腰椎間盤退變研究的方法學選擇與評價（二）

廖鷹揚，劉少喻，鄒學農(nóng)

隨著研究的逐步深入，腰椎間盤退變的基礎和臨床工作不斷取得進展，有關退變機理與病理變化的研究成果不斷涌現(xiàn)，學者們?nèi)找嬷匾曄嚓P研究方法、評估指標在退變中的作用和意義。

4 動物實驗研究中的方法學選擇與評價

4.1 實驗動物模型

椎間盤退變實驗動物模型的建立是研究椎間盤退變性疾病的一種重要手段，同時也為椎間盤退變的再生修復研究提供了良好的實驗載體。動物模型應具有以下特點：（1）能較好地重現(xiàn)椎間盤退變病理改變的客觀發(fā)展規(guī)律；（2）模型較易制備，可重復性好，否則將影響可比性；（3）實驗動物的生理和解剖特點應盡可能與人類接近；（4）實驗動物的經(jīng)濟性。椎間盤退變動物模型的制備已有超過70年的歷史，早期Lob等[1]在損傷兔椎間盤后觀察到與人類椎間盤退變相似的病理改變，此后鼠、兔等小型動物被先后用于制模[2]。由于考慮到制模手術的可行性、可重復性以及對人類疾病的高模擬性，近年來多采用豬、狗、羊等大型動物制模[3]。如不考慮價格因素，恒河猴等靈長類動物是用于制作椎間盤退變模型的最理想動物[4]。

在椎間盤退變的研究中，生物力學方法除了可用來模擬各種機械載荷環(huán)境以制作椎間盤退變模型外，還可用于評價椎間盤退變過程中的生物力學特性。椎間盤退變的危險因素除年齡、遺傳易感性外，生物力學因素自始至終貫穿在椎間盤的退變過程中，是病變發(fā)生發(fā)展的關鍵因素。因此，研究椎間盤局部組織的生物力學特性及其與纖維結(jié)構、蛋白多糖含量之間的關系，并以此為基礎提出早期診斷、指導治療策略是至關重要的[5]。

4.1.1 持續(xù)應力型動物模型 此類模型并不直接破壞椎間盤結(jié)構，而是通過外力或改變脊柱載荷使應力重新分配并在局部產(chǎn)生生物力學效應，以此來達到誘發(fā)椎間盤退變的目的。

4.1.1.1 雙后肢動物及折尾法椎間盤退變模型Cassidy等[6]切除出生后SD大鼠的雙前肢與尾部，成活幼鼠在飼養(yǎng)過程中僅依靠雙后肢直立行走，使下肢負重增加進而誘導了實驗動物椎間盤退變的發(fā)生。Lindblom等[7]將大鼠尾部折彎成“U”形，持續(xù)觀察一段時間后發(fā)現(xiàn)鼠尾椎間盤受壓側(cè)纖維環(huán)發(fā)生了退變。

4.1.1.2 制動型椎間盤退變模型 早期有學者采用石膏固定、椎體內(nèi)固定和椎體融合等方法，使椎間盤處于一種失用狀態(tài)，進而誘導椎間盤髓核與纖維環(huán)產(chǎn)生廢用性萎縮[8,9]。但在這種制模方法誘導下，細胞以萎縮、凋亡為主，壞死、炎癥反應并不明顯，因此不能較好地模擬人類的椎間盤退變。

4.1.1.3 脊柱不穩(wěn)型椎間盤退變模型 此類動物模型是運用外科手段破壞小關節(jié)或韌帶等結(jié)構造成脊柱不穩(wěn)，使動物在生理負重的環(huán)境下逐漸發(fā)生椎間盤退變，具有更接近于臨床病變且耗時較短的優(yōu)點。Miyamoto等[10]最先通過咬除棘突和剝離椎旁肌的方法構建小鼠脊柱失穩(wěn)模型，術后6個月可見軟骨組織增生、纖維環(huán)破裂、髓核皺縮等改變。Wang等[11]采用改良方法切除了小鼠頸椎椎旁肌肉與后柱韌帶，術后3個月即可見椎間盤的組織學與分子生物學病理改變，出現(xiàn)明顯的髓核細胞凋亡與炎癥反應。

4.1.1.4 循環(huán)性外力（cycling stress）型椎間盤退變模型 Iatridis等[12]的動物模型研究表明，短期動態(tài)加壓可刺激椎間盤基質(zhì)的產(chǎn)生，而單純制動則抑制基質(zhì)合成代謝。Wuertz等[13]研究發(fā)現(xiàn)，在頻率、強度分別為0.2 Hz、0.2 MPa的水平上進行動態(tài)加壓生物力學實驗時，椎間盤基質(zhì)合成的mRNA轉(zhuǎn)錄水平可獲得穩(wěn)定維持。而頻率、強度高于或低于此節(jié)點的動態(tài)加壓則會導致mRNA表達的不同改變，分別對應椎間盤的重構、修復或退變。當椎間盤被施加外力的時候，外力的大小、頻率與作用時間在一定范圍內(nèi)具有維持椎間盤生理機能的作用，但超過生理可承受范圍則會導致退變的發(fā)生，這就是循環(huán)性外力型椎間盤退變模型的制作原理。相對于前幾種間接應力制模方法，循環(huán)應力制模精確可控，重復性好，有利于分析應力與退變量化指標之間的線性關系，近年來其應用越來越廣泛。

4.1.2 直接損傷型動物模型

4.1.2.1 機械損傷型動物模型 此類制模是通過手術方法損傷椎間盤結(jié)構而誘導退變的發(fā)生。主要包括以下幾種方法：（1）髓核損傷法：通過穿刺等手段損傷髓核，破壞其完整的生物力學結(jié)構，創(chuàng)傷較小。（2）纖維環(huán)損傷法：按損傷部位可分為前正中、前外側(cè)、后正中及后外側(cè)損傷；根據(jù)損傷方式可分為切割、纖維環(huán)開窗術、針刺及刮擦等。（3）軟骨終板損傷法：主要是經(jīng)椎體鉆一個斜行孔道以損傷軟骨終板，此法創(chuàng)傷較大，且損傷后立即出現(xiàn)一些繼發(fā)性病變?nèi)鏢chmorl’s結(jié)節(jié)、局部血腫及炎癥反應等，對實驗結(jié)果的觀察造成干擾?？偟膩砜?，手術機械損傷制模創(chuàng)傷較大，且難以重復，目前已逐漸被淘汰。微創(chuàng)技術可以減輕因損傷椎間盤以外結(jié)構所造成的對實驗結(jié)果的誤判，同時降低了實驗動物的死亡率，但這類制模方法始終難以避免因非直視下操作難以掌控損傷程度、不同術者之間結(jié)果差異較大而影響實驗的可重復性與可比性，且對實驗條件要求較高的缺點。

4.1.2.2 化學損傷型動物模型 通過椎間盤髓核內(nèi)注射木瓜蛋白凝酶[4]及纖維蛋白結(jié)合片段[14]等化學損傷方法來溶解髓核并誘導炎癥的發(fā)生。此類制模方法可操作性強，重復性好，實驗周期短，但化學物質(zhì)導致退變的作用機制與人類椎間盤退變的病理改變?nèi)杂休^大差異，此外，化學物質(zhì)的殘留可能對生物化學評價結(jié)果造成影響。

4.1.3 營養(yǎng)代謝紊亂型動物模型 運用糖尿病動物模型[15]或選取自然高滲飲食習慣所致自發(fā)性椎間盤退變的沙鼠[16]來制作椎間盤退變模型，能夠在一定程度上模擬人類代謝性因素引起椎間盤退變的病理過程，而且在一定程度上減少了人為因素的影響，可操作性和可重復性均較好，但研究周期較長，且受實驗動物來源的限制。

4.1.4 基因型動物模型 隨著分子生物學與基因工程技術的發(fā)展，通過轉(zhuǎn)基因技術制備椎間盤退變模型成為一種新的制模途徑。Sahlman等[17]以基因沉默技術使到小鼠椎間盤Col2a1基因失活，盡管在一段時間后基因活性恢復，但足以造成不可逆轉(zhuǎn)的椎間盤退變，椎間盤組織內(nèi)相繼出現(xiàn)蛋白多糖表達減少、纖維環(huán)纖維化及終板骨化等病變。此類模型可重復性好，可操作性強，有著較為誘人的應用前景。

4.1.5 體外組織/細胞模型 椎間盤退變的研究對象主要是動物模型或通過手術取材的患者病變椎間盤，然而在特定研究中，尤其是需要以健康完整的椎間盤組織作為研究對象但受醫(yī)學倫理學限制或技術條件影響難以實現(xiàn)，或必須在特定的體外環(huán)境進行實驗時，需要涉及體外組織或細胞模型。Korecki等[18]構建了牛尾椎間盤體外實驗體系，該體系在體外8 h內(nèi)可較好地維持組織糖胺多糖（glycosaminoglycan，GAG）含量及細胞代謝活性，適用于需要對同一椎間盤進行生物力學與分子生物學評價的研究。Gantenbein等[19]通過維持終板滲透穩(wěn)定性的方法，使離體7 d內(nèi)羊椎間盤組織中的GAG合成與細胞活性保持不變。

4.2 主要評估指標與觀察方法

椎間盤生物力學特性的評價指標主要包括基質(zhì)內(nèi)壓/應力（internal pressures and stresses）[20,21]以及與之密切相關的一系列生物力學參數(shù)：椎間盤高度（height of intervertebral discs）[20,21]、彈性模量（elastic moduli）[22,23]、極限抗張/壓強度（damage strain/stress）[22,23]、硬度（stiffness）[10,24]和纖維方向角（fiber orientation angle，即纖維環(huán)纖維方向與水平面之間的夾角）[22]等。其中最重要的觀察指標是組織（基質(zhì)）內(nèi)壓/應力（基質(zhì)內(nèi)壓表現(xiàn)在健康的椎間盤，為液態(tài)壓力傳導特征，可以把上位椎體的壓力均勻傳導至下位椎體；應力表現(xiàn)在退變的椎間盤，為固態(tài)力學傳導特征，應力不均勻和應力集中可使基質(zhì)結(jié)構發(fā)生破壞[21]），主要是因為：（1）椎間盤細胞代謝對其生物力學內(nèi)環(huán)境的變化非常敏感，而基質(zhì)內(nèi)壓/應力代表了基質(zhì)生物力學內(nèi)環(huán)境的主要特征；（2）基質(zhì)內(nèi)應力集中或應力斜率升高會增加潛在基質(zhì)結(jié)構破壞的機會[25]，而其他觀察指標則是對基質(zhì)內(nèi)壓/應力改變的側(cè)面評價與補充，或僅為對其繼發(fā)性改變的評價。例如，水分丟失可導致髓核內(nèi)壓力減少，髓核彈性模量降低，進而導致椎間盤高度減少；而應力集中在纖維環(huán)可導致纖維環(huán)纖維化，纖維網(wǎng)絡交聯(lián)增多，從而引起纖維環(huán)彈性模量和硬度的增加[21,25]。

目前學者們主要通過下列研究手段獲得各種生物力學評價參數(shù)：（1）電動拉力/壓力測試機，用于測量極限抗拉強度、最大應變及彈性模量等生物力學數(shù)據(jù)，繪制拉（壓）力-應變曲線[22,24]；（2）在數(shù)學模型基礎上建立標準化方程，用以測量纖維方向角[22]；（3）有限元模型（finite element module，F(xiàn)EM），通過計算機軟件模擬運動節(jié)段（motive segment，包括椎間盤與相鄰兩個椎體）的材料力學與生物力學特性，廣泛應用于各種生物力學參數(shù)的評價并由此設計組織工程基質(zhì)[25]；（4）組織診斷傳感器（tissue diagnostic instrument，TDI），由骨診斷儀器改進而成[26]，用以在2 mm旋轉(zhuǎn)分辨度下測量組織力學性能。這種裝置的工作原理是通過分析組織的局部彈性與黏性組分而達到提供量化參數(shù)的目的，能夠敏感地探測到椎間盤組織中黏彈性的改變，進而了解基質(zhì)力學特性的概況。

4.3 椎間盤基質(zhì)內(nèi)壓/應力等評價參數(shù)在椎間盤退變發(fā)病機理研究中的應用

4.3.1 生理條件下椎間盤賴以維持生物力學穩(wěn)定的結(jié)構特征 健康青年人椎間盤中的應力主要表現(xiàn)為單純的液體壓力，由髓核首先承受載荷，然后均勻傳遞到纖維環(huán)與下位終板。因此整個椎間盤的功能如同一個“水床床墊”，均勻地向鄰近椎體傳遞載荷[27]。纖維環(huán)各層纖維之間是根據(jù)不同的力學載荷方向互相有規(guī)律地交織（類似長干骨的骨小梁），且纖維環(huán)各層的彈性模量與極限抗張（壓）強度從內(nèi)到外單向遞增，而在纖維環(huán)同一層中，纖維方向角從前到后逐漸單向遞增（從最前方部分25°～30°到最后方部分70°～90°，幾乎與后縱韌帶平行），因此纖維環(huán)在經(jīng)受壓力或扭轉(zhuǎn)、屈伸等剪切力時可以有效地保持結(jié)構穩(wěn)定，難以撕裂[22]。然而，在衰老、退變、機械載荷、姿勢改變、外傷等致病因素介入作用下，椎間盤有可能會出現(xiàn)病理變化的發(fā)生與發(fā)展[21,25]。

4.3.2 椎間盤潛在的生物力學薄弱點 Adams等學者[21,25]認為，髓核在各種致病因素的影響下，首先出現(xiàn)水分減少、髓核內(nèi)壓降低，生物力學內(nèi)環(huán)境的改變使GAG合成降低，而GAG含量的降低又進一步加劇了髓核內(nèi)壓的下降，整個過程是一個惡性循環(huán)的正反饋效應，這說明椎間盤缺乏對輕度損傷、內(nèi)環(huán)境紊亂的自身調(diào)節(jié)機能，除非中途出現(xiàn)治療干預，否則椎間盤的退變、結(jié)構破壞的病理發(fā)展過程將愈演愈烈。Zhu等[22]的研究顯示，人類椎間盤纖維環(huán)的正后方及其附近纖維的彈性模量最低，而其纖維方向角達到70°～90°，幾乎與后縱韌帶平行。這削弱了對向后方的剪切應力集中的抵抗能力，使這部分纖維環(huán)易于破裂，這可能是臨床上該部位頻繁發(fā)生椎間盤膨出、突出的主要原因。

4.3.3 衰老與退變對椎間盤基質(zhì)生物力學內(nèi)環(huán)境的作用 Wagner等[24]研究表明，隨著增齡引起的纖維環(huán)水分減少以及膠原的交聯(lián)作用，盡管纖維環(huán)的硬度和彈性模量在增加，但也無法完全代償這種形變，即無論患者年齡大小，退變椎間盤總是表現(xiàn)為顯著的生物力學改變和體積的縮小。隨著髓核明顯收縮，巨大的應力通常會首先集中在纖維環(huán)，然后才到髓核。而單純的椎間盤老化過程中，椎間盤功能并不會隨著年齡的增長而加速退變，90歲以上老年人椎間盤的生物力學特性與中年人相比并無顯著差別。

4.3.4 機械載荷對椎間盤基質(zhì)生物力學內(nèi)環(huán)境的作用 機械載荷使軟骨組織因丟失水分而導致體積縮小。McMillan、Botsford等[27,28]發(fā)現(xiàn)尸體椎間盤高度在6 h、1500 N負荷后丟失18%，而人類在日常生活中每天都會丟失約18%的椎間盤高度，但丟失的高度在夜間休息后得到恢復。椎間盤在經(jīng)受機械負荷之后，首先是髓核丟失水分，然后是髓核內(nèi)壓力降低13%～36%，之后與衰老退變的椎間盤一樣會發(fā)生“漏氣輪胎樣”改變。但與衰老不同的是機械載荷誘導的椎間盤水分減少和高度丟失可在夜間得到恢復。

4.3.5 身體姿勢對椎間盤基質(zhì)生物力學內(nèi)環(huán)境的作用 Adams等[20,21]的研究證實，當同屬一個脊柱運動單位的2個相鄰椎體在處于相對屈曲或伸展位下經(jīng)受機械載荷，其椎間盤內(nèi)壓（應）力會產(chǎn)生劇烈變化。對于大部分中年人椎間盤來說，在屈曲位與伸展位經(jīng)受載荷后會對纖維環(huán)的前部和后部分別產(chǎn)生巨大的應力。負重力線上細微的改變即可導致纖維環(huán)上巨大的應力變化，例如，在中立位基礎上脊柱伸展增加2°即會形成顯著的應力集中，作用在后纖維環(huán)上的應力約增加30%。

4.3.6 外傷對椎間盤基質(zhì)生物力學內(nèi)環(huán)境的作用外傷常會導致基質(zhì)內(nèi)壓（應）力紊亂，Adams等[20,21]指出，椎間盤在經(jīng)受外傷后，髓核內(nèi)壓平均減少25%，而在50～70歲老年人的椎間盤中，髓核內(nèi)壓可降低80%，其主要原因是老年人椎間盤通過形變而使應力均勻分散的能力的減弱和衰退。通常椎體終板的輕微損傷難以在X線側(cè)位片上觀察到，但卻會導致終板向椎體膨出，纖維環(huán)向外膨脹，造成應力紊亂、結(jié)構受損的惡性循環(huán)。雖然可以容納髓核的體積僅輕微增大，但在壓力-體積曲線上突破臨界點后，容積每增加哪怕輕微的一點都會導致壓力的急劇下降。Przybyla等[29]的隨機對照實驗亦表明，與外層纖維環(huán)損傷相比，終板損傷更易導致椎間盤壓（應）力傳導紊亂，因為其將直接引起髓核向椎體內(nèi)膨出，容積增加，髓核內(nèi)壓急劇減少。

上述衰老與退變、機械載荷、姿勢變化和外傷等多種影響因素，都會使髓核內(nèi)水分與蛋白多糖減少，髓核內(nèi)壓降低，發(fā)生“漏氣輪胎樣”改變，此外，髓核承重能力的下降會導致應力集中在纖維環(huán)，導致纖維環(huán)破裂的機會增大，作為代償，大量纖維組織交聯(lián)，非纖維組織出現(xiàn)纖維化，同時反復損傷也會導致炎癥的介入[21]。而髓核內(nèi)壓下降將會導致蛋白多糖含量的減少，隨后引起髓核內(nèi)壓的進一步降低，形成惡性循環(huán)，究其原因主要是髓核細胞對局部生物力學環(huán)境異常變化所引起的反應，導致椎間盤細胞代謝異常[21]，繼而使基質(zhì)降解酶在壓（應）力異常的區(qū)域合成增加，導致基質(zhì)結(jié)構的降解、破壞[30]。而 Pollintine、Luo[31,32]等發(fā)現(xiàn)，退變的椎間盤受壓產(chǎn)生形變，使前柱的抗載荷能力減低，最終將應力傳遞到椎弓根和小關節(jié)，引發(fā)繼發(fā)性增生、椎管狹窄等病變。

5 臨床研究中的方法學選擇與評價

目前臨床上用來評價與椎間盤退變相關的下腰痛、繼發(fā)性病變疼痛程度與功能分級的評分標準主要有JOA評分（Japanese Orthopaedic Association scores）、Oswestry功能障礙指數(shù)（Oswestry disability index，ODI）[33]、Prolo評分[34]、視覺模擬評分（visual analogue scale，VAS）[35]、MacNab標準[36]、Eismont[37]評分、Charles療效評定以及國內(nèi)的北醫(yī)三院標準[38]等。VAS是一種專門用于調(diào)查患者疼痛主觀感受程度的評分，比較靈敏細致，可以對治療前后患者的疼痛程度進行比較，但受主觀因素影響較大；JOA評分不但能反映主觀癥狀，也能評價客觀體征的變化，但是不能象VAS那樣將疼痛程度進行量化，而僅僅是按疼痛發(fā)生的頻次與程度粗略地分為4個級別；Oswestry功能障礙指數(shù)強調(diào)對患者參與生活和社會活動能力的直接評價，由于不同患者其耐受與適應能力不同，因此疼痛和功能障礙程度與參與生活和社會活動能力亦即生活質(zhì)量的高低未必平行，因此，Oswestry功能障礙指數(shù)比起JOA評分、VAS等更加適用于衡量患者的社會適從性。MacNab分級標準與Prolo評分專門用于評價手術前后癥狀與功能的改善程度，是指導下一步治療以及判斷是否需要再次手術的參考標準之一；Eismont評分則是專門用來比較手術治療前后下肢肌力的評價系統(tǒng)。

6 問題與熱點

目前在椎間盤退變發(fā)病機理和臨床應用的評價方法學領域需要迫切解決的問題與研究熱點主要包括以下幾個方面：（1）生物力學測量儀器與測量方法的改進：許多學者仍然對椎間盤生物力學測量方法的可靠性、可行性、科學性及可重復性心存疑惑，需要進一步的實驗研究去發(fā)現(xiàn)問題，解決問題并提出改進思路。在嚴重退變的椎間盤中，椎間盤高度丟失，體積壓縮，在不損壞設備的前提下插入傳感器是非常困難的，因此傳感器易于損壞，可能導出錯誤的數(shù)據(jù)；此外，傳感器的分辨度受限于2 mm之內(nèi)，只能測試壓力而不能檢測拉力和剪切力，因此認為目前采取的評價方法僅限于分析椎體宏觀運動、纖維環(huán)膨脹以及與基質(zhì)內(nèi)壓/應力有關的改變，而其他參數(shù)如整體應力（entire stress）、應變區(qū)域（strain fields）則難以測量，因此改進儀器及設計合適的數(shù)學模型成為更好地評估椎間盤細胞基質(zhì)生物力學特性如纖維環(huán)分層結(jié)構、膠原纖維網(wǎng)絡以及其受到剪切應力集中下?lián)p傷的具體過程等的研究要素。（2）對發(fā)病機理、細胞生物學及生物力學特性的加深認識和擴展應用：目前對椎間盤基質(zhì)特性與功能的研究僅僅是初步的，需要更多實驗研究去加深理解，明確化學構成改變及終板的病理改變在基質(zhì)內(nèi)細胞生物學及生物力學紊亂的發(fā)生發(fā)展中所起的作用，闡釋影像學、臨床表現(xiàn)、宏觀組織病理學變化、微觀分子生物學及生物力學特性等評價參數(shù)之間的內(nèi)在聯(lián)系，以及這些聯(lián)系在椎間盤退變發(fā)病機理和臨床診斷治療中所代表的意義。（3）考慮到椎間盤與四肢關節(jié)軟骨細胞化學、生物力學特性的相似性，椎間盤退變的生物力學模型、分子生物學、磁共振等評價的方法學、相關特性與理念是否能類推到關節(jié)軟骨、半月板的研究（反之亦然），是一個值得深思的問題。如果這一思路是可行的，那么就可以使兩個領域的研究互相促進，互相借鑒，共同發(fā)展。（4）把基因表型的改變與椎間盤基質(zhì)細胞在生物力學內(nèi)環(huán)境中的變化聯(lián)系起來。例如，椎間盤退變過程中膠原合成從Ⅱ型膠原的表達轉(zhuǎn)換到Ⅰ型膠原的表達，反映了一種由水分丟失或結(jié)構破壞引起的椎間盤基質(zhì)材料特性從液態(tài)樣向固態(tài)樣轉(zhuǎn)變的過程。在年青健康的椎間盤基質(zhì)中并無血管與神經(jīng)，高液體壓力可阻止任何空心管道如血管在其內(nèi)的生長，而退變椎間盤基質(zhì)內(nèi)這種液態(tài)樣特性的丟失，證實了椎間盤源性腰痛病人的血管與神經(jīng)在椎間盤內(nèi)的異常生長。如此可望在未來通過將仿生髓核注射于椎間盤內(nèi)使基質(zhì)內(nèi)壓力發(fā)生改變的方法來阻止血管、神經(jīng)的長入，從而起到治療椎間盤源性腰痛的作用。（5）與椎間盤退變發(fā)展和下腰痛形成有重大關系的一些標記物或細胞因子：TNF-α、基質(zhì)金屬蛋白酶，VIP、CGRP等多肽，椎間盤纖維環(huán)外層痛覺纖維等。（6）自然衰老與程序化死亡之間的關系及其在椎間盤退變過程中的意義：程序性細胞死亡在椎間盤退變與衰老過程中扮演著重要角色，因此可能成為未來的治療方向之一。（7）進一步開發(fā)新的MRI成像序列、參數(shù)、技術、回波時間以及新型MRI增強造影劑（如葉酸造影劑等），探索MRI成像與CT椎間盤造影誘發(fā)痛之間的關系、椎間盤后部高密度帶以及Modic改變等。（8）在臨床研究中，諸多診斷性實驗評估方法（主要是影像學方法）如何能夠最大限度地提高靈敏度和特異性，降低假陽性率與假陰性率，使之盡量與臨床癥狀、宏觀與微觀的病理變化相契合，從而達到明確診斷、引導治療干預措施的最優(yōu)化選擇是未來的一個重要發(fā)展方向。（9）降低臨床診斷性評價方法的成本，提高應用的便利性，減少對病人的侵入性創(chuàng)傷，避免放射暴露等危害，增加社會適從性，以增大應用范圍，使更多的患者受益于醫(yī)學科學技術的發(fā)展。

7 小結(jié)

椎間盤退變研究的方法學始終圍繞著一條主線，即闡述退變發(fā)病機理，厘清退變病理變化的具體發(fā)展路徑。一些方法如組織學觀察、X線平片檢查等已經(jīng)應用了幾十年，但至今仍可在提出新的評分方法、分類分期標準等方面發(fā)揮潛力。得益于分子生物學、生物力學、生物化學及影像物理學等相關學科的迅猛發(fā)展，通過免疫組化、PCR、MRI、計算機生物力學模型及力學傳感器等技術可以不斷發(fā)現(xiàn)并比較細胞水平、亞細胞水平的不同化學成分和重要功能分子含量的變化及其基因表達水平的改變，研究者們希望以此來闡明椎間盤退變的發(fā)病機理與具體病理發(fā)展過程，并服務于臨床，同時不斷創(chuàng)新、修正診斷方法與治療干預手段，最終達到減緩甚至解決全世界范圍內(nèi)椎間盤退變病患痛苦的目的。

1 Lob A,Holm C.Die zusammenhange zwischenden verletzungen der bandscheiben and der spondylosis deformans im tierversuch[J].Dtsch Ztschr Chir,1933,240:421-440.

2 Berry RJ.Genetically controlled degeneration of the nucleus pulposus in the mouse[J].J Bone Joint Surg Br,1961,43:387-393.

3 Hansen HJ.A pathologic-anatomical study on disc degeneration in dogs[J].Acta Orthop Scand,1951,20(4):280-293.

4 Lotz JC.Animal models of intervertebral disc degeneration:lessons learned[J].Spine,2004,29(23):2742-2750.

5 Schultz DS,Rodriguez AG,Hansma PK,et al.Mechanical profiling of intervertebral discs[J].J Biomech,2009,42(8):1154-1157.

6 Cassidy JD,Yong-Hing K,Kirkaldy-Willis WH,et al.A study ofthe effectsofbipedism and uprightposture on the lumbosacral spine and paravertebral muscles of the Wistar rat[J].Spine,1988,13(3):301-308.

7 Lindblom K.Intervertebral-disc degeneration considered as a pressure atrophy[J].J Bone Joint Surg Am,1957,39-A(4):933-945.

8 Schendel MJ,Dekutoski MB,Ogilvie JW,et al.Kinematics of the canine lumbar intervertebral joint.An in vivo study before and after adjacent instrumentation[J].Spine,1995,20(23):2555-2564.

9 Cole TC,Burkhardt D,Ghosh P,et al.Effects of spinal fusion on the proteoglycans of the canine intervertebral disc[J].J Orthop Res,1985,3(3):277-291.

10 Miyamoto S,Yonenobu K,Ono K.Experimental cervical spondylosis in the mouse[J].Spine,1991,16(10S):S495-S500.

11 Wang YJ,Shi Q,Lu WW,et al.Cervical intervertebral disc degeneration induced by unbalanced dynamic and static forces:a novel in vivo rat model[J].Spine,2006,31(14):1532-1538.

12 Iatridis JC,MacLean JJ,Roughley PJ,et al.Effects of mechanical loading on intervertebral disc metabolism in vivo[J].J Bone Joint Surg Am,2006,88(S2):41-46.

13 Wuertz K,Godburn K,MacLean JJ,et al.In vivo remodeling of intervertebral discs in response to short-and long-term dynamic compression[J].J Ortho Res,2009,27(9):1235-1242.14 Cinotti G,Della-Rocca C,Romeo S,et al.Degenerationchanges of porcine intervertebral disc induced by vertebral endplate injures[J].Spine,2005,30(2):174-180.

15 Won HY,Park JB,Park EY,et al.Effect of hyperglycemia on apoptosis of notochordal cells and intervertebral disc degeneration in diabetic rats[J].J Neurosurg Spine,2009,11(6):741-748.

16 Gruber HE,Johnson T,Norton HJ,et al.The sand rat model for disc degeneration:radiologic characterization of age-related changes:cross-sectional and prospective analyses[J].Spine,2002,27(3):230-234.

17 Sahlman J,Inkinen R,Hirvonen T,et al.Premature vertebral endplate ossification and mild disc degeneration in mice after inactivation of one allele belonging to the Col2a1 gene for Type II collagen[J].Spine,2001,26(23):2558-2565.

18 Korecki CL,MacLean JJ,Iatridis JC.Characterization of an in vitro intervertebral disc organ culture system[J].Eur Spine J,2007,16(7):1029-1037.

19 Gantenbein B,Grunhagen T,Lee CR,et al.An in vitro organ culturing system for intervertebral disc explants with vertebral endplates:a feasibility study with ovine caudal discs[J].Spine,2006,31(23):2665-2673.

20 Adams MA,May S,Freeman BJ,et al.Effects of backward bending on lumbar intervertebral discs.Relevance to physical therapy treatments for low back pain[J].Spine,2000,25(4):431-438.

21 Adams MA,Bogduk N,Burton K,et al.The biomechanics of back pain[M].2nd ed.Edinburgh:Churchill Livingstone,2006.22 Zhu D.Micro-structure and mechanical properties of annulus fibrous of the L4-5 and L5-S1 intervertebral discs[J].Clin Biomech,2008,23(S1):S74-S82.

23 Iatridis JC,ap-Gwynn I.Mechanisms for mechanical damage in the intervertebral disc annulus fibrosus[J].J Biomech,2004,37(8):1165-1175.

24 Wagner DR,Reiser KM,Lotz JC.Glycation increases human annulus fibrosus stiffness in both experimental measurements and theoretical predictions[J].J Biomech,2006,39(6):1021-1029.

25 Adams MA,Dolan P,McNally DS.The internal mechanical functioning of intervertebral discs and articular cartilage,and its relevance to matrix biology[J].Matrix Boil,2009,28(7):384-389.

26 Hansma P,Turner P,Drake B,et al.The bone diagnostic instrumentⅡ:indentation distance increase [J].Rev Sci Instrum,2008,79(6):064303.

27 McMillan DW,Garbutt G,Adams MA,et al.Effect of sustained loading on the water content of intervertebral discs:implications for disc metabolism[J].Ann Rheum Dis,1996,55(12):880-887.

28 Botsford DJ,Esses SI,Ogilvie-Harris DJ,et al.In vivo diurnal variation in intervertebral disc volume and morphology[J].Spine,1994,19(8):935-940.

29 Przybyla A,Pollintine P,Bedzinski R,et al.Outer annulus tears have less effectthan endplate fracture on stress distributions inside intervertebral discs:relevance to disc degeneration[J].Clin Biomech,2006,21(10):1013-1019.

30 Weiler C,Nerlich AG,Zipperer J,et al.2002 SSE Award Competition in Basic Science:expression of major matrix metalloproteinases is associated with intervertebral disc degradation and resorption[J].Eur Spine,2002,11(4):308-320.

31 Pollintine P,Przybyla AS,Dolan P,etal.Neuralarch load-bearing in old and degenerated spines[J].J Biomech,2004,37(2):197-204.

32 Luo J,Skrzypiec DM,Pollintine P,et al.Mechanical efficacy of vertebroplasty:influence of cement type,BMD,fracture severity,and disc degeneration[J].Bone,2007,40(4):1110-1119.

33 Fairbank JC,Couper J,Davies J,et al.The Oswestry low back pain disability questionnaire[J].Physiotherapy,1980,66(8):271-273.

34 Davis RA.A long-term outcome analysis of 984 surgically treated herniated lumbar discs[J].J Neurosurg,1994,80(3):415-421.

35 Carlsson AM.Assessment of chronic pain.Ⅰ:Aspects of the reliability and validity of the visual analogue scale[J].Pain,1983,16(1):87-101.

36 Macnab I.Negative disc exploration.An analysis of the causes of nerve-root involvement in sixty-eight patients[J].J Bone Joint Surg Am,1971,53(5):891-903.

37 Geck MJ,Eismont FJ.Surgical options for the treatment of cervical spondylotic myelopathy[J].Orthop Clin North Am,2002,33(2):329-348.

38 楊克勤.脊柱疾患的臨床與研究[M].北京:北京出版社,1993:653-654.

（續(xù)完）