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编号:10228347
经椎间动脉栓塞法建立急性脊髓缺血损伤模型
http://www.100md.com 《中华创伤杂志》 2000年第2期
     作者:徐明 杨惠林 倪才方 唐天驷

    单位:苏州医学院附属第一医院骨科 215006

    关键词:脊髓损伤;缺血性;动脉;栓塞;模型

    中华创伤杂志000209摘 要:目的 应用经椎间动脉栓塞法,建立一种新型的急性脊髓缺血损伤(SCII)动物模型。方法 在数字减影技术(DSA)监视下,15只成年家犬行选择性脊髓动脉造影后,选用4种不同粒径的固体栓塞剂,经椎间动脉栓塞脊髓供血动脉,采用神经学、病理学和影像学方法评价。 结果 以小颗粒聚乙烯醇(PVA,直径118~154 μm)为栓塞剂所致脊髓缺血梗塞程度最严重,表现为双后肢肌力减至0~1级,二便失禁;栓塞段脊髓中、重度坏死;MRI示T1加权像脊髓增粗,T2 加权像出现明显高信号。 结论 经椎间动脉法可有效制备急性SCII动物模型,是一种在相关实验和临床研究中可供选择的较实用方法。
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    Establishment of animal model of acute spinal cord ischemic

    injury via the intervertebral artery embolization

    XU Ming,YANG Huilin, NI Caifang,et al.

    (Dept. of Orthopaedic Surgery, The First Affiliated Hospital of Suzhou Medical College, Suzhou 215006, China)

    Abstract:Objective To establish a new animal model of acute spinal cord ischemic injury(SCII) via the intervertebral artery embolization. Methods Fifteen adult mongrel dogs were divided into three groups mainly according to different sizes of the vascular embolizing agents. The changes in neurobehavioral outcome,histopathology and radiology were evaluated. Results The most severe spinal cord infarction occurred in the group using the polyvinyl alcohol ( PVA) particles, the diameter of which ranged from 118μm to 154μm. The irreversible impairment resulted in the marked motor function deficits in the hindlimbs and incontinence of stool and urine. Neuropathological abnormalities involved in moderate and severe necrosis. The characteristics of magnetic resonance imaging (MRI) were local cord enlargement on T1 weighted images and noticeable high signal intensity on T2 weighted images. Conclusions The establishment of SCII model in the dog via the intervertebral artery embolization is applicable and suitable for the SCII related research in basic medicine and clinical work.
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    Key words:Spinal cord injuries, ischemic; Arteries; Infarction; Model▲

    脊髓缺血性损伤(SCII)并不少见。制作SCII动物模型的研究自Stenonis (1667)以来[1],虽方式不断改进,但仍是当前国内外致力探讨的课题[2]。笔者在数字减影(DSA)设备监视下行选择性脊髓动脉造影和栓塞,建立急性SCII动物模型,这在国内外尚未见报道。

    材料与方法

    1. 实验分组:15只成年家犬随机分为3组:(1)对照组(3只):仅行选择性脊髓动脉造影,而不栓塞;(2)大颗粒组(6只):造影后,向1~8条椎间动脉内注入栓塞剂,2只犬分别选用直径为500~700 μm的聚乙烯醇颗粒( PVA, Cook公司,美国)和直径为700~900 μm的栓塞微球(Biosphere 公司,法国),另4只犬选用明胶海绵颗粒( GEF,读数显微镜下测得颗粒直径均在500 μm以上,平均1 mm左右);(3)小颗粒组(6只):造影后,向1~10条椎间动脉内注入直径为118~154 μm的小颗粒PVA。
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    2. 实验方法:戊巴比妥钠麻醉后,右腹股沟韧带下切口, Seldinger法股动脉穿刺插管,在DSA监视下行动脉造影。造影剂选用碘普罗胺(Schering公司,德国)。用3F或4F导管,逐支行选择性肋间(腰)动脉插管造影,探寻发出根髓动脉者(图1)。 根据分组,经若干靶肋间(腰)动脉,徒手法注入栓塞剂。最后行主动脉造影,证实靶动脉已被栓塞(图2)。造影和(或)栓塞结束后,6-0缝线吻合股动脉插管处。

    图1 犬选择性脊髓动脉造影正位片示:前根髓动脉和脊髓前动脉,插管位置为左L5动脉

    图2 犬主动脉造影正位片示:靶椎间动脉(左L5动脉)已栓塞

    3. 观察项目:(1)神经学功能观察: 采用改良6级法[3]评估犬双后肢活动情况。0级:全瘫;1级:后肢肌肉可收缩,但不能站立;2级:后肢可站立,但不能走动;3级:后肢可走动,但有明显肌紧张,不能跑动;4级:后肢可跑动,有中度肌紧张;5级:正常。同时根据动物大、小便情况,观察括约肌功能。(2)组织形态学观察:椎板切除取脊髓,肉眼观察大体改变,甲醛固定,HE染色,光镜观察。病理学改变按Zivin等[1]标准分为3级:A:无损伤;B:中度损伤,斑点状、多灶及星状神经元缺失;C:严重损伤,大片完全性融合扩展的脊髓组织损伤。大、小颗粒组各2只犬脊髓标本行透射电镜观察。(3)影像学观察:大、小颗粒组各3只犬在处死前行MRI(0.5 Teslas)检查。
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    结 果

    1. 神经学功能:对照组:双后肢在栓塞后有一过性肌力下降,术后24 h肌力均恢复至5级。大颗粒组:双后肢在栓塞术后均有肌力下降,除1只外,另5只犬术后48 h均恢复至5级。小颗粒组:双后肢在栓塞后均降至0级,除1只犬仅恢复 1级外,其余均无恢复。肌力下降时,均伴有不同程度的大、小便失禁。

    2. 组织形态学观察:对照组:大体和光镜下均未见异常。大颗粒组:除1只外,大体和光镜下无明显损害表现。电镜检查示轻度缺血、缺氧性退变。小颗粒组:6只犬脊髓有不同程度水肿,有的形成空洞。光镜下均有中度或重度损害,形成范围不等的软化坏死灶(图3)。电镜下见神经元内线粒体肿胀,粗面内质网数目减少,染色质凝集成块;有髓神经纤维轴索收缩,髓鞘板层结构紊乱(图4,5)。

    图3 小颗粒组犬脊髓组织重度损伤,灰质内大片坏死灶 HE×20
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    图4 小颗粒组犬脊髓神经元:线粒体肿胀,粗面内质网数目减少,囊池扩大,染色质凝集成块 铅-铀染色×10 000

    图5 小颗粒组犬脊髓有髓神经纤维:髓鞘板层结构紊乱,轴索收缩 铅-铀染色×3 500

    3. 影像学观察:脊髓MRI阳性表现出现于小颗粒组,表现为T1加权像上脊髓增粗,T2加权像上有明显的高信号区(图6)。

    图6 小颗粒组犬栓塞后MRI(0.5 Teslas)表现:T1像(左)示脊髓下段增粗,T2像(右)示脊髓下段(L4动脉平面以下)明显灶性高信号区
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    讨 论

    脊髓动脉血供分为7级,第1级为主动脉,第7级为脊髓内毛细血管网。中间级包括节段性椎间动脉(在胸腰段即指肋间动脉和腰动脉),根髓动脉,脊髓前、后纵行动脉链,脊髓内小动脉和毛细血管前动脉。任何一级血供中断,都可引起脊髓缺血。以往SCII造模方法一般通过前路或后路手术,具有侵袭性,尤其是常用方法多在主动脉水平阻断血流,会同时造成后肢和胸腹腔多脏器缺血。有的在椎间动脉水平结扎肋间(腰)动脉,由于解剖上并非每条椎间动脉都发生根髓动脉而带有一定的盲目性;有的在脊髓前、后动脉和根髓动脉水平阻断,则操作复杂,且对脊髓有直接损害作用。近年来,介入放射学方法即气囊栓塞法已被引入[4],但该法也只是在主动脉水平阻断血流。本实验中采用非手术的介入神经放射学方法,即在成年家犬行选择性肋间(腰)动脉插管造影后,用栓塞剂栓塞若干脊髓供血动脉。笔者称之为“经椎间动脉插管选择性栓塞法”,简称为“经椎间动脉栓塞法”。GEF颗粒直径的数量级通常为毫米级水平,其栓塞血管最小内径约为420 μm[5]。栓塞微球易随血流导向,但价格昂贵,本实验中仅应用1例。PVA具有多孔结构,可制成不同大小的颗粒,栓塞相应直径的细小动脉。脊髓前、后动脉链可视为直接营养脊髓的供血动脉,由其分出的中央动脉和周围动脉(管径约为75~100 μm)都是终末动脉。所以,脊髓前、后动脉损伤必将导致截瘫,而根髓动脉受损仍有代偿性,不一定发生脊髓组织缺血。因此,小颗粒PVA经椎间动脉注入后,将滞留于脊髓前、后纵行动脉链内,有效阻断局部脊髓血供。本实验使用小颗粒PVA的6只犬,无论脊髓供血动脉被栓塞的数目多少,即使只栓塞1条,术后脊髓均有较严重的缺血梗塞表现。大颗粒栓塞剂直径较大,一般不能到达脊髓前、后动脉链水平,而且在邻近椎间动脉之间存在许多吻合,这一点在脊髓血供特别丰富的犬上表现得尤为突出。此外,脊髓供血动脉在脊髓表面形成了全身最长的血管吻合支。临床上胸腹部手术中,结扎数支肋间(腰)动脉一般并不引起脊髓损害。所以,即使大颗粒栓塞剂经多条(本实验最多达10条)椎间动脉栓塞,也不能导致犬脊髓动脉血供的失代偿。总之,栓塞剂对脊髓血供的影响,主要取决于其颗粒直径的大小。经椎间动脉栓塞法克服了根髓动脉解剖变异大、出现部位不恒定的影响。除良好的可重复性外,还有以下优点:(1)侵袭性大为减少。(2)操作简便,制作时间相对缩短。本实验后期,整个过程不超过2 h。 (3)可根据不同的实验目的,控制局部脊髓血流量的供给。就深度而言,选择不同粒径的固体栓塞剂,可在不同级别阻断脊髓血供;就广度而言,可在多个节段水平减少脊髓血供来源。 总之,经椎间动脉栓塞法的建立将对推动SCII的实验和临床研究发展有一定的实用价值。
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    参考文献:

    [1]Zivin JA, DeGirolami U, Hurwitz EL. Spectrum of neurological deficits in experimental CNS ischemia. Arch Neurol, 1982,39∶408-412.

    [2]Harper GP, Banyard PJ,Sharpe PC.The international spinal research trust's strategic approach to the development of treatments for the repair of spinal cord injury. Spinal Cord, 1996,34∶449-459.

    [3]孙天胜,胥少汀,张立仁,等.促甲状腺素分泌激素对实验性脊髓损伤的治疗.中国脊柱脊髓杂志, 1997,7∶116-118.

    [4]Kanellopoulos GK, Kato H, Hsu CY, et al .Spinal cord ischemic injury: development of a new model in the rat.Stroke, 1997,28∶2532-2538.

    [5]章祖成,王继芳,文载律,等.骨肿瘤动脉栓塞后组织学初步观察.中华骨科杂志, 1997,17∶83-86.

    收稿日期:1999-07-19, 百拇医药