單側(cè)橫突拉簧加壓脊柱側(cè)凸模型的建立及終板結(jié)構(gòu)變化的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、研究背景：
　　脊柱側(cè)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(cè)凸畸形分為先天性脊柱側(cè)凸、特發(fā)性脊柱側(cè)凸以及退行性脊柱側(cè)凸三種。其中特發(fā)性脊柱側(cè)凸(Idiopathic Scoliosis，IS)是最常見的一種脊柱側(cè)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(cè)凸(Adolescent Idiopathic Scoliosis，

2、AIS)約占其中的80％。特發(fā)性脊柱側(cè)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(cè)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(cè)凸進(jìn)行性加重的患者，若沒有積極治療或治療方法不恰當(dāng)，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(cè)凸繼續(xù)進(jìn)展而未得到有效的干預(yù)，還將會影響患者的心肺發(fā)育，導(dǎo)致胸廓發(fā)育不良綜合征(Thoracic Insufficiency Syndrome，TIS)，

3、從而嚴(yán)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(cè)凸的發(fā)生和發(fā)展機(jī)制，探索防止側(cè)凸形成及進(jìn)展的治療方法有著非常重要的意義。
　　目前，特發(fā)性脊柱側(cè)凸的病因尚不明了，有研究表明不對稱受力是造成側(cè)凸進(jìn)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(guān)，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(cè)凸的患者中，其椎體凹側(cè)和椎間盤凹側(cè)所受的應(yīng)力

4、較凸側(cè)更大，并且應(yīng)力主要集中在頂椎凹側(cè)，從而造成了椎體凹側(cè)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(jié)構(gòu)，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(yīng)，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(jié)構(gòu)的因素都將會影響到椎間盤。因此不對稱力對終板結(jié)構(gòu)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(jìn)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(cè)凸病因的研究很多，因此一個合適的脊柱側(cè)凸動物模型則顯得尤為重要。
　　建立合適的脊柱側(cè)凸動物模型，是進(jìn)一步研究脊柱側(cè)凸發(fā)生和發(fā)展機(jī)制及開發(fā)新的治療手段的必要條件。據(jù)文獻(xiàn)報道，最早發(fā)表關(guān)于脊柱側(cè)凸動物模型相關(guān)研究的學(xué)者為Von Lesser，他早在1888年通過對兔單側(cè)膈神經(jīng)的切除，使得實(shí)驗(yàn)兔出現(xiàn)了胸腰段脊柱側(cè)凸。自此之后的一個多世紀(jì)，多

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

7、建立了雞脊柱側(cè)凸模型，側(cè)彎節(jié)段主要發(fā)生在胸腰段。在此基礎(chǔ)上，Machida通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)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(cè)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(cè)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(xué)者發(fā)現(xiàn)，松果體切除法建立脊柱側(cè)凸模型在哺乳動物中的效果并不理想。除了對系統(tǒng)干預(yù)建立脊柱側(cè)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?yàn)槠湓炷７椒煽?，并且可重?fù)性也較強(qiáng)，目前已成為了側(cè)凸研究常用的模型之一。但是在傳統(tǒng)的栓系法中，側(cè)凸的進(jìn)展主要依靠的是動物的生長潛力，當(dāng)動物接近成熟不再生長時，則該方法對研究新的側(cè)凸治療方法的應(yīng)用價值不大，因此也是存在一定缺陷。于是學(xué)者們便對傳統(tǒng)的栓系建模方法進(jìn)行改良，提出了通過彈性栓系來取代原有的剛性栓系，因?yàn)閺椥晕镔|(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(shí)驗(yàn)對象，使用人工合成韌帶行左側(cè)T5-L1的彈性栓系，并成功建立了側(cè)凸模型，證實(shí)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(jìn)行了T4-L3的彈性栓系，并且也成功建立了側(cè)凸模型，從而進(jìn)一步地證實(shí)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?yàn)樽倒葆數(shù)氖褂脮π￡P(guān)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(jié)構(gòu)造成了破壞，因此此類彈性栓系技術(shù)仍然需

10、要得到改進(jìn)。
　　本實(shí)驗(yàn)中，我們通過脊柱后路手術(shù)，使用316L醫(yī)用不銹鋼拉簧建立新西蘭兔單側(cè)橫突拉簧加壓脊柱側(cè)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(shí)驗(yàn)新西蘭兔側(cè)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(jìn)一步證明持續(xù)性的不對稱力對脊柱側(cè)凸發(fā)生發(fā)展的重要作用。本實(shí)驗(yàn)還通過MicroCT對新西蘭兔不對稱力側(cè)凸模型椎體終板的骨體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行測量，以期進(jìn)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(cè)凸模型。
　　2、使用MicroCT對新西蘭兔不對稱力脊柱側(cè)凸模型的椎體終板的骨體積分?jǐn)?shù)進(jìn)行分析，以期進(jìn)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(shù)予L2和L5右側(cè)橫突掛載316L醫(yī)用不銹鋼拉簧。術(shù)前、術(shù)后1周、4周及8周攝X線正側(cè)位片，測量Cob

12、b角、后凸角及拉簧長度，術(shù)后8周攝片后，隨機(jī)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(shù)后9周和術(shù)后12周攝X線正側(cè)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(shí)驗(yàn)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(cè)和凸側(cè)的骨體積分?jǐn)?shù)(BV/TV)

13、。
　　3、用SPSS13.0軟件包對結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)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(dú)立樣本t檢驗(yàn)，比較椎體終板凹側(cè)和凸側(cè)骨體積分?jǐn)?shù)時，采用配對t檢驗(yàn)，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(jī)分組的方差分析（One-way ANOVA），多重比較用LSD法。檢查水準(zhǔn)α=0.05。
　　研究結(jié)果：
　　1、至實(shí)驗(yàn)結(jié)束時，所有實(shí)驗(yàn)新西蘭兔全部存活，Cobb角均大

14、于10°。術(shù)后1周、4周、8周不同時間點(diǎn)Cobb角及后凸角都大于術(shù)前(p＜0.05)。術(shù)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(jié)果示頂椎凹側(cè)終板骨體積分?jǐn)?shù)(BV/TV)要大于凸側(cè)(0.76±0.09vs0.73±0.10，配對t檢驗(yàn)，t

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