讨论表明，这项研究首次系统评估了婴幼儿spTMS数据中MEP评分的可靠性，并直接比较了婴幼儿与青少年数据集间的差异。研究发现，使用相同的评分协议时，婴幼儿的评分者间信度和共识率均显著低于青少年。虽然单个评分者足以在青少年数据中获得极好的可靠性，但需要三名评分者才能在婴幼儿数据中达到良好信度水平。

研究通过敏感性分析排除了EMG记录参数差异的主要影响，并通过参数和非参数分析的一致性验证了结果的可靠性。最重要的是，研究发现婴幼儿MEP识别困难主要源于两个核心因素：增加的背景肌肉活动（基线EMG变异性）和降低的MEP振幅。多元模型分析表明，这些EMG信号特性而非实验协议差异本身，是解释评分一致性降低的关键机制。

研究的局限性包括两组数据来自不同研究项目，刺激协议存在差异：青少年研究采用基于静息运动阈值(resting motor threshold, RMT)的suprathreshold刺激，而婴幼儿研究采用递增强度刺激直至观察到MEP或达到80% MSO安全上限。此外，记录的肌肉组不同（青少年为伸指肌，婴幼儿为腕屈肌）也可能引入变异。然而，基线EMG变异性——一个不受刺激强度影响的参数——同样显著预测评分结果，强化了EMG信号特性而非协议差异 alone导致婴幼儿trial可靠性降低的结论。

该研究的重要意义在于首次量化了婴幼儿MEP分析中固有的挑战，为建立超越评分者识别的Best Practices奠定了基础。研究发现支持使用多评分者方法进行婴幼儿MEP识别，直到建立更客观的自动化标准。未来研究需要深入分析儿科MEP特性（潜伏期、振幅、复杂性、频率成分等），以确定从非响应中分类MEP响应的客观阈值。继续推进儿科MEP研究对于将MEP生物标志物转化为临床实践至关重要，而建立婴幼儿MEP识别的标准化指南对于提高可重复性和支持spTMS在早期神经发育研究中的更广泛应用具有重要意义。