当前位置: 首页 > 期刊 > 《第二军医大学学报》 > 2000年第7期
编号:10214728
预防全椎板切除后椎管再狭窄的实验研究
http://www.100md.com 《第二军医大学学报》 2000年第7期
     作者:沈康平 陈正形 李家顺 贾连顺 宋海涛 顾晓民 来茂德

    单位:沈康平(第二军医大学长征医院骨科,上海200003);陈正形(浙江医科大学附属第二医院骨科);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);宋海涛(第二军医大学长征医院骨科,上海200003)

    关键词:椎板切除术;椎管狭窄;多孔磷酸钙;骨再生

    第二军医大学学报000711 [摘要] 目的:探讨多孔磷酸钙人工椎板预防全椎板切除后椎管再狭窄的效果。方法: 以家兔为动物模型,行全椎板切除术后多孔磷酸钙人工椎板置换,大体观察、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椎管面积和矢状径。结果:多孔磷酸钙人工椎板节段的椎管面积和矢状径比空白节段明显增大(P<0.01),与正常对照节段无显著性差异。结论:多孔磷酸钙人工椎板能有效地预防椎板再生后椎管狭窄,并认为椎管狭窄与纤维组织的侵入有关。
, http://www.100md.com
    [中图分类号] R 681.53 [文献标识码] A

    [文章编号] 0258-879X(2000)07-0636-03

    Prevention of recurrent stenosis 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 LAI Mao-De
, http://www.100md.com
    (Department of Orthopaedics, Second affiliated Hospital, Zhejiang Medical University)

    GU Xiao-Min

    (Department of Orthopaedics, Second Hospital of Hangzhou)

    [ABSTRACT] Objective: To study the prevention of recurrent stenosis after laminectomy in rabbits. Methods: Porous calicium phosphate artificial lamina was used in rabbits after total laminectomy. Evaluation was done by gross anatomical appearance, microscopical evaluation, CT scan and computed imaging analysis. Results: The area and sagittal diameter of spinal canal of lamina implanted sites was larger than unimplanted ites(P<0.01), and no significant difference was found between the implanted group and control group. Conclusion: The porous calcium phosphate artificial lamina can prevent recurrent stenosis after laminectomy. Bone-regeneration after laminectomy may cause spinal stenosis, which is related with the invasion of fibrous tissue.
, http://www.100md.com
    [KEY WORDS] laminectomy; spinal stenosis; porous calcium phosphate; bone-regeneration

    全椎板切除术治疗椎管狭窄曾是较为常用的手术方法,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重视[1,2]。本实验旨在用多孔磷酸钙人工椎板预防全椎板切除后椎板再生造成的椎管再狭窄。

    1 材料和方法

    1.1 实验动物 家兔28只,体质量(2.3±0.2)kg。随机分为:实验组18只,再分为A,B两组,各9只。A组L6为多孔磷酸钙人工椎板植入节段,L4为空白对照节段;B组L4为多孔磷酸钙人工椎板植入节段,L6为空白对照节段。正常对照组共10只。
, 百拇医药
    1.2 材料 多孔磷酸钙人工骨椎板大小1.0 cm×0.8 cm×0.4 cm, 含孔率40%~60%,孔径100~600 μm,磷酸三钙和羟基磷灰石之比是3∶1。

    1.3 实验方法 2%戊巴比妥钠(30 mg/kg)兔耳静脉缓慢推注麻醉,无菌术下取腰背部切口, 暴露L4和L6椎板,咬除椎板。彻底止血后在其中一处覆盖多孔磷酸钙人工椎板,通过软组织间缝合固定,另一处作空白对照。术后同一饲养条件下饲养。

    1.4 观察项目 (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,多孔磷酸钙人工椎板与周围骨组织结合的牢固程度。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。(2)光镜观察:在L4 和L6 脊柱各取得横切片2枚,厚10 μm,H-E染色。观察新生骨组织数量和形态,多孔磷酸钙人工椎板残存量,有无出现炎症细胞等排异反应,以及椎管的形态。(3) CT扫描和三维结构重建:术后18周进行CT扫描,三维结构重建。观察椎板再生情况,椎管形态,多孔磷酸钙人工椎板与周围骨组织结合情况。(4) 计算机图像分析:实验18周组和正常对照组的病理切片在同一放大倍数下进行显微图像摄影,输入电子计算机,定量测定椎管面积和脊髓面积,椎管矢状径和脊髓矢状径。
, http://www.100md.com
    1.5 统计学处理 数据以±s表示,采用q检验。

    2 结 果

    2.1 大体观察结果 实验组手术部位均无感染征象。术后2周,在空白对照节段全椎板切除部位有大量瘢痕形成。植入人工椎板节段,在人工椎板与硬膜间未见有明显瘢痕组织,人工椎板与骨组织已结合。4周后,空白对照节段硬膜后方瘢痕对脊髓产生压迫。人工椎板节段脊髓未受压迫。8周时,空白对照节段椎板缺损处宽度明显变窄。在人工椎板节段,人工椎板机械强度增加。18周时空白对照节段的全椎板切除区域已被骨性组织替代,脊髓受压。人工椎板大部分被骨组织替代,形成完整的椎板,椎管无明显狭窄。

    2.2 光镜观察结果

    2.2.1 空白对照节段 术后2周,骶棘肌深部至椎板切除区域有大量肉芽组织出现,压迫脊髓,有软骨母细胞和成骨母细胞出现。在紧邻骨缺损的边缘已有软骨组织形成。术后4周,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,全椎板切除宽度开始变窄。术后8周,出现大量致密的纤维组织,编织骨和软骨组织明显增多,椎板切除宽度明显变窄(图1A)。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,椎管明显变窄。
, http://www.100md.com
    2.2.2 人工椎板节段 术后2周,骶棘肌深部至多孔磷酸钙人工椎板表面出现大量肉芽组织,硬膜后方至人工椎板深部有少量的肉芽组织。人工椎板与骨组织之间无纤维间隔,毛细血管和成纤维细胞束插入与骨组织相邻的人工椎板孔腔中,并且有成骨母细胞和软骨母细胞出现。术后4周,与骨组织相邻区域的人工椎板中已出现编织骨,成骨母细胞、成骨细胞和破骨细胞活跃,脊髓未受压迫。术后8周,在邻近骨组织区域编织骨向板层样骨组织演变,稍远处是编织骨,最远处仍是早期变化(图1B)。术后18周,椎板再生全部完成,椎管无变形。

    图 1 术后8周空白对照节段与人工椎板节段结构(H-E,×40)

    Fig 1 Structure of the sites of laminectomy defects and implantation, eight weeks after surgery (H-E,×40)
, http://www.100md.com
    A: The sites of laminectomy defects were filled with fibrous tissue, its caused significant compression of spinal cord;

    B: Lamellar and woren bone could be identified, fibrovascular tissue infiltrated into the pores

    2.3 CT扫描和三维结构重建 本组患者术后18周观察到空白对照节段椎板已重建,椎管变形、变窄。人工椎板节段发现人工椎板与骨组织已连接,已无法分清骨组织和人工椎板,椎管无明显变形、变窄。

    2.4 计算机图像分析 空白对照节段的脊髓/椎管面积比值大于人工椎板节段(P<0.01)。正常对照组节段脊髓/椎管面积比值和人工椎板节段相比,两者无显著性差异。空白对照节段的脊髓/椎管矢状径比值大于人工椎板节段(P<0.01)。正常对照组节段脊髓/椎管矢状径比值和人工椎板节段相比,两者无显著性差异(表1)。
, 百拇医药
    表 1 脊髓/椎管面积比值和脊髓/椎管

    矢状径比值测定结果

    Tab 1 Results of spinal cord/canal area ratio

    and spinal cord/canal sagittal diameter ratio (n=10,±s) Group

    Spinal cord/canal area

    Spinal cord/canal

    sagittal diameter

    Implanted
, http://www.100md.com
    0.525+0.028

    0.602+0.058

    Unimplanted

    0.625+0.031**

    0.727+0.049**

    Normal

    0.512+0.024

    0.598+0.052

    **P<0.01 vs implanted group3 讨 论

    最近国内外有较多椎板完全再生的文献报道[1,2]。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,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。但是对椎板再生后导致的椎管再狭窄的机制很少提及。在本实验中通过对全椎板切除后病理过程的观察,认为椎管再狭窄的机制是: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。全椎板切除后尽管椎板再生,但椎管狭窄仍然存在。而纤维化主要由背侧损伤了的骶棘肌粗糙面的成纤维细胞侵入肌间血肿所致[3]。因此,预防椎管再狭窄的关键在于防止全椎板切除后填充的纤维组织对脊髓或硬膜囊的压迫。另外必须清醒地意识到全椎板切除后手术部位的纤维化是正常的病理反应,预防纤维组织对脊髓或硬膜囊的压迫比防止纤维组织的形成显得更有实际意义。
, 百拇医药
    有效地预防纤维组织压迫脊髓或硬膜囊必须在骶棘肌之间置一层隔离性膜,防止来自骶棘肌深部的成纤维细胞侵入至椎板缺损区域形成纤维组织,避免对脊髓压迫。作为隔离性材料首先必须有坚硬的特性,才能有效地防止纤维组织的压迫,维持椎管的容积。本实验采用的多孔磷酸钙人工椎板具备坚硬的特性。其次隔离材料必须具备良好的生物相容性,否则会增加周围组织异物反应,出现炎性浸润和渗出,增加纤维化的程度[4]。众多的实验研究和临床资料表明[5~8],磷酸钙人工骨具有良好的生物相容性。构成磷酸钙的主要离子与人体骨内矿物质的主要成分相同,均是钙和磷离子,能以正常方式利用。另外,符合标准的隔离材料必须是长久性的材料。在本实验中观察到椎板缺损区域的纤维组织在2周时已开始形成,在4~8周达到高峰,因此隔离材料必须在局部存留较长的时间才能有足够的时间完善其屏障作用,维持椎管的容积,而一些降解、吸收快的材料预防椎管狭窄效果必定不佳。虽然多孔磷酸钙人工椎板能生物降解,但是在生物降解的同时伴随着骨组织的内生性生长,具有引导骨组织内生性生长的能力[9]。正因为有这种特性使全椎板切除后,新生骨组织得到“定向”生长,沿着多孔磷酸钙人工椎板生长,使椎板得到很好的再生,并且使再生的椎板形状与人工椎板的形状一致,椎管的形状保持不变。在本实验中观察到,新生骨组织术后2周开始“定向”生长,8周时再生的椎板雏形已形成,术后18周新生的椎板已完成,多孔磷酸钙人工椎板的生物降解与新生骨的生长是同步进行的。同样由于磷酸钙人工椎板具有多孔的特点,能使内生性组织进入材料的多孔部位,从而获得稳定。在本实验中观察到术后2周纤维血管束的长入,使人工椎板与椎板残端的骨组织牢固结合。术后4周,人工椎板孔腔中已出现编织骨,这时结合极为牢固,已获得很好的稳定。另外这种稳定性除了得益于多孔的特性外,也应归功于磷酸钙具有与骨组织紧密连接的特性[9]
, http://www.100md.com
    基金项目:上海市医学领先专业重点学科基金资助项目(1995-Ⅳ-008,1998-Ⅳ-008)。

    作者简介:沈康平(1965-),男(汉族),博士,主治医师。

    作者单位:顾晓民(杭州市第二医院骨科)

    来茂德(浙江医科大学附属第二医院骨科)

    [参 考 文 献]

    [1] Postacchini F, Cinitti G. Bone regrowth after surgical decompression for lumbar spinal stenosis[J]. J Bone Joint Surg Br,1992, 74(6): 862-869.

    [2] Chen Q, Baba H, Kamitani K, et al. Postoperative bone re-growth in lumbar spinal stenosis. A multivariate analysis of 48 patients[J]. Spine, 1994, 19(19): 2144-2149.
, http://www.100md.com
    [3] LaRocca H, Macnab I. The laminectomy membrane[J]. J Bone Joint Surg Br, 1974,56(4):545-548.

    [4] Yamagami T, Matsui H, Tsuji H, et al. Effects of laminectomy and retained extradural foreign body on cauda equina adhesion[J]. Spine, 1993,18(13):1774-1779.

    [5] Passuti N, Daculsi G, Rogez JM. Macroporous in human spine fusion[J]. Clin Orthop, 1989, 248(2):169-174.

    [6] Patka P, Klein CPAT, denHollandr. Ceramics in bone replacement[J]. CRC Handbook Bioactive Ceramics, 1991,11(3): 363-371.
, 百拇医药
    [7] Delecrin J, Aguado E, NGuyen JM, et al. Influence of local environment on incorporation of ceramic for lumbar fusion[J]. Spine, 1997, 15(22):1683-1689.

    [8] Goel VK, Gilbertson LG. Basic science of spinal instrumentation [J]. Clin Prthop,1997, 335(1):10-31.

    [9] Jacho M. Calcium phosphate ceramics as hard tissue prosthetics[J]. Clin Orthop, 1981,157(3):259-264.

    [收稿日期] 2000-01-06

    [修回日期] 2000-05-04, 百拇医药