自體垂直懸吊牽引對(duì)兔退變椎間盤高度的影響①

佟德民，鄧晉豐，陳博來，禤翠玲，符路娣，譚滴清

椎間盤退變性疾病所致的下腰痛常見于骨科臨床，雖然下腰痛與椎間盤退變間關(guān)系尚未闡明，但椎間盤退變被認(rèn)為是導(dǎo)致下腰痛和椎間盤突出癥可能的原因之一。椎間盤退變顯著表現(xiàn)是椎間盤內(nèi)水分流失、椎間隙高度降低。理論上任何能夠延緩椎間盤退變、恢復(fù)椎間隙高度的治療方法均能治療椎間盤退變性疾病，從而緩解下腰痛。腰椎牽引普遍應(yīng)用于椎間盤退變性疾病的治療，但近年來其臨床療效受到廣泛爭議。Clarke等對(duì)24篇牽引治療下腰痛的隨機(jī)對(duì)照研究總結(jié)后得出牽引很可能無效的結(jié)論，其可能的原因在于牽引治療椎間盤退行性疾病的機(jī)理未明[1]。既往認(rèn)為牽引的作用機(jī)理可能是通過生物力學(xué)作用如椎體間運(yùn)動(dòng)節(jié)段的分離、椎間盤突出的減少、椎間盤內(nèi)壓的降低，以及其神經(jīng)生理學(xué)作用如痛覺輸出的調(diào)節(jié)等達(dá)到緩解下腰痛的目的。牽引過程中椎體間運(yùn)動(dòng)節(jié)段的分離，即牽引前后椎間盤高度的變化已被證實(shí)，但牽引對(duì)退變椎間盤高度變化的長期影響尚未明確。本文擬觀察新西蘭大白兔椎間盤退變模型在自體垂直懸吊牽引前后椎間盤高度的變化，進(jìn)一步論證牽引對(duì)椎間盤退變的臨床療效。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

6月齡普通級(jí)新西蘭大白兔30只，由廣東省動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心提供，雌雄各半，體重2.0～2.5 kg，分別單獨(dú)于廣州中醫(yī)藥大學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心全屏障清潔級(jí)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)房內(nèi)飼養(yǎng)。動(dòng)物自由進(jìn)食，自由飲水，全價(jià)營養(yǎng)顆粒及消毒飲用水由實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心供應(yīng)。所有動(dòng)物在實(shí)驗(yàn)前適應(yīng)環(huán)境7 d。

1.2 造模

按隨機(jī)原則將新西蘭大白兔10只分為假手術(shù)組和手術(shù)組，每組5只，隔夜禁食后，予10%水合氯醛3.5 ml/kg腹腔注射，手術(shù)組接受手術(shù)造模，假手術(shù)組接受假手術(shù)。手術(shù)造模方法[2]：動(dòng)物麻醉后，左側(cè)臥位四肢固定；術(shù)區(qū)剃毛，碘伏消毒，右側(cè)后腹膜入路顯露L2～L6椎間盤節(jié)段；切口從12肋下致髂嵴上緣，長約6 cm，依次切開各層組織，向前推開后腹膜及脂肪組織，鈍性分離椎體旁側(cè)束帶狀腰大肌，顯露L3/4～L5/63個(gè)椎體前緣；髂嵴水平線為L5/6椎間盤的定位標(biāo)記，L4/5、L5/6椎間盤作為實(shí)驗(yàn)間盤，L3/4椎間盤作為對(duì)照間盤；選擇16 G針頭針刺椎體右前側(cè)纖維環(huán)(3點(diǎn)位置)，限制損傷深度5 mm，朝向椎間盤中心，損傷后持續(xù)留置5 s，術(shù)后逐層縫合創(chuàng)口。假手術(shù)組依照上述方法，但不進(jìn)行椎間盤針刺操作。術(shù)后連續(xù)3 d肌注青霉素8×105U/d，預(yù)防感染。麻醉清醒后放回籠內(nèi)觀察，常規(guī)飼養(yǎng)。

術(shù)后第8周，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物予10%水合氯醛3.5 ml/kg腹腔注射，麻醉后行腰椎側(cè)位X線攝片檢查，檢查條件參數(shù)：32 kV，288 mA，2215 ms w/Rh LF 1.0x Grid(廣州中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院影像科全乳數(shù)字化X線成像系統(tǒng)，意大利IMS公司)，攝片時(shí)避免脊柱軸位旋轉(zhuǎn)，投照中心定于髂嵴上4 cm。

1.3 自體垂直懸吊牽引

自制自體垂直懸吊牽引固定器，由上方頭頸固定架、中間固定槽及下方底架組成。見圖1。

圖1 自制自體垂直牽引器示意圖

另20只新西蘭大白兔按造模方法行椎間盤手術(shù)，8周后隨機(jī)分為兩組，其中牽引組(n=15)每天牽引1次，每次30 min。對(duì)照組(n=5)不予治療。分別于牽引后2周、4周、6周、8周行腰椎側(cè)位X線檢查。觀察牽引對(duì)DHI的影響。

1.4 DHI的計(jì)算

根據(jù)An[3]等研究方法以椎間盤高度指數(shù)(disc high index,DHI)來描述椎間隙高度變化，測量椎間盤前、中、后平均高度除以相鄰兩椎體高度。D、E、F為椎間盤前、中、后部分的高度，A、B、C為鄰近該椎間盤的上位椎體前、中、后部分的高度，G、H、I為鄰近該椎間盤的下位椎體前、中、后部分的高度。

牽引前后椎間盤高度的變化以椎間盤高度指數(shù)百分比(DHI%)表示。

設(shè)定造模成功時(shí)DHI%為100，比較牽引治療前后DHI%的變化。所有影像資料由放射科醫(yī)師行單盲評(píng)估。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用SPSS 16.0統(tǒng)計(jì)軟件處理。造模實(shí)驗(yàn)組間比較采用t檢驗(yàn)，兩組間不同時(shí)間點(diǎn)DHI%的比較采用重復(fù)測量多因素方差分析，兩組內(nèi)各時(shí)間點(diǎn)DHI%的比較采用重復(fù)測量單因素方差分析。顯著性水平α=0.05。

2 結(jié)果

假手術(shù)組8周后DHI%為(96.50±1.12)，造模組為(84.02±1.65)，兩者具有顯著性差異(P＜0.05)，視為造模成功。20只新西蘭大白兔均成功造模，各時(shí)間點(diǎn)椎間隙高度變化見圖2。

圖2 不同時(shí)間點(diǎn)兔腰椎側(cè)位X線片

牽引治療前后不同時(shí)間點(diǎn)之間DHI%有非常高度顯著性差異(F=18.63,P=0.000)。

牽引組組內(nèi)各時(shí)間點(diǎn)DHI%有非常高度顯著性差異(F=34.63,P=0.000)，牽引后DHI%逐步升高，在第4周達(dá)到最高值，其中第2周、第4周與治療前比較均有非常高度顯著性差異(P=0.000)，但第2周、第4周兩者間無顯著性差異(P=0.676)，第4周之后呈下降趨勢，其中第6周、第8周與第4周比較存在非常高度顯著性差異(P=0.000)，但第6周與第8周之間無顯著性差異(P=0.162)。對(duì)照組組內(nèi)各時(shí)間點(diǎn)DHI%有非常高度顯著性差異(F=46.49,P=0.000)，呈進(jìn)行性下降趨勢，其中第4周及其之后各時(shí)間點(diǎn)DHI%與治療前比較有顯著性差異(P＜0.05)，但自第4周起各時(shí)間點(diǎn)間無顯著性差異(P＞0.05)。

就各時(shí)間點(diǎn)而言，牽引組治療后DHI%均顯著大于對(duì)照組(P＜0.001)。治療分組以及各觀察時(shí)間點(diǎn)之間存在交互效應(yīng)(F=28.50,P=0.000)。見表1、圖3。

表1 牽引治療前后不同時(shí)間點(diǎn)DHI%的變化

圖3 牽引治療前后不同時(shí)間點(diǎn)DHI%變化

3 討論

腰椎牽引一直是臨床治療椎間盤退變引起下腰痛的常用保守療法之一，而近期一些研究發(fā)現(xiàn)單獨(dú)應(yīng)用牽引療法不能提高臨床療效，這與牽引改善下腰痛的機(jī)制尚未明確有關(guān)[4]。既往研究發(fā)現(xiàn)，腰椎牽引主要是通過生物力學(xué)如椎體間運(yùn)動(dòng)節(jié)段的分離、椎間盤突出的減少及椎間盤內(nèi)壓的降低和神經(jīng)生理如痛覺輸出的調(diào)節(jié)兩方面機(jī)制的協(xié)同作用改善下腰痛患者的臨床癥狀和體征。迄今為止，僅牽引過程中椎體分離的解剖變化被體內(nèi)及體外試驗(yàn)[5]證實(shí)，其他方面均可理解為由椎體分離的解剖變化派生。Onel等研究靜力腰椎牽引對(duì)腰椎間盤突出和其他解剖結(jié)構(gòu)的影響后發(fā)現(xiàn)，牽引后腰椎延長3.2 mm，其中L5/S1椎間隙增高0.89 mm，L4/5椎間隙增高0.70 mm[6]。Tekeoglu等應(yīng)用自制器械分別對(duì)健康和腰椎間盤突出癥患者行自體垂直懸吊牽引，通過腰椎側(cè)位DR觀察牽引前后腰椎間隙改變，發(fā)現(xiàn)兩組腰椎間隙均明顯增高，腰椎整體延長31 mm，L4/5及L5/S1間隙均增高3 mm，且腰椎間隙后側(cè)明顯高于前側(cè)[5]。

腰椎牽引雖可增加椎間隙高度、減輕對(duì)神經(jīng)根的刺激和壓迫，從而改善下腰痛，但研究發(fā)現(xiàn)牽引對(duì)椎間隙高度改善的實(shí)效往往是即時(shí)的。Twomey將9 kg重量的牽引力作用于腰椎標(biāo)本30 min后發(fā)現(xiàn)，牽引重量在15%時(shí)即出現(xiàn)椎間分離，達(dá)到蠕變時(shí)椎間分離可致最大為7.5 mm，但也發(fā)現(xiàn)脊柱長度的延長在牽引結(jié)束后30 min亦恢復(fù)到原始長度[7]。Colachis等觀察到去除牽引后10 min脊柱即恢復(fù)到初始位置。

本實(shí)驗(yàn)試圖通過對(duì)新西蘭大白兔退變椎間盤實(shí)施自體垂直懸吊牽引，觀察牽引對(duì)椎間隙高度改善的長期效應(yīng)。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)連續(xù)牽引2周，椎間隙高度明顯改善，牽引4周DHI%達(dá)到高峰，說明連續(xù)牽引到第4周時(shí)效果最大，治療效果呈上升趨勢，而牽引6周和8周后雖較治療前改善明顯，但DHI%呈現(xiàn)下降趨勢，延長治療時(shí)間未能進(jìn)一步改善椎間隙高度[8]。本實(shí)驗(yàn)選取自體垂直懸吊牽引，其顯著優(yōu)勢即是依靠自身重量作為牽引力，避免傳統(tǒng)臥位牽引中軀干與牽引床面間的摩擦力和腰肌張力、皮膚牽拉、腹壓所致反作用力等因素的影響，最大限度地牽拉退變椎間盤，并可有效順應(yīng)機(jī)體正常組織，避免因牽引外力過大而損傷正常組織，因此在牽引前期椎間盤高度增高明顯，而牽引4周后DHI%呈下降趨勢，但仍比牽引前改善明顯。本實(shí)驗(yàn)中各個(gè)時(shí)間點(diǎn)與對(duì)照組相比椎間隙高度改善均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說明自體垂直懸吊牽引可顯著改善退變椎間盤的高度，從而減輕對(duì)神經(jīng)根和致敏神經(jīng)末梢的刺激和壓迫，推測其可能通過改善椎間盤內(nèi)組織細(xì)胞的代謝、促進(jìn)退變椎間盤細(xì)胞的再生從而緩解疼痛。

綜上所述，應(yīng)用自體垂直懸吊牽引能夠顯著改善新西蘭大白兔退變椎間盤的高度，延緩和抑制椎間盤退變，但尚需通過生物力學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)及生物化學(xué)等方面的研究進(jìn)一步明確其止痛機(jī)制。

[1]Clarke J,van Tulder M,Blomberg S,et al.Traction for low back pain with or without sciatica：an updated systematic review within the framework of the Cochrane collaboration[J].Spine(Phila Pa 1976),2006,31(14)：1591-1599.

[2]桂柯科,尹望平,張飚,等.纖維環(huán)穿刺法建立兔椎間盤退變模型[J].中國矯形外科雜志,2010,(18)：1814-1816.

[3]An HS,Takegami K,Kamada H,et al.Intradiscal administration of osteogenic protein-1 increases intervertebral disc height and proteoglycan content in the nucleus pulposus in normal adolescent rabbits[J].Spine(Phila Pa 1976),2005,30(1)：25-31.

[4]Rattanatharn R,Sanjaroensuttikul N,Anadirekkul P,et al.Effectiveness of lumbar traction with routine conservative treatment in acute herniated disc syndrome[J].J Med Assoc Thai,2004,87(Suppl 2)：S272-277.

[5]Tekeoglu I,Adak B,Bozkurt M,et al.Distraction of lumbar vertebrae in gravitational traction[J].Spine(Phila Pa 1976),1998,23(9)：1061-1063.

[6]Onel D,Tuzlaci M,Sari H,et al.Computed tomographic investigation of the effect of traction on lumbar disc herniations[J].Spine(Phila Pa 1976),1989,14(1)：82-90.

[7]Twomey LT.Sustained lumbar traction.An experimental study of long spine segments[J].Spine(Phila Pa 1976),1985,10(2)：146-149.

[8]Colachis SC Jr,Strohm BR.Effects of intermittent traction on separation of lumbar vertebrae[J].Arch Phys Med Rehabil,1969,50(5)：251-258.