全椎板切除后椎板再生机制的实验研究c
作者：沈康平 李家顺 贾连顺 陈正形 顾晓民 宋海涛 来茂德
单位：沈康平(第二军医大学长征医院骨科，上海200003)；李家顺(第二军医大学长征医院骨科，上海200003)；贾连顺(第二军医大学长征医院骨科，上海200003)；陈正形(浙江医科大学第二医院骨科)；顾晓民(杭州市第二医院骨科)
关键词：椎板切除术；椎管狭窄；骨再生
第二军医大学学报000712 [摘要] 目的: 探讨全椎板切除后椎板再生的机制。方法: 以家兔为动物模型行全椎板切除术后，肉眼观察、切片病理观察、CT扫描和三维结构重建，计算机图像分析定量测定。结果:全椎板切除后在椎板缺损部位纤维化，首先是在骨组织缺损的边缘软骨组织形成，然后再演变为骨组织，最后形成再生椎板。椎板再生后椎管面积和矢状径比正常椎管小(P<0.01)。结论: 椎板再生是软骨内骨化的过程，并证实了椎板再生的方式是骨组织逐渐再生。再生的椎板导致椎管狭窄，椎管狭窄与纤维组织的侵入有关。
, 百拇医药
[中图分类号] R 681.53 [文献标识码] A
[文章编号] 0258-879X(2000)07-0639-03
Mechanism of bone-regeneration after total laminectomy: an experimental study in rabbits
SHEN Kang-Ping LI Jia-Shun JIA Lian-Shun SONG Hai-Tao
(Department of Orthopaedics, Changzheng Hospital, Second Military Medical University, Shanghai 200003, China)
CHEN Zheng-Xing
, 百拇医药
(Department of Orthopaedics, The Second Affiliated Hospital, Zhejiang Medical University)
GU Xiao-Min
(Department of Orthopaedics, The Second Hospital of Hangzhou)
LAI Mao-De
(Department of Pathology， Zhejiang Medical University)
[ABSTRACT] Objective: To study the mechanism of bone-regeneration and spinal stenosis after laminectomy in rabbits. Methods: The results were evaluated by gross anatomical appearance, microscopical evaluation, CT scan and computed imaging analysis. Results: There was fibrous tissue in the defect of lamina after laminectomy. First formed cartilaginous tissue in fibrous, and then evolved into osseous tissues, and finally into. regenerate lamina. The area and sagittal diameter of spinal canal of test segments was smaller than normal segments (P<0.01). Conclusion: Bone-regeneration after laminectomy is the process of endochondral ossification. The type of bone-regeneration is identified. Bone-regeneration post-laminectomy causes spinal stenosis which relates to the invasion of fibrous tissue.
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[KEY WORDS] laminectomy； spinal stenosis； bone-regeneration
自从1900年首次报道全椎板切除术治疗椎管狭窄并获得较好的临床效果以来，这一手术方法的疗效已有众多报道。但随着手术数量的增多，一些术后并发症，如椎板再生，以及再生后引起椎管狭窄也逐渐被人们所认识[1～4]，然而对全椎板切除后椎板再生机制的研究报道很少。本实验目的是研究全椎板切除后椎板再生的机制。
1 材料和方法
1.1 实验动物 雄性家兔28只，体质量2.0～2.5 kg，平均体质量2.3 kg。随机分为2组：A组为实验组，共18只，其中9只L4为实验节段，9只L6为实验节段；B组为正常对照组，共10只。
1.2 实验方法 2%戊巴比妥钠30 mg/kg耳静脉缓慢推注麻醉。无菌术下取腰背部切口,自L4～6。暴露L4 或L6 椎板，用尖头咬骨钳咬除，造成0.6 cm×1.0 cm椎板缺损。保留完整硬膜，彻底止血。依次缝合肌肉、筋膜和皮肤。术后同一饲养条件下饲养。
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1.3 观察项目和检测方法
1.3.1 肉眼观察 实验组家兔分别在2，4，8和18周各处死3，3，2和10只。观察手术部位有无感染，椎板是否再生，椎管的形状，以及有无压迫脊髓。另外处死10只正常家兔，取得与18周组相应数量的L4和L6脊柱。
1.3.2 光镜观察 将包括骶棘肌在内的L4 或L6 脊柱在10%甲醛中固定， 10%硝酸中脱钙，脱水和石蜡包埋，每段横切片2枚，厚10 μm，H-E染色，在光镜下观察各组病理情况。
1.3.3 CT扫描和三维结构重建 术后18周，对10只实验组家兔进行CT扫描，(层厚2 mm)，以及三维结构重建，观察椎板再生情况、椎管形态。
1.3.4 计算机图像分析 实验组和正常对照组18周病理切片在同一放大倍数下进行显微图像摄影，摄取整张图像，摄取的照片扫描输入电子计算机，进行病理图像定量测定椎管面积和脊髓面积，椎管矢状径和脊髓矢状径。
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1.4 统计学处理 数据以
±s表示，采用t检验。
2 结 果
2.1 肉眼观察 实验组手术部位均无感染征象。术后2周，全椎板切除部位有大量瘢痕形成。4周后，实验节段硬膜后方瘢痕更加明显，对脊髓产生压迫。8周时，实验节段硬膜后方瘢痕组织已变硬，椎板缺损处宽度明显变窄。18周时全椎板切除区域已被骨性组织替代，椎管变形且明显变狭。
2.2 光镜观察 实验节段术后2周，骶棘肌深部至椎板切除区域有大量成纤维细胞、毛细血管和浆细胞构成的肉芽组织出现，压迫脊髓，且有软骨母细胞和成骨母细胞出现。在紧邻骨缺损的边缘有软骨组织出现。术后4周，椎板缺损处血管减少，无浆细胞，成纤维细胞转化为纤维细胞，开始纤维化，纤维组织对脊髓压迫更严重，使脊髓明显变形，出现破骨细胞和成骨细胞。在紧邻骨缺损的边缘已有编织骨出现，稍远处出现软骨组织，全椎板切除宽度开始变窄。在剥离的骨膜下有骨组织出现。术后8周，椎板缺损区域出现致密的纤维组织，在紧邻骨缺损的边缘有大量的编织骨出现，软骨组织明显增多，全椎板切除宽度明显变窄。术后18周，椎板再生已完成，出现成熟板层样骨，有骨髓组织出现，椎管变形明显。
, 百拇医药
2.3 CT扫描和三维结构重建 实验组术后18周进行CT扫描和三维结构重建，观察到全椎板切除区域椎板已重建，椎管变窄。
2.4 计算机图像分析 实验组和正常对照组的脊髓/椎管面积比值分别为(0.625±0.031) ，(0.512±0.024)，两者有显著性差异(P<0.01)。实验组和正常对照组的脊髓/椎管矢状径比值分别为(0.727±0.049)， (0.598±0.052)，两者有显著性差异(P<0.01)。
3 讨 论
全椎板切除后椎板再生，有较多的文献报道[1～4]，但是对椎板再生的机制仍不清楚。虽然Postacchini等[3]研究过椎板再生的方式，但对再生的机制仍未提及。Postacchini等对椎板切除患者随访观察后,推测椎板再生有两种方式：一是在术中切除的椎板和关节突部位的骨组织逐渐再生。另一种是在全椎板切除或椎板部分切除区域的纤维组织中，骨组织小岛融合和扩大，从而形成再生椎板。本实验中观察到全椎板切除后椎板再生的方式是：骨组织再生始于切除后骨缺损的边缘,逐渐由两侧向中央融合直至椎板再生完成。这种方式与Postacchini等所推测的椎板再生的第一种方式相符。在本实验中未观察到Postacchini等所推测的第二种椎板再生的方式，虽然在椎板切除时剥离的骨膜下也观察到成骨，呈局灶性，但未能互相融合形成一层新骨使椎板再生，对椎板再生不是主要的因素。在临床文献报道中，椎板的再生是以不完全再生为主，并且时间较长。如Posttacchini等报道的研究中，患者的平均随访时间是8.6年，其中轻度和中度骨再生占76%，重度骨再生只有12%。在Chen等[4]报道的研究中，患者的平均随访时间是4.5年，轻度和中度骨再生是79%，重度骨再生也只有15%。本实验中椎板全部完全再生，时间只有18周，这与骨缺损的大小有关，家兔的全椎板切除后缺损较小，而人类的椎板缺损均较大。
, 百拇医药
全椎板切除后椎板再生的机制是在椎板切除后，首先由增生的纤维母细胞和新生的毛细血管侵入。增生的纤维母细胞和新生的毛细血管所形成的肉芽组织进一步分化，分化出骨母细胞，再由骨母细胞分化为软骨母细胞，在术后2周已经有透明软骨形成。4～8周时出现软骨退化，血管、骨母细胞和破骨细胞进入软骨，发生钙盐沉着，演变成编织骨。在破骨细胞和骨母细胞的共同参与下编织骨改建为板层样骨，在术后18周有皮质骨和髓腔出现。骨组织的形成有两种方式，一种是膜内骨化，另外一种是软骨内骨化。本实验所观察到的骨再生主要是软骨内骨化。全椎板切除后椎板可以部分再生或完全再生，再生的椎板导致椎管狭窄，影像学研究发现不同程度的椎管再狭窄发生在中度和重度骨再生的患者[3]。同时椎管再狭窄使症状复发，中度到重度骨再生的患者在随访的中期到后期出现症状[4]。在本实验中发现椎管再狭窄的主要原因是：背侧损伤了的骶棘肌粗糙面的成纤维细胞侵入缺损区域，纤维组织逐渐形成，在椎板缺损区域填充，并且使脊髓受压，随着纤维组织向软骨组织、骨组织的演变直至椎板再生完成，这种压迫持续存在。因此全椎板切除后尽管椎板再生，但椎管狭窄仍然存在。
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基金项目：上海市医学领先专业重点学科基金资助项目(1995-Ⅳ008，1998-Ⅳ-008)。
作者简介：沈康平(1965-)，男(汉族)，博士，主治医师。
作者单位：宋海涛(第二军医大学长征医院骨科，上海200003)
来茂德(浙江医科大学病理科)
[参 考 文 献]
[1] Brodsky AE. Post-laminectomy and post-fusion stenosis of the lumbar spine[J]. Clin Orthop, 1976,115(2): 130-139.
[2] Verbiest H. Results of surgical treatment of idipathic developmental stenosis of the lumbar vertebral canal, a review of twenty-seven years experience[J]. J Bone Joint Surg Br,1977,59(2): 181-189.
, http://www.100md.com
[3] Postacchini F，Cinitti G. Bone regrowth after surgical decompression for lumbar spinal stenosis[J]. J Bone Joint Surg Br, 1992, 74(6): 862-869.
[4] Chen Q， Baba H. Kamitani K， et al. Postoperative bone regrowth in lumbar spinal stenosis. A multivariate analysis of 48 patients[J]. Spine, 1994, 19(19): 2144-2149.
[收稿日期] 2000-01-05
[修回日期] 2000-05-11, http://www.100md.com
单位：沈康平(第二军医大学长征医院骨科，上海200003)；李家顺(第二军医大学长征医院骨科，上海200003)；贾连顺(第二军医大学长征医院骨科，上海200003)；陈正形(浙江医科大学第二医院骨科)；顾晓民(杭州市第二医院骨科)
关键词：椎板切除术；椎管狭窄；骨再生
第二军医大学学报000712 [摘要] 目的: 探讨全椎板切除后椎板再生的机制。方法: 以家兔为动物模型行全椎板切除术后，肉眼观察、切片病理观察、CT扫描和三维结构重建，计算机图像分析定量测定。结果:全椎板切除后在椎板缺损部位纤维化，首先是在骨组织缺损的边缘软骨组织形成，然后再演变为骨组织，最后形成再生椎板。椎板再生后椎管面积和矢状径比正常椎管小(P<0.01)。结论: 椎板再生是软骨内骨化的过程，并证实了椎板再生的方式是骨组织逐渐再生。再生的椎板导致椎管狭窄，椎管狭窄与纤维组织的侵入有关。
, 百拇医药
[中图分类号] R 681.53 [文献标识码] A
[文章编号] 0258-879X(2000)07-0639-03
Mechanism of bone-regeneration after total laminectomy: an experimental study in rabbits
SHEN Kang-Ping LI Jia-Shun JIA Lian-Shun SONG Hai-Tao
(Department of Orthopaedics, Changzheng Hospital, Second Military Medical University, Shanghai 200003, China)
CHEN Zheng-Xing
, 百拇医药
(Department of Orthopaedics, The Second Affiliated Hospital, Zhejiang Medical University)
GU Xiao-Min
(Department of Orthopaedics, The Second Hospital of Hangzhou)
LAI Mao-De
(Department of Pathology， Zhejiang Medical University)
[ABSTRACT] Objective: To study the mechanism of bone-regeneration and spinal stenosis after laminectomy in rabbits. Methods: The results were evaluated by gross anatomical appearance, microscopical evaluation, CT scan and computed imaging analysis. Results: There was fibrous tissue in the defect of lamina after laminectomy. First formed cartilaginous tissue in fibrous, and then evolved into osseous tissues, and finally into. regenerate lamina. The area and sagittal diameter of spinal canal of test segments was smaller than normal segments (P<0.01). Conclusion: Bone-regeneration after laminectomy is the process of endochondral ossification. The type of bone-regeneration is identified. Bone-regeneration post-laminectomy causes spinal stenosis which relates to the invasion of fibrous tissue.
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[KEY WORDS] laminectomy； spinal stenosis； bone-regeneration
自从1900年首次报道全椎板切除术治疗椎管狭窄并获得较好的临床效果以来，这一手术方法的疗效已有众多报道。但随着手术数量的增多，一些术后并发症，如椎板再生，以及再生后引起椎管狭窄也逐渐被人们所认识[1～4]，然而对全椎板切除后椎板再生机制的研究报道很少。本实验目的是研究全椎板切除后椎板再生的机制。
1 材料和方法
1.1 实验动物 雄性家兔28只，体质量2.0～2.5 kg，平均体质量2.3 kg。随机分为2组：A组为实验组，共18只，其中9只L4为实验节段，9只L6为实验节段；B组为正常对照组，共10只。
1.2 实验方法 2%戊巴比妥钠30 mg/kg耳静脉缓慢推注麻醉。无菌术下取腰背部切口,自L4～6。暴露L4 或L6 椎板，用尖头咬骨钳咬除，造成0.6 cm×1.0 cm椎板缺损。保留完整硬膜，彻底止血。依次缝合肌肉、筋膜和皮肤。术后同一饲养条件下饲养。
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1.3 观察项目和检测方法
1.3.1 肉眼观察 实验组家兔分别在2，4，8和18周各处死3，3，2和10只。观察手术部位有无感染，椎板是否再生，椎管的形状，以及有无压迫脊髓。另外处死10只正常家兔，取得与18周组相应数量的L4和L6脊柱。
1.3.2 光镜观察 将包括骶棘肌在内的L4 或L6 脊柱在10%甲醛中固定， 10%硝酸中脱钙，脱水和石蜡包埋，每段横切片2枚，厚10 μm，H-E染色，在光镜下观察各组病理情况。
1.3.3 CT扫描和三维结构重建 术后18周，对10只实验组家兔进行CT扫描，(层厚2 mm)，以及三维结构重建，观察椎板再生情况、椎管形态。
1.3.4 计算机图像分析 实验组和正常对照组18周病理切片在同一放大倍数下进行显微图像摄影，摄取整张图像，摄取的照片扫描输入电子计算机，进行病理图像定量测定椎管面积和脊髓面积，椎管矢状径和脊髓矢状径。
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1.4 统计学处理 数据以
±s表示，采用t检验。2 结 果
2.1 肉眼观察 实验组手术部位均无感染征象。术后2周，全椎板切除部位有大量瘢痕形成。4周后，实验节段硬膜后方瘢痕更加明显，对脊髓产生压迫。8周时，实验节段硬膜后方瘢痕组织已变硬，椎板缺损处宽度明显变窄。18周时全椎板切除区域已被骨性组织替代，椎管变形且明显变狭。
2.2 光镜观察 实验节段术后2周，骶棘肌深部至椎板切除区域有大量成纤维细胞、毛细血管和浆细胞构成的肉芽组织出现，压迫脊髓，且有软骨母细胞和成骨母细胞出现。在紧邻骨缺损的边缘有软骨组织出现。术后4周，椎板缺损处血管减少，无浆细胞，成纤维细胞转化为纤维细胞，开始纤维化，纤维组织对脊髓压迫更严重，使脊髓明显变形，出现破骨细胞和成骨细胞。在紧邻骨缺损的边缘已有编织骨出现，稍远处出现软骨组织，全椎板切除宽度开始变窄。在剥离的骨膜下有骨组织出现。术后8周，椎板缺损区域出现致密的纤维组织，在紧邻骨缺损的边缘有大量的编织骨出现，软骨组织明显增多，全椎板切除宽度明显变窄。术后18周，椎板再生已完成，出现成熟板层样骨，有骨髓组织出现，椎管变形明显。
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2.3 CT扫描和三维结构重建 实验组术后18周进行CT扫描和三维结构重建，观察到全椎板切除区域椎板已重建，椎管变窄。
2.4 计算机图像分析 实验组和正常对照组的脊髓/椎管面积比值分别为(0.625±0.031) ，(0.512±0.024)，两者有显著性差异(P<0.01)。实验组和正常对照组的脊髓/椎管矢状径比值分别为(0.727±0.049)， (0.598±0.052)，两者有显著性差异(P<0.01)。
3 讨 论
全椎板切除后椎板再生，有较多的文献报道[1～4]，但是对椎板再生的机制仍不清楚。虽然Postacchini等[3]研究过椎板再生的方式，但对再生的机制仍未提及。Postacchini等对椎板切除患者随访观察后,推测椎板再生有两种方式：一是在术中切除的椎板和关节突部位的骨组织逐渐再生。另一种是在全椎板切除或椎板部分切除区域的纤维组织中，骨组织小岛融合和扩大，从而形成再生椎板。本实验中观察到全椎板切除后椎板再生的方式是：骨组织再生始于切除后骨缺损的边缘,逐渐由两侧向中央融合直至椎板再生完成。这种方式与Postacchini等所推测的椎板再生的第一种方式相符。在本实验中未观察到Postacchini等所推测的第二种椎板再生的方式，虽然在椎板切除时剥离的骨膜下也观察到成骨，呈局灶性，但未能互相融合形成一层新骨使椎板再生，对椎板再生不是主要的因素。在临床文献报道中，椎板的再生是以不完全再生为主，并且时间较长。如Posttacchini等报道的研究中，患者的平均随访时间是8.6年，其中轻度和中度骨再生占76%，重度骨再生只有12%。在Chen等[4]报道的研究中，患者的平均随访时间是4.5年，轻度和中度骨再生是79%，重度骨再生也只有15%。本实验中椎板全部完全再生，时间只有18周，这与骨缺损的大小有关，家兔的全椎板切除后缺损较小，而人类的椎板缺损均较大。
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全椎板切除后椎板再生的机制是在椎板切除后，首先由增生的纤维母细胞和新生的毛细血管侵入。增生的纤维母细胞和新生的毛细血管所形成的肉芽组织进一步分化，分化出骨母细胞，再由骨母细胞分化为软骨母细胞，在术后2周已经有透明软骨形成。4～8周时出现软骨退化，血管、骨母细胞和破骨细胞进入软骨，发生钙盐沉着，演变成编织骨。在破骨细胞和骨母细胞的共同参与下编织骨改建为板层样骨，在术后18周有皮质骨和髓腔出现。骨组织的形成有两种方式，一种是膜内骨化，另外一种是软骨内骨化。本实验所观察到的骨再生主要是软骨内骨化。全椎板切除后椎板可以部分再生或完全再生，再生的椎板导致椎管狭窄，影像学研究发现不同程度的椎管再狭窄发生在中度和重度骨再生的患者[3]。同时椎管再狭窄使症状复发，中度到重度骨再生的患者在随访的中期到后期出现症状[4]。在本实验中发现椎管再狭窄的主要原因是：背侧损伤了的骶棘肌粗糙面的成纤维细胞侵入缺损区域，纤维组织逐渐形成，在椎板缺损区域填充，并且使脊髓受压，随着纤维组织向软骨组织、骨组织的演变直至椎板再生完成，这种压迫持续存在。因此全椎板切除后尽管椎板再生，但椎管狭窄仍然存在。
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基金项目：上海市医学领先专业重点学科基金资助项目(1995-Ⅳ008，1998-Ⅳ-008)。
作者简介：沈康平(1965-)，男(汉族)，博士，主治医师。
作者单位：宋海涛(第二军医大学长征医院骨科，上海200003)
来茂德(浙江医科大学病理科)
[参 考 文 献]
[1] Brodsky AE. Post-laminectomy and post-fusion stenosis of the lumbar spine[J]. Clin Orthop, 1976,115(2): 130-139.
[2] Verbiest H. Results of surgical treatment of idipathic developmental stenosis of the lumbar vertebral canal, a review of twenty-seven years experience[J]. J Bone Joint Surg Br,1977,59(2): 181-189.
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[3] Postacchini F，Cinitti G. Bone regrowth after surgical decompression for lumbar spinal stenosis[J]. J Bone Joint Surg Br, 1992, 74(6): 862-869.
[4] Chen Q， Baba H. Kamitani K， et al. Postoperative bone regrowth in lumbar spinal stenosis. A multivariate analysis of 48 patients[J]. Spine, 1994, 19(19): 2144-2149.
[收稿日期] 2000-01-05
[修回日期] 2000-05-11, http://www.100md.com