骶神经根对盆底器官的选择性支配电刺激实验研究
作者：侯春林 张世民 徐瑞生 傅晓辉
单位：侯春林(200003 上海市 第二军医大学长征医院骨科)；张世民(200003 上海市 第二军医大学长征医院骨科)；徐瑞生(200003 上海市 第二军医大学长征医院骨科)；傅晓辉(200003 上海市 第二军医大学长征医院骨科)
关键词：骶神经根；电刺激；膀胱尿道；直肠肛门；神经支配
中国临床解剖学杂志000323 【摘 要】 目的：研究骶神经根对盆底器官逼出肌和括约肌的功能支配，为临床从骶神经根角度重建脊髓损伤(SCI)后的排泄功能提供依据。方法：对T10截瘫犬进行硬膜外L7～S3神经根电刺激，16只犬同时记录膀胱和尿道压力变化；7只犬同时记录直肠和肛门压力变化。结果：犬逼尿肌的神经支配以S2为主，S1次之；S2单独提供了膀胱压力增高值的45.2%，S1+S2提供了80.7%。尿道括约肌的神经支配以S1为主，S2次之；S1单独提供了尿道压力增高值的43.4%，S1+S2提供了76.7%。犬直肠的运动支配以S2为主，S1、S3次之；肛门的运动支配以S3为主，S1、S2次之。对盆底器官的运动神经支配效能，均存在着右侧骶神经根大于左侧的特点。结论：盆底器官的逼出肌与括约肌具有不同的主要支配神经根。这种功能支配的侧重和交叉，对SCI后排泄功能的重建有一定意义。
, 百拇医药
Functional selective innervation of sacral roots to pelvic detrusors and sphincters: A canine electrositmulation study
Hou Chunlin, Zhang Shimin, Xu Ruishen, et al.
Department of Orthopaedic Surgery, Changzheng Hospital, the Second Military Medical University, Shanghai 200003
Objective: To provide experimental basis for neural reconstruction of micturition and defecation in SCI patients.Methods: After the transection of T10 and laminectomy of L4～L7, bilateral L7～S3 roots were electrostimulated separately in 16 mongrel dogs.The pressure of urocyst and urethra were recorded synchronously in all those 16 dogs, while the pressure of rectum and anus were recorded in 7 dogs.Results; S2 is the most dominant nerve of urinary detrusor. 45.2% of total pressure increase is attribute to S2, while 80.7% is attribute to S1 and S2. S1 is the most dominant nerve of urinary sphincter. 43.4% of total pressure increase is attribute to S1, while 76.7% is attribute to S1 and S2.For tectal destusor, S2 is the most dominant nerve, with S1 and S3 at a less degree.For anal sphincter, S3 is the most dominant nerve, with S1 and S2 at a less degree.For both lower urinary and gastroenterology, the right sacral roots provide more innervation than the left ones.Conclusion: It is important for the reconstruction of micturition and defecaetion in SCI patients that the detrusors and sphincters of pelvic organ are innervated by different dominant nerve in spinal roots.
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Key words Sacral root Electostimulation Bladder and urethral Anorectum Innervation
脊髓损伤(SCI)不仅造成损伤平面及其以下的肢体瘫痪，而且也引起内脏器官的运动功能障碍，尤以脊髓终末支配的盆底排泄器官功能障碍对病人影响最大。如何改善SCI病人的排尿、排便功能，是至今尚未很好解决的医学难题。1976年英国Brindley[1]创用骶神经前根电刺激恢复SCI病人的可控制性排尿和排便，效果良好，在欧美国家获得了广泛的临床应用，至1998年已施行1000多例。上海长征医院于1999年5月在新加坡国立大学医院Timothy Lee的帮助下，开展了国内第1例手术，术后效果良好，病人非常满意。为配合这一技术在国内的开展，作者进行了犬的动物实验研究，通过电刺激骶神经根时测定膀胱与尿道、直肠与肛门的压力变化，探讨不同骶神经根对盆底器官功能的选择性支配作用。
1 材料和方法
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健康杂种雄狗16只，体重(12.8±2.4)kg。饲养1周后进行实验。2.5%戊巴比妥钠1ml/kg静脉麻醉后，建立静脉通道，补液1000ml并应用抗生素。
1.1 膀胱尿道测压
将三腔管测压管与尿流动力学测压仪(合肥微机所迈迪克电子公司出品)连接，调整两测压管滴水速度约为4ml/min。将测压管置于狗膀胱同平面，通过电脑显示器调整压力基数(大气压读数)。测压灵敏度为0.1kPa(1 cmH2O)。膀胱输水管管径为7F，膀胱、尿道两测压管为4F。膀胱测压管开口与进水管末端平齐，尿道测压管开口位于膀胱测压管开口近侧5 cm处。先将三腔管全部插入膀胱内，此时两测压管读数相等，为膀胱内压。向外缓慢拖动三腔管，直至尿道测压管读数上升至最大而膀胱测压管读数不变处。将三腔管缝合固定，防止移动。
1.2 直肠肛门测压
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将动物俯卧位固定。用手指清理直肠，如有粪便予以排空。将D3-智能型双导程肛肠测压仪(合肥微机所迈迪克电子公司出品)启动，注水、排空管道气体，将直肠、肛门测压球与各自传感器接通，并与电脑连接好。在测压球表面涂抹石蜡油，先将直肠测压球送入直肠，深约5～7 cm，再将肛门测压管插入肛门2～3 cm。将测压管固定牢靠。
1.3 手术方法
动物固定，剃净脊背。垫好骨盆，防止膀胱受压。常规消毒铺巾。先作T10/T11平面椎板切开，在硬膜外用血管钳对脊髓进行夹闭，造成犬的横断性脊髓损伤模型。作L4～S1切口，咬除L5～L7棘突和椎板，清除硬膜外脂肪，暴露硬脊膜。将硬脊膜向左右推动，显露L7及S1、S2和S3神经根。清理神经根周围脂肪组织，可以看出L7神经根出L7S1椎间孔。向下依次定出S1、S2和S3神经根。
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通过输水管抽净膀胱后，注入50 ml生理盐水。用Cantata-2000型肌电图仪依次对左右两侧L7～S3神经根进行电刺激，刺激参数为2.0 mA,50 Hz,200 μs,5～10 s。同时记录膀胱和尿道的压力变化曲线，储存于电脑中。
膀胱测压完毕后，排空膀胱。进行肛肠测压。将直肠囊球注入生理盐水50 ml，用同样的电刺激参数进行刺激，同时记录直肠和肛门的压力变化曲线。
2 结果
16只犬均进行了膀胱尿道测压研究。7只犬进行了直肠肛门测压研究。
2.1 膀胱测压
电刺激脊神经根时膀胱压力升高缓慢，曲线平稳上升，一般在2～3s内达到最高峰。电刺激两侧S1、S2、S3时膀胱压力均有升高，一般S2增加幅度最大，S1次之，S3较少(图1)。电刺激L7神经根时，左侧有6例增加为0，2例为负值(最低-0.8 kPa)；右侧有8例增加为0，1例为负值(-0.4 kPa)；其余增加均为正值，最高为1.7 kPa。
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图1 电刺激神经根时膀胱压力变化曲线
以相差≥1.0 kPa为标准，比较同侧不同神经根对膀胱的支配作用，32侧中S2>S1>S3的有27侧，S1>S2>S3的有5侧。将两侧数据综合比较，刺激S2的压力升高值占升高总额的45.2%，S1占35.5%，S3占16.1%，L7占3.2%。
以同样标准比较左右两侧神经根对膀胱的支配作用，右侧占优势者为多(11/16)，相等(2/16)和左侧占优势者(3/16)较少。将16例左右两侧分别综合计算，刺激各神经根时膀胱压力升高的平均值，右侧较左侧高，分别为：S1 5.1%，S2 17.4%，S3 11.2%。
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2.2 尿道测压
电刺激脊神经根时尿道压力升高很快，曲线陡直上升，在1s内达到最高峰。与膀胱相似，电刺激两侧S1～S3时尿道压力均有升高，一般以S1升高幅度最大，S2次之，S3较少(图2)；电刺激L7神经根时，左侧有4例压力增加为0，1例为负值(-0.6 kPa)；右侧有3例压力增加为0，1例为负值(-0.5 kPa)；其余增加均为正值，最高为2.5 kPa。
图2 电刺激神经根时尿道压力变化曲线
以相差≥1.0 kPa为标准，比较同侧不同神经根对尿道的支配作用，32侧中S1>S2>S3的有29侧，S2>S1>S3的有3侧。将左右两侧数据综合比较，S1的压力升高值占总额的43.4%，S2占33.3%，S3占17.4%，L7占5.9%(图3)。
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图3 不同神经根对膀胱尿道压力增加的影响
以同样标准比较左右两侧神经根对尿道的支配作用，同样右侧占优势者为多(12/16)，相等(2/16)和左侧占优势者(2/16)较少。将16例左右两侧分别综合计算，刺激各神经根时尿道压力升高的平均值，也是右侧较左侧高，分别为：S1 13.8%，S2 8.8%，S3 29.8%。
2.3 直肠测压
电刺激脊神经根时直肠压力升高较缓，曲线平稳上升，一般在1～2s内达到最高峰。电刺激两侧S1、S2、S3时直肠压力均有升高，一般S2增加幅度最大，S1次之，S3较小(图4)。刺激L7直肠压力升高为正值的共有12侧，增加为0的2侧，未见负值者。
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图4 电刺激不同神经根时直肠压力变化曲线
以相差≥1.0 kPa为标准，比较同侧不同神经根对直肠的支配作用，14侧中S2>S1≥S3的有12侧，S1>S2≥S3的有2侧。将两侧数据综合比较，刺激S2神经根时的直肠压力升高值占总额的37.7%，S1占27.6%，S3占26.7%，L7占8%。
以同样标准比较左右两侧神经根对膀胱的支配作用，右侧占优势者为多(11/14)，相等(2/14)和左侧占优势者(1/14)较少。将7例左右两侧分别综合计算，刺激各神经根时直肠压力升高的平均值，右侧较左侧为高，分别为：L7 7.1%，S1 27.9%，S2 32.6%，S3 33.7%。
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2.4 肛门测压
电刺激脊神经根时肛门压力升高很快，曲线陡直上升，在1s内达到最高峰。与直肠的反应相似，电刺激两侧L7～S3神经根时肛门压力均有升高，一般S1、S2、S3的增加幅度均很大，L7增加很小(图5)。
图5 电刺激不同神经根时肛门压力变化曲线
以相差≥1.0 kPa为标准，比较同侧不同神经根对肛门的支配作用，14侧中S3>S2>S1者有12侧，S2>S3≥S1者有2侧。将两侧数据综合比较，刺激S3神经根时肛门压力升高值占总额的33.7%，S2 31.6%，S1 27.9%，L7 7.1%(图6)。
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图6 不同神经根对直肠肛门压力增加的影响
以同样标准比较左右两侧神经根对肛门的支配作用，同样右侧占优势者(9/14)为多，相等(3/14)和左侧占优势者(2/14)较少。将7例左右两侧分别综合计算，刺激各神经根时肛门压力升高的平均值，也是右侧较左侧高，分别是：S1 16.5%，S2 15.4%，S3 12.9%，L7 -3%。
2.5 直肠水囊排出率
实验中狗多次将置入直肠的水囊排出体外。其中刺激一侧L7、S1、S2、S3时的排出率分别是：L7 6次(42.9%)，S1 13次(92.9%)，S2 14次(100%)，S3 12次(85.7%)。统计发现，不论刺激何神经根，当直肠压力升高值>8.0 kPa时，犬均能将水囊排出体外。
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3 讨论
3.1 盆底器官逼出肌与括约肌的电刺激特性
泌尿终末器官(膀胱和尿道)与消化终末器官(直肠和肛门)均位于盆腔内，具有相似的结构(逼出肌detrusor和括约肌sphincter)、功能(贮存和排泄)和神经支配[2]。逼出肌(膀胱逼尿肌、直肠逼粪肌)属平滑肌系统，接受植物神经支配(腹下神经与盆内脏神经)；外括约肌属横纹肌系统，受躯体神经支配(阴部神经)。二者不仅对电刺激反应的快慢不同(前者慢、后者快)，而且对刺激强度和刺激频率的反应特性不同。Thuroff[3，4]发现，在刺激频率固定为20Hz时，狗逼尿肌的兴奋阈值(2.5～3.0V)较尿道外括约肌(0.5V)高，低强度电流仅能引起尿道括约肌的压力上升，而对膀胱逼尿肌不起作用；高强度电流则不仅引起逼尿肌收缩，也同时引起括约肌收缩。在刺激强度固定为3.0V时，尿道括约肌在刺激频率为33～50Hz时收缩最强烈。以后随着频率的增加，尿道括约肌逐渐疲劳而压力下降，但膀胱逼尿肌却不随着频率的增加而发生疲劳，仍能维持膀胱内的高压力状态。国内党建功的动物实验也观察到了同样的结果[5]。本实验在狗的硬膜外对骶神经总根进行电刺激，刺激参数为：连续直流方波，强度2.0mA，波宽200μs，频率50Hz，时间5～10s。该刺激参数能同时使膀胱、直肠逼出肌与尿道、肛门括约肌达到最大收缩强度，可以反映其直实的神经支配效能[6]。
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3.2 不同骶神经根对盆底器官的支配作用
盆底器官的神经支配十分复杂，既有植物神经系统(交感、副交感)又有躯体神经系统参与。其中支配逼出肌的盆神经(副交感)与支配外括约肌的阴部神经(躯体)，均起自骶神经丛。这些神经纤维经多级交叉、混合为神经丛后，再对盆底器官进行功能支配。但在脊髓神经根水平，仍能区分出不同神经根对盆底功能支配的侧重。
从本文的实验结果可以看出：对膀胱尿道具有支配作用的神经根一般均在L7～S3节段，其中以S1和S2最为重要。实验早期曾对7只狗的L6神经根和S3以下的尾神经根也进行了电刺激，未发现膀胱尿道压力变化。以后为了减少手术暴露和对脊柱稳定性的破坏，不再进行L6和尾神经根的刺激。综合实验结果，对膀胱逼尿肌的神经支配，以S2最为重要，存在着S2>S1>S3>L7的关系，其中S2单独提供了45%的压力，(S1+S2)共同提供了约81%的压力。对尿道括约肌的神经支配，以S1最为重要，存在着S1>S2>S3>L7的关系，其中S1单独提供了约43%的压力，(S1+S2)共同提供了约78%的压力。本实验结果与Tanagho的报道结果相似[7，8]。
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实验结果表明：对直肠的运动支配，存在着S2>S1>S3的关系，其中S2与S1、S3的差别较为明显，而S1与S3较为近似；对肛门的运动支配，存在着S3>S2>S1的关系，但这三者的差别并无显著的统计学意义。虽然从测压数据上仍可分出支配直肠运动功能的主要神经根，但从排出水囊的机率看，刺激犬S1～S3中的任何一侧或任何一根，几乎均能获得直肠排空。因此，作者认为，犬的骶神经纤维在到达直肠和肛门靶器官之前，相互间进行了很好的交叉、混合，从排空功能上已看不出哪一个神经根对直肠或肛门的支配更为重要。
3.3 L7神经根的作用
骶神经根起自于脊髓的终末段，变异较多。如同臂丛神经主要起自C5～T1，但可能有C4(高位臂丛)或T2(低位臂丛)参加一样，犬盆内脏神经丛虽然大多数起自S1～S3，但亦有可能包含高位的L7或低位的尾神经根。L7神经根是犬坐骨神经的主要来源，但本实验发现：L7对犬的膀胱(56%)和尿道(78%)具有神经支配者不在少数，有的还表现为对膀胱尿道的抑制性作用。L7对直肠具有支配作用的占85.7%，对肛门具有支配作用的占100%。作者认为，虽然正常情况下L7对盆底器官的支配效能不大，处于非常次要的地位，但这种支配作用在S1～S3损伤的情况下可能会扩大其支配效能，具有重要的代偿意义。传统的观点认为人类的脊髓排尿排便中枢位于S2～S4节段，S1很少起作用。近来有报道，对巨大骶骨肿瘤的病人，在完全切除了S2及其以下的神经根后，病人仍能保持良好的大小便功能，这可能与主要神经根损害后，次要的S1神经根经扩展放大，而发生功能代偿有关[9]。
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3.4 临床意义
盆底器官正常功能的维持有赖于中枢和周围神经系统的完整与协调。圆锥上SCI常导致盆底器官贮存与排泄功能的双重障碍。尤其下泌尿道，尿失禁与尿潴留同时存在，尿路感染常见，甚至出现膀胱输尿管返流而引起上泌尿道损害和肾功能衰竭，成为SCI患者后期死亡的主要原因。SCI膀胱和直肠功能障碍属神经源性器官病变的一种，临床处理方法包括：①神经药物学治疗，②导尿或手挖，③膀胱、肠道的结构性手术，④膀胱、肠道的神经性手术等。前3类均为姑息性或症状性治疗，效果不甚理想。盆底器官的神经性手术主要施行于骶神经根和/或其主要分支，分为3方面：①神经电刺激，②神经再支配，③去神经。研究盆底器官的功能性神经支配，对SCI后膀胱和肠道的功能重建有重要意义。
(1)改善电刺激排泄 对圆锥上SCI病人，Brindley[1]创用的骶神经前根电刺激(sacral anterior root stimulation, SARS)能获得可控制性的排尿和排便功能，是目前较理想的治疗方法。人类的脊髓排泄中枢在S2～S4侧角，电刺激研究发现，膀胱逼尿肌主要由S3支配，尿道括约肌主要由S2支配，这与犬类动物的括约肌主要神经支配较逼出肌高一个脊髓节段相同。为了减少电刺激下的逼尿肌—括约肌收缩不协调，作者设想可将主要控制尿道括约肌的骶神经前根予以切断(犬为S1，人为S2)，减低尿道阻力，在提高排尿效率的同时，降低所需的膀胱内压，起到保护上泌尿道的作用。
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(2)神经再支配 通过神经吻合恢复脊髓圆锥或马尾神经损伤后的排尿、排便功能，是目前研究的热点之一。本研究结果为动物实验和临床应用时选择最有效的受区骶神经根提供了可能，即为了最大程度地恢复盆底逼出肌功能，在犬应与S2吻合；在人应与S3吻合[10]。
(3)去神经 圆锥上SCI的盆底器官功能障碍，多表现为高张力、高反射的痉挛性膀胱和痉挛性大肠，这类病人逼出肌反射亢进，括约肌协同不良。对痉挛性膀胱和痉挛性大肠进行适当的去神经治疗，可选择性的切断逼出肌和括约肌的主要支配神经根，有望达到贮存与排泄功能新的“平衡”，手术简单而有效。
当然，骶尾部的神经根变异较多，不仅表现在解剖形态方面，而且也表现在功能方面，如骶神经前根含感觉纤维而骶神经后根含运动纤维，并不少见。术中如能进行电刺激和尿流及肛肠动力学测压观察，对决定何者为效能最强神经根很有帮助。
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参考文献
1，Brindley GS.The first 500 patients with sacral anterior root stimulator implants: general description.Paraplegia, 1994,32:795
2，Shafik A,Ali YA,Afifi R.Is the rectum a conduit or storage organ? Int Surg, 1997,82:194
3，Thuroff JW,Bazeed MA,Schmidt RA,et al.Functional pattern of sacral root stimulation in dogs: Micturition.J Urol, 1982,127(5):1031
4，Thuroff JW,Bazeed MA,Schmidt RA,et al.Functional pattern of sacral root stimulation in dogs: Urethral closure.J Urol, 1982,127(5):1034
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5，党建功，南勋义，张通胜，等.电刺激恢复排尿功能的实验研究.中华实验外科杂志，1987，4(2)：79
6，Hassouna M,Li JS,Elhilali M.Dog as an asnimal model for neurostimulation. Neurourol Urodyn, 1994,13:159
7，Tanagho EA,Schmidt RA.Electrical stimulation in the clinical management of the neurogenic bladder.J Urol, 1988,140:1331
8，Heine JP,Schmidt RA,Tanagho EA.Intraspinal sacral root stimulation for controlled micturition.Invest Urol, 1977,15:78
9，谭富生.骨盆肿瘤的处理.中华骨科杂志，1995，15(12)：809
10，衷鸿宾，侯春林，刘明轩.建立人工膀胱反射弧的实验研究.第二军医大学学报，1998，19(3)：266
(收稿：1999-08-15)
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单位：侯春林(200003 上海市 第二军医大学长征医院骨科)；张世民(200003 上海市 第二军医大学长征医院骨科)；徐瑞生(200003 上海市 第二军医大学长征医院骨科)；傅晓辉(200003 上海市 第二军医大学长征医院骨科)
关键词：骶神经根；电刺激；膀胱尿道；直肠肛门；神经支配
中国临床解剖学杂志000323 【摘 要】 目的：研究骶神经根对盆底器官逼出肌和括约肌的功能支配，为临床从骶神经根角度重建脊髓损伤(SCI)后的排泄功能提供依据。方法：对T10截瘫犬进行硬膜外L7～S3神经根电刺激，16只犬同时记录膀胱和尿道压力变化；7只犬同时记录直肠和肛门压力变化。结果：犬逼尿肌的神经支配以S2为主，S1次之；S2单独提供了膀胱压力增高值的45.2%，S1+S2提供了80.7%。尿道括约肌的神经支配以S1为主，S2次之；S1单独提供了尿道压力增高值的43.4%，S1+S2提供了76.7%。犬直肠的运动支配以S2为主，S1、S3次之；肛门的运动支配以S3为主，S1、S2次之。对盆底器官的运动神经支配效能，均存在着右侧骶神经根大于左侧的特点。结论：盆底器官的逼出肌与括约肌具有不同的主要支配神经根。这种功能支配的侧重和交叉，对SCI后排泄功能的重建有一定意义。
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Functional selective innervation of sacral roots to pelvic detrusors and sphincters: A canine electrositmulation study
Hou Chunlin, Zhang Shimin, Xu Ruishen, et al.
Department of Orthopaedic Surgery, Changzheng Hospital, the Second Military Medical University, Shanghai 200003
Objective: To provide experimental basis for neural reconstruction of micturition and defecation in SCI patients.Methods: After the transection of T10 and laminectomy of L4～L7, bilateral L7～S3 roots were electrostimulated separately in 16 mongrel dogs.The pressure of urocyst and urethra were recorded synchronously in all those 16 dogs, while the pressure of rectum and anus were recorded in 7 dogs.Results; S2 is the most dominant nerve of urinary detrusor. 45.2% of total pressure increase is attribute to S2, while 80.7% is attribute to S1 and S2. S1 is the most dominant nerve of urinary sphincter. 43.4% of total pressure increase is attribute to S1, while 76.7% is attribute to S1 and S2.For tectal destusor, S2 is the most dominant nerve, with S1 and S3 at a less degree.For anal sphincter, S3 is the most dominant nerve, with S1 and S2 at a less degree.For both lower urinary and gastroenterology, the right sacral roots provide more innervation than the left ones.Conclusion: It is important for the reconstruction of micturition and defecaetion in SCI patients that the detrusors and sphincters of pelvic organ are innervated by different dominant nerve in spinal roots.
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Key words Sacral root Electostimulation Bladder and urethral Anorectum Innervation
脊髓损伤(SCI)不仅造成损伤平面及其以下的肢体瘫痪，而且也引起内脏器官的运动功能障碍，尤以脊髓终末支配的盆底排泄器官功能障碍对病人影响最大。如何改善SCI病人的排尿、排便功能，是至今尚未很好解决的医学难题。1976年英国Brindley[1]创用骶神经前根电刺激恢复SCI病人的可控制性排尿和排便，效果良好，在欧美国家获得了广泛的临床应用，至1998年已施行1000多例。上海长征医院于1999年5月在新加坡国立大学医院Timothy Lee的帮助下，开展了国内第1例手术，术后效果良好，病人非常满意。为配合这一技术在国内的开展，作者进行了犬的动物实验研究，通过电刺激骶神经根时测定膀胱与尿道、直肠与肛门的压力变化，探讨不同骶神经根对盆底器官功能的选择性支配作用。
1 材料和方法
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健康杂种雄狗16只，体重(12.8±2.4)kg。饲养1周后进行实验。2.5%戊巴比妥钠1ml/kg静脉麻醉后，建立静脉通道，补液1000ml并应用抗生素。
1.1 膀胱尿道测压
将三腔管测压管与尿流动力学测压仪(合肥微机所迈迪克电子公司出品)连接，调整两测压管滴水速度约为4ml/min。将测压管置于狗膀胱同平面，通过电脑显示器调整压力基数(大气压读数)。测压灵敏度为0.1kPa(1 cmH2O)。膀胱输水管管径为7F，膀胱、尿道两测压管为4F。膀胱测压管开口与进水管末端平齐，尿道测压管开口位于膀胱测压管开口近侧5 cm处。先将三腔管全部插入膀胱内，此时两测压管读数相等，为膀胱内压。向外缓慢拖动三腔管，直至尿道测压管读数上升至最大而膀胱测压管读数不变处。将三腔管缝合固定，防止移动。
1.2 直肠肛门测压
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将动物俯卧位固定。用手指清理直肠，如有粪便予以排空。将D3-智能型双导程肛肠测压仪(合肥微机所迈迪克电子公司出品)启动，注水、排空管道气体，将直肠、肛门测压球与各自传感器接通，并与电脑连接好。在测压球表面涂抹石蜡油，先将直肠测压球送入直肠，深约5～7 cm，再将肛门测压管插入肛门2～3 cm。将测压管固定牢靠。
1.3 手术方法
动物固定，剃净脊背。垫好骨盆，防止膀胱受压。常规消毒铺巾。先作T10/T11平面椎板切开，在硬膜外用血管钳对脊髓进行夹闭，造成犬的横断性脊髓损伤模型。作L4～S1切口，咬除L5～L7棘突和椎板，清除硬膜外脂肪，暴露硬脊膜。将硬脊膜向左右推动，显露L7及S1、S2和S3神经根。清理神经根周围脂肪组织，可以看出L7神经根出L7S1椎间孔。向下依次定出S1、S2和S3神经根。
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通过输水管抽净膀胱后，注入50 ml生理盐水。用Cantata-2000型肌电图仪依次对左右两侧L7～S3神经根进行电刺激，刺激参数为2.0 mA,50 Hz,200 μs,5～10 s。同时记录膀胱和尿道的压力变化曲线，储存于电脑中。
膀胱测压完毕后，排空膀胱。进行肛肠测压。将直肠囊球注入生理盐水50 ml，用同样的电刺激参数进行刺激，同时记录直肠和肛门的压力变化曲线。
2 结果
16只犬均进行了膀胱尿道测压研究。7只犬进行了直肠肛门测压研究。
2.1 膀胱测压
电刺激脊神经根时膀胱压力升高缓慢，曲线平稳上升，一般在2～3s内达到最高峰。电刺激两侧S1、S2、S3时膀胱压力均有升高，一般S2增加幅度最大，S1次之，S3较少(图1)。电刺激L7神经根时，左侧有6例增加为0，2例为负值(最低-0.8 kPa)；右侧有8例增加为0，1例为负值(-0.4 kPa)；其余增加均为正值，最高为1.7 kPa。
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图1 电刺激神经根时膀胱压力变化曲线
以相差≥1.0 kPa为标准，比较同侧不同神经根对膀胱的支配作用，32侧中S2>S1>S3的有27侧，S1>S2>S3的有5侧。将两侧数据综合比较，刺激S2的压力升高值占升高总额的45.2%，S1占35.5%，S3占16.1%，L7占3.2%。
以同样标准比较左右两侧神经根对膀胱的支配作用，右侧占优势者为多(11/16)，相等(2/16)和左侧占优势者(3/16)较少。将16例左右两侧分别综合计算，刺激各神经根时膀胱压力升高的平均值，右侧较左侧高，分别为：S1 5.1%，S2 17.4%，S3 11.2%。
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2.2 尿道测压
电刺激脊神经根时尿道压力升高很快，曲线陡直上升，在1s内达到最高峰。与膀胱相似，电刺激两侧S1～S3时尿道压力均有升高，一般以S1升高幅度最大，S2次之，S3较少(图2)；电刺激L7神经根时，左侧有4例压力增加为0，1例为负值(-0.6 kPa)；右侧有3例压力增加为0，1例为负值(-0.5 kPa)；其余增加均为正值，最高为2.5 kPa。
图2 电刺激神经根时尿道压力变化曲线
以相差≥1.0 kPa为标准，比较同侧不同神经根对尿道的支配作用，32侧中S1>S2>S3的有29侧，S2>S1>S3的有3侧。将左右两侧数据综合比较，S1的压力升高值占总额的43.4%，S2占33.3%，S3占17.4%，L7占5.9%(图3)。
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图3 不同神经根对膀胱尿道压力增加的影响
以同样标准比较左右两侧神经根对尿道的支配作用，同样右侧占优势者为多(12/16)，相等(2/16)和左侧占优势者(2/16)较少。将16例左右两侧分别综合计算，刺激各神经根时尿道压力升高的平均值，也是右侧较左侧高，分别为：S1 13.8%，S2 8.8%，S3 29.8%。
2.3 直肠测压
电刺激脊神经根时直肠压力升高较缓，曲线平稳上升，一般在1～2s内达到最高峰。电刺激两侧S1、S2、S3时直肠压力均有升高，一般S2增加幅度最大，S1次之，S3较小(图4)。刺激L7直肠压力升高为正值的共有12侧，增加为0的2侧，未见负值者。
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图4 电刺激不同神经根时直肠压力变化曲线
以相差≥1.0 kPa为标准，比较同侧不同神经根对直肠的支配作用，14侧中S2>S1≥S3的有12侧，S1>S2≥S3的有2侧。将两侧数据综合比较，刺激S2神经根时的直肠压力升高值占总额的37.7%，S1占27.6%，S3占26.7%，L7占8%。
以同样标准比较左右两侧神经根对膀胱的支配作用，右侧占优势者为多(11/14)，相等(2/14)和左侧占优势者(1/14)较少。将7例左右两侧分别综合计算，刺激各神经根时直肠压力升高的平均值，右侧较左侧为高，分别为：L7 7.1%，S1 27.9%，S2 32.6%，S3 33.7%。
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2.4 肛门测压
电刺激脊神经根时肛门压力升高很快，曲线陡直上升，在1s内达到最高峰。与直肠的反应相似，电刺激两侧L7～S3神经根时肛门压力均有升高，一般S1、S2、S3的增加幅度均很大，L7增加很小(图5)。
图5 电刺激不同神经根时肛门压力变化曲线
以相差≥1.0 kPa为标准，比较同侧不同神经根对肛门的支配作用，14侧中S3>S2>S1者有12侧，S2>S3≥S1者有2侧。将两侧数据综合比较，刺激S3神经根时肛门压力升高值占总额的33.7%，S2 31.6%，S1 27.9%，L7 7.1%(图6)。
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图6 不同神经根对直肠肛门压力增加的影响
以同样标准比较左右两侧神经根对肛门的支配作用，同样右侧占优势者(9/14)为多，相等(3/14)和左侧占优势者(2/14)较少。将7例左右两侧分别综合计算，刺激各神经根时肛门压力升高的平均值，也是右侧较左侧高，分别是：S1 16.5%，S2 15.4%，S3 12.9%，L7 -3%。
2.5 直肠水囊排出率
实验中狗多次将置入直肠的水囊排出体外。其中刺激一侧L7、S1、S2、S3时的排出率分别是：L7 6次(42.9%)，S1 13次(92.9%)，S2 14次(100%)，S3 12次(85.7%)。统计发现，不论刺激何神经根，当直肠压力升高值>8.0 kPa时，犬均能将水囊排出体外。
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3 讨论
3.1 盆底器官逼出肌与括约肌的电刺激特性
泌尿终末器官(膀胱和尿道)与消化终末器官(直肠和肛门)均位于盆腔内，具有相似的结构(逼出肌detrusor和括约肌sphincter)、功能(贮存和排泄)和神经支配[2]。逼出肌(膀胱逼尿肌、直肠逼粪肌)属平滑肌系统，接受植物神经支配(腹下神经与盆内脏神经)；外括约肌属横纹肌系统，受躯体神经支配(阴部神经)。二者不仅对电刺激反应的快慢不同(前者慢、后者快)，而且对刺激强度和刺激频率的反应特性不同。Thuroff[3，4]发现，在刺激频率固定为20Hz时，狗逼尿肌的兴奋阈值(2.5～3.0V)较尿道外括约肌(0.5V)高，低强度电流仅能引起尿道括约肌的压力上升，而对膀胱逼尿肌不起作用；高强度电流则不仅引起逼尿肌收缩，也同时引起括约肌收缩。在刺激强度固定为3.0V时，尿道括约肌在刺激频率为33～50Hz时收缩最强烈。以后随着频率的增加，尿道括约肌逐渐疲劳而压力下降，但膀胱逼尿肌却不随着频率的增加而发生疲劳，仍能维持膀胱内的高压力状态。国内党建功的动物实验也观察到了同样的结果[5]。本实验在狗的硬膜外对骶神经总根进行电刺激，刺激参数为：连续直流方波，强度2.0mA，波宽200μs，频率50Hz，时间5～10s。该刺激参数能同时使膀胱、直肠逼出肌与尿道、肛门括约肌达到最大收缩强度，可以反映其直实的神经支配效能[6]。
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3.2 不同骶神经根对盆底器官的支配作用
盆底器官的神经支配十分复杂，既有植物神经系统(交感、副交感)又有躯体神经系统参与。其中支配逼出肌的盆神经(副交感)与支配外括约肌的阴部神经(躯体)，均起自骶神经丛。这些神经纤维经多级交叉、混合为神经丛后，再对盆底器官进行功能支配。但在脊髓神经根水平，仍能区分出不同神经根对盆底功能支配的侧重。
从本文的实验结果可以看出：对膀胱尿道具有支配作用的神经根一般均在L7～S3节段，其中以S1和S2最为重要。实验早期曾对7只狗的L6神经根和S3以下的尾神经根也进行了电刺激，未发现膀胱尿道压力变化。以后为了减少手术暴露和对脊柱稳定性的破坏，不再进行L6和尾神经根的刺激。综合实验结果，对膀胱逼尿肌的神经支配，以S2最为重要，存在着S2>S1>S3>L7的关系，其中S2单独提供了45%的压力，(S1+S2)共同提供了约81%的压力。对尿道括约肌的神经支配，以S1最为重要，存在着S1>S2>S3>L7的关系，其中S1单独提供了约43%的压力，(S1+S2)共同提供了约78%的压力。本实验结果与Tanagho的报道结果相似[7，8]。
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实验结果表明：对直肠的运动支配，存在着S2>S1>S3的关系，其中S2与S1、S3的差别较为明显，而S1与S3较为近似；对肛门的运动支配，存在着S3>S2>S1的关系，但这三者的差别并无显著的统计学意义。虽然从测压数据上仍可分出支配直肠运动功能的主要神经根，但从排出水囊的机率看，刺激犬S1～S3中的任何一侧或任何一根，几乎均能获得直肠排空。因此，作者认为，犬的骶神经纤维在到达直肠和肛门靶器官之前，相互间进行了很好的交叉、混合，从排空功能上已看不出哪一个神经根对直肠或肛门的支配更为重要。
3.3 L7神经根的作用
骶神经根起自于脊髓的终末段，变异较多。如同臂丛神经主要起自C5～T1，但可能有C4(高位臂丛)或T2(低位臂丛)参加一样，犬盆内脏神经丛虽然大多数起自S1～S3，但亦有可能包含高位的L7或低位的尾神经根。L7神经根是犬坐骨神经的主要来源，但本实验发现：L7对犬的膀胱(56%)和尿道(78%)具有神经支配者不在少数，有的还表现为对膀胱尿道的抑制性作用。L7对直肠具有支配作用的占85.7%，对肛门具有支配作用的占100%。作者认为，虽然正常情况下L7对盆底器官的支配效能不大，处于非常次要的地位，但这种支配作用在S1～S3损伤的情况下可能会扩大其支配效能，具有重要的代偿意义。传统的观点认为人类的脊髓排尿排便中枢位于S2～S4节段，S1很少起作用。近来有报道，对巨大骶骨肿瘤的病人，在完全切除了S2及其以下的神经根后，病人仍能保持良好的大小便功能，这可能与主要神经根损害后，次要的S1神经根经扩展放大，而发生功能代偿有关[9]。
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3.4 临床意义
盆底器官正常功能的维持有赖于中枢和周围神经系统的完整与协调。圆锥上SCI常导致盆底器官贮存与排泄功能的双重障碍。尤其下泌尿道，尿失禁与尿潴留同时存在，尿路感染常见，甚至出现膀胱输尿管返流而引起上泌尿道损害和肾功能衰竭，成为SCI患者后期死亡的主要原因。SCI膀胱和直肠功能障碍属神经源性器官病变的一种，临床处理方法包括：①神经药物学治疗，②导尿或手挖，③膀胱、肠道的结构性手术，④膀胱、肠道的神经性手术等。前3类均为姑息性或症状性治疗，效果不甚理想。盆底器官的神经性手术主要施行于骶神经根和/或其主要分支，分为3方面：①神经电刺激，②神经再支配，③去神经。研究盆底器官的功能性神经支配，对SCI后膀胱和肠道的功能重建有重要意义。
(1)改善电刺激排泄 对圆锥上SCI病人，Brindley[1]创用的骶神经前根电刺激(sacral anterior root stimulation, SARS)能获得可控制性的排尿和排便功能，是目前较理想的治疗方法。人类的脊髓排泄中枢在S2～S4侧角，电刺激研究发现，膀胱逼尿肌主要由S3支配，尿道括约肌主要由S2支配，这与犬类动物的括约肌主要神经支配较逼出肌高一个脊髓节段相同。为了减少电刺激下的逼尿肌—括约肌收缩不协调，作者设想可将主要控制尿道括约肌的骶神经前根予以切断(犬为S1，人为S2)，减低尿道阻力，在提高排尿效率的同时，降低所需的膀胱内压，起到保护上泌尿道的作用。
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(2)神经再支配 通过神经吻合恢复脊髓圆锥或马尾神经损伤后的排尿、排便功能，是目前研究的热点之一。本研究结果为动物实验和临床应用时选择最有效的受区骶神经根提供了可能，即为了最大程度地恢复盆底逼出肌功能，在犬应与S2吻合；在人应与S3吻合[10]。
(3)去神经 圆锥上SCI的盆底器官功能障碍，多表现为高张力、高反射的痉挛性膀胱和痉挛性大肠，这类病人逼出肌反射亢进，括约肌协同不良。对痉挛性膀胱和痉挛性大肠进行适当的去神经治疗，可选择性的切断逼出肌和括约肌的主要支配神经根，有望达到贮存与排泄功能新的“平衡”，手术简单而有效。
当然，骶尾部的神经根变异较多，不仅表现在解剖形态方面，而且也表现在功能方面，如骶神经前根含感觉纤维而骶神经后根含运动纤维，并不少见。术中如能进行电刺激和尿流及肛肠动力学测压观察，对决定何者为效能最强神经根很有帮助。
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参考文献
1，Brindley GS.The first 500 patients with sacral anterior root stimulator implants: general description.Paraplegia, 1994,32:795
2，Shafik A,Ali YA,Afifi R.Is the rectum a conduit or storage organ? Int Surg, 1997,82:194
3，Thuroff JW,Bazeed MA,Schmidt RA,et al.Functional pattern of sacral root stimulation in dogs: Micturition.J Urol, 1982,127(5):1031
4，Thuroff JW,Bazeed MA,Schmidt RA,et al.Functional pattern of sacral root stimulation in dogs: Urethral closure.J Urol, 1982,127(5):1034
, http://www.100md.com
5，党建功，南勋义，张通胜，等.电刺激恢复排尿功能的实验研究.中华实验外科杂志，1987，4(2)：79
6，Hassouna M,Li JS,Elhilali M.Dog as an asnimal model for neurostimulation. Neurourol Urodyn, 1994,13:159
7，Tanagho EA,Schmidt RA.Electrical stimulation in the clinical management of the neurogenic bladder.J Urol, 1988,140:1331
8，Heine JP,Schmidt RA,Tanagho EA.Intraspinal sacral root stimulation for controlled micturition.Invest Urol, 1977,15:78
9，谭富生.骨盆肿瘤的处理.中华骨科杂志，1995，15(12)：809
10，衷鸿宾，侯春林，刘明轩.建立人工膀胱反射弧的实验研究.第二军医大学学报，1998，19(3)：266
(收稿：1999-08-15)
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