長期陽極阻滯電刺激對脊髓損傷后膀胱功能重建作用研究

王春昕，潘 肅，張善勇，楊小玉，侯婷婷，李春旭

(吉林大學(xué)第二醫(yī)院 骨科，吉林 長春130041)

長期陽極阻滯電刺激對脊髓損傷后膀胱功能重建作用研究

王春昕，潘 肅，張善勇，楊小玉，侯婷婷*，李春旭*

(吉林大學(xué)第二醫(yī)院 骨科，吉林 長春130041)

目的 探討脊髓損傷后長期陽極阻滯電刺激在重建膀胱功能方面的作用。方法 研究納入新西蘭兔60只，隨機(jī)分為對照組(n=10)、脊髓損傷組(n=40，包含模型組及電刺激組)及解剖學(xué)觀察組(n=10)。電刺激組兔于電刺激四周后，與對照組、模型組兔再次復(fù)查尿流動力學(xué)并進(jìn)行組間比較，分析神經(jīng)源性膀胱在脊髓損傷后所產(chǎn)生的尿動力學(xué)變化及膀胱功能在長期陽極阻滯電刺激后的情況。結(jié)果 軀體運(yùn)動神經(jīng)在電刺激骶神經(jīng)前根不斷加大強(qiáng)度的同時(shí)逐漸被阻滯。長期陽極阻滯電刺激后，尿流動力學(xué)結(jié)果提示電刺激可減少膀胱的殘余尿量同時(shí)提高膀胱順應(yīng)性而使得排尿體積增加，即提高了脊髓損傷后的排尿效率。結(jié)論 融合骶神經(jīng)根電刺激的陽極阻滯是一種重建脊髓損傷后膀胱排尿功能的有效方式。

陽極阻滯電刺激；脊髓損傷；尿流動力學(xué)；膀胱功能；神經(jīng)源性膀胱

(ChinJLabDiagn,2017,21:1438)

神經(jīng)源性膀胱(Neurogenic bladder，NGB)是指中樞神經(jīng)系統(tǒng)或脊髓損傷(Spinal cord injury，SCI)后排尿功能失控導(dǎo)致的膀胱功能障礙[1-3]，SCI是最主要的病因[4,5]?，F(xiàn)階段其治療方法繁多，其中保守治療雖然療效較差，但因其損害小而易于被接受，相反手術(shù)治療則因風(fēng)險(xiǎn)多而不易被推廣，故患者更易于接受陽極阻滯電刺激技術(shù)。放眼未來，該技術(shù)很可能將成為SCI后膀胱功能重建的主要方式，故本文旨在探討脊髓損傷后長期陽極阻滯電刺激在重建膀胱功能方面的作用。

1 材料與方法

1.1 對象與分組

60只清潔級新西蘭大耳白兔，體重2.2-2.4 kg，雌雄不限，由吉林大學(xué)醫(yī)學(xué)部動物實(shí)驗(yàn)場提供(動物許可證號：SCXK-(吉)2008-0005)。所有實(shí)驗(yàn)動物處理方法均符合中華人民共和國科學(xué)技術(shù)部頒發(fā)的《關(guān)于善待實(shí)驗(yàn)動物的指導(dǎo)性意見》。

隨機(jī)分3組，即解剖學(xué)觀察組(n=10)、對照組(n=10)和SCI組(n=40)，后者經(jīng)尿流動力學(xué)篩查后又隨機(jī)分為NGB模型組及電刺激組。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器

多通道電生理儀(BL420-E生物機(jī)能試驗(yàn)系統(tǒng))購自成都泰盟科技有限公司，實(shí)驗(yàn)用骶神經(jīng)根電刺激器和刺激電極由吉林大學(xué)提供。

1.3 實(shí)驗(yàn)試劑

速眠新Ⅱ、蘇醒靈4號由吉林大學(xué)農(nóng)學(xué)部提供。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法和步驟

1.4.1 解剖學(xué)觀察 解剖學(xué)觀察組10只兔，暴露骶神經(jīng)根，了解基本解剖概況，離斷雙側(cè)S2-S3前根，福爾馬林固定、切片、HE染色，在光鏡下測量直徑。

1.4.2 尿流動力學(xué)檢測 對照組和SCI組術(shù)前進(jìn)行尿流動力學(xué)檢查，具體檢查過程詳見參考文獻(xiàn)[6]。

1.4.3 建立及篩選完全性脊髓損傷后神經(jīng)源性膀胱動物模型 術(shù)前6 h禁食水，速眠新Ⅱ麻醉，劑量為 0.15 mL/kg，備皮消毒后鋪無菌單，依次暴露棘突、椎板，SCI組行椎板切除并暴露脊髓，脊髓完全夾閉1分鐘，到雙下肢停止抖動為止，完全性SCI模型已建立[7]。對照組在咬除椎板后即行切口縫合。

SCI組術(shù)后10天再行尿流動力學(xué)復(fù)查，篩選NGB動物模型，再將其隨機(jī)分為NGB模型組及電刺激組。

1.4.4 骶神經(jīng)前根電刺激 ?測定膀胱、尿道壓力 測壓管兩端分別與壓力換能器和電刺激組兔膀胱相連，讀數(shù)相等即為膀胱靜息壓。尿道測壓管讀數(shù)達(dá)到最大及膀胱測壓管讀數(shù)不變時(shí)停止向外拉動尿道測壓管[8]。 ?植入刺激電極 切除椎板并離斷雙側(cè)骶神經(jīng)后根(S1-S4)。電極刺激骶神經(jīng)前根時(shí)，通過膀胱內(nèi)壓升高可評估支配膀胱逼尿肌的優(yōu)勢神經(jīng)根，接著各置入一枚刺激電極并縫合加固。為了觀察電極位置良好與否，于術(shù)后次日行腰椎正側(cè)位平片拍攝。?刺激及記錄 記錄內(nèi)容包括殘余尿量、排尿體積和膀胱內(nèi)壓，均在電刺激時(shí)予以進(jìn)行。于電刺激組移植電極后第二天，行6次/日陽極阻滯電刺激排尿、排便，每次15-30 min。電刺激四周后，與對照組、模型組復(fù)查尿流動力學(xué)，并進(jìn)行組間比較。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

2 結(jié)果

2.1 測量骶神經(jīng)前根直徑

解剖兔離斷雙側(cè)S2及S3神經(jīng)前根制成切片，在顯微鏡下測量直徑，結(jié)果約為0.05cm(詳見表 1)，因此將實(shí)驗(yàn)所用刺激電極的內(nèi)部直徑設(shè)定為此值。

表1 S2和S2神經(jīng)根測量(cm)

2.2 實(shí)驗(yàn)動物存活及排除情況

最終納入結(jié)果的分析數(shù)據(jù)來源于9只對照組、9只模型組和8只電刺激組。

2.3 骶神經(jīng)前根電刺激結(jié)果

2.3.1 即刻陽極阻滯電刺激尿流動力學(xué)檢測結(jié)果

單次陽極阻滯電刺激的膀胱內(nèi)壓低于損傷前排尿時(shí)的最大膀胱內(nèi)壓，而連續(xù)陽極阻滯電刺激最大膀胱內(nèi)壓和排尿效率與損傷前相比無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

2.3.2 長期陽極阻滯電刺激尿流動力學(xué)檢測結(jié)果

?對照組尿流動力學(xué)檢測結(jié)果 對照組假手術(shù)前后尿流動力學(xué)各項(xiàng)指標(biāo)比較均無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，排尿時(shí)EUS舒張，肌電活動減弱，膀胱排尿壓力曲線平滑上升及下降，提示膀胱功能良好。?模型組尿流動力學(xué)結(jié)果 比較模型組損傷前后的尿流動力學(xué)提示：損傷后的膀胱順應(yīng)性、排尿效率和膀胱排尿體積均低于損傷前，而逼尿肌漏點(diǎn)壓、逼尿肌最大壓、殘余尿量及膀胱靜息均高于損傷前(詳見表2)。排尿時(shí)逼尿肌無效收縮而EUS持續(xù)收縮導(dǎo)致膀胱內(nèi)壓不穩(wěn)定(比基線水平高7 cmH2O的節(jié)律性膀胱內(nèi)壓增高，但尿道外口無液體流出[9])，表明NGB功能障礙加重。 ?電刺激組尿流動力學(xué)結(jié)果 比較電刺激后與損傷前后的尿流動力學(xué)提示：在長期電刺激下，膀胱順應(yīng)性、排尿效率及排尿體積均較損傷后高(*P<0.05)，但仍低于損傷前；而膀胱靜息壓、膀胱漏點(diǎn)壓及逼尿肌最大壓均較損傷后低，同時(shí)與損傷前相比并無明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。排尿時(shí)EUS肌電活動正常，最大膀胱內(nèi)壓下降，排尿壓力曲線平穩(wěn)。

表2 模型組SCI前后尿流動力學(xué)比較(n=9)

3 討論

陽極阻滯電刺激技術(shù)是指陰極電流刺激神經(jīng)纖維時(shí)可使膜電位去極化發(fā)生動作電位，并傳導(dǎo)向遠(yuǎn)近兩個(gè)方向。所需的陰極電流大小與神經(jīng)纖維的粗細(xì)相關(guān)，粗大神經(jīng)纖維所需電流低，而細(xì)小神經(jīng)纖維所需電流高[10,11]。

臨床上Brindley骶神經(jīng)根刺激器采用 “刺激后排尿”技術(shù)[12]：可是此電刺激引發(fā)的是非生理性排尿，膀胱內(nèi)壓較高有時(shí)會造成腎功能損傷[13,14]；另外產(chǎn)生的雙下肢肢體劇烈抖動也困擾著患者。

因此本研究將陽極阻滯技術(shù)與骶神經(jīng)根電刺激技術(shù)相融合來彌補(bǔ)Brindley骶神經(jīng)根刺激器不足，結(jié)果顯示電刺激引起的膀胱排空很接近正常的生理性排空，下肢劇烈抖動也于電刺激時(shí)減少或消失。對于SCI后膀胱功能重建，長期陽極阻滯電刺激技術(shù)和刺激后排尿技術(shù)均有效，我們設(shè)計(jì)改進(jìn)了骶神經(jīng)根刺激器的排尿模式和性能，取得較滿意的成果。

Brindely于1980年最早報(bào)道了運(yùn)用陽極阻滯技術(shù)進(jìn)行骶神經(jīng)根電刺激，但卻沒有報(bào)道結(jié)果，此后，Rijkhoff等對于陽極阻滯電刺激實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了一系列的研究，均獲得了成功[15-17]。但這些實(shí)驗(yàn)都是即刻的動物實(shí)驗(yàn)，對于長期陽極阻滯電刺激后膀胱功能有何變化從未見報(bào)道。本研究中尿流動力學(xué)于兔SCI 5-6周發(fā)生改變，膀胱靜息壓和最大逼尿肌壓均升高,而膀胱容量則下降,排尿少，殘余尿多，膀胱順應(yīng)性下降,膀胱灌注測壓過程存在著明顯的逼尿肌反射亢進(jìn)及逼尿肌-括約肌協(xié)同失調(diào)，大致呈現(xiàn)痙攣性膀胱表現(xiàn)；SCI兔經(jīng)過長期陽極阻滯電刺激，殘余尿量減少以及排尿體積和膀胱容量的增加導(dǎo)致排尿效率得到提高，而膀胱順應(yīng)性也因逼尿肌漏尿點(diǎn)壓和膀胱靜息壓降低而增強(qiáng)，尿失禁、尿液返流等截癱痙攣癥狀也有所改善。因此我們證實(shí)陽極阻滯技術(shù)融合骶神經(jīng)根電刺激方法可以有效重建兔 SCI 后膀胱排尿功能，減輕雙下肢抖動，提高SCI后生存率。

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Study on the effect of long-term anodal blocking electrical stimulation on the reconstruction of bladder function after spinal cord injury

WANGChun-xin,PANSu,ZHANGShan-yong,etal.

(Orthopedics,theSecondHospitalofJilinUniversity,Changchun130041,China)

Objective To investigate the role of long-term anode block electrical stimulation in the reconstruction of bladder function after spinal cord injury.Methods A total of 60 New Zealand rabbits were randomly divided into control group(n=10),spinal cord injury group(n=40,including neurogenic bladder model and sacral nerve root stimulation group) and anatomical observation group(n=10).After four weeks of electrical stimulation,the urodynamic re-examination was performed with the electrical stimulation group,control group and the model group.The urodynamic changes of the neurogenic bladder after spinal cord injury and the improved conditions of the bladder function after long-term anode block electrical stimulation were analyzed.Results Somatic motor nerve in the stimulation of the anterior sacral nerve to increase the intensity and the same time gradually blocked.After long-term anode block of electrical stimulation,urodynamic results suggest that electrical stimulation can reduce the residual urine volume of the bladder while improving bladder compliance and urinary volume increased,that is,increased the efficiency of urinationafter spinal cord injury.Conclusion The coalesce of anode blocking technology and sacral nerve root stimulation method can effectively reconstruct bladder urination function after spinal cord injury.

anodal blocking electrical stimulation;spinal cord injury;urodynamic;bladder function; neurogenic bladder

吉林省科技廳產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟項(xiàng)目(20150309002GX) 和吉林省科技型中小企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新基金(SC201502001)

1007-4287(2017)08-1438-04

R681.5+4

A

2017-05-10)

*通訊作者