当前位置: 首页 > 期刊 > 《中国脊柱脊髓杂志》 > 1998年第6期
编号:10222473
多孔磷酸钙人工椎板应用的实验研究
http://www.100md.com 《中国脊柱脊髓杂志》 1998年第6期
     作者:陈正形1 范善均2 沈康平3 来茂德4 徐少文1 顾晓民5

    单位:1 浙江医科大学附属二院骨科 310009 浙江省杭州市;2 成都市第三人民医院骨科;3 嘉兴市第二医院骨科;4 浙江医科大学病理教研室;5 杭州市第二人民医院

    关键词:椎板切除术;硬膜外纤维化;粘连;多孔磷酸钙;人工椎板

    中国脊柱脊髓杂志980607 摘要 目的:观察多孔磷酸钙人工椎板(PCPAL)对全椎板切除后硬膜外纤维化的预防作用。方法:手术切除20只家兔的L4、L6椎板。其中一个节段植入多孔磷酸钙人工椎板,另一个节段作空白对照。术后2、4、8、18和23周处死家兔作病理观察、CT扫描和三维结构重建、计算机图像分析。结果:PCPAL具有良好的生物相容性,较好的生物降解能力和引导骨组织生长的能力。实验节段的硬膜外疤痕量和硬膜粘连均明显少于空白节段。结论:PCPAL对全椎板切除后硬膜外纤维化及纤维疤痕组织对脊髓的压迫有预防作用。
, http://www.100md.com
    The experimental study for application of porous calcium phosphate artifical lamina/CHEN Zhengxing

    FAN Shanjun/ SHEN Kangping,et al//Chinese Journal of Spine and Spinal Cord,1998,8(6):326~328

    Abstract Objective:To observe the effectiveness of porous calcium phosphate artificial lamina(PCPAL) in prevention of epidural fibrosis after laminectomy.Method:L4 and L6 laminectomies were performed in twenty rabbits.Among them PCPAL was implanted in one segment while the another segment was used as control.The rabbits were killed in second,fourth,eigth,eighteenth and twenty-three weeks post-operatively.The pathologic change,CT scan,three dimension structure reconstruction and computed imaging analysis were observed.Result:The PCPAL could be found to be complete biocompatible and slowly biodegradable and it could induce the bone tissue growth.Conclusion:The PCPAL could prevent the epidural fibrosis and the compression of spinal cord by epidural fibrosis scar tissue after laminectomy.
, 百拇医药
    Key word Laminectomy Peridural fibrosis Adhesion Porous calcium phosphate Artificial lamina

    全椎板切除治疗椎管狭窄在目前仍有其适应证,但是术后并发症,如硬膜外纤维化粘连和牵拉对脊髓或硬膜囊的压迫等屡有发生,从而酿成再发性神经根根性疼痛和下腰痛,导致手术失败〔1、2〕。术后硬膜外纤维化使再手术暴露困难,增加再手术时撕裂硬膜、损伤神经根的可能性〔3〕。目前已有许多材料用于防止全椎板切除后硬膜外纤维化,但是具有临床使用价值的很少,故学者们一直在寻找一种更佳的生物材料。作者采用多孔磷酸钙人工椎板(PCPAL)为介入性材料,研究其预防全椎板切除后硬膜外纤维化粘连、疤痕挛缩牵拉对脊髓的压迫作用。

    1 材料与方法

    1.1 实验动物
, 百拇医药
    雄性家兔20只,体重2.0~2.4kg。随机分为二组:一组L6为PCPAL植入节段,L4为空白对照节段;另一组L4为PCPAL植入节段,L6为空白对照节段。

    1.2 材料

    多孔磷酸钙人工骨(四川省成都市第三医院提供),含孔率50%,孔径100~500μm 。磷酸三钙和羟基磷灰石之比是65%∶35%。自行制作成家兔人工椎板,大小是1.0×0.8×0.4cm。术前高温蒸气消毒备用。

    1.3 实验方法

    2%戊巴比妥钠针剂(30mg/kg)耳静脉缓慢推注麻醉。无菌术下取腰背部纵形切口,自L4至L6棘突,长4.5cm,暴露椎板后切除L4和L6全椎板,造成0.6×1.0cm椎板缺损。保留完整硬膜,彻底止血。在全椎板切除的其中一处植入PCPAL,另一处作空白对照。PCPAL通过周围软组织缝合固定。麻醉苏醒后同一条件下饲养。术后2、4、8、18和23周分别处死3只、3只、2只、10只和2只家兔,处死后完整取出包括骶棘肌在内的L4和L6脊椎,其中18周组进行CT扫描和三维结构重建。标本在10%甲醛中固定7d,然后采用分步脱钙,将标本在椎板缺损或人工椎板的中部均等横断切取为3段。最后HE染色行光镜观察和计算机图像分析。
, 百拇医药
    2 实验结果

    2.1 肉眼观察

    各组手术部位均无感染征象。术后2周,在对照节段全椎板切除部位有大量疤痕形成,硬膜与疤痕组织粘连;实验节段人工椎板后方有大量的疤痕组织,与硬膜粘连不明显,人工椎板与骨组织已结合,但尚能分离。4周时,对照节段硬膜后方疤痕组织对脊髓产生压迫、硬膜与疤痕粘连牢固、牵拉变形;实验节段人工椎板与硬膜间疤痕组织不明显,硬膜无粘连牵拉变形,脊髓未受压迫,人工椎板与周围骨组织结合牢固,难以分离。8周时,对照节段椎板缺损处宽度明显变窄,硬膜粘连牵拉变形更加明显;实验节段人工椎板与周围骨组织结合相当牢固,人工椎板已难以压碎。18周时对照节段的全椎板切除区域已被骨性组织替代,椎管变形,硬膜与新生骨组织粘连;实验节段的人工椎板大部分被骨组织替代。23周时人工椎板被骨组织更多爬行替代,对照节段与18周时无明显变化。

    2.2 光镜观察
, http://www.100md.com
    空白对照节段:术后2周,骶棘肌深部至椎板切除区域有大量成纤维细胞、毛细血管和浆细胞构成的肉芽组织出现,硬膜后方至骶棘肌深部有广泛粘连,硬膜牵拉至椎板缺损区域。术后4周,椎板缺损处至骶棘肌深部血管减少,无浆细胞,成纤维细胞转化为纤维细胞,纤维组织在硬膜后方紧贴两侧包绕至侧前方,硬膜粘连、牵拉明显,纤维组织对脊髓压迫严重,使脊髓明显变形。在紧邻骨缺损的边缘已有编织骨出现,稍远处出现软骨组织,全椎板切除宽度开始变窄。术后8周,出现大量致密的纤维组织,粘连更加广泛、硬膜牵拉变形更加明显(图1,插Ⅳ)。术后18周,椎板再生完成、椎管变形明显,硬膜外有大量的致密纤维组织,出现内在性纤维组织瘤。术后23周与18周时无明显变化(图2,插Ⅳ)。

    实验节段:术后2周,骶棘肌深部至多孔磷酸钙人工椎板表面出现大量成纤维细胞、毛细血管和浆细胞构成的肉芽组织,硬膜后方至人工椎板深部有少量的肉芽组织、硬膜稍增厚,但无牵拉变形,无脊髓受压。人工椎板与骨组织之间无纤维间隔,毛细血管束插入与骨组织相邻的人工椎板孔腔中,并且有成骨母细胞和软骨母细胞出现。术后4周,肉芽组织中血管减少,浆细胞消失。硬膜外无明显纤维组织,硬膜无明显粘连、牵拉变形,也无脊髓受压。与骨组织相邻区域的人工椎板中出现编织骨,骨母细胞、成骨细胞和破骨细胞活跃,在人工椎板远离骨组织区域仍是早期的变化。术后8周,纤维组织已较为致密。硬膜外未见纤维组织,硬膜无粘连、牵拉,脊髓无压迫,无炎症细胞。在邻近骨组织区域编织骨向板层骨组织演变(图3,插Ⅳ)。术后18周,椎板再生全部完成,有成熟的板层骨组织和骨髓组织出现。在人工椎板表面仍是早、中期变化。椎管形态无改变。术后23周,人工椎板被更多骨组织替代(图4,插Ⅳ)。
, http://www.100md.com
    2.3 CT扫描和三维结构重建

    术后18周进行CT扫描和三维结构重建,观察到对照节段椎板已重建、椎管变形、变窄,而实验节段人工椎板与骨组织已连接,无法分清骨组织和人工椎板,椎管无明显变形变窄。

    2.4 电子计算机图像分析

    结果见附表。实验节段椎管内疤痕面积比对照节段椎管内疤痕面积少,两者有显著性差异(t检验,P<0.01)。实验节段的硬膜粘连与硬膜周长比例比对照节段的硬膜粘连与硬膜周长比例小,两者有显著性差异(秩和检验,P<0.01 )。椎管内疤痕面积与硬膜粘连长度/硬膜周长比值呈直线相关(r=0.62,P<0.01)。

    附表 各组疤痕面积和硬膜粘连长度/硬膜周长测定结果 组别

    样本数
, 百拇医药
    疤痕面积

    (±s)

    硬膜粘连长度/硬膜周长

    (±s)

    实验组

    10

    1.03±0.26*

    0.029±0.048

    对照组

    10
, http://www.100md.com
    2.44±0.46

    0.106±0.066

    *与对照组相比P<0.01

    3 讨论

    对全椎板切除后硬膜外纤维化的来源已有较多研究。LaRocca等〔4〕提出的“椎板切除膜”理论被众多的骨科学者所接受和证实〔3〕。LaRocca等指出硬膜外纤维化主要由背侧损伤了的骶棘肌粗糙面的成纤维细胞侵入肌间血肿所致,硬膜外血肿只是有利于纤维化范围扩大。他的“椎板切除膜”理论的建立不仅明确了硬膜外纤维化的来源,同时对预防纤维化起着指导作用。我们选择多孔磷酸钙人工椎板作为植入硬膜与骶棘肌间的隔离材料,证实了外源性隔离材料足以阻挡硬膜外纤维化粘连,并且硬膜粘连程度与硬膜外疤痕面积的大小呈正相关。

    作为隔离材料必须具有良好的生物相容性,任何生物相容性差的材料会增加周围组织的异物反应,出现炎症浸润和渗出、加重硬膜外纤维化〔5~8〕。PCPAL具有很好的生物相容性,在其周围无炎症细胞浸润就是佐证。具有这种生物特性是由其化学组成决定的。构成磷酸钙的离子与骨组织的离子相同,都是钙离子和磷酸根离子,来源于磷酸钙的钙离子以正常方式利用,是正常钙离子池的一部分。硬膜外纤维化不仅使硬膜粘连固定和牵拉,同时也存在硬膜外纤维疤痕组织对硬膜囊和脊髓的压迫。显然一些软性和粘性材料是很难有效地预防纤维疤痕组织的压迫的。因此不少学者〔3〕都推崇坚硬的隔离材料。坚硬的PCPAL将纤维疤痕组织完全隔离在人工椎板后方,故脊髓未受压迫。PCPAL虽然能生物降解,但它能引导骨组织内生性生长。在术后4周它已开始生物降解,被骨组织爬行替代,至8周时人工椎板大部分被生物降解,骨组织呈板层样骨,再生的椎板已逐渐形成,18周时再生的椎板已完全形成。它的生物降解与骨再生同步发生,能在局部存留较长时间直至椎板形成,有足够的时间完善屏障作用。因为硬膜外纤维化粘连高峰期在4~8周,疤痕挛缩牵拉硬膜则在4~8周以后。PCPAL植入后2周时纤维血管束长入人工椎板的孔腔中,人工椎板与骨组织已结合,术后4周编织骨开始向人工椎板的孔腔中长入,使人工椎板获得良好的稳定。尽管多孔的材料有着有利的一面,能够获得稳定,但是Berbera和Lawson〔3〕对有孔的材料提出质疑,认为有孔的材料不能防止成纤维细胞的侵入,难以有效地防止硬膜外纤维化。但是本实验对各周两组病理观察和18周组的病理切片采用计算机图像分析定量测定硬膜外纤维疤痕面积和硬膜粘连程度,并经统计分析,结果表明PCPAL能预防硬膜外纤维化。它之所以能够预防硬膜外纤维化可能得益于材料的结构,尽管是多孔并且孔腔相通,但是是微孔、呈不规则形状结构。这种不规则的微孔结构有利于毛细血管的生长和引导骨组织的生长能力。
, http://www.100md.com
    4 参考文献

    1 Songer MN,Ghosh L,Spercer PL.Effects of sodium hyaluronate on peridural fibrosis after lumbar laminectomy and discectomy.Spine,1990,15:550.

    2 王永惕,陈增海,李牧,等.腰椎扩大成形术:椎板截骨再植与棘突植骨的临床应用.中华骨科杂志,1995,10:644.

    3 Lawson KJ,Malycky J,Berry JL,et al.Lamina repair and replacement to control laminectomy membrane formation in dogs.Spine,1991,16(s):222.

    4 LaRocca H,Macnab I.The laminectomy membrane.J Bone Joint Surg(Br),1974,56:545.
, 百拇医药
    5 Akdemir H,Pasaogin A,Selcuklu A,et al.Prevention of adhesion after laminectomy:An experimental study in dogs.Res Exp Med Berl,1993,193:39.

    6 孙康,姜长明,吕德成,等.预防椎板切除术后硬膜周围纤维化与粘连的实验研究,中华骨科杂志,1995,11:728.

    7 郑启新,朱通伯,杜靖远,等.多孔磷酸三钙陶瓷人工骨修复骨缺损的实验研究和临床应用.中华骨科杂志,1992,12:11.

    8 Yamagami T,Matsui H,Tsuji H,et al.Effects of laminectomy and retained extradural foreign body on cauda equina adhesion.Spine,1993,18:1774.

    收稿日期:1997-08-04 修回日期1998-03-16

    , 百拇医药(陈正形1 范善均2 沈康平3 来茂德4 徐少文1 顾晓民5)