川芎嗪與自體骨膜植入預(yù)防椎板切除術(shù)后硬膜外粘連的實(shí)驗(yàn)研究

陳立科,徐秋香,孟國(guó)成,李強(qiáng),吳波

椎板切除術(shù)后,往往在椎板缺損處形成大量的瘢痕組織,稱為椎板切除膜(laminectomy membrane),瘢痕與硬膜及神經(jīng)根粘連,牽扯、壓迫、卡壓神經(jīng)而引起嚴(yán)重的疼痛,導(dǎo)致下腰部手術(shù)失敗綜合征(FBSS)[1]。有效預(yù)防硬膜周圍瘢痕組織形成與粘連是目前的熱點(diǎn)和重點(diǎn),也是骨科領(lǐng)域亟待解決的難題之一。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及分組 SD大鼠48只,雌雄不限,體重250～300 g。隨機(jī)分成4組,每組12只。A組為生理鹽水對(duì)照組,B組為川芎嗪組,C組為自體骨膜組,D組為川芎嗪加自體骨膜組。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物用10%水合氯醛0.30 ml/100 g腹腔注射全麻,俯臥于特制的木板上,手術(shù)野常規(guī)絡(luò)合碘液消毒皮膚,鋪巾,以L2為中心,切開皮膚約5 cm及筋膜,鈍性分離骶棘肌,顯露L2椎板,以牙科打磨電鉆于L2椎板處開窗約3.0×3.0 mm。椎板切除損傷模型建立完成。C、D組于左脛骨上段取自體骨膜約4.0×4.0 mm。A組在硬膜外涂布生理鹽水0.5 ml,B組在硬膜外涂布川芎嗪0.5 ml,C組在椎板缺損處植入自體骨膜,D組在硬膜外涂布川芎嗪0.5 ml后再在椎板缺損處植入自體骨膜。各組處理后縫合切口,術(shù)后用絡(luò)合碘消毒切口,回籠飼養(yǎng)。術(shù)后12周處死,取出標(biāo)本進(jìn)行觀察。

1.3 檢測(cè)方法

1.3.1 粘連性狀 肉眼觀察椎板外瘢痕及手術(shù)段椎板形成情況;再取出手術(shù)段以10%甲酸-福爾馬林固定48 h,脫鈣2周,銳刀縱形切開,觀察瘢痕組織的致密度,瘢痕組織與硬膜粘連,硬膜受壓、變形及神經(jīng)根活動(dòng)情況。粘連情況根據(jù)改良的Rydell和Balazs[2]標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行粘連韌度評(píng)分。

1.3.2 生化檢查 每組動(dòng)物經(jīng)解剖觀察后,用空心穿刺針(直徑2 mm),在椎板與硬膜之間取長(zhǎng)5 mm的組織塊,經(jīng)脫水、水解,制成檢測(cè)液。按王秋根等[3]的原理和方法,推算膠原含量。

1.3.3 組織學(xué)檢查 每組標(biāo)本經(jīng)生化檢查后,分別脫水和石臘包埋,每段橫切片4張,厚約3 μ m,其中2張分別行HE染色,普通光鏡觀察,按改良Nussbanm標(biāo)準(zhǔn)[4]行組織學(xué)評(píng)分。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用方差分析中的q檢驗(yàn),顯著性水平α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 粘連性狀 A組在椎板切除部位有大量瘢痕形成,硬膜與瘢痕組織粘連,硬膜后方瘢痕組織對(duì)硬膜囊產(chǎn)生壓迫,硬膜與瘢痕難以分離;強(qiáng)行分離,硬膜不完整,神經(jīng)根有卡壓、牽拉,神經(jīng)根活動(dòng)度差。B組椎板切除部位瘢痕組織較少,硬膜與椎板之間瘢痕疏松,硬膜與瘢痕可分離;分離后硬膜仍可保持完整,硬膜囊稍有變形。C組椎板切除后部有較多瘢痕組織,椎板缺損處被纖維軟骨替代,質(zhì)地較硬,硬膜與椎板之間有少量纖維組織增生,硬膜有輕度粘連,纖維組織對(duì)硬膜囊無(wú)明顯卡壓,神經(jīng)根活動(dòng)度可。D組椎板切除部位瘢痕組織較少,椎板缺損被纖維軟骨替代,其與周圍椎板結(jié)合較牢固,質(zhì)地較硬,硬膜與椎板之間無(wú)明顯瘢痕組織,硬膜無(wú)粘連、牽拉、變形,神經(jīng)根無(wú)卡壓、牽拉,活動(dòng)度可。改良Rydell-Balazs粘連韌度評(píng)分結(jié)果見表1。

2.2 生化檢查 用穿刺針在椎板與硬膜之間取同等量的組織塊,測(cè)量硬膜外膠原含量,結(jié)果見表1。

2.3 組織學(xué)檢查 A組在椎板缺損處有大量致密的纖維細(xì)胞,有玻璃樣變,纖維組織在硬膜后方緊貼兩側(cè)包繞至側(cè)前方,硬膜粘連、牽拉明顯,纖維組織對(duì)硬膜囊壓迫嚴(yán)重,使硬膜囊明顯變形,硬膜囊與椎板之間無(wú)明顯間隙,緊鄰骨缺損的邊緣有編織骨出現(xiàn),但炎性細(xì)胞增生不明顯(封三彩圖2.1、圖2.2)。B組在硬膜的后方有少量瘢痕組織增生,并有較輕的炎性細(xì)胞浸潤(rùn),異物反應(yīng)輕,川芎嗪已被降解吸收,硬膜與瘢痕之間有空隙,纖維細(xì)胞少量增生,體積小。硬膜與纖維組織有輕度粘連(封三彩圖2.3、圖2.4)。C組椎板外纖維組織較致密,硬膜外纖維組織少,硬膜粘連輕,無(wú)明顯牽拉,硬膜囊無(wú)壓迫,無(wú)明顯炎癥細(xì)胞,椎板缺損處大部分被纖維骨替代,纖維軟骨中有較多骨母細(xì)胞(封三彩圖2.5、圖2.6)。D組硬膜外未見明顯纖維組織,硬膜無(wú)粘連、牽拉,硬膜囊無(wú)壓迫,無(wú)明顯炎癥細(xì)胞浸潤(rùn),椎板缺損處基本被纖維軟骨替代,纖維軟骨中有較多骨母細(xì)胞(封三彩圖2.7、圖2.8)。改良Nussbaum組織學(xué)評(píng)分見表1。

3 討論

瘢痕組織形成是椎板切除術(shù)后組織缺損區(qū)修復(fù)的必然產(chǎn)物。通常在術(shù)后2～3 d,成纖維細(xì)胞在炎性介質(zhì)、生長(zhǎng)因子的趨化作用下,出現(xiàn)在椎板缺損區(qū);術(shù)后5～6 d開始生成膠原,產(chǎn)生膠原纖維;約4周后,成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)槔w維細(xì)胞,瘢痕開始退行性變,趨向成熟[6]。1948年,Key等首次提出椎間盤摘除術(shù)后硬膜周圍粘連是由于術(shù)中損傷了纖維環(huán)所致[7]。1974年,Larocca等指出硬膜的粘連主要由于損傷的骶棘肌粗糙面的成纖維細(xì)胞侵入肌間血腫而引起[8]。進(jìn)入90年代,Songer等研究發(fā)現(xiàn),損傷的纖維環(huán)、后縱軔帶及骶棘肌均可導(dǎo)致硬膜和神經(jīng)根周圍的粘連,提出粘連形成的三維立體學(xué)說(shuō)[9]。許多學(xué)者認(rèn)為,用流體物質(zhì)涂沫于硬脊膜上來(lái)防止硬膜外粘連是最理想的材料[10]。本實(shí)驗(yàn)粘連的形成主要源于椎管后方的創(chuàng)傷、血腫和纖維母細(xì)胞的增殖,因而創(chuàng)傷-血腫-纖維母細(xì)胞的增生-瘢痕與硬膜的接觸可能是形成硬膜粘連的基本環(huán)節(jié)。

表1 各組觀察指標(biāo)比較

川芎嗪,化學(xué)名為2,3,5,6四甲基吡嗪,簡(jiǎn)稱四甲基吡嗪(tetramethylpyrazine,TMP),是我國(guó)傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)中具有活血化瘀作用,同時(shí)又可理氣、疏風(fēng)止痛的中藥川芎所含的一種生物堿。近年來(lái)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道,川芎嗪的藥理作用主要有:擴(kuò)張血管;輕度降壓;改善組織微循環(huán),提高組織血流灌注;抑制血小板黏附聚集和血栓形成;抑制平滑肌細(xì)胞和成纖維細(xì)胞增生;調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝、抗脂質(zhì)過(guò)氧化;調(diào)節(jié)免疫作用[11]?？菇M織纖維化及抑制血小板黏附聚集是川芎嗪藥理作用的一個(gè)重要方面,對(duì)肺纖維化和肝纖維化[12]皆有一定的治療作用。有學(xué)者發(fā)現(xiàn),將含川芎嗪的培養(yǎng)液加入增生性瘢痕成纖維細(xì)胞中培養(yǎng)增生性瘢痕成纖維細(xì)胞,結(jié)果表明,川芎嗪能明顯抑制瘢痕成纖維細(xì)胞增生[13]。其作用機(jī)制涉及抗炎癥反應(yīng),改善組織血供,抑制成纖維細(xì)胞核分裂和增殖,降低成纖維細(xì)胞的DNA和膠原合成等方面。其對(duì)成纖維細(xì)胞中Ⅰ、Ⅲ型前膠原mRNA的表達(dá)亦有一定調(diào)節(jié)作用。目前川芎嗪在心、腦血管及抗腫瘤方面研究較多,對(duì)預(yù)防硬膜外瘢痕研究鮮有文獻(xiàn)報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)中經(jīng)應(yīng)用川芎嗪,發(fā)現(xiàn)硬膜外瘢痕組織明顯減少,硬膜囊無(wú)明顯牽拉、卡壓、變形,其防粘連效果明顯優(yōu)于對(duì)照組。

骨膜是覆蓋在骨外表面的一層致密結(jié)締組織膜,由纖維層和生發(fā)層組成。生發(fā)層具有成骨能力,其細(xì)胞成分有骨祖細(xì)胞、成骨細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞[14]。自從Ollier提出游離骨膜移植能存活成骨的觀點(diǎn)以來(lái),骨膜移植治療骨缺損的研究逐步得到重視和發(fā)展,為臨床治療骨不連、骨缺損提供了一個(gè)新的有效方法[15-16]。有研究顯示,臨床上用骨膜移植修復(fù)先天性上頜缺損以及進(jìn)行脊柱融合均獲成功,且與傳統(tǒng)脊柱融合法相比,游離骨膜移植可避免諸如術(shù)后椎管狹窄等并發(fā)癥[17]。游離骨膜移植后成骨原因?yàn)?①植入的骨膜提供了大量能直接成骨的骨膜細(xì)胞,使骨的形成從開始到愈合都處在活躍狀態(tài);②骨膜在骨缺損處直接呈膜內(nèi)成骨,成骨較快;③骨膜的組成成分中含有對(duì)骨形態(tài)發(fā)生蛋白(BMP)高度敏感的可誘導(dǎo)的成骨前體細(xì)胞[18]。

也有研究表明,骨膜和軟骨膜是同源組織,骨膜生發(fā)層間充質(zhì)細(xì)胞具有多向分化能力,其分化受局部氧環(huán)境和局部應(yīng)力的影響[19]。氧張力高及局部應(yīng)力較小的環(huán)境能促使間充質(zhì)細(xì)胞向成骨細(xì)胞轉(zhuǎn)化,反之向成軟骨細(xì)胞分化。腰椎椎板缺損處周圍肌肉豐富,椎板也為松質(zhì)骨,局部血運(yùn)良好,且骨膜移植后局部應(yīng)力也較小,能促進(jìn)骨膜間充質(zhì)細(xì)胞向成骨轉(zhuǎn)化[20]。自體骨膜取材方便、容易,沒有排異反應(yīng),為材料的供應(yīng)提供了方便。并且骨膜部分切除后對(duì)供區(qū)骨組織無(wú)明顯影響,骨膜移植只取骨膜而不破壞骨骼其他結(jié)構(gòu),供區(qū)3周后有新的骨膜生長(zhǎng),其結(jié)構(gòu)經(jīng)組織學(xué)檢查和原骨膜基本一致,經(jīng)修復(fù)可再利用。本實(shí)驗(yàn)用自體骨膜植入椎板缺損處,防粘連效果與對(duì)照組比較粘連韌度評(píng)分、組織學(xué)評(píng)分明顯優(yōu)于對(duì)照組。

雖然川芎嗪對(duì)預(yù)防硬膜外粘連有較好的療效,但川芎嗪術(shù)后吸收早,晚期來(lái)自后方的纖維組織仍可長(zhǎng)入椎管內(nèi),使硬膜與瘢痕組織粘連。而自體骨膜的植入對(duì)來(lái)自椎板前方的瘢痕粘連效果較差。故在硬膜上涂抹川芎嗪的同時(shí),再在椎板缺損處植入自體骨膜,既發(fā)揮了川芎嗪的止血、抗炎,抑制瘢痕組織形成,促進(jìn)組織生理性愈合的作用,同時(shí)在晚期自體骨膜成骨后能有效地將瘢痕與硬膜隔離開來(lái),從而很好地起到了防粘連的作用。既起到三維立體防護(hù),又恢復(fù)了脊柱的連續(xù)性和穩(wěn)定性,起到長(zhǎng)期預(yù)防硬膜外粘連的作用。本組實(shí)驗(yàn)D組從組織學(xué)評(píng)分、粘連韌度評(píng)分及膠原纖維含量測(cè)定均優(yōu)于 A、B、C組。因此,我們認(rèn)為,用川芎嗪聯(lián)合自體骨膜防止硬膜外粘連具有良好的效果,為臨床脊柱外科術(shù)后防止硬膜外粘連提供了一種可參考的方法。

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