大鼠小腿三头肌神经终支选择切断的生物力学变化及临床意义
作者：武钢 徐达传
单位：武钢(第一军医大学 南方医院全军医用生物力学研究室，广东 广州510515)；徐达传(第一军医大学 解剖教研室，广东 广州510515)
关键词：神经切断术；肌张力；生物力学
第一军医大学学报000209
摘要：目的 为在肌门处选择性神经切断术治疗脑瘫下肢痉挛提供理论依据。方法 取24只体质量240～260 g的正常成年雄性SD大鼠，随机分为4组，每组6只。按小腿三头肌各肌门处神经终支的总数，设计切断终支的20%、40%、60%、80%。分别测小腿三头肌术前、术后强直收缩时的最大肌张力。结果 SD大鼠小腿三头肌最大肌张力，术前4组间均数比较无显著性差异。术后各组与其术前张力均数比较均有显著性差异。4个手术组术后张力均数比较，两两之间均有显著性差异。结论 在SD大鼠小腿三头肌肌门处，选择切断神经终支，可降低小腿三头肌肌张力。肌门处切断不同比例的神经终支，肌张力下降程度不同。
, http://www.100md.com
中图分类号：R337; R338 文献标识码：A
文章编号：1000-2588 (2000) 02-0163-03
The effects of selective partial neurotomy on the biomechanics of the triceps surae muscle and its clinical implicationsWU Gang，XU Da-chuan
(Institute of Clinical Anatomy, Nanfang Hospital, First Military Medical University, Guangzhou 510515, China)
Abstract: Objective To provide theoretical bases for the treatment of lower limb palsy with partial neurotomy in the muscle portal. Methods Tenty-four normal adult male SD rats weighing from 240 to 260 g were divided randomly into 4 groups, which received neurotomy of 20%, 40%, 60% and 80% of the neuropodion of the triceps surae muscle. The preoperative and postoperative maximum muscular tension of the triceps surae muscle during tonic contraction were measured. Results There was no significant difference in the maximum muscular tension of SD rat triceps surae muscle between the 4 groups before the operatoin. In contrast, significant reduction of the maximum muscular tension was observed in all groups after the operation. Conclusion The selective neurotomy of appropriate proportion of the neuopodion is effective to reduce the muscular tension of the triceps surae.
, 百拇医药
Key words: neurotomy; muscular tension; biomechanics
痉挛性脑瘫所致的踝痉挛、马蹄足，其原因是小腿三头肌痉挛张力增高，造成前后两侧肌力不平衡。小腿三头肌神经肌支切断手术虽可改善症状，但缺乏量化标准。如何确定神经肌支切断比例和张力下降程度的关系？若需保留一部分小腿三头肌肌力时如何选择神经切断的量？本文通过动物生物力学实验对上述问题进行研究，以期为临床提供实验依据。
1 材料和方法
1.1主要仪器设备
丹麦产Dantec牌 M2000型神经肌电图仪；力学试验微机控制及数据采集系统(Tway)，微机软件程序由本研究室设计； 上海产显微手术器械及头戴式手术放大镜。
1.2实验动物及实验准备
, 百拇医药
实验动物由第一军医大学实验动物中心提供。正常成年雄性SD大鼠24只，体质量240～260 g。2%戊巴比妥钠腹腔麻醉(40 mg/kg)。纵行切开膝至踝部伸侧皮肤，暴露胫神经，分离约1 cm长。神经肌电仪刺激电极钩住胫神经。将腓肠肌浅层组织游离，自跟腱远端切断，当动物跟腱切断时发生肌肉回缩。将跟腱拉到与远断端可对接，作为肌肉受到刺激强直收缩前的初长度。用普通电线内芯细铜丝3根作为张力传递线。铜丝一端缝于跟腱，另一端通过一滑轮固定于传感器上。传感器用法码标定，其精确度为0.25 g。传动滑轮应保证在传感器标定点的正下方。使小腿三头肌、拉线、滑轮在同一条水平线上，并和连于传感器的拉线相垂直。肌肉收缩时传感器和小腿三头肌起点之间不发生位移。在手术放大镜下，用显微器械在三头肌各肌门处稍分离，观察神经终支数目，并沿终支向肌支近侧稍分离一段距离。实验过程中由神经肌电仪提供电刺激，实验数据由力学试验微机及数据采集系统处理和存储。
1.3 实验条件
刺激电流30 mA，频率50 Hz，每次刺激时间2～3 s，每隔3～5 min刺激1次，刺激电极与胫神经应保持无张力接触。
, 百拇医药
1.4 动物分组
将24只大鼠随机分成4组，每组6只。每只动物仅测一侧后肢，不分左右。第1组(A)：神经终支切断2支，比例约占20%；第2组(B)：神经终支切断3～4支，比例约占40%；第3组(C)：神经终支切断5～6支，比例约占60%；第4组(D)：神经终支切断7～8支，比例约占80%。
1.5 实验方法
每只动物先测3次正常状态下最大肌张力(单位：N)，然后分别按设计的不同比例切断神经终支，再测术后的最大张力3次。
1.6 记录及统计方法
将所测每只动物最大肌张力，按术前、术后3次结果
均数配对。这样，每组有6对手术前、术后的数据。然后用配对t检验对各组数据进行比较。
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2 结果
SD大鼠小腿三头肌最大肌张力，术前4组间均数比较无显著性差异。术后各组与其术前张力均数之间均有显著性差异。4个手术组术后张力均数比较，两两之间均有显著性差异。4组肌张力测试结果见表1，肌张力数据统计配对t检验(SPSS软件包)比较结果见表2。
表1 4组动物小腿三头肌肌张力测试结果(N，
± s)
Tab.1 Muscle tension of triceps surae muscle of the 4 groups of animals (N, Mean± SD) Group A
Group B
Group C
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Group D
x1
x2
x3
x4
x5
x6
x7
x8
2.11± 0.14
2.03± 0.13
, 百拇医药
2.07± 0.10
1.48± 0.07
2.16± 0.06
1.52± 0.07
2.05± 0.07
0.77± 0.11
2.12± 0.22
2.01± 0.09
2.03± 0.06
1.46± 0.10
2.21± 0.10
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1.04± 0.10
2.38± 0.24
0.83± 0.17
2.25± 0.28
2.03± 0.10
2.15± 0.10
1.52± 0.06
2.02± 0.04
0.92± 0.04
1.96± 0.02
0.67± 0.11
, http://www.100md.com
2.14± 0.35
2.03± 0.27
2.23± 0.07
1.62± 0.09
2.07± 0.07
1.05± 0.04
2.01± 0.07
0.64± 0.18
2.05± 0.10
1.89± 0.12
2.18± 0.03
, 百拇医药
1.46± 0.12
2.14± 0.07
1.08± 0.07
2.12± 0.06
0.71± 0.10
2.17± 0.08
2.03± 0.04
2.19± 0.13
1.52± 0.12
2.15± 0.08
1.05± 0.05
, 百拇医药
2.04± 0.08
0.69± 0.01
表2 4组动物小腿三头肌肌张力配对t检验结果
Tab. 2 Paired-samples t test of the muscle tension of triceps surae muscle of the 4 groups of animals Group
t
P
A x1:x2
7.54
0.001
, 百拇医药
B x3:x4
25.21
0.000
C x5:x6
9.66
0.000
D x7:x8
32.45
0.000
3 讨论
3.1实验条件对肌张力的影响
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3.1.1 电刺激频率与肌张力 正常情况下体内由运动神经传到骨骼肌的兴奋冲动都是快速连续的，体内骨骼肌的收缩几乎都是完全强直收缩，产生的肌张力可达单收缩的4倍[1]。因此，实验条件下刺激不应用单刺激而应选用高频刺激，以使肌肉产生强直收缩，可接近或模拟临床上患者出现的肌痉挛状态。不同的肌肉达到强直收缩所需的刺激频率有所不同。本实验选择50次/s的频率可使小腿三头肌发生完全强直收缩。
3.1.2 初长度与肌张力 由于动物后肢一端和传感器固定，且连接两端的张力传递绳为非弹性材料，故肌肉收缩时不能缩短而只能产生张力，即出现等长收缩。如初长度小，则肌肉不能产生最大张力。如牵拉超过其弹性限度则可能造成组织损伤。
3.2 神经切断比例与肌张力下降的关系
本实验刺激神经部位在胫神经近三头肌支发出处。在肌门处选择切断神经的量从约20%开始，依次递增20%，直至切除约达80%。每组行神经支切断后肌张力均较术前有显著下降，而且切断比例不同的各组间也有显著性差异。神经支切断比例愈多，肌张力下降愈明显，但肌张力下降程度与切断比例并非呈等同关系。切断20%和40%组其张力分别降至术前的92.8%和70.7%，切断60%和80%组仍保留有52.9%和34.4%的张力，均未达肌肉失神经的比例。从本结果现象分析，神经纤维对肌纤维的支配可能有交叉重叠现象，致肌张力下降比例小于失神经比例。确切结果尚须进一步考证。
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3.3 肌张力下降的程度对治疗痉挛性脑瘫的意义
选择性脊神经后根切断术(SPR)[2]及闭孔神经切断术[3]都有引起肌力低下的报道，并且因肌力不平衡可致髋关节不稳[4、5]。Peacock[6]报道术后暂时性肌张力降低发生率可达30%，表现为弥漫性深度肢体肌力低下，肢体活动困难，但数周后可获改善，肌张力恢复正常，痉挛消失。预防方法[7]主要是控制脊神经后根神经纤维的切断比例，且术前应做好患者肢体肌力和肌张力的评价，避免切除过多使患者丧失原有的运动能力。
闭孔神经切断术可能会使全部内收肌功能遭到严重破坏。常规切断闭孔神经前支总干可能会使一些内收肌痉挛较轻的病例发生新的肌力失衡而致髋外展，下肢负重力线偏离中线。可通过采取保留部分肌支的方法来避免髋外展[8]。痉挛性脑瘫所致的小腿三头肌痉挛，应在病变早期，即痉挛的小腿三头肌尚未发生器质性病理变化时行神经切断，以减轻小腿三头肌的痉挛，延缓或减少肌肉纤维化等改变[7]。在肌门处选择神经支切断的目的在于解除痉挛性脑瘫患者的肢体痉挛，但在应用时选取切断比例应根据去神经比例与张力下降的关系来掌握选择，以维持肌肉正常活动的能力。神经切断比例应根据个案痉挛程度及术前肌力评价来决定。
, 百拇医药
基金项目：本课题由广东省自然科学基金资助(960332)
作者简介：武 钢(1963-)，男，河南汝南人，毕业于第一军医大学，硕士，主治医师，讲师
参考文献
1，乔健天. 肌细胞的收缩功能. 见:张镜如主编. 生理学[M]. 第4版. 北京: 人民卫生出版社, 1995. 61～7.
2，Laitinen LV, Nilsson S, Fugl-Meyes AR. Selective posterior rhizotomy for treatment of spastically[J]. J Neurol Sci, 1983, 58:895～9.
3，Matsuo T, Tada S, Hajime T. Insufficiency of the hip abductor after anterior obturator neurectomy in 42 children with cerebral palsy [J]. J Pediatr Orthop, 1986, 6:686～92.
, 百拇医药
4，Greene WB, Dietz FR, Goldbery MJ et al. Rapid progression of hip subtion in cerebral palsy after selective posterior rhizotomy [J]. J pediatr Orthop, 1991, 11:494～7.
5，Robert C, Heim TS, Park M et al. Changes in hip migration after selective dorsal rhizotomy for spastic quadriplegia in cerebral palsy[J]. J Neurosurg, 1995, 82: 567～71.
6，Peacock WJ, Arens LJ. Selective posterior rhizotomy for the relief of spasticity in cerebral palsy [J]. S Afr Medical J, 1982, 62:119～24.
7，朱葆伦, 周坤样, 应 灏. 小儿脑性瘫痪的手术治疗[J]. 中华小儿外科杂志, 1990, 11(5): 268～9.
收稿日期：1999-05-04, 百拇医药
单位：武钢(第一军医大学 南方医院全军医用生物力学研究室，广东 广州510515)；徐达传(第一军医大学 解剖教研室，广东 广州510515)
关键词：神经切断术；肌张力；生物力学
第一军医大学学报000209
摘要：目的 为在肌门处选择性神经切断术治疗脑瘫下肢痉挛提供理论依据。方法 取24只体质量240～260 g的正常成年雄性SD大鼠，随机分为4组，每组6只。按小腿三头肌各肌门处神经终支的总数，设计切断终支的20%、40%、60%、80%。分别测小腿三头肌术前、术后强直收缩时的最大肌张力。结果 SD大鼠小腿三头肌最大肌张力，术前4组间均数比较无显著性差异。术后各组与其术前张力均数比较均有显著性差异。4个手术组术后张力均数比较，两两之间均有显著性差异。结论 在SD大鼠小腿三头肌肌门处，选择切断神经终支，可降低小腿三头肌肌张力。肌门处切断不同比例的神经终支，肌张力下降程度不同。
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中图分类号：R337; R338 文献标识码：A
文章编号：1000-2588 (2000) 02-0163-03
The effects of selective partial neurotomy on the biomechanics of the triceps surae muscle and its clinical implicationsWU Gang，XU Da-chuan
(Institute of Clinical Anatomy, Nanfang Hospital, First Military Medical University, Guangzhou 510515, China)
Abstract: Objective To provide theoretical bases for the treatment of lower limb palsy with partial neurotomy in the muscle portal. Methods Tenty-four normal adult male SD rats weighing from 240 to 260 g were divided randomly into 4 groups, which received neurotomy of 20%, 40%, 60% and 80% of the neuropodion of the triceps surae muscle. The preoperative and postoperative maximum muscular tension of the triceps surae muscle during tonic contraction were measured. Results There was no significant difference in the maximum muscular tension of SD rat triceps surae muscle between the 4 groups before the operatoin. In contrast, significant reduction of the maximum muscular tension was observed in all groups after the operation. Conclusion The selective neurotomy of appropriate proportion of the neuopodion is effective to reduce the muscular tension of the triceps surae.
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Key words: neurotomy; muscular tension; biomechanics
痉挛性脑瘫所致的踝痉挛、马蹄足，其原因是小腿三头肌痉挛张力增高，造成前后两侧肌力不平衡。小腿三头肌神经肌支切断手术虽可改善症状，但缺乏量化标准。如何确定神经肌支切断比例和张力下降程度的关系？若需保留一部分小腿三头肌肌力时如何选择神经切断的量？本文通过动物生物力学实验对上述问题进行研究，以期为临床提供实验依据。
1 材料和方法
1.1主要仪器设备
丹麦产Dantec牌 M2000型神经肌电图仪；力学试验微机控制及数据采集系统(Tway)，微机软件程序由本研究室设计； 上海产显微手术器械及头戴式手术放大镜。
1.2实验动物及实验准备
, 百拇医药
实验动物由第一军医大学实验动物中心提供。正常成年雄性SD大鼠24只，体质量240～260 g。2%戊巴比妥钠腹腔麻醉(40 mg/kg)。纵行切开膝至踝部伸侧皮肤，暴露胫神经，分离约1 cm长。神经肌电仪刺激电极钩住胫神经。将腓肠肌浅层组织游离，自跟腱远端切断，当动物跟腱切断时发生肌肉回缩。将跟腱拉到与远断端可对接，作为肌肉受到刺激强直收缩前的初长度。用普通电线内芯细铜丝3根作为张力传递线。铜丝一端缝于跟腱，另一端通过一滑轮固定于传感器上。传感器用法码标定，其精确度为0.25 g。传动滑轮应保证在传感器标定点的正下方。使小腿三头肌、拉线、滑轮在同一条水平线上，并和连于传感器的拉线相垂直。肌肉收缩时传感器和小腿三头肌起点之间不发生位移。在手术放大镜下，用显微器械在三头肌各肌门处稍分离，观察神经终支数目，并沿终支向肌支近侧稍分离一段距离。实验过程中由神经肌电仪提供电刺激，实验数据由力学试验微机及数据采集系统处理和存储。
1.3 实验条件
刺激电流30 mA，频率50 Hz，每次刺激时间2～3 s，每隔3～5 min刺激1次，刺激电极与胫神经应保持无张力接触。
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1.4 动物分组
将24只大鼠随机分成4组，每组6只。每只动物仅测一侧后肢，不分左右。第1组(A)：神经终支切断2支，比例约占20%；第2组(B)：神经终支切断3～4支，比例约占40%；第3组(C)：神经终支切断5～6支，比例约占60%；第4组(D)：神经终支切断7～8支，比例约占80%。
1.5 实验方法
每只动物先测3次正常状态下最大肌张力(单位：N)，然后分别按设计的不同比例切断神经终支，再测术后的最大张力3次。
1.6 记录及统计方法
将所测每只动物最大肌张力，按术前、术后3次结果
均数配对。这样，每组有6对手术前、术后的数据。然后用配对t检验对各组数据进行比较。
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2 结果
SD大鼠小腿三头肌最大肌张力，术前4组间均数比较无显著性差异。术后各组与其术前张力均数之间均有显著性差异。4个手术组术后张力均数比较，两两之间均有显著性差异。4组肌张力测试结果见表1，肌张力数据统计配对t检验(SPSS软件包)比较结果见表2。
表1 4组动物小腿三头肌肌张力测试结果(N，
± s)Tab.1 Muscle tension of triceps surae muscle of the 4 groups of animals (N, Mean± SD) Group A
Group B
Group C
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Group D
x1
x2
x3
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x5
x6
x7
x8
2.11± 0.14
2.03± 0.13
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2.07± 0.10
1.48± 0.07
2.16± 0.06
1.52± 0.07
2.05± 0.07
0.77± 0.11
2.12± 0.22
2.01± 0.09
2.03± 0.06
1.46± 0.10
2.21± 0.10
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1.04± 0.10
2.38± 0.24
0.83± 0.17
2.25± 0.28
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2.15± 0.10
1.52± 0.06
2.02± 0.04
0.92± 0.04
1.96± 0.02
0.67± 0.11
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2.14± 0.35
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2.23± 0.07
1.62± 0.09
2.07± 0.07
1.05± 0.04
2.01± 0.07
0.64± 0.18
2.05± 0.10
1.89± 0.12
2.18± 0.03
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1.46± 0.12
2.14± 0.07
1.08± 0.07
2.12± 0.06
0.71± 0.10
2.17± 0.08
2.03± 0.04
2.19± 0.13
1.52± 0.12
2.15± 0.08
1.05± 0.05
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2.04± 0.08
0.69± 0.01
表2 4组动物小腿三头肌肌张力配对t检验结果
Tab. 2 Paired-samples t test of the muscle tension of triceps surae muscle of the 4 groups of animals Group
t
P
A x1:x2
7.54
0.001
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B x3:x4
25.21
0.000
C x5:x6
9.66
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D x7:x8
32.45
0.000
3 讨论
3.1实验条件对肌张力的影响
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3.1.1 电刺激频率与肌张力 正常情况下体内由运动神经传到骨骼肌的兴奋冲动都是快速连续的，体内骨骼肌的收缩几乎都是完全强直收缩，产生的肌张力可达单收缩的4倍[1]。因此，实验条件下刺激不应用单刺激而应选用高频刺激，以使肌肉产生强直收缩，可接近或模拟临床上患者出现的肌痉挛状态。不同的肌肉达到强直收缩所需的刺激频率有所不同。本实验选择50次/s的频率可使小腿三头肌发生完全强直收缩。
3.1.2 初长度与肌张力 由于动物后肢一端和传感器固定，且连接两端的张力传递绳为非弹性材料，故肌肉收缩时不能缩短而只能产生张力，即出现等长收缩。如初长度小，则肌肉不能产生最大张力。如牵拉超过其弹性限度则可能造成组织损伤。
3.2 神经切断比例与肌张力下降的关系
本实验刺激神经部位在胫神经近三头肌支发出处。在肌门处选择切断神经的量从约20%开始，依次递增20%，直至切除约达80%。每组行神经支切断后肌张力均较术前有显著下降，而且切断比例不同的各组间也有显著性差异。神经支切断比例愈多，肌张力下降愈明显，但肌张力下降程度与切断比例并非呈等同关系。切断20%和40%组其张力分别降至术前的92.8%和70.7%，切断60%和80%组仍保留有52.9%和34.4%的张力，均未达肌肉失神经的比例。从本结果现象分析，神经纤维对肌纤维的支配可能有交叉重叠现象，致肌张力下降比例小于失神经比例。确切结果尚须进一步考证。
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3.3 肌张力下降的程度对治疗痉挛性脑瘫的意义
选择性脊神经后根切断术(SPR)[2]及闭孔神经切断术[3]都有引起肌力低下的报道，并且因肌力不平衡可致髋关节不稳[4、5]。Peacock[6]报道术后暂时性肌张力降低发生率可达30%，表现为弥漫性深度肢体肌力低下，肢体活动困难，但数周后可获改善，肌张力恢复正常，痉挛消失。预防方法[7]主要是控制脊神经后根神经纤维的切断比例，且术前应做好患者肢体肌力和肌张力的评价，避免切除过多使患者丧失原有的运动能力。
闭孔神经切断术可能会使全部内收肌功能遭到严重破坏。常规切断闭孔神经前支总干可能会使一些内收肌痉挛较轻的病例发生新的肌力失衡而致髋外展，下肢负重力线偏离中线。可通过采取保留部分肌支的方法来避免髋外展[8]。痉挛性脑瘫所致的小腿三头肌痉挛，应在病变早期，即痉挛的小腿三头肌尚未发生器质性病理变化时行神经切断，以减轻小腿三头肌的痉挛，延缓或减少肌肉纤维化等改变[7]。在肌门处选择神经支切断的目的在于解除痉挛性脑瘫患者的肢体痉挛，但在应用时选取切断比例应根据去神经比例与张力下降的关系来掌握选择，以维持肌肉正常活动的能力。神经切断比例应根据个案痉挛程度及术前肌力评价来决定。
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基金项目：本课题由广东省自然科学基金资助(960332)
作者简介：武 钢(1963-)，男，河南汝南人，毕业于第一军医大学，硕士，主治医师，讲师
参考文献
1，乔健天. 肌细胞的收缩功能. 见:张镜如主编. 生理学[M]. 第4版. 北京: 人民卫生出版社, 1995. 61～7.
2，Laitinen LV, Nilsson S, Fugl-Meyes AR. Selective posterior rhizotomy for treatment of spastically[J]. J Neurol Sci, 1983, 58:895～9.
3，Matsuo T, Tada S, Hajime T. Insufficiency of the hip abductor after anterior obturator neurectomy in 42 children with cerebral palsy [J]. J Pediatr Orthop, 1986, 6:686～92.
, 百拇医药
4，Greene WB, Dietz FR, Goldbery MJ et al. Rapid progression of hip subtion in cerebral palsy after selective posterior rhizotomy [J]. J pediatr Orthop, 1991, 11:494～7.
5，Robert C, Heim TS, Park M et al. Changes in hip migration after selective dorsal rhizotomy for spastic quadriplegia in cerebral palsy[J]. J Neurosurg, 1995, 82: 567～71.
6，Peacock WJ, Arens LJ. Selective posterior rhizotomy for the relief of spasticity in cerebral palsy [J]. S Afr Medical J, 1982, 62:119～24.
7，朱葆伦, 周坤样, 应 灏. 小儿脑性瘫痪的手术治疗[J]. 中华小儿外科杂志, 1990, 11(5): 268～9.
收稿日期：1999-05-04, 百拇医药