一種兔腰椎側(cè)方椎間融合模型的建立及初步結(jié)果

李佳奇，王偉鑒，許亞飛，丁文元，張 為

(河北醫(yī)科大學(xué)第三醫(yī)院脊柱外科,河北省骨科研究所,河北省骨科生物力學(xué)重點(diǎn)驗(yàn)室,河北 石家莊 050051)

腰椎側(cè)方椎間融合術(shù)相比腰后路椎間融合術(shù)，具有切口小、出血少、術(shù)后恢復(fù)快的優(yōu)點(diǎn)，因其微創(chuàng)融合的優(yōu)勢(shì)，逐漸受到脊柱外科醫(yī)生的認(rèn)可[1-2]。臨床研究表明：術(shù)后早期獲得堅(jiān)固的椎間融合是確保良好臨床療效的關(guān)鍵[3]。目前的腰椎側(cè)方融合術(shù)是在沒有切除腰椎后方骨性結(jié)構(gòu)的前提下，直接進(jìn)行椎間融合，另作切口取自體骨行椎間融合又與微創(chuàng)的理念相違背，因此能否選擇其他融合材料及骨生長(zhǎng)因子替代自體骨，產(chǎn)生相同甚至更優(yōu)的融合效果是側(cè)方椎間融合研究的熱點(diǎn)之一。由于新鮮人體椎間標(biāo)本術(shù)后不可獲得性，學(xué)者們首先試圖通過動(dòng)物模型進(jìn)行相關(guān)基礎(chǔ)研究[4-6]。通過豬、狗、羊等大動(dòng)物建立模型實(shí)驗(yàn)成本高、樣本量有限。椎間融合的小動(dòng)物模型因手術(shù)復(fù)雜、可重復(fù)性差的原因，目前不能廣泛應(yīng)用。以往報(bào)道的小動(dòng)物椎間融合模型也不能很好模擬腰椎側(cè)方椎間融合術(shù)[7]。本研究設(shè)計(jì)新型椎間融合器及相關(guān)專用工具，首次建立一種可靠的嚴(yán)格模擬腰椎側(cè)方融合術(shù)的動(dòng)物模型，現(xiàn)報(bào)告如下。

1 臨床資料

本實(shí)驗(yàn)研究經(jīng)醫(yī)院動(dòng)物倫理委員會(huì)批準(zhǔn)(Z2020-003-1)。取4月齡健康新西蘭大白兔5只，體重約2.5 kg，雌雄不限。實(shí)驗(yàn)兔使用耳緣靜脈麻醉，麻醉藥為烏拉坦，濃度為20%，劑量為3.5 mL/kg。腰椎左側(cè)方備皮，根據(jù)髂骨體表位置，定位腰4/5椎體間隙，并畫線標(biāo)記(圖1A)。75%乙醇消毒、鋪巾，取左側(cè)腰部縱行切口，長(zhǎng)約5 cm，沿骶棘肌和腰方肌的外緣與筋膜間隙暴露腰4、腰5橫突及椎體側(cè)方，顯露腰4/5 椎間盤(圖1B)。使用自制鉸刀初步剔除該節(jié)段的椎間盤、軟骨終板，使用自制植入工具于椎體間隙內(nèi)植入自制金屬鈦“U型”椎間融合器(圖2)。進(jìn)一步處理U型椎間融合器內(nèi)頭尾段椎體終板，并植入融合材料,于椎間隙相鄰椎體側(cè)方近終板處植入側(cè)方鋼板及螺釘，透視下確認(rèn)內(nèi)固定位置良好(圖3A，B)。沖洗，逐層縫合切口，紗布包扎。

術(shù)后3個(gè)月采用耳緣靜脈注入空氣的方法處死實(shí)驗(yàn)兔，取材腰椎融合節(jié)段。可見腰椎融合節(jié)段側(cè)方大量骨贅形成，包裹側(cè)方釘板及螺釘尾帽。去除骨贅，使用改錐取下側(cè)方鋼板及螺釘，觸摸大體標(biāo)本，5個(gè)標(biāo)本均未見椎間異?；顒?dòng)，椎間融合良好(圖3C)。將新鮮標(biāo)本固定于4%多聚甲醛24 h以上，對(duì)標(biāo)本行MicroCT檢查，可見椎間大量橋接骨小梁，椎間堅(jiān)固融合(圖4)。將組織從固定液取出置于EDTA脫鈣液內(nèi)脫鈣，至骨組織針扎可以順利通過為止，對(duì)融合組織的組織切片行HE、番紅固綠、Goldner 三色病理檢查, 結(jié)果見圖5。

圖1 實(shí)驗(yàn)操作過程 A.體表畫線；B.顯露兔腰椎側(cè)方椎間盤

2 討 論

腰椎融合術(shù)經(jīng)歷了融合部位和手術(shù)入路的演變。融合部位由腰椎后外側(cè)融合，橫突間融合到腰椎椎間融合[8-9]。腰椎椎間融合因其堅(jiān)強(qiáng)的力學(xué)優(yōu)勢(shì)已成為目前主流的腰椎融合方式。學(xué)者們通過開展活體動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究來探索椎間融合機(jī)制，進(jìn)一步提高椎間融合率[10-12]。小動(dòng)物的椎體間融合操作難度大，目前的小動(dòng)物的腰椎融合模型多為后外側(cè)融合模型及橫突間融合模型[13-15]。湯嘉軍等[7]建立了一種椎體間融合的模型，然而不能嚴(yán)格的模擬腰椎側(cè)方椎間融合手術(shù)過程。本研究首次建立了嚴(yán)格模擬腰椎側(cè)方融合術(shù)的兔腰椎椎間融合模型，本研究設(shè)計(jì)了專用工具及新型椎間融合器，取得良好初期結(jié)果，方法可行，可重復(fù)性強(qiáng)。接下來，本研究將從影像學(xué)、組織學(xué)及分子水平探究不同融合材料及骨生長(zhǎng)因子在此活體小動(dòng)物模型上的融合結(jié)果的差異，探究機(jī)制，為進(jìn)一步提高側(cè)方入路腰椎融合手術(shù)的融合率探尋新的實(shí)驗(yàn)方向。