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编号:10253169
膀胱人工反射弧的建立
http://www.100md.com 《中国矫形外科杂志》 2000年第8期
     作者:衷鸿宾 徐莹 侯春林

    单位:衷鸿宾 徐莹(解放军第88医院全军骨科中心,山东泰安 271000);侯春林(第二军医大学长征医院骨科,上海 200003)

    关键词:膀胱功能;反射;脊髓损伤

    中国矫形外科杂志000815 摘 要 目的:通过建立家犬人工膀胱反射弧,以恢复脊髓损 伤后的膀胱功能。它包含一个体反射弧并将体反射运动冲动经异体的运动传出支传入膀胱, 引起膀胱的自主性收缩。方法:将右L5前根近端与右S2前根远端 在 硬膜囊内行显微吻合,保持L5后根完整,经轴突再生后,建立膝腱-脊髓中枢-膀胱这 一新的人工反射通路,通过刺激右侧膝腱激发排尿。神经根吻合术后6个月和18个月,分别 进行神经电生理、膀胱测压、膀胱逼尿肌肌电图等早期和远期功能观察。结果:T10 椎管平面截瘫前后,单相方波(115mV,1.0ms)刺激右L5后根,所有6犬均可在吻合口远端 记录到动作电位,其形态和波幅与对照组相似;4犬术后6个月截瘫48h后,串刺激(1000mV, 10Hz,2s)右L5后根,经新建的反射弧引出的膀胱收缩平均可达正常对照组的65%,敲击 右侧膝腱引出的膀胱收缩平均达正常的51%;2犬术后18个月,相同电流刺激引出的膀胱收缩 平均达正常的84%,敲击膝腱平均达62%;电刺激(3.8mA,1.0Hz)右L5后根和右股神经,2 犬匀可记录到膀胱逼尿肌肌电图,其形态和波幅与对照组相似。结论:体神经的运动传出支 通过轴突再生能够长入自主神经的副交感性纤维,并具有良好的传导运动兴奋的功能;利用 截瘫平面以下健存的体反射,通过硬膜囊内神经根吻合的方法,可建立人工膀胱反射弧,实 现患者的控制性排尿。
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    中图分类号 R622.3 文献标识码 A 文章编号 1005-8478(2000)08-0776-04

    Establishment of Artificial Bladder Reflex Arc after Spinal Cord In jury

    ZHONG Hong-bin,XU Ying,HOU Chun-lin

    (Department of Orthopedics, the 88th Hospital of PLA, Taian Shandong 271000)

    Abstract Objective: To establish an artificial reflex a rc in canines to reinnervate the neuropathic bladder and restore bladder functio n after spinal cord injury. It involves a somatic reflex arc with a modified eff erent branch which passes the somatic motor impulses to the bladder and initiate autonomic bladder detrusor contraction. Methods: This is achieved by intradural microanastomosis of the right L5 ventral root to S2 ventral root, while l eaving the right L5 dorsal root intact. After axonal regeneration, the patell er ligament-spinal cord center-bladder new artificial bladder reflex pathway w as extablished, and micturition was induced by knocking the pateller ligament. T he early and final function of the reflex arc was observed by electrophysiologic al experiments, bladder pressure tests and detrusor electromyograms(EMG) at 6 mo nths and 18 months postoperation. Results: Single stimuli(115mV, 1.0ms) of the r ight L5 dorsal root resulted in evoked potentials recorded from the right S 2 ventral root distal to the anastomosized site before and after the spinal cor d was transected horizontally at the T10 Segment level in all 6 canines. In 4 canines 6 months postoperation and 48 hours after spinal cord was transect ed, bladder contraction was very quickly initiated by tranis of stimuli(1000mV,1 0Hz,2s) of the right L5 dorsal root and bladder pressures increased rapidly t o average 65% of normal compared to controls. Bladder contraction induced by kno cking the right pateller ligament increased to average 51% of controls through t he new reflex arc. In 2 canines 18 months postoperation, bladder pressures incre ased by the same stimuli to average 84% of controls and to average 62% of contro ls by knocking the pateller ligament. Stimuli(3.8mA,1.0Hz) of the right L5 do rsal root and femoral nerve resulted in EMG recorded from the dertrusor in 2 can ines 18 months postoperation.Conclusion: The somatic motor axons can regenerate into the parasympathetic endoneurial tubes of autonomic nerve. Using the survive d somatic reflex under the horizon of spinal cord injury to reconstruct the blad der autonomic reflex arc by intradural microanastomosis of ventral root is pract ical in the canine model and may have a potential of clinical application.
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    Key words Bladder function Reflex arc Spinal cord inj ury

    脊髓损伤后膀胱功能障碍一直是未能很好解决的临床难题之一,它常引起严重 的尿潴留 和尿路感染,甚至发生肾功能衰竭导致死亡。探索解决这一问题的途径,对于提高截瘫患者 的生活质量,降低其死亡率有着积极的意义。1907年国外学者首先报道了神经移植法重建膀 胱功能的研究,此后相继出现了许多有关研究报道,但临床效果均不理想[1]。我 们设想能否突破传统,以脊髓损伤平面以下健存的体反射,如膝腱反射、跟腱反射,通过神 经根吻合的方法,建立人工膀胱反射通路,以实现患者的控制性排尿。为验证这一设想,进 行了家犬膀胱反射弧建立的实验研究。

    1 材料与方法

    1.1 神经吻合 犬的膝腱反射中枢位于L4~L6脊髓节段,支配膀胱的脊神经为S2 ~S4。10~12kg家犬6条,3%戊巴比妥钠溶液25mg/kg静脉麻醉。L 3~S2后正中切口,切除双侧椎板后切开硬膜囊,显露马尾神经。通过解剖定位和电刺激 方法进行神经根定位,在右L5前根出硬膜处切断,同一平面切断右S2前根。右L5 前根 近端与S2前根远端,在10倍显微镜下,以11-0无创尼龙线行神经外膜缝合共4针(见图1 ) ,取小片皮下筋膜包裹吻合口以作标记,右L5后根保持完整。1~4号犬术后6个月观察近 期结果,5、6号犬术后18个月观察远期结果。
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    图1 膀胱反射弧重建示意图

    1.2 电生理观察 静脉麻醉后,经原后正中切口切开皮肤,剥离硬膜外疤痕,切开硬膜囊 ,小心分离马尾神经,注意勿损伤神经根,通过标记找出右L5前根与S2前根吻合口。 (1)吻合口远端神经干置记录电极,右L5后根置刺激电级,EJD-V型生物信号处理系统 以115mV,1.0ms的单相方波刺激,自动记录并打印动作电位曲线。(2)左侧S2前根置记 录电极,S2后根置刺激电级,115mV,1.0ms单相方波刺激神经根并记录动作电位曲线作 为对照组。于T10椎管平面锐性横断脊髓,制成完全性截瘫模型后,按(1)方法行电 生理观察。

    1.3 膀胱测压观察 1~6号犬于T10椎管平面锐性横断脊髓,制成完全性截瘫模型 , 维持实验犬存活48h。经下腹部正中切口显露膀胱颈部及后尿道,将12号导尿管经后尿道 小切口插入膀胱,缝合切口。导尿管连接尿流动力学三导程简易测压计[2],经进 液管向膀胱注入生理盐水约150ml,使测压管水柱位于10cm的基础刻度,关闭进液管。经原 后正中入路显露马尾神经,找出右L5前根与S2前根吻合口。5、6号犬右股前内侧切口 显露股神经。EJD-V型生物信号处理系统以1000mV,10Hz,2s的串刺激电流分别刺激(1)右 L5前根吻合口近端,(2)右L5后根,(3)左S2前根,(4)左L5后根,(5)右股神经 ;用医用叩诊捶以2次/s的频率分别敲击(6)右侧膝腱,(7)左侧膝腱各10s。记录膀胱压力增 加值(P)及持续时间(t)。其中(3)、(4)、(7)三组为对照组。结果见表1。
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    1.4 膀胱逼尿肌肌电图观察 5、6号犬经下腹部正中切口,将肌电图记录电极置入膀胱逼 尿肌前壁,靠近膀胱顶部,记录电级连接丹麦产Cantata2000型肌电图仪,以3.8mA,1.0Hz 刺激电流分别刺激(1)右L5后根,(2)左S2后根,(3)左L5后根,(4)股神经。记录 并打印膀胱逼尿肌肌电图。其中(2)、(3)两组为对照组。

    表1 犬截瘫48h后膀胱测压观察结果 刺激部位

    膀胱压力增加值(P/kPa)

    持续时间(t/s)

    1

    2

    3

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    5

    6*

    1

    2

    3

    4

    5

    6*

    吻合口近端

    右L5后根

    左S2前根

    左L5后根
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    股神经

    敲击右膝腱

    敲击左 膝腱

    3.140

    3.430

    5.590

    0

    2.060

    0

    1.670

    1.370

    5.290

    0
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    0

    0

    2.840

    3.530

    4.508

    0

    2.350

    0

    4.705

    4.312

    6.270

    0

    3.920
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    0

    4.218

    4.610

    5.290

    0

    3.920

    3.430

    0

    5.006

    4.705

    5.886

    0

    4.030
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    3.430

    0

    7

    9

    8

    0

    4

    0

    4

    4

    10

    0

    0

    0
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    8

    10

    11

    0

    7

    0

    9

    8

    9

    0

    8

    0

    10

    10
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    12

    0

    9

    9

    0

    12

    12

    13

    0

    10

    12

    0

    *1~6为实验犬编号

    2 结果
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    2.1 神经电生理 所有6犬截瘫前和T10椎管平面完全性截瘫后,相同的电流刺激右L 5后根,均可在吻合口远端右S2前根上记录到动作电位曲线。其形态和波幅与对照组相 似(见图2)。

    图2 动作电位曲线

    A.正常对照; B.截瘫前; C.截瘫后

    2.2 膀胱测压 实验记录截瘫48h后膀胱测压结果见表1。

    2.3 膀胱逼尿肌肌电图 T10椎管平面完全性截瘫48h后,电刺激右L5后根、右股 神经均可记录到膀胱逼尿肌肌电图,其形态和波幅与对照组电刺激左S2后根相似(见图3) ;电刺激左L5后根则不能引出逼尿肌肌电反应。
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    图3 膀胱逼尿肌肌电图

    电刺激(3.8mA,1.0Hz)部位:

    A.左S2后根; B.右L5后根; C.右股神经

    3 讨论

    脊髓损伤后膀胱功能障碍是社会和医学一大难题,它常引起严重的尿潴留和尿路感染,甚至 发生肾功能衰竭,成为截瘫患者最主要的死因。Hackler的调查资料表明,截瘫患者伤后25 年的死亡率为49%,而因肾功能衰竭死亡的占43%,为第一位死因[3]。有资料表明 ,在美国有超过50万的截瘫患者需要进行膀胱功能重建,并且这一数字还在以每年5万的速 度不断增加[4]。在我国,虽无明确的流行病学统计资料,但基于人口的比例需行 膀胱功能重建的患者不会低于300万,并且每年的增加数量也是惊人的。因此,探索解决这 一难题的途径,对于提高患者的生活质量、降低其死亡率有着重要的临床意义和社会意义。 近一个世纪来,许多相关研究围绕着以混合神经根、脊神经前根与后根、盆腔神经、闭孔神 经 、下腹神经丛、迷走神经及肋间神经、肢体神经等,通过神经吻合、神经移植、神经种植等 方法来重建膀胱的神经支配,近几十年来虽取得一些进展,但尚未达到临床应用要求[ 1,5]。骶神经根电刺激是唯一应用于临床的方法,但其缺点限制了其广泛应用:(1)效 果不恒定;(2)刺激装置的再手术更换困难;(3)长期电刺激对神经根的不可逆损伤;(4)异 物反应及感染等[6]。近年来也出现一些其它的膀胱功能重建方法,如:网膜膀胱 固定 术、回肠膀胱成形术、肠粘膜下层膀胱移植术等,多属实验研究阶段、离临床应用尚有差距 [7,8]。1994年Xiao等将鼠的L4脊神经前根中枢端与支配膀胱的L6脊神经前 根周围端在硬膜内吻合,建立了皮肤-中枢神经系统-膀胱的反射通路,实验结果满意 [9]
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    本实验应用犬建立了膝建-脊髓中枢-膀胱这一新的人工膀胱反射弧,敲击膝腱产生的体反 射运动兴奋经异化的运动传出支传入膀胱,引起膀胱的自主性收缩。电生理和膀胱测压结果 证明,这一新的反射通路是成功和有效的。本实验结果表明,体神经的运动传出支通过轴突 再生能够长入自主神经的副交感性纤维,并且具有良好的传导运动兴奋的功能,这与Vorsta m[1]和Xiao[9]的实验结果一致。实验第1、3、4号犬截瘫后48h,通过 电刺激经重建的反射弧引出的膀胱收缩可达到正常的56%、63%、75%,平均65%;敲击膝腱引 出的膀胱收缩可达正常的37%、52%、63%、平均51%。2号犬敲击膝腱未引出膀胱收缩,电刺 激引出的膀胱收缩微弱,为正常的32%,可能是吻合质量不高、轴突生长时间不够或神经根 定位有误造成。神经根吻合术后18个月,两犬胸髓平面截瘫后48h,电刺激新反射弧的传入 神经(右L5后根、股神经)和刺激感受器(右膝腱),均可引出较强的膀胱逼尿肌收缩,并 记录到近似正常的逼尿肌肌电图;通过电刺激经重建的反射弧引出的膀胱收缩分别达正常对 照的 87%、80%,平均84%;敲击膝腱引出的膀胱收缩达正常的65%、58%,平均62%。这较术后6个 月均有明显提高,说明远期轴突的再生和膀胱神经重支配较早期更加完善,功能更趋成熟。
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    本实验的成功说明,可以利用脊髓损伤平面以下健存的体反射,如膝腱反射、跟腱反射,通 过硬膜内脊神经前根吻合的方法建立人工膀胱反射通路,重建膀胱自主反射弧,以实现截瘫 患者的控制性排尿。有望为临床提供新的膀胱功能重建方法,较传 统的神经移植术具有以下特点:(1)胸腰段以上的脊髓损伤,膝反射亢进,若损伤平面较低 ,膝反射中枢受损,可选择跟腱反射或损伤平面以上的下腹壁反射重建膀胱反射通路,不受 截瘫平面的限制。(2)在人体,L3,4与S2~4脊神经根在马尾部分重叠,可实 现神经的无张力吻合,不需要神经移植。(3)单纯运动神经的吻合,轴突再生较混合神经的 吻合更有效。(4)吻合口位置相对较低,轴突生长的距离和时间较短,效果更好。(5)完全利 用截瘫平 面以下的神经,避免加重截瘫患者的感觉和运动功能丧失,骶神经后根和骶髓中枢保持完整 ,不影响性功能。

    作者简介:衷鸿宾(1966-),男,主治医师,医学博士后。研 究方向:修复重建外科、显微外科。
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    参考文献:

    〔1〕 Vorstman B, Schlossbery SM, Kass L. Investigations on urina ry bladder reinnervation-Historical perspective and review[J]. Urology, 1987 ,30:89~96.

    〔2〕 刘明轩,侯春林,包聚良.介绍一种简易膀胱尿道测压技术[J]. 第二军医大学学报,1997,18:392~393.

    〔3〕 Hackler RH. A 25-year prospective mortality study in the s pinal cord injured patient: comparison with the long-term living paraplegic[J ]. J Urol,1997,117:486~491.
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    〔5〕 Chuang DC, Chang PL, Cheng SY. Root reconstruction for blad der reinnervation: an experimented study in rats[J]. Microsurgery, 1991,12:23 7~244.

    〔6〕 Bonder DR. How electrical stimulation improves micturition [J]. Contemp Urol, 1990,45:39~45.

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    〔8〕 Kropp BP, Sawyer BD, Shannon HE, et al. Characterization of small intestinal submucosa regenerated canine detrusor: assessment of reinnerva tion, in ritro compliance and contractility[J]. J Urol, 1996, 156:599~606.

    〔9〕 Xiao CG, Godec CJ. Apossible new reflex pathway for micturi tion after spinal cord injur[J]. Paraplegia, 1994,32:300~3.

    (收稿:1999-07-24), 百拇医药