硬膜切開減壓術(shù)實施時間對急性脊髓損傷的影響

劉 洋，王文己

(蘭州大學第一醫(yī)院骨科，甘肅蘭州 730000)

脊髓挫傷多伴發(fā)于脊柱外傷，減壓手術(shù)可以解除脊髓的機械壓迫、改善脊髓血流、減輕后續(xù)出現(xiàn)的繼發(fā)性損傷，是治療此類急性脊髓挫傷的重要措施[1-2]。臨床常用的硬膜外減壓術(shù)可以解除硬膜外的壓迫，一定程度上降低硬膜內(nèi)壓力，但由于硬膜的限制，髓外的壓力可能無法完全解除，從而使脊髓出現(xiàn)缺血、水腫及系列的繼發(fā)性損傷[3]。以往有研究證實，硬膜切開術(shù)可以降低脊髓內(nèi)壓力[4-5]，從而改善脊髓血流灌注，減輕繼發(fā)性損傷，促進神經(jīng)功能的恢復[6]。但亦有研究證明，硬膜切開術(shù)對脊髓挫傷后的神經(jīng)功能恢復無效[7]。我們推測：如此不一致的結(jié)果可能與脊髓挫傷后硬膜切開的時機不同有關(guān)。而急性脊髓挫傷后，硬膜切開術(shù)實施的時間對神經(jīng)功能恢復的影響，目前尚無確切研究。

因此，本研究探討脊髓急性挫傷后，硬膜切開術(shù)的實施時機對脊髓損傷的影響，旨在確定硬膜切開術(shù)的最佳時間。

1 材料與方法

1.1 動物及分組 選擇成年健康Sprague-Dawley(SD)大鼠66只，雌性，體質(zhì)量190～220 g(平均205.2 g)。隨機分為6組：A組(6只)為正常對照組，單純椎板減壓；B組(12只)脊髓損傷組；C組(12只)脊髓損傷后立即行硬膜切開術(shù)；D組(12只)脊髓損傷后1 h行硬膜切開術(shù)；E組(12只)脊髓損傷后6 h行硬膜切開術(shù)；F組(12只)脊髓損傷后12 h行硬膜切開術(shù)。各組動物均在相同條件下一籠2只飼養(yǎng)，接受12 h循環(huán)光照，進食飼料相同，自由飲水。

1.2 脊髓損傷模型制作及硬膜切開術(shù) 采用改良的Allen重物打擊法制作大鼠脊髓損傷模型。大鼠稱重，選用100 g/L水合氯醛(350 mg/kg)腹腔注射麻醉，選擇T8～T11棘突為中心的后正中切口，長約3.0 cm，游離皮下組織逐漸剝離椎旁肌并牽向兩側(cè)，暴露T8～T10棘突及椎板，用椎板鉗咬除一半T9椎板及整個T10椎板以顯露擬損傷的脊髓部位，顯露T9節(jié)段硬膜。應(yīng)用NYU-Ⅱ型脊髓打擊器對脊髓進行打擊(10 g-50.0 mm)，然后按照實驗分組分別在不同時間點進行損傷節(jié)段的硬膜切開術(shù)，均在顯微鏡下操作，切開長度為10 mm(以損傷部位為中心)。A組動物僅行椎板切除后縫合，B組動物不行硬膜切開，直接縫合。

術(shù)后即刻行皮下注射生理鹽水5 mL以補充血容量。給予青霉素5萬U腹腔內(nèi)注射以預(yù)防傷口及尿路感染，1次/d，持續(xù)3 d。每日更換墊料，保持干燥，并觀察和記錄墊料有無血尿痕跡。大鼠排尿困難時按摩膀胱2次/d協(xié)助排尿，記錄尿量及血尿情況，直至自主排尿恢復。

1.3 后肢功能評分 采用BBB評分法對術(shù)后動物后肢的功能進行記錄(術(shù)前3 d進行訓練及適應(yīng)，并剔除原有的功能障礙個體)，記錄時間分別為術(shù)后1、3、7、14、21、28 d。由2名對實驗分組未知的人員共同完成。

1.4 標本取材 術(shù)后28 d，戊巴比妥鈉深麻醉后將動物灌注處死，再次暴露手術(shù)部位脊髓，剪斷神經(jīng)根，游離脊髓并完整取出損傷部位為中心的脊髓(長約1.2 cm)。放入40 g/L多聚甲醛繼續(xù)固定24 h。經(jīng)石蠟包埋后進行連續(xù)切片(切片厚10 μm、間隔80 μm)，貼到的載玻片上，45 ℃恒溫箱烘干存放備用。

1.5 脊髓損傷空洞體積比及損傷長度計算 將切片行HE染色后，用顯微鏡在相同條件下同次拍照，觀察并描跡出脊髓的周界和損傷空洞的輪廓，利用Imagej軟件進行空洞三維重建，進而計算空洞體積。空洞劃定以觀察到的正常組織為邊界[正常組織的標記標準為：灰質(zhì)神經(jīng)元正常(一個×400的視野中有3個或3個以上正常的神經(jīng)元)，無炎性細胞浸潤；白質(zhì)沒有髓鞘碎裂，無炎性細胞浸潤]。

標記連續(xù)切片上的脊髓周界，重建后計算出脊髓組織體積，為了避免損傷后的組織變形及萎縮引起的干擾，采用空洞體積百分比(CV%)

CV%=CV/SCV×100%，其中CV——空洞體積(cavity volume)；SCV——脊髓體積(spinal cord volume)。分別將頭端及尾端空洞面積最小的組織切片定義為損傷的兩端，兩者之間的距離為脊髓損傷的長度(lesion length)。

2 結(jié) 果

2.1 動物的一般情況 所有動物術(shù)后均出現(xiàn)完全性癱瘓，有4只動物死亡(B組、C組、D組及F組各1只)，死亡原因為尿路感染和腸梗阻。

2.2 后肢運動功能的恢復情況(BBB評分) 術(shù)后1 d，所有動物BBB評分均為0分，隨后逐步恢復，C組及D組動物損傷后BBB評分在術(shù)后7 d得到明顯的恢復，較B組有顯著差異(P<0.01)，而E組BBB評分也較對照組有顯著提高(P<0.05)，但F組動物BBB評分雖然高于B組，但兩者無統(tǒng)計學差異(P>0.05)。

至術(shù)后28 d，C組及D組動物都可以持續(xù)地足底負重，并出現(xiàn)偶爾或頻繁地前后足協(xié)調(diào)行走動作，BBB評分明顯高于B組(P<0.01)；E組動物可達到持續(xù)性負重步行，偶爾出現(xiàn)前后肢的協(xié)調(diào)運動，BBB評分高于B組(P<0.05)，但低于C組及D組(P<0.05)；F組動物僅僅偶見到負重腳掌站立，前后足無協(xié)調(diào)性運動，BBB評分與B組無統(tǒng)計學差異(P>0.05，圖1)。

2.3 不同時間點硬膜減壓后脊髓空洞體積比的比較

B組的脊髓損傷空洞比達到(43.58±7.15)%，F(xiàn)組與其比較無統(tǒng)計學差異(P>0.05)；C組及D組的空洞體積比分別為(33.83±6.04)%和(34.46±6.63)%，均明顯小于B組(P<0.01)；E組空洞體積比經(jīng)組內(nèi)比較，也明顯小于B組(P<0.01)，但明顯大于C組及D組(P<0.05，圖2)。

圖1 硬膜切開時機對后肢功能恢復的影響

Fig.1 Effects of operation time of durotomy on locomotor function recovery

與B組比較，*P<0.05。

2.4 不同時間點硬膜減壓后脊髓損傷長度的比較 B組脊髓的損傷長度達(5 151±171.64)μm，明顯高于C組[(3 799±207.08)μm]及D組[(4 043±186.32)μm](P<0.01)，說明傷后1 h內(nèi)的硬膜切開減壓術(shù)可以減輕脊髓的損傷；E組脊髓損傷長度(4 637±252.34)μm，小于B組(P<0.05)，但卻大于C組及D組(P<0.05)；F組與B組比較無統(tǒng)計學差異(圖3)。說明在傷后6 h進行硬膜切開減壓可以一定程度地減輕脊髓損傷程度，但不如傷后1 h內(nèi)明顯；傷后12 h進行硬膜切開減壓對減輕脊髓損傷無明顯作用。

3 討 論

急性脊髓損傷機制包括“原發(fā)性損傷”及后續(xù)出現(xiàn)的“繼發(fā)性損傷”兩個方面，治療的措施多基于減輕“繼發(fā)性損傷”。減壓手術(shù)是急性脊髓損傷后的重要治療措施，常規(guī)的硬膜外減壓(如椎板減壓)可一定程度的減輕硬膜外的壓力，但無法更好地減輕硬膜下的壓力。本實驗結(jié)果顯示，早期的“硬膜切開術(shù)”可以減輕脊髓損傷。結(jié)合以往的研究分析，可能的原因有：①硬膜切開術(shù)可以更加有效的降低椎管內(nèi)的壓力，進而減輕對脊髓的壓迫；②通過降低脊髓外的壓力，起到早期改善脊髓微循環(huán)的作用，有學者將椎管內(nèi)壓力增高導致的脊髓微循環(huán)障礙稱作脊髓的“骨筋膜氏綜合征”[8]，因此，早期有效的減壓非常重要；③減輕后續(xù)的一系列繼發(fā)性炎癥反應(yīng)，如巨噬細胞的活化及膠質(zhì)的增生[9]。

圖2 硬膜切開時機對脊髓損傷后空洞體積比的影響Fig.2EffectsofoperationtimeofdurotomyoncavityvolumeafterspinalcordinjuryA:正常對照組;B:脊髓損傷組;C:傷后立即行硬膜切開組;D:傷后1h行硬膜切開組;E:傷后6h行硬膜切開組;F:傷后12h行硬膜切開組。與B組比較,*P<0.05。

圖3 硬膜切開時機對脊髓損傷長度的影響

Fig.3 Effects of operation time of durotomy on lesion length after spinal cord injury

與B組比較，*P<0.05。

既往對脊髓損傷后硬膜切開減壓的研究中，所得到的結(jié)果并不完全相同。在脊髓損傷后立即進行硬膜切開減壓(伴或不伴硬膜成形)，會明顯減輕脊髓損傷程度及利于神經(jīng)功能的恢復[9]；但是在脊髓損傷后24 h進行硬膜切開減壓，則在減輕損傷后利于神經(jīng)恢復方面并無明顯效果，反而會增加組織損傷的體積[7]。因此，我們推測，硬膜切開減壓的時機會直接影響到減壓的效果。因為實際情況的局限、轉(zhuǎn)運及就診會花費一定時間，一般無法在損傷后的即刻進行硬膜切開減壓手術(shù)，那么在脊髓損傷后何時是硬膜切開減壓的最佳時機，尚未見相關(guān)的研究報道。本實驗在脊髓損傷后不同時間點行硬膜切開術(shù)后，觀察大鼠的神經(jīng)損傷及功能恢復的情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在損傷后6 h 之內(nèi)進行硬膜切開，可明顯減輕脊髓的損傷，改善神經(jīng)功能的恢復；在損傷后12 h再行硬膜切開，對減輕神經(jīng)損傷并無明顯作用。分析可能原因為：①脊髓的繼發(fā)性損傷與時間有著密切的相關(guān)性[10]，早期的組織反應(yīng)可分為超急性期、急性期[1]，而微循環(huán)的改變是最早病理學變化，被認為是繼發(fā)性損傷的“始動因素”，早期及時的減輕椎管內(nèi)壓力，有利于盡早改善脊髓微循環(huán)。②脊髓損傷后的繼發(fā)性損傷過程有著明顯的序貫性，繼微循環(huán)的改變之后，組織出現(xiàn)水腫，還將出現(xiàn)血-脊髓屏障的破壞，后續(xù)大量的炎性細胞可在損傷后3 h內(nèi)浸潤到損傷部位，成為損傷進一步加重的因素[11]，當更多的病理事件相繼出現(xiàn)后(如自由基和脂質(zhì)過氧化反應(yīng)、細胞壞死等)，再行減壓則無法逆轉(zhuǎn)損傷的進一步加重。JALAN等[7]的研究發(fā)現(xiàn)，在損傷后24 h進行硬膜切開減壓后不但在神經(jīng)功能恢復上無明顯效果，反而增加了組織損傷的范圍，這可能與損傷后的脊髓失去硬膜的保護有關(guān)。因此，硬膜切開后有無必要進行硬膜的重新修復，尚無定論。

本研究證實在急性脊髓挫傷后6 h內(nèi)行硬膜切開減壓對減輕脊髓損傷及神經(jīng)功能恢復有較明確的效果，如可在損傷即刻及損傷后1 h進行硬膜切開減壓，則效果更明顯，由此可推測：在脊髓急性挫傷后，在6 h內(nèi)如可以盡早行硬膜切開減壓，則可起到減輕繼發(fā)損傷的程度，改善神經(jīng)功能的恢復，但如損傷時間超過12 h，則已錯過硬膜切開減壓的最佳時機。但是，本實驗選用單一的原發(fā)損傷程度(挫傷打擊量：10 g-50.0 mm)，硬膜切開減壓的最佳時機是否與脊髓原發(fā)損傷的程度也有關(guān)系，還需進一步研究進行確定；此外，硬膜切開減壓是否會增加并發(fā)癥發(fā)生率及死亡率，也需進一步的研究證實。

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