超聲骨刀與高速磨鉆在犬脊椎骨雙開門手術(shù)中的應(yīng)用比較

王麗潔，梅超，梁羽，陸晨曦，徐垚宇

蘇州大學(xué) 衛(wèi)生與環(huán)境技術(shù)研究所，江蘇 蘇州 215123

引言

隨著醫(yī)療技術(shù)的發(fā)展，外科手術(shù)對精準(zhǔn)度及安全性的要求逐漸提高，在加強(qiáng)外科醫(yī)師手術(shù)技能的同時(shí)，新型手術(shù)器械以其獨(dú)到的優(yōu)勢，逐步獲得手術(shù)醫(yī)師的青睞[1]。在椎管擴(kuò)大成形術(shù)中，傳統(tǒng)使用高速磨鉆開槽，但磨鉆把持較困難，稍有不慎會對周圍神經(jīng)、血管等造成不可逆損傷，加之頸椎結(jié)構(gòu)復(fù)雜，給手術(shù)帶來較大難度[2-3]。超聲骨刀作為一種新型、高效的手術(shù)器械，因其具有組織選擇性、止血性能、對軟組織損傷小、低產(chǎn)熱、易操作等優(yōu)勢，目前已廣泛應(yīng)用于口腔頜面部及耳鼻喉科手術(shù)中[4-6]。但在脊柱外科領(lǐng)域，應(yīng)用超聲骨刀的安全性和有效性是否優(yōu)于傳統(tǒng)磨鉆，目前正在進(jìn)一步驗(yàn)證中[7-10]。本文應(yīng)用超聲骨刀和傳統(tǒng)高速磨鉆對Beagle犬脊椎骨進(jìn)行雙開門手術(shù)，從宏觀和微觀角度探討比較兩者在手術(shù)中的安全性和有效性，為臨床應(yīng)用提供參考。

1 材料與方法

1.1 主要試劑與儀器

超聲骨刀系統(tǒng)（骨刀：UQD03407A、UMD03713A）和手術(shù)動(dòng)力裝置（高速磨鉆DR2014B150、骨鋸BJP311003）；吸入麻醉機(jī)（邁瑞WATO EX-55）；掃描電鏡（日立S-4700）；石蠟切片機(jī)（萊卡RM2135）；顯微鏡（萊卡DM750）。

舒泰（法國維克）；速眠新（敦化圣達(dá)）；異氟烷（河北一品）；甲醛（國藥集團(tuán)）；戊二醛（南京森貝伽）；鋨酸（阿法埃莎）；乙醇（國藥集團(tuán)）；碘伏（上海利康）；0.9%氯化鈉注射液（河北天成）。

1.2 方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及分組

Beagle犬（南京亞東實(shí)驗(yàn)動(dòng)物研究中心提供），15 kg，檢疫合格，適應(yīng)飼養(yǎng)7天，經(jīng)過動(dòng)物倫理審查。

試驗(yàn)組：第3、5、7、9、11、13椎骨，使用超聲骨刀系統(tǒng)（片狀和球狀刀頭）。

對照組：第4、6、8、10、12、14椎骨，使用高速磨鉆和骨鋸。

1.2.2 手術(shù)過程

動(dòng)物麻醉后，俯臥位固定，連接呼吸機(jī)、監(jiān)護(hù)儀，背部術(shù)區(qū)剃毛、消毒、鋪單。作頸背后正中縱切口，逐層切開皮膚、皮下組織、深筋膜，直達(dá)棘突，鈍性剝離椎旁肌，充分暴露椎板。術(shù)中注意止血。

試驗(yàn)組在雙側(cè)椎板外緣以球形刀頭開槽，保留內(nèi)層皮質(zhì)骨，以片狀刀片沿棘突正中劈開棘突，注意保護(hù)硬脊膜，將椎板向兩側(cè)掀起，完成雙開門。對照組在雙側(cè)頸椎外緣以高速球形磨鉆開槽，保留內(nèi)層皮質(zhì)骨，然后以骨鋸沿棘突正中劈開棘突，當(dāng)骨鋸片接近椎板的內(nèi)層皮質(zhì)骨壓力增大時(shí)，降低鉆速，并使骨鋸在剛好鋸開內(nèi)層皮質(zhì)骨時(shí)停止，掀起椎板完成開門。注意骨鋸鋸開椎板內(nèi)層皮質(zhì)骨時(shí)有比較明顯的“卸力”感[9]。

術(shù)中對比觀察兩組椎板骨皮質(zhì)和骨松質(zhì)的顏色及斷面滲血情況。完成所有椎板雙開門手術(shù)后，對動(dòng)物進(jìn)行安樂死，沿椎體上下軟骨終板切取各節(jié)段脊柱，試驗(yàn)組和對照組各取3節(jié)段椎骨（3、5、7和4、6、8節(jié)段），用10%福爾馬林固定，然后脫鈣、脫水、石蠟包埋，沿橫截面切片，HE染色后光鏡觀察。試驗(yàn)組和對照組另各取3節(jié)段椎骨（9、11、13和10、12、14節(jié)段），標(biāo)記切割面，將椎骨置于2.5%戊二醛固定，梯度酒精脫水，液氮冷凍，2%鋨酸熏蒸表面固定，真空干燥，噴金膜，掃描電鏡觀察椎板骨組織。

1.2.3 評價(jià)指標(biāo)

有效性指標(biāo)：完成雙開門手術(shù)時(shí)間以及術(shù)中出血量。

安全性指標(biāo)：光鏡觀察手術(shù)切割部位病理變化（包括骨質(zhì)、硬膜、脊髓形態(tài)是否正常，軟組織有無凝固和損傷跡象），掃描電鏡觀察結(jié)構(gòu)形態(tài)變化（包括骨質(zhì)是否灼傷，膠原是否斷裂變形及骨細(xì)胞是否溶解）。

1.2.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

2 結(jié)果

2.1 有效性比較結(jié)果

試驗(yàn)組和對照組均能有效完成脊椎骨雙開門手術(shù)，試驗(yàn)組單節(jié)椎板開槽和棘突切割完成雙開門時(shí)間大于對照組，差異有顯著性（P＜0.05）。試驗(yàn)組與對照組骨皮質(zhì)顏色均為白色，骨松質(zhì)顏色及斷面滲血量結(jié)果有明顯差異。兩組有效性比較結(jié)果，見表1。試驗(yàn)組切割面骨松質(zhì)滲血量較少，第3、5節(jié)段骨松質(zhì)為白色，基本無出血現(xiàn)象，第7、9、11、13節(jié)段切割面骨松質(zhì)有少量出血點(diǎn)，呈淺粉紅色。對照組切割面骨松質(zhì)滲血量較多，可見較多出血點(diǎn)，呈粉紅色。

表1 超聲骨刀和高速磨鉆評價(jià)指標(biāo)比較

2.2 組織病理學(xué)結(jié)果

組織病理學(xué)檢查結(jié)果顯示，試驗(yàn)組和對照組骨組織周圍軟組織均可見小灶性出血，未見組織凝固、壞死表現(xiàn)，內(nèi)外層骨皮質(zhì)、骨松質(zhì)結(jié)構(gòu)如常，骨皮質(zhì)骨板、骨松質(zhì)骨小梁結(jié)構(gòu)正常，脊髓硬膜及脊髓組織形態(tài)正常，未見挫傷、出血等異常改變。試驗(yàn)組和對照組比較未見明顯差異，病理檢查圖片，見圖1。

圖1 椎骨及周圍組織病理圖片

2.3 掃描電鏡結(jié)果

掃面電鏡觀察結(jié)果顯示，試驗(yàn)組骨切割面比較平滑而干凈，僅有少量碎片細(xì)屑及纖維，對照組骨切割面則比較粗糙，表面存在較多不平坑、碎塊細(xì)屑和纖維。對照組膠原出現(xiàn)斷裂，且膠原和骨細(xì)胞存在熔融變形現(xiàn)象；試驗(yàn)組骨細(xì)胞形態(tài)正常，膠原呈自然舒展?fàn)顟B(tài)，膠原纖維上有大量正常球形羥基磷灰石結(jié)晶體（圖2）。

3 討論

超聲骨刀對骨組織的切割是利用超聲刀頭的高頻振動(dòng)加速度產(chǎn)生切割力，由于其工作頻率和刀頭振幅控制在一定范圍內(nèi)，軟組織通過彈性振動(dòng)吸收少量能量的退讓機(jī)制可以避免受損[10-11]。本研究中雖然兩組均成功進(jìn)行雙開門手術(shù)，未發(fā)生安全事件，但結(jié)合術(shù)者實(shí)際使用體會，手術(shù)動(dòng)力裝置機(jī)械壓力大，實(shí)際操作時(shí)切開內(nèi)層皮質(zhì)骨的“卸力”較難控制，造成椎骨內(nèi)組織機(jī)械誤傷幾率高，故需術(shù)者具有豐富經(jīng)驗(yàn)積累。而超聲骨刀易于操控把握，可明顯避免對椎管結(jié)構(gòu)的沖擊，并實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)切割，其組織識別功能，能有效避免血管、神經(jīng)等軟組織損傷，造成意外損傷的風(fēng)險(xiǎn)明顯降低。雖然本研究中超聲骨刀切割時(shí)間略長，第一節(jié)椎骨手術(shù)所用時(shí)間最長，推測與術(shù)者適應(yīng)學(xué)習(xí)有關(guān)，樣本量偏小可能也是原因之一。也有研究表明，可能截骨等操作延長了超聲骨刀手術(shù)時(shí)間，從而掩蓋了手術(shù)時(shí)間優(yōu)勢[12-13]。但從實(shí)際應(yīng)用角度來說，兩者手術(shù)所需時(shí)間均在可接受范圍內(nèi)。另一方面，在研究中發(fā)現(xiàn)兩組切割面滲血量有明顯差異，超聲骨刀明顯改善了骨切面出血情況，有研究表明超聲骨刀的熱效應(yīng)和空化效應(yīng)，能使血管收縮、周圍組織乳化碎裂，促使血液凝固變性，產(chǎn)生局部止血作用，很多臨床研究也證實(shí)了這一點(diǎn)[14-17]。

圖2 掃描電鏡下骨組織微觀圖片

超聲骨刀和高速磨鉆在手術(shù)中均會存在局部高溫、機(jī)械振動(dòng)等現(xiàn)象[12]，雖然臨床應(yīng)用中關(guān)于超聲骨刀安全性方面得到了初步肯定[12-13,15-16]，但由于倫理限制，在體研究非常困難，缺少組織學(xué)證據(jù)。本研究應(yīng)用和人解剖結(jié)構(gòu)較類似的高等動(dòng)物模型，通過光鏡和掃描電鏡等微觀手段觀察，比較了兩組手術(shù)骨切面的結(jié)構(gòu)形態(tài)改變，從組織學(xué)角度比較驗(yàn)證兩者安全性。研究表明，手術(shù)動(dòng)力裝置其機(jī)械和熱能量可引起骨組織細(xì)胞的損傷，超聲骨刀系統(tǒng)對骨組織機(jī)械損傷較小，也未出現(xiàn)熱損傷情況。尤其是骨細(xì)胞和膠原纖維得到了很好的保護(hù)，而高速磨鉆則存在不同程度的骨細(xì)胞和膠原溶解，這可能是因?yàn)槌暪堑毒植慨a(chǎn)熱低，溫度升高不如高速磨鉆。但應(yīng)注意，在進(jìn)行切骨操作時(shí)，均需采用生理鹽水噴灑降溫，尤其是長節(jié)段切骨操作時(shí)，應(yīng)保持刀頭持續(xù)移動(dòng)，避免刀頭在同一部位停留時(shí)間過長，局部組織過熱，增加組織熱損傷的風(fēng)險(xiǎn)[11-12]。

綜上所述，超聲骨刀以其獨(dú)特的優(yōu)越性，正逐漸被廣泛應(yīng)用，今后通過大批量臨床應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)積累，不斷改進(jìn)使用方法，可以預(yù)見超聲骨刀將在外科中將發(fā)揮越來越重要的作用。