【doc】同种异体骨板覆盖预防硬膜外瘢痕粘连的实验研究

【doc】同种异体骨板覆盖预防硬膜外瘢痕粘连的实验研究 同种异体骨板覆盖预防硬膜外瘢痕粘连的 实验研究 ?816?ChineseJournalofReparativeandReconstructiveSurgery,2006,Vol20( 8) 同种异体骨板覆盖预防硬膜外瘢痕粘连的实验研究 唐欣杨述华李宝兴孙世荃许伟华李进杨操冯建军孙立 【摘要】目的探讨经冻干辐照处理后的同种异体骨板预防椎板切除术后硬膜外瘢痕粘连的作用. 12只成年雄性绵羊,随机分成A,B两组,每组6只.两组均作L和L,椎板切除,A组的L.和B组的L椎板缺损用 “H”形同种冻干辐照骨板覆盖,为实验节段;A组的L和B组的L.不覆盖骨板作为对照节段.于术后4,8,12,16,2O 和24周取材,行大体,x线平片和组织切片观察;并对4,24周取材行CT扫描.结果术后4周,实验节段可见同种骨 板形态,位置保持完好,椎管内无狭窄,硬膜囊无压迫,镜下椎板咬除缘有多量新生骨小梁生成,周边有大量软骨细胞及 其分泌黏多糖和坏死后所留下的空腔,骨板内侧有增生纤维组织及少量炎性细胞浸润;对照节段可见大范围致密的纤维 组织夹杂变性坏死肌肉嵌入椎板缺损处,硬膜广泛粘连,硬膜囊受压.术后24周,实验节段椎管重建基本完成,覆盖骨 板吸收完全,并与再生椎板融合,椎管形态完好,硬膜外未见瘢痕组织; 对照节段椎板再生未完成,瘢痕组织自椎管外 嵌入椎管内,压迫硬膜囊及脊髓,硬膜外间隙几乎消失.统计学分析表 明手术后期(16,24周),实验节段与对照节段相 比硬膜粘连程度明显减轻,椎管矢状径均较对照节段大,硬膜囊形状 保持良好,无明显压迫.结论同种异体冻干辐 照骨板在实验羊椎板切除后的硬膜外能有效减少瘢痕形成和粘连. 【关键词】椎板切除术异体骨移植预防硬膜外粘连 中图分类号:R681.5R687.34文献标识码:A EXPERIMENTALRESEARCHoFALLoGENElCBoNESHEETINPRE VENTINGEPIDURALADHESloN/7?AG Xin,YANGShuhua,LBaoxing,ela1.DepartmentofOrthopedics,UnionHospital,TongjiMedicalSchoolof HuazhongUniversityofScience&Technology,WuhanHubei,430022,P.R.China Correspondingauthor:YANGShuhua,E-mail:shuhuayabc(rip.sina.com 【Abstract]ObjectiveTostudytheeffectoftheallogeneicbonesheetthathasbeentreatedbythefreeze— dryingandradiationsterilizationinpreventingtheepiduraladhesionafterlaminectomyinsheep.Methods LaminectomywasperformedonL3,4andL4,5of12adultmalesheep.Afterop eration,onesiteofI3.4orL4. 5wascovered bytheallogeneicbonesheetin”H”shapeafterthefreeze—dryingandradiatio nsterilizationtreatment;andtheothersite wasusedasacontro1.Thesheepwerekilledandthespecimenswereretrievedat4,8,12,16,2Oand24weeksafter operationtOobservethescarformationprocess.X—rayandCTscanwereper formedinthesegmentsofI3, 4andL4.5at4 and24weeks.ResultsFourweeksafteroperation,thepositionandtheshapeoftheallogeneicbonesheetweregoodin condition,andnolumbarspinalstenosisorcompressionofthedurawasfoundintheexperimentalsections.Twenty— fourweeksafteroperationtheexaminationontheexperimentalsectionsrevealedthatthevertebra1cana1reconstruction wascompleted.theallograftwasabsorbedalmostcompletely,andinosculationwiththelaminaofthevertebraandthe shapeofthelumbarspineweregood,withnofibroidtissuesfoundintheepiduralarea.Comparedwiththecontrol segment.theduraadhesiondegreeinthelaminoplastysegmentwassignificantlydecreased(P<O.O1),andthedurasac remainedinagoodshape.Therewasnoobviouscompressiononthedura.Con clusionTheallogeneicbonesheetafter thetreatmentoffreeze—dryingandradiationsterilizationcaneffectivelyreducethescarformationafterlaminectomyand preventpostoperativerecurrenceofthespinalstenosis. [Keywords]LaminectomyAllogeneicbonetransp1antationPreventionEpi duraladhesion Foundationitem:Nationa1Natura1ScienceFoundationofChina(30471753) 椎板切除术后硬膜和神经根周围的纤维化和大量 瘢痕使硬膜,神经根与周围组织,特别是背侧的骶棘肌 粘连在一起.瘢痕引起医源性椎管狭窄使疼痛反复发 基金项目:国家自然科学基金资助项目(30471753) 作者单位:1华中科技大学同济医学院附属协和医院骨科(武汉, 430022);2中国辐射防护研究院山西省医用组织库 通讯作者:杨述华,教授,博士导师,研究方向:脊柱外科,E—mail: shuhuayabe@vip.sina.tom 作,给再次手术带来困难和危险.防止椎板切除术后硬 膜周围粘连形成,是亟待解决的难题之一.诸多学者对 此进行了大量的动物实验及临床研究L1].同种异体冻 干辐照骨是一种较理想的骨缺损填充修复生物材 料L3],我们选用中国辐射防护研究院山西省医用组织 库提供的冻干辐照骨板,用于预防术后硬膜外瘢痕粘 连,取得了良好效果.报告如下. 中国修复重建外科杂志2006年第20卷第8期 1材料与方法 1.1异体骨来源 实验前取同批实验绵羊的胫骨,由中国辐射防护 研究院山西省医用组织库加工制作成3.0cm× 1.7cm,平均厚度0.3cm的同种冻干辐照骨板,保存. 植入前用生理盐水浸泡30min. 1.2实验方法 12只成年雄性绵羊,平均体重28kg,由中国辐射 防护研究院山西省医用组织库提供.随机分成A,B两 组,每组6只.A组切除I-4,5椎板,用”H”形同种冻干 辐照骨板覆盖,为实验节段,I只行椎板切除为自身 对照;B组切除I.椎板,用”H”形同种冻干辐照骨板 覆盖为实验节段,I椎板切除为自身对照. 1.3观察指标 1.3.1大体观察A,B两组术后4,8,12,16,20和 24周分别随机取1只羊处死,完整取出包括骶棘肌在 内的I.,脊柱节段,观察骨板变化及椎板愈合情况. 1.3.2影像学观察术后两组于各时问点所取标本 经x线正侧位摄片后,两组均取4周和24周的完整 脊柱标本行CT扫描. 1.3.3骨组织学观察标本制成厚度为0.3cm的组 织片,10甲醛中固定1周,行vanGieson染色及甲 苯胺蓝大体标本染色,并以北京科仪XTI一IIA型立体 显示显微镜观察.分步脱钙,根据大体观察结果取局部 小块组织行HE染色光镜观察. 1.3.4粘连程度评价两组术后各时间点标本制成 5片约0.3cm切片后,分别用游标卡尺测量椎管矢状 径(精确到0.01mm),取其均值,每个样本总计 5×2—10个测量值.瘢痕粘连程度按Rydell标准分 级:0级为无纤维瘢痕形成;1级为有少量纤维组织,结 构疏松,纤维细胞数极少;2级为纤维组织结构部分致 密但不均匀,有部分稀疏;3级为纤维瘢痕致密,有大 量纤维细胞分布. 2结果 2.1大体观察 术后4周,实验节段均可见同种骨板形态,位置保 持完好,椎管内无狭窄,硬膜囊无压迫(图1a);对照节 段可见大量瘢痕组织嵌入椎板缺损处,椎管内硬膜外 问隙几乎完全消失,硬膜广泛粘连,硬膜囊受压 (图1b).8,20周,实验节段椎板咬除缘新生骨小梁 以同种骨板为支架自两侧向中心呈弧形生长,同种骨 板逐渐被吸收变薄,边缘不整齐,两侧再生椎板逐步 接近,直至部分节段形成骨性连接,椎管形态完好, 硬膜无牵拉;对照节段椎板咬除缘也有少量新生骨小 梁生成,但生长速度明显慢于实验节段,硬膜外问隙 仍有较多纤维组织包绕硬膜,硬膜牵拉明显.24周, 实验节段椎管重建基本完成,覆盖骨板被爬行替代完 全,并与再生椎板融合,椎管形态完好,硬膜外未见 瘢痕组织(图1C);对照节段椎板再生未完成,可见瘢 痕组织自椎管外嵌入椎管内,压迫硬膜囊及脊髓,硬 膜外间隙几乎消失(图1d). 2.2影像学观察 术后4周CT显示实验节段同种骨板位置保持良 好,无移位,椎管形态及容积无变化;对照节段椎管外 软组织嵌入椎管内,与硬膜囊粘连,椎管容积变小.术 后4,24周x线片显示实验节段椎板缺损逐渐修复 变小,覆盖的同种骨板逐渐被吸收至菲薄,与修复的椎 板界限模糊;同时期的对照节段椎板缺损边缘有修复 迹象,但缺损均大于同期的实验节段,且至16,20和 24周椎板缺损大小的差异更为明显. 术后24周CT显示实验节段同种骨板逐渐被吸 收,或与再生椎板骨质相连,界限不清,椎管形态及容 积无明显变化,未见脊髓受压(图2a);对照节段椎板 缺损,椎管外瘢痕突入椎管内,可见脊髓受压,椎管重 建未完成(图2b). 2.3组织学观察 术后4周,两组实验节段镜下见硬膜与椎管外瘢 痕组织问有一问隙,其问见脂肪组织(图3a).椎板咬 除缘有多量新生骨小梁生成,周边有大量软骨细胞和 其分泌黏多糖,骨板内侧有增生纤维组织及少量炎性 细胞浸润,有散在黏多糖沉积;对照节段瘢痕组织中 见大范围致密的纤维组织夹杂变性坏死肌肉组织 (图3b).8,20周,实验节段见骨板周围血管纤维组 织长入,骨板中首先出现诱导成骨,随后骨板被分隔, 破骨细胞分解,吸收骨板,在吸收形成空腔表面见大量 成骨细胞附着,部分空腔表面可见新生的编织骨,新生 椎板骨小梁与骨板内形成编织骨相连,并逐步爬行替 代整个骨板;对照节段椎板再生缓慢,硬膜外仍见纤 维组织包绕,牵拉硬膜.至24周,实验节段已被爬行 替代骨板与融合椎板问骨梁连续,无明显界限,骨板内 尚有少量待吸收的骨板组织(图3C);对照节段大量瘢 痕组织内可见坏死的肌肉组织已钙化(图3d). 2.4粘连程度评价 实验节段,粘连程度为0级有2个,1级3个,2级 4个,3级3个;对照节段中,1级2个,2级5个,3级5 个.骨板覆盖节段的硬膜粘连程度比对照节段轻,椎管 矢状径测量结果见表1. A组L,椎板植入同种冻干辐照骨板与B组L同 Jl1Lcl一…LlIt【?f…叫…L【t}JLu『IIL ll(rI}r】c2L1…l?1不-1”hnn…?prmmnl?……”h.1??t『…l????h?l?I? L?l1)5.1.J……{…Il—J『1},rH1)h【nT1…一…cIThjt?1Ifrl_『1mf…n『|1|?l1 .I_,一?c?1?Il?|?IL}l|_r?洲l…ll…【FI311Ii?m…ntlun…”rtI”【8I.】 ?】】(x-【…,I…}Lr(}H?_1r1…1l…w|1,v1lkJ?11h『lr】_?1]TnwILk r(?I_Irh】{„|1【…t…1wL?k,I1ll『}… 法川llJJ,辙统I},蕊必:A川I.jlj3讨论 ll纯韫壤.?n州比较尤统讣盘望水后硬腆外纤维撇瘿的米m丘_晰导隈帅何进f, 颅防的曲蓝依据nKry(19IHj竹维化J__;前洲? 中国修复重建外科杂志2006年第2O卷第8期 说和LaRoccad(1974)的后源学说基础上,Songer (1990)提出了纤维化形成的三维立体学说,即硬膜周 围的纤维化既来自后方损伤的骶棘肌,也来自前方损 伤的纤维环和后纵韧带,同时前方的粘连会包绕神经 根而导致侧方受累.他认为硬膜周围纤维化与脊柱病 变的性质和手术创伤有关.我们认为,硬膜外瘢痕的来 源在此动物实验中更符合椎板切除膜理论,主要来自 背侧途径;而在临床中,Songer的三维立体学说则能 更为全面的分析硬膜外瘢痕的来源]. 作为临床应用理想的硬膜外覆盖材料应具有:? 良好的生物相容性,无局部或全身不良及免疫排斥;? 良好的生物惰性,无诱导瘢痕生成作用;?良好生物力 学性能,对骶棘肌及纤维组织有阻挡作用;?良好的生 物降解性能,可按预定时间降解吸收.目前,覆盖材料 主要有人体组织材料,生物材料,柔性及刚性非生物材 料和黏性材料等几类,如自体骨,人体筋膜,皮肤,纤维 蛋白凝胶,膨体聚四氟乙烯,ADCON—L,聚乳酸凝胶, 几丁糖等.,但每种材料均存在各自的不足,难以很 好的同时满足上述要求. 异体骨板预防粘连的机制包括:?椎板切除后早 期可以替代缺损部位椎板的遮挡及承重作用,保护新 生椎板不受过大压力并作为椎板再生的支架,使新生 椎板沿骨板呈柑应弧度生长而不致使椎管矢状径缩 小;?在中期通过自身内部的诱导成骨和与椎板接触 后外部的传导成骨同时发挥”骨诱导”和”骨传导”的作 用,促进椎板进行再生,此时遮挡及承重作用由爬行替 代中的骨板和新生椎板共同承担;?在晚期通过爬行 替代,并与再生的椎板融合实现椎板结构的再生.这一 过程在人体可能长达数年;但在我们的实验中,被爬行 替代骨板的吸收和新骨形成是同时渐进进行的,因而 使骨板始终较好的保持了其力学特性和硬度.从而避 免了软化塌陷的发生,保证了植入后的安全性. 在同种组织移植的抗原识别中,抗原递呈细胞 (antigenpresentingcell,APC)起关键作用.根据APC 的来源可将免疫致敏分为直接和间接两个途径.在我 们的实验中,所用骨板均通过多道工艺清除残余的骨 髓组织,能有效地削弱间接途径的来源;深冻和冻干不 但使骨内细胞死亡,还会破坏膜结构并影响膜上的主 要组织相容性复合体抗原,因而影响间接途径;再经过 7射线辐照后,进一步降低免疫原性,可视为无免疫原 性植入物应用.组织切片观察见同种骨板周围仅见到 少量炎性细胞浸润,提示即使以此作为可能存在排异 反应的依据,但程度非常轻微.实验中无排异反应产 生,表明冻干辐照骨板具有良好的生物相容性.由于在 骨板的制作工艺中,充分注意保留骨胶原中含有的同 种骨形成蛋白使冻干辐照骨板具有其他材料所缺乏的 骨诱导能力.通过本实验组织切片发现:在椎板切除术 后8周,骨板尚未与新生椎板接触的情况下先在其内 部出现了明显的诱导成骨,这一现象持续至骨板被完 全爬行替代,表明冻干辐照骨板具有良好的骨诱导能 力,且具有良好的生物力学性能,在经过处理后保留了 皮质骨板良好的韧性和硬度.Zhang等(1994)观察 20~25kGy辐照髂骨后多项生物力学指标,不论先辐 照后冻干还是先冻干后辐照均与不辐照对照组无明显 差别.该研究观察到实验节段的椎管矢状径比对照节 段有所扩大,越至实验后期越明显.X线片和CT显示 椎管外形保持良好,椎管相对扩大,未见覆盖骨板塌 陷,断裂,突人椎管或压迫硬膜,表明该材料硬度足以 阻挡后方组织瘢痕向椎管内突人,并在其被爬行替代 的整个过程中此作用未被削弱. 4参考文献 1LeAX,RogersDE,DawsonEG,eta1.Unrecognizeddurotomy afterlumbardiscectomy:areportoffourcasesassociatedwiththe useofAIX:ON—L.Spine,2001.26(1):115—117. 2唐欣,杨述华.预防椎板切除术后硬膜周围粘连的研究概况.中国 脊柱脊髓杂志.2003,13(12):754—757. 3邱贵兴,孙世荃.同种异体骨植人材料的临床应用.中华骨科杂 志,2004,24(10):635—637. 4SongJ,ParkY.Ligament—sparinglumbarmierodiseeetomy: technicalnote.SurgNeurol,2000,53(6):592596. 5MeyerRAJr,GruberHE,HowardBA,eta1.Safetyof recombinanthumanbonem0rph0geneticprotein一2afterspinal lamineetomyinthedog.Spine,1999,24(8):747—754. 6秦国斌.局部筋膜翻转预防椎板切除术后椎管粘连的研究报告.中 国矫形外科杂志,2000,7(11):1098—1101. 7何慕舜,叶俊强,张展奎,等.硬膜外真皮移植预防椎管内粘连的 临床研究.中国现代医学杂志,2002,12(12):91. 8戎利民,蔡道章.纤维蛋白凝胶预防硬膜外粘连的实验研究.中国 现代医学杂志,2001,11(1O):13—14. 9LladoA,SologaistuaE,GuimeraJ,eta1.Expanded polytetrafluoroethylenemembraneforthepreventionofperidural fibrosisafterspinalsurgery:aclinicalstudy.EurSpineJ,1999,8 (2):144—150. 10GeislerFH.Preventionofperiduralfibrosis:current methodologies.NeurolRes,1999,21:9,22. 11黄俊俊,宋跃明,刘立岷,等.聚乳酸薄膜预防腰椎间盘突出症术 后硬膜外粘连的临床研究.中国修复重建外科杂志,2004,18 (1):21—24. 12刘立岷,宋跃明,段宏,等.聚乳酸凝胶预防硬膜外瘢痕粘连的实 验研究.中国修复重建外科杂志,2005,19(1):48—51. 13熊敏,宋跃明,刘立岷.椎板切除术后预防硬膜外瘢痕粘连的实验 研究.中国修复重建外科杂志,1998,12(5):272—275. 14张抒,侯春林,曹永成,等.壳多糖膜预防椎板切除术后硬膜周围 粘连的实验研究中华实验外科杂志,1999,16(5):464—465. 15王秋根,项耀钧,侯春林,等.几丁糖防硬膜外粘连的实验与临床 研究.中华显微外科杂志,1999,22(1):40—42. (收稿:2005—09—06修回:2006—02—13) (本文编辑:周淑英李古波)