硬膜外脂肪移植預(yù)防椎板切除術(shù)后瘢痕粘連的研究進(jìn)展

1.山東第一醫(yī)科大學(xué)(山東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院)，山東 泰安 271016；2.上海長(zhǎng)征醫(yī)院脊柱腫瘤中心，上海 200003

硬膜外的粘連與瘢痕形成是椎板切除術(shù)后的嚴(yán)重并發(fā)癥，同時(shí)也是引起下腰椎術(shù)后失敗綜合征(failed back surgery syndrome，F(xiàn)BSS)的主要原因之一。FBSS的平均發(fā)病率約為15%[1]，它的發(fā)生對(duì)椎板切除術(shù)的預(yù)后造成了非常惡劣的影響，患者出現(xiàn)復(fù)發(fā)性或持續(xù)性的下腰痛，因此如何預(yù)防術(shù)后的粘連與瘢痕形成就成為了脊柱骨科的重要研究課題。當(dāng)前預(yù)防椎板切除術(shù)后粘連與瘢痕形成的主要方法包括植入膜性或生物材料、自體組織、流體或半流體材料，阻礙瘢痕長(zhǎng)入椎管，防止粘連，應(yīng)用局部藥物促進(jìn)成纖維細(xì)胞增殖，利用免疫治療或低劑量放射線照射減少硬膜外瘢痕形成等[2-5]。但是異體材料的植入可能會(huì)帶來(lái)感染以及排異反應(yīng)等新的問(wèn)題，藥物、免疫以及物理療法效果不明顯。隨著近年對(duì)脂肪移植技術(shù)探索的深入，植入自體組織中的脂肪組織越來(lái)越成為一個(gè)相對(duì)可行的方法[2，6-8]?，F(xiàn)通過(guò)查閱近年相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)目前自體脂肪移植技術(shù)在預(yù)防椎板切除術(shù)后瘢痕粘連的研究進(jìn)展作一綜述，為以后更好地解決FBSS提供依據(jù)。

1 脂肪移植用于硬膜外防止瘢痕形成的可行性

自體脂肪移植材料具有來(lái)源廣泛，取材容易，無(wú)排異反應(yīng)，成本相對(duì)低廉等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于美容整形領(lǐng)域，技術(shù)相對(duì)成熟。但是仍有部分學(xué)者提出了一些客觀存在的問(wèn)題，對(duì)脂肪移植的可行性提出質(zhì)疑。

1.1 支持脂肪移植可以防止椎板切除術(shù)后瘢痕形成與粘連的成果

眾學(xué)者在探索脂肪移植對(duì)預(yù)防椎板切除術(shù)后瘢痕形成與粘連的可行性上有了一定的成果，例如：1976年，Langenskiold和Kiviluoto經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，移植的自體游離脂肪可以有效的阻止瘢痕向椎板切除術(shù)后的椎管內(nèi)延伸，并發(fā)現(xiàn)移植的游離脂肪組織可以成活[9]。1988年，Kuivila等通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明，所有的肝素化材料都不能像脂肪一樣有效的控制瘢痕形成[10]。1995年，Pospiech等將游離的自體脂肪移植片、纖維素網(wǎng)、明膠海綿或去炎松混懸液，分別移植入30只成年小獵犬的3個(gè)不同腰椎椎板平面，在7天或1、3、6個(gè)月殺掉動(dòng)物，取出實(shí)驗(yàn)節(jié)段進(jìn)行組織學(xué)檢查，并分別與空白對(duì)照組的相比較，得出結(jié)論：游離自體脂肪移植優(yōu)于其他材料，其操作便捷、相容性好，能有效預(yù)防椎板切除術(shù)后硬膜外瘢痕形成[2]。1997年，張丙磊等對(duì)山羊進(jìn)行椎板切除術(shù)后，分別對(duì)硬脊膜覆以硅膠膜、自體游離脂肪片、帶蒂肌肉瓣，進(jìn)行防止術(shù)后瘢痕粘連的研究，得出結(jié)論：硅膠膜與脂肪片在對(duì)防止椎板切除術(shù)后纖維瘢痕粘連的形成并緩解對(duì)硬膜囊的壓迫方面有明顯的作用,在生物相容性方面脂肪片優(yōu)于硅膠膜[11]。至1998年，Quist等通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，脂肪移植能有效防止椎板切除術(shù)后硬膜外纖維化[7]。

1.2 對(duì)脂肪移植防止椎板切除術(shù)后硬膜外瘢痕形成可行性的質(zhì)疑

雖然脂肪移植有眾多的優(yōu)點(diǎn)，但不可否認(rèn)的是其移植后的脂肪存活率低是一個(gè)仍然存在的問(wèn)題。Michael等在42例椎管內(nèi)硬膜外應(yīng)用脂肪移植的病例中發(fā)現(xiàn)，7例患者在移植區(qū)域出現(xiàn)了無(wú)菌性積液，但僅有1例患者積液大于15 ml需要進(jìn)行手術(shù)干預(yù)。在進(jìn)行術(shù)后CT掃描的11例患者中顯示，有7例患者的脂肪移植片清晰可見(jiàn)并且比最初的大小減少了33%～50%，剩余4例CT掃描未見(jiàn)脂肪移植物且原因不明[6]。Secundino等發(fā)現(xiàn)并報(bào)告了3例進(jìn)行了脂肪移植術(shù)后腰間盤(pán)突出癥的患者，他們均因硬膜外纖維化引起癥狀，其中2例患者的組織學(xué)檢測(cè)顯示瘢痕組織長(zhǎng)入了脂肪移植物內(nèi)[12]。Prusick等對(duì)以2例馬尾綜合征作為硬膜外游離脂肪移植并發(fā)癥的病例進(jìn)行了文獻(xiàn)說(shuō)明并做了報(bào)告[13]。A Gorgulu等在1994至2001年間的一項(xiàng)前瞻性研究報(bào)告表示，在椎間盤(pán)手術(shù)中使用游離脂肪移植是無(wú)效的[14]。Lisai等對(duì)硬膜外游離脂肪移植的并發(fā)癥之一——難治性背痛綜合征做了研究報(bào)告，指出了此并發(fā)癥的嚴(yán)重性[15]。Ronaldo等在2004年對(duì)18只狗隨機(jī)分為對(duì)照組、纖維素膜組、游離脂肪移植(FGG)組，各6只，均行椎板切除術(shù)并作實(shí)驗(yàn)處理后，得出結(jié)論發(fā)現(xiàn)對(duì)照組和FFG組之間存在顯著差異，F(xiàn)FG和纖維素膜在預(yù)防LM形成方面都有一定的作用，但同時(shí)FFG的使用與神經(jīng)并發(fā)癥和脊髓損傷的高發(fā)生率有關(guān)[16]。

2 脂肪移植的新技術(shù)

在探尋椎管內(nèi)硬膜外脂肪移植的過(guò)程中，人們發(fā)現(xiàn)自體脂肪移植物具有高吸收率、低成活率及可能發(fā)生感染壞死等問(wèn)題。目前臨床對(duì)自體脂肪移植相關(guān)技術(shù)環(huán)節(jié)及操作尚無(wú)規(guī)范和統(tǒng)一流程[17]。提高自體脂肪移植成活率的關(guān)鍵因素在于脂肪移植物的再血管化和脂肪細(xì)胞的活性[18]。

2.1 探索提高脂肪移植物的可行性的成果

由于近些年脂肪移植在臨床上尤其是美容整形方面的廣泛應(yīng)用，所以在提高脂肪移植的可行性方面有了諸多新的思路。Smith等在2006年從操作技術(shù)的方面來(lái)探尋提高脂肪移植物的存活率，發(fā)現(xiàn)新獲取的、未經(jīng)處理的脂肪樣本的生存能力可能與接受額外操作的移植物相比有了提高[19]。Kuramochi等在2008年研究發(fā)現(xiàn)金屬蛋白酶-2(mmp-2)可能參與了堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(bFGF)改善脂肪移植生存率的過(guò)程，所以認(rèn)為基質(zhì)金屬蛋白酶可能有提高小鼠的移植脂肪細(xì)胞存活率的能力[20]。Nakamura等在2011年通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子能夠促進(jìn)移植的游離脂肪再血管化，進(jìn)而達(dá)到增加移植物存活率的目的[21]。Stillaert等在2016年運(yùn)用血漿作為培養(yǎng)基，依據(jù)血漿吸收的現(xiàn)象和細(xì)胞外基質(zhì)在細(xì)胞存活中起的關(guān)鍵性作用的原理，設(shè)計(jì)對(duì)照試驗(yàn)并發(fā)現(xiàn)血漿有助于脂肪組織提取物的存活[22]。盡管一些研究表明，離心可能減少脂肪的生存能力[19,23]，但是在Minn的研究中,離心分離被認(rèn)為是并不影響脂肪細(xì)胞的生存能力的方法[24],還有部分研究報(bào)告指出不同的離心條件對(duì)脂肪移植物存活率的影響是不同的[25-27]，所以Mehmet等在2016年設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)研究并發(fā)現(xiàn)，698.75 g壓力或2500 r/min 4 min的條件下，脂肪細(xì)胞可以獲得更大的活性和耐久性[28]。Temiz等在2016年設(shè)計(jì)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)去鐵胺對(duì)大鼠膜性脂肪移植物的存活率有明顯的促進(jìn)作用[29]。Xing等在2016年提出了利用骨髓穿刺物來(lái)提高脂肪移植物成活率的新思路，并引發(fā)了眾學(xué)者的探討，有學(xué)者認(rèn)為這個(gè)方法用于提高脂肪移植物的成活率是可行的，但是他們懷疑該方法是否有確切的臨床價(jià)值[30-32]。Cai等在2017年依據(jù)造血干細(xì)胞能夠調(diào)節(jié)血管再生從而促進(jìn)脂肪的存活的原理，設(shè)計(jì)了動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究并得出結(jié)論：低劑量G-CSF(粒細(xì)胞集落刺激因子)通過(guò)動(dòng)員HSCs(造血干細(xì)胞)和誘導(dǎo)血管生成，成功的提高了脂肪移植的存活率。然而，高劑量的G-CSF會(huì)延長(zhǎng)炎癥，并導(dǎo)致嚴(yán)重纖維化，導(dǎo)致脂肪再生和脂肪移植的存活率降低[33]。Zielins等在2017年研究發(fā)現(xiàn)純化后的脂肪源性間質(zhì)細(xì)胞與未純化的間質(zhì)血管細(xì)胞相比，純化后的脂肪源性間質(zhì)細(xì)胞具有更高的存活率[34]。Siemionow等在2017年提出了用神經(jīng)鞘膜包裹脂肪以維持脂肪體積和活性的新思路，并設(shè)計(jì)了對(duì)照試驗(yàn)加以驗(yàn)證，結(jié)果發(fā)現(xiàn)將脂肪移植物填充進(jìn)入神經(jīng)鞘管并移植入小鼠體內(nèi)，其體積在12周后仍然能夠保持100%。而僅移植脂肪片的小組在12周后，脂肪片被100%吸收。雖然用于此次實(shí)驗(yàn)研究的脂肪移植物相對(duì)較小，但考慮是因?yàn)榇藢?shí)驗(yàn)為小動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的因素，所以他認(rèn)為這個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果所證明的用神經(jīng)鞘膜包裹脂肪以維持脂肪體積和活性的思路是有可行性的，并將為進(jìn)行大型動(dòng)物實(shí)驗(yàn)以及臨床試驗(yàn)探究提供可行的參考[35]。Picard等在2017年將富含血小板的血漿(PRP)加入自體脂肪移植物并在研究后發(fā)現(xiàn)，由于血小板在激活后會(huì)釋放出一些重要的生長(zhǎng)因子，所以PRP可能會(huì)增加脂肪源干細(xì)胞的增殖和分化，提高脂肪細(xì)胞的血管化，并可能阻止移植脂肪細(xì)胞的凋亡，進(jìn)而達(dá)到提高脂肪移植成活率的目的[36]。

2.2 探索提高椎管內(nèi)硬膜外脂肪移植可行性的成果

隨著脂肪移植新技術(shù)的出現(xiàn)，人們也在硬膜外脂肪移植方向上開(kāi)始了諸多新的探索，例如：慈元等在2004年通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)將脂肪顆粒與生物蛋白膠聯(lián)合移植，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)自體脂肪顆粒與醫(yī)用生物蛋白膠聯(lián)合應(yīng)用，可防止脂肪顆粒流失，從而提高脂肪存活率，更有效地預(yù)防術(shù)后硬膜外粘連[37]。王春禎等在2008年通過(guò)臨床實(shí)驗(yàn)并隨訪，統(tǒng)計(jì)結(jié)果并分析發(fā)現(xiàn)，帶蒂脂肪片加幾丁糖能夠預(yù)防腰椎間盤(pán)突出術(shù)后硬膜外瘢痕形成與粘連[38-39]。成亮等在2011年對(duì)64只新西蘭兔隨機(jī)分為模型組、尿激酶組、自體脂肪顆粒組、尿激酶+自體脂肪顆粒組，各16只，而后切除椎體并作實(shí)驗(yàn)處理后得出結(jié)論發(fā)現(xiàn)模型組粘連明顯，單用自體脂肪顆?；蚰蚣っ敢簿休p度粘連，而尿激酶+自體脂肪顆粒組無(wú)明顯粘連[40]。Xu等在2012年利用兔椎板切除術(shù)模型研究，將在兔皮下脂肪中分離所得脂肪干細(xì)胞播種在以聚乳酸-羥基乙酸共聚物為主要成分的細(xì)胞支架上，并在體外誘導(dǎo)7天形成細(xì)胞支架復(fù)合體，將該細(xì)胞支架復(fù)合體移植到椎板切除術(shù)區(qū)進(jìn)行組織學(xué)檢查后發(fā)現(xiàn)，在手術(shù)后的24周內(nèi)，有明顯的脂肪組織覆蓋在硬膜外，并通過(guò)陽(yáng)性油紅染色進(jìn)一步證實(shí)了硬膜外脂肪的再生，再生的脂肪組織有效的防止了術(shù)后的硬膜外纖維化[8]。

3 臨床應(yīng)用硬膜外脂肪移植仍存在的問(wèn)題

由于椎管內(nèi)硬膜外的血運(yùn)不夠豐富，脂肪移植物本身的再血管化能力差，所以在該部位進(jìn)行脂肪移植后仍然存在移植物成活率低的問(wèn)題，并且目前世界上尚無(wú)對(duì)于脂肪移植的操作規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，雖然目前學(xué)者致力于研究提高脂肪移植成活率的研究并有了一定程度的成果，但是這些成果能否應(yīng)用于硬膜外脂肪移植，臨床可用性是否足夠我們正視，仍然是一個(gè)需要我們繼續(xù)探究的問(wèn)題。

4 展望

椎板切除術(shù)后的硬膜外瘢痕與粘連目前仍是脊柱骨科的重要課題。對(duì)此，脂肪移植有其不可忽視的優(yōu)越性，再血管化難、成活率低的問(wèn)題也正在逐步被解決。隨著脂肪移植技術(shù)的發(fā)展，硬膜外脂肪移植將會(huì)在解決椎板切除術(shù)后的瘢痕形成與粘連課題上有更加廣闊的應(yīng)用前景。