單側橫突拉簧加壓脊柱側凸模型的建立及終板結構變化的實驗研究.pdf

1、研究背景：
　　脊柱側凸畸形(Scoliosis)通常指X線正位片上Cobb角大于10°的一種脊柱畸形改變。按照病因可將脊柱側凸畸形分為先天性脊柱側凸、特發(fā)性脊柱側凸以及退行性脊柱側凸三種。其中特發(fā)性脊柱側凸(Idiopathic Scoliosis，IS)是最常見的一種脊柱側凸畸形，其可以發(fā)生在胸椎、胸腰段或者腰椎，其發(fā)病率大概為1％-3％，而青少年特發(fā)性脊柱側凸(Adolescent Idiopathic Scoliosis，

2、AIS)約占其中的80％。特發(fā)性脊柱側凸的主要特征表現(xiàn)為冠狀面上脊柱的一個或數(shù)個節(jié)段偏離中線而向側方彎曲，并且還常常伴有矢狀面的前凸或后凸畸形和橫斷面的椎體旋轉(zhuǎn)畸形。對于部分側凸進行性加重的患者，若沒有積極治療或治療方法不恰當，將會影響患者的外觀，對其心理健康造成一定程度的影響，如果側凸繼續(xù)進展而未得到有效的干預，還將會影響患者的心肺發(fā)育，導致胸廓發(fā)育不良綜合征(Thoracic Insufficiency Syndrome，TIS)，

3、從而嚴重影響其的生活質(zhì)量，甚至可以威脅到患者的生命。綜上所述，研究特發(fā)性脊柱側凸的發(fā)生和發(fā)展機制，探索防止側凸形成及進展的治療方法有著非常重要的意義。
　　目前，特發(fā)性脊柱側凸的病因尚不明了，有研究表明不對稱受力是造成側凸進展的重要因素。根據(jù)Hueter-Volkmann定律:骨的生長與骨骺受力情況有關，在骨骺受力增加時，骨的生長就會受到抑制;骨骺受力減小時，則骨的生長就會加速。在脊柱側凸的患者中，其椎體凹側和椎間盤凹側所受的應力

4、較凸側更大，并且應力主要集中在頂椎凹側，從而造成了椎體凹側生長更加遲緩。椎體終板是椎體的上下表面的骨骺骨化停止后形成的一個結構，可分為骨性終板和軟骨終板兩部分，是由椎體的次級骨化中心發(fā)育而來，在椎體的生長發(fā)育過程中發(fā)揮著重要的作用。除此之外，由于椎間盤在人出生后第四年就無血液供應，因此椎體終板就成為了椎間盤營養(yǎng)供給的主要來源，任何影響終板結構的因素都將會影響到椎間盤。因此不對稱力對終板結構的影響勢必將影響到終板對椎間盤營養(yǎng)物質(zhì)的供給，從

5、而也造成了椎間盤營養(yǎng)供給的不平衡，并且進一步加重椎間盤的不對稱性改變。至今為止，對于特發(fā)性脊柱側凸病因的研究很多，因此一個合適的脊柱側凸動物模型則顯得尤為重要。
　　建立合適的脊柱側凸動物模型，是進一步研究脊柱側凸發(fā)生和發(fā)展機制及開發(fā)新的治療手段的必要條件。據(jù)文獻報道，最早發(fā)表關于脊柱側凸動物模型相關研究的學者為Von Lesser，他早在1888年通過對兔單側膈神經(jīng)的切除，使得實驗兔出現(xiàn)了胸腰段脊柱側凸。自此之后的一個多世紀，多

6、種脊柱側凸模型已成功建立，從而極大的推動了脊柱側凸相關病理學研究以及外科治療手段的進展。這些建模方法大致可分為對實驗動物進行局部組織結構破壞、對實驗動物進行系統(tǒng)干預以及物理制動。Von Lesser所采用的單側膈神經(jīng)切除法就屬于對實驗動物局部組織結構進行破壞來建立脊柱側凸模型。而雞松果體切除建立脊柱側凸模型這一方法就是經(jīng)典的通過對實驗動物的神經(jīng)-內(nèi)分泌系統(tǒng)進行干預來建立脊柱側凸模型。1959年，Thrillard對雞進行松果體切除并成功

7、建立了雞脊柱側凸模型，側彎節(jié)段主要發(fā)生在胸腰段。在此基礎上，Machida通過實驗進一步發(fā)現(xiàn)雞松果體分泌的褪黑素(melatonin)及血清素(serotonin)對雞脊柱側彎形成起著重要作用，并證明神經(jīng)-內(nèi)分泌系統(tǒng)也是特發(fā)性脊柱側凸形成的原因之一。但是，哺乳類動物松果體所處位置較雞更深，操作起來非常不便，并且之后學者發(fā)現(xiàn)，松果體切除法建立脊柱側凸模型在哺乳動物中的效果并不理想。除了對系統(tǒng)干預建立脊柱側凸模型的方法之外，通過物理固定也是

8、一種很常用的方法，特別是其中的脊柱不對稱栓系模型，因為其造模方法可靠，并且可重復性也較強，目前已成為了側凸研究常用的模型之一。但是在傳統(tǒng)的栓系法中，側凸的進展主要依靠的是動物的生長潛力，當動物接近成熟不再生長時，則該方法對研究新的側凸治療方法的應用價值不大，因此也是存在一定缺陷。于是學者們便對傳統(tǒng)的栓系建模方法進行改良，提出了通過彈性栓系來取代原有的剛性栓系，因為彈性物質(zhì)在被拉伸后，可以產(chǎn)生一定的拉力，較之剛性栓系更為穩(wěn)定可靠。Brau

9、n等人選用6-8周齡的雌性羊作為實驗對象，使用人工合成韌帶行左側T5-L1的彈性栓系，并成功建立了側凸模型，證實了不對稱的彈性栓系能夠?qū)怪L起到調(diào)節(jié)作用。Schwab也使用了相似的方法，對11周齡的豬進行了T4-L3的彈性栓系，并且也成功建立了側凸模型，從而進一步地證實了不對稱彈性栓系對脊柱的生長有調(diào)節(jié)作用。盡管如此，因為椎弓根螺釘?shù)氖褂脮π￡P節(jié)造成破壞，影響椎體之間連接的穩(wěn)定性并且對椎體結構造成了破壞，因此此類彈性栓系技術仍然需

10、要得到改進。
　　本實驗中，我們通過脊柱后路手術，使用316L醫(yī)用不銹鋼拉簧建立新西蘭兔單側橫突拉簧加壓脊柱側凸模型，并且通過定期的X線檢查，測量施加了不對稱力后實驗新西蘭兔側凸Cobb角及后凸角的大小。在不對稱力施加一段時間后，通過撤除不對稱力并通過X線觀察Cobb角及后凸角的變化，來進一步證明持續(xù)性的不對稱力對脊柱側凸發(fā)生發(fā)展的重要作用。本實驗還通過MicroCT對新西蘭兔不對稱力側凸模型椎體終板的骨體積分數(shù)進行測量，以期進一

11、步闡明不對稱力對椎體的影響。
　　研究目的：
　　1、使用316L醫(yī)用不銹鋼拉簧建立新型新西蘭兔不對稱力脊柱側凸模型。
　　2、使用MicroCT對新西蘭兔不對稱力脊柱側凸模型的椎體終板的骨體積分數(shù)進行分析，以期進一步闡明不對稱力對椎體的影響。
　　研究方法：
　　1、兩月齡新西蘭白兔10只，通過脊柱后路手術予L2和L5右側橫突掛載316L醫(yī)用不銹鋼拉簧。術前、術后1周、4周及8周攝X線正側位片，測量Cob

12、b角、后凸角及拉簧長度，術后8周攝片后，隨機將10只新西蘭白兔分為兩組:取拉簧(Spring Removal，SR)組和保留拉簧組(Spring Keeping，SK)各5只，取出SR組兔子體內(nèi)拉簧，繼續(xù)于術后9周和術后12周攝X線正側位片，測量Cobb角及后凸角。
　　2、12周后，通過空氣栓塞法處死所有實驗新西蘭兔，完整取下所有兔頂椎及其上下各一椎體行MicroCT掃描，分別記錄頂椎上下終板凹側和凸側的骨體積分數(shù)(BV/TV)

13、。
　　3、用SPSS13.0軟件包對結果進行統(tǒng)計學分析。計量數(shù)據(jù)采用(X)±SD表示，兩組間的比較，計量資料采用獨立樣本t檢驗，比較椎體終板凹側和凸側骨體積分數(shù)時，采用配對t檢驗，等級資料及計數(shù)資料采用Mann-Whitney法，多組間比較采用完全隨機分組的方差分析（One-way ANOVA），多重比較用LSD法。檢查水準α=0.05。
　　研究結果：
　　1、至實驗結束時，所有實驗新西蘭兔全部存活，Cobb角均大

14、于10°。術后1周、4周、8周不同時間點Cobb角及后凸角都大于術前(p＜0.05)。術后8周，SR組與SK組的Cobb角、后凸角以及拉簧長度均無明顯差異(p＞0.05)，取出拉簧后至12周，SK組的Cobb角及后凸角都較SR組要大(p＜0.05)，期間SR組的Cobb角及后凸角較8周時都逐漸減小。
　　2、MicroCT結果示頂椎凹側終板骨體積分數(shù)(BV/TV)要大于凸側(0.76±0.09vs0.73±0.10，配對t檢驗，t

15、=2.627，p=0.017)。
　　3、整個實驗過程中，拉簧形變量(△L)均無統(tǒng)計學差異(p＞0.05)。
　　研究結論：
　　1、本實驗成功建立了一種新型的不對稱力新西蘭兔脊柱側凸模型，該方法能在較短的時間內(nèi)形成脊柱側凸畸形，并證明了持續(xù)性不對稱力對脊柱側凸的進展是一個重要的因素，進一步驗證了不對稱力能夠影響脊柱的生長，進而引起脊柱側凸的發(fā)生。
　　2、本實驗通過對不對稱力新西蘭兔脊柱側凸模型椎體終板的Mic