脉冲电磁场、碱性成纤维细胞生长因子促进坐骨神经延长的实验研究
作者：吴健斌 安洪
单位：吴健斌 643020 自贡市第三人民医院骨科;安洪 重庆医科大学临床学院骨科
关键词：神经延长；组织扩张器；脉冲电磁场；碱性成纤维细胞生长因子
中华创伤杂志980307 【摘要】 目的 探讨减轻周围神经在缓慢牵拉过程中的损伤,增加神经延长率的方法。方法 采用改良的组织扩张器,对大白兔坐骨神经行扩张延长的同时,辅以脉冲电磁场(PEMF)及碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)处理。最后,测定神经延长率(NER)、运动传导速度(MCV)及组织病理观察。结果 NER在PEMF组及bFGF组均显著高于对照组,而MCV的降低却显著较轻。组织病理显示,PEMF及bFGF组的神经变性轻,雪旺氏细胞增殖,新生毛细血管及髓鞘却较明显。结论 PEMF及bFGF可减轻神经在扩张期间的损伤,增加延长率。
Experimental Study on Sciatic Nerve Elongation Enhanced by Pulsed Electromagnetic Field and Basic Fibroblast Growth Factor WU Jian-bin, AN Hong. Dept. of Orthopaedics, Third Hospital of Zigong, Zigong 643020
, 百拇医药
【Abstract】 Aim To determine the effect of pulsed electromagnetic field (PEMF) and basic fibroblast growth factor (bFGF) on the nerve expansion to lighten the peripheral nerve injury. Methods Thirty adult New Zealand white rabbits were divided randomly into three groups: the control group (group A), the group dealt with PEMF (group B) and the group with bFGF (group C). PEMF or bFGF was applied while the sciatic nerves were expanded. Four weeks later, the nerve elongation rate (NER), and the movement conduction velocity (MCV) were measured and the nerves were observed histopathologically. Results NERs in group B and group C were significantly higher than that in group A (P<0.05, P<0.02). The decreases of MCV in group B and group C were significantly less than that in group A (P<0.002, P<0.001). Nerve degeneration was less, but nerve regeneration and vessel proliferation were much more in group B and group C than those in group A in histopathologic aspects. Conclusion PEMF and bFGF can enhance the peripheral nerve elongation and decrease its damage during the peripheral nerve expansion.
, 百拇医药
【Key words】 Nerve elongation Tissue expander Pulsed electromagnetic field Basic fibroblast growth factor
采用组织扩张器进行周围神经延长，并以延长神经修复神经缺损已有报道[1～5]。笔者采用改良的组织扩张器,在兔坐骨神经延长过程中,分别给予脉冲电磁场(PEMF)及碱性成纤维细胞因子(bFGF)处理,并观测神经延长率及电生理等指标,以探讨一种减轻神经缓慢牵拉损伤,提高延长率的方法。
材料与方法
一、扩张器设制
改良的组织扩张器(化工部成都有机硅研究中心制作)外观呈半椭圆形,弧顶纵轴有一宽
2.5mm、深2mm的神经沟。神经沟两旁及扩张器底部各有一对固定袢,用以固定被扩神经及扩张器自身。扩张器容量50ml。
, 百拇医药
二、动物模型及实验方法
1.动物分组及实验方法,新西兰大白兔2.2～2.6kg,雌雄不分,随机分成三组,各10只。A组:单纯扩张组,其中A右组放置扩张器并扩张(对照组),A左组放置扩张器,不扩张(正常对照组)。B组:PEMF组,放置扩张器,并在扩张期间将被扩肢体置于PEMF内(WG便携式骨伤治疗仪,第一军医大学科学仪器厂),电压为220V,频率为50Hz,连续使用28天。C组:bFGF组,注水扩张期间,右小腿肌肉注射bFGF 4μg(1600U)(珠海东大生物制药有限公司)1次/日,共14天。
2.手术方法:动物经耳缘静脉注射2.8%戊巴比妥钠1ml/kg,麻醉后,显露右侧坐骨神经全段(A组双侧)。游离中段50mm,并在距上、下端各5mm处用11-0丝线缝合神经外膜作标记。先将扩张器底部固定袢与神经床周围软组织缝合,再将被扩神经段放入扩张器顶部神经槽内,缝合神经固定袢。各组均先向扩张器内注入等渗盐水4ml,使松弛的神经恰有张力。注水盘及导管一并置于背部皮下。
, http://www.100md.com
各实验组均在术后2天开始,每3天向皮下注水盘内注入等渗盐水。其注水量为4、4、3、3、3、3、2、2、2ml。最后一次注水后间隔2天,再次手术,观察延长神经情况,测定神经延长率(NER)及运动传导速度(MCV),并切取组织送病理检查。
三、观测指标及方法
除观察伤口、步态、足趾溃疡外,主要检测指标如下。
1.NER:2次手术中,用卡规测得两标记线间距离,按:
2.MCV:通过描记的动作电位波形,计算出MCV值(NIKON KOHDEN, Japan)。
3.组织病理及超微结构观察:先观察扩张器有否移位、漏液及延长神经情况后,再分取扩张器顶部神经组织,送病理及电镜观察。
, 百拇医药
四、统计学处理
各组测得的实验数据,分别计算出均值及标准差,并行统计学假设检验。本实验所用假设检验方法为配对t检验。
结 果
一、各组神经延长率
见表1。
表1 各组神经延长率(%) 组别
兔数
均值
标准差
A右组
10
, 百拇医药
40.99
3.88
B组
10
44.68
2.91
C组
10
45.00
2.84
A左组
10
无改变
, 百拇医药
A组与B组比较, 0.02
A组与C组比较, 0.01
B组与C组比较, P>0.50(t=0.406)
二、各组神经运动传导速度
见表2。
表2 神经运动传导速度(m/s) 组别
兔数
均值
标准差
A右组
10
, 百拇医药
49.50(42.16)
80.07
B组
10
68.60(58.60)
10.00
C组
10
74.00(73.00)
13.46
A左组
10
, 百拇医药
117.42
17.67
注:括号内为占正常值的百分数
A组与B组比较, 0.01
A组与C组比较, P<0.01(t=5.34)
B组与C组比较, 0.1
三、组织病理观察
1.一般情况及大体观察:各组动物伤口无感染,无足趾溃疡,步态正常。扩张器无移位,被扩神经大多数位于神经槽内,有6例扩张段神经大部滑出槽外,但神经固定袢处仍位于扩张器顶部,未影响扩张效果。神经与表面肌肉有程度不同的粘连,神经外观变细,可见外膜毛细血管扩张。
, 百拇医药
2.光镜观察:A组部分神经可见位于中央部位的小裂口,形成的髓鞘空泡多且较大部分神经肿胀。毛细血管增生较少且伴明显炎性细胞浸润。雪旺氏细胞可见。B、C两组结果相似,神经裂口罕见,未见明显神经肿胀。有少许小的髓鞘空泡,毛细血管增生扩张及雪旺氏细胞增殖显著。
3.电镜观察:A组变性髓鞘多,呈网状分层,形成大的空隙。有的可见轴索残遗,有的轴索消失。
B、C两组髓鞘大多完好,少许局部分层,轴索仍完好。
讨 论
球形组织扩张器由于表面光滑,神经在扩张器表面容易滑脱,且扩张器本身也可能在扩张期间滑动移位,从而影响延长进程[1，2]。改良的组织扩张器既稳定扩张器,同时又确保被扩神经始终位于扩张器弧顶纵轴,利于神经延长。
扩张方式的神经延长,影响延长速度的因素颇多,1mm/d虽是理想神经延长速度,但与此相适的注水量却难以确定。本实验所用间隔注水方式简单、方便,亦符合Millesi等[3]关于神经扩张延长中“爬行现象”的描述,便于临床推广、应用。
, http://www.100md.com
笔者在神经扩张延长的同时,分别给予PEMF及bFGF处理。结果,NER分别为44.68%及45.00%,高于单纯扩张组(P<0.05,P<0.02),而MCV的下降却较低(P<0.002, P<0.001)。组织病理观察,两组的髓鞘崩解、空泡等神经变性改变轻微,而毛细血管及雪旺氏细胞增生、新生髓鞘及轴索却显著。说明PEMF及bFGF可减轻扩张期间的神经损伤,促进神经延长。笔者推测其可能促进神经再生的机制,一是促进神经毛细血管生成、扩张,改善了神经血流,从而有效保护神经功能;二是通过促进雪旺氏细胞增殖,促进了髓鞘形成,为神经再生修复创造条件。
急性神经牵拉实验表明,当神经延长率为16%～18%时,神经血流中断;而延长率在30%时,出现神经断裂;缓慢神经延长中,其延长率多数在30%左右。本实验已超过40%仍未出现不可逆神经损害。其巨大差异难以用单纯生物适应性解释。Ilizarov[6]在肢体延长过程中已观察到神经的胚胎样生长发育现象。笔者在实验中亦观察到雪旺氏细胞增殖及新生髓鞘及轴索。由此假定神经慢性延长的机制是:(1)持续张力作用下神经的生物适应性改变。(2)牵拉延长过程中,不可避免引起神经损伤。(3)损伤同时,神经的再生生长。
, http://www.100md.com
参考文献
[1]Wood RJ, Adson MH, Verbeck AC, et al. Controlled expansion of peripheral nerves: Comparision of nerve grafting and nerve expansion repair for canine nerve defects. J Trauma, 1990, 31∶686-689.
[2]姜保国,柴田富,王树寰,等.组织扩张器延长周围神经的实验研究.中华外科杂志, 1994, 32∶93-96.
[3]Millesi H, Z
ch G, Reihsner R, et al. Mechanical properities of peripheral nerves. Clin Orthop Rel Res, 1995, 14∶76.
, 百拇医药
[4]Skonlis TG, Lovice D, von Fricken K, et al. Nerve expansion the optimal answer for the short nerve gap: Behavioral analysis. Clin Orthop Rel Res, 1995, 314∶84-94.
[5]Hall GD, Van Wang fCW, Kung FT, et al. Peripheral nerve elongation with tissue expansion techniques. J Trauma, 1993, 3∶181-184.
[6]Ilizarov GA. The tension-stress effect on the genesis and growth of tissues: Part Ⅱ, the influence of the rate and frequency of distraction. Clin Orthop Rel Res, 1989, 239∶263-285.
(收稿:1998-01-05 修回:1998-02-13), 百拇医药
单位：吴健斌 643020 自贡市第三人民医院骨科;安洪 重庆医科大学临床学院骨科
关键词：神经延长；组织扩张器；脉冲电磁场；碱性成纤维细胞生长因子
中华创伤杂志980307 【摘要】 目的 探讨减轻周围神经在缓慢牵拉过程中的损伤,增加神经延长率的方法。方法 采用改良的组织扩张器,对大白兔坐骨神经行扩张延长的同时,辅以脉冲电磁场(PEMF)及碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)处理。最后,测定神经延长率(NER)、运动传导速度(MCV)及组织病理观察。结果 NER在PEMF组及bFGF组均显著高于对照组,而MCV的降低却显著较轻。组织病理显示,PEMF及bFGF组的神经变性轻,雪旺氏细胞增殖,新生毛细血管及髓鞘却较明显。结论 PEMF及bFGF可减轻神经在扩张期间的损伤,增加延长率。
Experimental Study on Sciatic Nerve Elongation Enhanced by Pulsed Electromagnetic Field and Basic Fibroblast Growth Factor WU Jian-bin, AN Hong. Dept. of Orthopaedics, Third Hospital of Zigong, Zigong 643020
, 百拇医药
【Abstract】 Aim To determine the effect of pulsed electromagnetic field (PEMF) and basic fibroblast growth factor (bFGF) on the nerve expansion to lighten the peripheral nerve injury. Methods Thirty adult New Zealand white rabbits were divided randomly into three groups: the control group (group A), the group dealt with PEMF (group B) and the group with bFGF (group C). PEMF or bFGF was applied while the sciatic nerves were expanded. Four weeks later, the nerve elongation rate (NER), and the movement conduction velocity (MCV) were measured and the nerves were observed histopathologically. Results NERs in group B and group C were significantly higher than that in group A (P<0.05, P<0.02). The decreases of MCV in group B and group C were significantly less than that in group A (P<0.002, P<0.001). Nerve degeneration was less, but nerve regeneration and vessel proliferation were much more in group B and group C than those in group A in histopathologic aspects. Conclusion PEMF and bFGF can enhance the peripheral nerve elongation and decrease its damage during the peripheral nerve expansion.
, 百拇医药
【Key words】 Nerve elongation Tissue expander Pulsed electromagnetic field Basic fibroblast growth factor
采用组织扩张器进行周围神经延长，并以延长神经修复神经缺损已有报道[1～5]。笔者采用改良的组织扩张器,在兔坐骨神经延长过程中,分别给予脉冲电磁场(PEMF)及碱性成纤维细胞因子(bFGF)处理,并观测神经延长率及电生理等指标,以探讨一种减轻神经缓慢牵拉损伤,提高延长率的方法。
材料与方法
一、扩张器设制
改良的组织扩张器(化工部成都有机硅研究中心制作)外观呈半椭圆形,弧顶纵轴有一宽
2.5mm、深2mm的神经沟。神经沟两旁及扩张器底部各有一对固定袢,用以固定被扩神经及扩张器自身。扩张器容量50ml。
, 百拇医药
二、动物模型及实验方法
1.动物分组及实验方法,新西兰大白兔2.2～2.6kg,雌雄不分,随机分成三组,各10只。A组:单纯扩张组,其中A右组放置扩张器并扩张(对照组),A左组放置扩张器,不扩张(正常对照组)。B组:PEMF组,放置扩张器,并在扩张期间将被扩肢体置于PEMF内(WG便携式骨伤治疗仪,第一军医大学科学仪器厂),电压为220V,频率为50Hz,连续使用28天。C组:bFGF组,注水扩张期间,右小腿肌肉注射bFGF 4μg(1600U)(珠海东大生物制药有限公司)1次/日,共14天。
2.手术方法:动物经耳缘静脉注射2.8%戊巴比妥钠1ml/kg,麻醉后,显露右侧坐骨神经全段(A组双侧)。游离中段50mm,并在距上、下端各5mm处用11-0丝线缝合神经外膜作标记。先将扩张器底部固定袢与神经床周围软组织缝合,再将被扩神经段放入扩张器顶部神经槽内,缝合神经固定袢。各组均先向扩张器内注入等渗盐水4ml,使松弛的神经恰有张力。注水盘及导管一并置于背部皮下。
, http://www.100md.com
各实验组均在术后2天开始,每3天向皮下注水盘内注入等渗盐水。其注水量为4、4、3、3、3、3、2、2、2ml。最后一次注水后间隔2天,再次手术,观察延长神经情况,测定神经延长率(NER)及运动传导速度(MCV),并切取组织送病理检查。
三、观测指标及方法
除观察伤口、步态、足趾溃疡外,主要检测指标如下。
1.NER:2次手术中,用卡规测得两标记线间距离,按:
2.MCV:通过描记的动作电位波形,计算出MCV值(NIKON KOHDEN, Japan)。
3.组织病理及超微结构观察:先观察扩张器有否移位、漏液及延长神经情况后,再分取扩张器顶部神经组织,送病理及电镜观察。
, 百拇医药
四、统计学处理
各组测得的实验数据,分别计算出均值及标准差,并行统计学假设检验。本实验所用假设检验方法为配对t检验。
结 果
一、各组神经延长率
见表1。
表1 各组神经延长率(%) 组别
兔数
均值
标准差
A右组
10
, 百拇医药
40.99
3.88
B组
10
44.68
2.91
C组
10
45.00
2.84
A左组
10
无改变
, 百拇医药
A组与B组比较, 0.02
A组与C组比较, 0.01
B组与C组比较, P>0.50(t=0.406)
二、各组神经运动传导速度
见表2。
表2 神经运动传导速度(m/s) 组别
兔数
均值
标准差
A右组
10
, 百拇医药
49.50(42.16)
80.07
B组
10
68.60(58.60)
10.00
C组
10
74.00(73.00)
13.46
A左组
10
, 百拇医药
117.42
17.67
注:括号内为占正常值的百分数
A组与B组比较, 0.01
A组与C组比较, P<0.01(t=5.34)
B组与C组比较, 0.1
三、组织病理观察
1.一般情况及大体观察:各组动物伤口无感染,无足趾溃疡,步态正常。扩张器无移位,被扩神经大多数位于神经槽内,有6例扩张段神经大部滑出槽外,但神经固定袢处仍位于扩张器顶部,未影响扩张效果。神经与表面肌肉有程度不同的粘连,神经外观变细,可见外膜毛细血管扩张。
, 百拇医药
2.光镜观察:A组部分神经可见位于中央部位的小裂口,形成的髓鞘空泡多且较大部分神经肿胀。毛细血管增生较少且伴明显炎性细胞浸润。雪旺氏细胞可见。B、C两组结果相似,神经裂口罕见,未见明显神经肿胀。有少许小的髓鞘空泡,毛细血管增生扩张及雪旺氏细胞增殖显著。
3.电镜观察:A组变性髓鞘多,呈网状分层,形成大的空隙。有的可见轴索残遗,有的轴索消失。
B、C两组髓鞘大多完好,少许局部分层,轴索仍完好。
讨 论
球形组织扩张器由于表面光滑,神经在扩张器表面容易滑脱,且扩张器本身也可能在扩张期间滑动移位,从而影响延长进程[1，2]。改良的组织扩张器既稳定扩张器,同时又确保被扩神经始终位于扩张器弧顶纵轴,利于神经延长。
扩张方式的神经延长,影响延长速度的因素颇多,1mm/d虽是理想神经延长速度,但与此相适的注水量却难以确定。本实验所用间隔注水方式简单、方便,亦符合Millesi等[3]关于神经扩张延长中“爬行现象”的描述,便于临床推广、应用。
, http://www.100md.com
笔者在神经扩张延长的同时,分别给予PEMF及bFGF处理。结果,NER分别为44.68%及45.00%,高于单纯扩张组(P<0.05,P<0.02),而MCV的下降却较低(P<0.002, P<0.001)。组织病理观察,两组的髓鞘崩解、空泡等神经变性改变轻微,而毛细血管及雪旺氏细胞增生、新生髓鞘及轴索却显著。说明PEMF及bFGF可减轻扩张期间的神经损伤,促进神经延长。笔者推测其可能促进神经再生的机制,一是促进神经毛细血管生成、扩张,改善了神经血流,从而有效保护神经功能;二是通过促进雪旺氏细胞增殖,促进了髓鞘形成,为神经再生修复创造条件。
急性神经牵拉实验表明,当神经延长率为16%～18%时,神经血流中断;而延长率在30%时,出现神经断裂;缓慢神经延长中,其延长率多数在30%左右。本实验已超过40%仍未出现不可逆神经损害。其巨大差异难以用单纯生物适应性解释。Ilizarov[6]在肢体延长过程中已观察到神经的胚胎样生长发育现象。笔者在实验中亦观察到雪旺氏细胞增殖及新生髓鞘及轴索。由此假定神经慢性延长的机制是:(1)持续张力作用下神经的生物适应性改变。(2)牵拉延长过程中,不可避免引起神经损伤。(3)损伤同时,神经的再生生长。
, http://www.100md.com
参考文献
[1]Wood RJ, Adson MH, Verbeck AC, et al. Controlled expansion of peripheral nerves: Comparision of nerve grafting and nerve expansion repair for canine nerve defects. J Trauma, 1990, 31∶686-689.
[2]姜保国,柴田富,王树寰,等.组织扩张器延长周围神经的实验研究.中华外科杂志, 1994, 32∶93-96.
[3]Millesi H, Z
ch G, Reihsner R, et al. Mechanical properities of peripheral nerves. Clin Orthop Rel Res, 1995, 14∶76., 百拇医药
[4]Skonlis TG, Lovice D, von Fricken K, et al. Nerve expansion the optimal answer for the short nerve gap: Behavioral analysis. Clin Orthop Rel Res, 1995, 314∶84-94.
[5]Hall GD, Van Wang fCW, Kung FT, et al. Peripheral nerve elongation with tissue expansion techniques. J Trauma, 1993, 3∶181-184.
[6]Ilizarov GA. The tension-stress effect on the genesis and growth of tissues: Part Ⅱ, the influence of the rate and frequency of distraction. Clin Orthop Rel Res, 1989, 239∶263-285.
(收稿:1998-01-05 修回:1998-02-13), 百拇医药