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聚乳酸防粘連膜預防椎板切除術後硬脊膜外纖維瘢痕粘連的實驗研究

  趙建華 王民剛 蔣祖言 王遠亮 彭學良

  【摘 要】 以60隻家兔全椎板(L3,L5)切除為實驗模型,研究了自製的聚乳酸防粘連膜、明膠海綿在預防硬膜外纖維瘢痕粘連中的作用。通過大體觀察及組織學檢查,結果顯示,聚乳酸防粘連膜生物相容性好,能降解,可吸收,局部存留時間長,能有效地防止椎板切除後硬膜外纖維瘢痕粘連;明膠海綿早期防止纖維瘢痕粘連有一定作用,晚期作用不明顯。

  【關鍵詞】椎板切除術; 硬脊膜; 瘢痕; 粘連; 聚乳酸

  椎板切除術後硬膜外纖維瘢痕粘連是產生複發症狀的重要原因之一。如何防止這種並發症亦是骨科領域亟待解決的難題。作者采用自製的聚乳酸防粘連膜預防家兔椎板減壓術後硬膜外纖維瘢痕粘連獲得成功,現報道如下。

  1 材料與方法

  健康成年家兔60隻,體重2.2~2.8kg。在同一家兔的L3、L5兩部位行全椎板切除術,一處缺損作為空白對照,另一處缺損在椎板硬膜外與椎旁肌間放置明膠海綿或者自製聚乳酸防粘連膜。分別於術後2、4、6、12、24周處死12隻家兔,行大體形態觀察和組織學檢查。

  本實驗所用聚乳酸材料是先由乳酸合成丙交酯,即3,6-二甲基-1,4二氧雜環己烷-2,5-二酮,再開環聚合得分子量1萬以上聚乳酸,最後加工製作而成。在體內聚乳酸先水解為乳酸,再進入三羧酸循環,代謝為水和二氧化碳而被吸收。聚乳酸防粘連膜置入體內後6周將失去原有結構,半年內大部分吸收,1年內完全吸收。在術前2周,術後2、4、6、12、24周取兔耳靜脈血為測定標本。采用上海長征試劑廠生產的試劑,在貝克曼全自動生化分析儀CX-4上進行測試。測定肌酐(Cr)、穀丙轉氨酶(ALT)、穀草轉氨酶(AST)。經統計學處理表明,各組間無顯著性差異(P>0.05)。說明聚乳酸材料與明膠海綿一樣對家兔心、肝、腎功能無顯著性影響。術後3個月大體形態和組織學觀察結果表明,聚乳酸實驗組動物心、肝、腎與明膠海綿組動物心、肝、腎組織均未見病理改變。術後2周組織學觀察見聚乳酸材料周圍僅有極小組織反應。說明本實驗所用自製聚乳酸材料對機體無毒副作用,具有很好的生物相容性,可吸收。

  2 結果

  2.1肉眼觀察 見表1。

  表1 各組椎板切除術後不同時間的肉眼觀察結果

時間(周) 空白對照組 聚乳酸防粘連膜組 明膠海綿組
2 硬脊膜背側椎板缺損處有伴出血灶的肉芽組織,質硬脆,硬膜與椎板間鬆動度小 聚乳酸防粘連膜完好,與背側椎旁肌間可見少量薄膜狀肉芽組織,硬脊膜與椎板間有一定鬆動 明膠海綿已碎裂,周圍可見炎症水腫,質硬脆,硬脊膜與椎板間有一定鬆動度
4 已形成較為致密的粘連,瘢痕麵積超過椎板缺損區 聚乳酸防粘連膜形態仍在,但質脆,呈膠凍狀,與背側椎旁肌間有一層假膜相隔,無粘連,硬脊膜外血管清晰可見 明膠海綿已部分溶解吸收,硬脊膜外無明顯纖維瘢痕粘連
6 瘢痕組織質更硬,與硬脊膜廣泛粘連,硬膜與椎板間無鬆動度 聚乳酸防粘連膜已降解成較大的碎片,未見明顯吸收,材料與硬脊膜、椎旁肌間無明顯變化,硬脊膜與椎板間仍有一定鬆動度 明膠海綿已完全吸收,椎板間缺損較前縮小,硬脊膜與背側椎旁肌間輕度粘連,硬脊膜與椎板間鬆動度小
12 瘢痕較前縮小,與椎板缺損緣一致。 聚乳酸防粘連膜降解成較小的碎片,椎板缺損區較6周時明顯縮小 硬膜外可見廣泛纖維瘢痕組織粘連,其厚度超過空白對照組,硬脊膜與椎板間無活動度
24 瘢痕組織更加縮小,與硬脊膜仍有一定粘連,硬脊膜與椎板間鬆動度介於2周與6周時之間 聚乳酸防粘連膜僅殘存部分小碎片,椎板缺損區較前更小,其中2例椎板缺損區消失,其背側與椎旁肌間可見一層假膜相隔,無粘連 硬膜外仍有大量纖維瘢痕組織粘連,較空白對照組重

  2.2不同時期各組硬脊膜外纖維瘢痕粘連率 見表2

  2.3組織學觀察 見表3

  表2 不同時間各組硬脊膜外纖維瘢痕粘連發生率比較

術後時間(周) 對照組 聚乳酸防粘連膜組 明膠海綿組
觀察
例數
粘連數 粘連發生率(%) 觀察
例數
粘連數 粘連發生率(%) 觀察
例數
粘連數 粘連發生率(%)
2 12 12 100 6 0 0 6 0 0
4 12 12 100 6 0 0 6 0 0
6 12 12 100 6 0 0 6 2 33.3
12 12 12 100 6 0 0 6 6 100
24 12 12 100 6 0 0 6 6 100

  表3 各組椎板切除術後不同時間的組織學觀察結果

時間(周) 空白對照組 聚乳酸防粘連膜組 明膠海綿組
2 硬脊膜外大量的炎性肉芽組織充填,成纖維細胞及骨缺損邊緣的骨母細胞增生活躍,肉芽組織內以中性炎細胞浸潤為主,硬膜粘連較廣泛 硬膜外可見完整聚乳酸防粘連膜覆蓋,無明顯肉芽組織形成,中性白細胞反應較明顯,聚乳酸防粘連膜與背側肌肉間見少量薄膜狀肉芽組織,但成纖維細胞增生不活躍,膠原稀疏 硬膜外可見明膠海綿覆蓋,無明顯肉芽組織,中性白細胞反應較明顯,明膠海綿與背側肌肉間可見少量薄膜狀肉芽組織,但成纖維細胞增生不活躍,膠原稀疏
4 大部分成纖維細胞轉化為纖維母細胞,血管減少,部分間質發生透明變性 炎性細胞反應減輕,背側椎旁肌與材料間形成膜狀纖維組織,與聚乳酸防粘連膜無粘連 炎細胞反應減輕,硬膜外明膠海綿已部分溶解、吸收,背側椎旁肌下可見少量膜狀纖維組織,與硬膜間無粘連
6 肉芽組織完全纖維化,膠原致密,透明變性嚴重,硬膜與瘢痕粘連致密 聚乳酸防粘連膜呈大塊碎片狀,硬膜外未見瘢痕組織,骨缺損邊緣的骨母細胞增生活躍 硬膜外明膠海綿已完全被降解吸收,背側椎旁肌下纖維組織增生明顯,其中2例椎旁肌下纖維組織與硬脊膜間有片狀粘連
12 細胞成分更少,可見增加的走行不規則的膠原纖維形成的瘢痕組織,其中可見內腔擴大的血管及部分骨化,瘢痕組織和硬膜廣泛粘連 聚乳酸防粘連膜呈小塊碎片狀,硬膜外可見部分空腔隙,椎板骨缺損邊緣新生骨與聚乳酸材料相互包繞,背側椎旁肌緣仍無明顯纖維瘢痕組織 硬膜外可見走行不規則的膠原纖維形成的瘢痕組織,且瘢痕組織和硬膜廣泛粘連
24 較12 周時無大差異 可見散在殘存部分小碎片聚乳酸材料,椎板修複完成 較12周時無明顯差異

  經X2檢驗,結果表明,術後6周內,明膠海綿組與聚乳酸防粘連膜組的硬膜外纖維瘢痕粘連發生率均顯著低於對照組(P<0.005);術後6周時,明膠海綿組的硬膜外纖維瘢痕粘連發生率與對照組有顯著性差異(P<0.05),聚乳酸防粘連膜組的粘連發生率顯著低於對照組(P<0.005)。6周後,明膠海綿組的粘連發生率與對照組無顯著性差異(P>0.05),聚乳酸防粘連膜組的粘連發生率仍顯著低於對照組(P<0.005)。說明聚乳酸防粘連膜在整個實驗中,能有效地防止椎板切除後硬膜外纖維癱痕粘連;明膠海綿早期防止纖維瘢痕粘連有一定作用(6 周內),晚期作用不明顯。

  3 討論

  3.1 椎板切除,椎管探查術後硬膜與神經根周圍粘連瘢痕形成的原因

  1948年Key 與Ford 首先對椎板切除、椎間盤摘除術後硬膜周圍纖維化的形成進行了研究,認為術中損傷纖維環是造成這一並發症的主要原因。LaRocca則通過動物實驗證明硬膜纖維瘢痕粘連是來自椎板外損傷肌肉的粗糙麵向椎管內再生的結果。如果在椎板切開處放一隔離物阻斷其纖維組織的延伸,則可避免硬膜外腔瘢痕的產生。這一觀點被眾多的骨科學者所接受,並一直指導著預防術後硬膜外纖維瘢痕粘連的基礎研究和臨床實踐。直至九十年代,Songer等研究發現,硬膜周圍的纖維化既來自後方損傷的骶棘肌,亦來自前方損傷的纖維環和後縱韌帶,同時前方的粘連會包繞神經根而導致側方受累。本實驗椎板切除後未累及椎管前方及側方,纖維瘢痕粘連主要來源於後方的創傷、血腫和纖維母細胞的增殖,外源的屏障材料可阻擋硬膜的粘連。赌博游戏認為硬膜外纖維瘢痕粘連形成的基本條件是:(1)創傷致血腫,纖維母細胞增生;(2)瘢痕與硬脊膜接觸。

  3.2 硬膜外纖維瘢痕粘連的預防與聚乳酸防粘連膜的作用

  硬膜周圍纖維化的預防目前主要采用3種方法:(1)采用顯微外科技術減少創傷。Touliatos 實驗證明采用顯微外科技術避免後縱韌帶、纖維環損傷或減少血腫均可有效控製硬膜外纖維瘢痕粘連。(2)采用隔離物避免瘢痕與硬脊膜接觸。Lawson和本實驗結果均證明未累及椎管前方及側方的椎板切除術後,采用堅硬的材料作為隔離物能有效防止硬膜外纖維瘢痕粘連;累及椎管前方及側方的椎板切除術後,應采用半流體的物質作為隔離物,可達到全方位的保護效果。(3)采用藥物控製創傷炎症反應。He和Hinton分別采用優洛芬和地塞米鬆防止硬膜周圍纖維化獲得成功。

  本實驗主要觀察明膠海綿和聚乳酸防粘連膜對防止椎板切除術後硬膜外纖維瘢痕粘連的作用。實驗顯示:術後早期,明膠海綿防止硬膜外纖維瘢痕粘連有一定作用,晚期作用不明顯;這可能與它局部存留時間短有關;聚乳酸防粘連膜在整個實驗中,能有效防止椎板切除術後硬膜外纖維瘢痕粘連,這與它能存留足夠的時間以完善其屏障作用有關。從實驗看,聚乳酸防粘連膜的作用機製為:(1)早期機械的隔離作用;(2)抑製成纖維細胞的增生和膠原的分泌;(3)後期椎板修複後的生物阻隔作用。

  【參考文獻】略

  本文選自(中國脊柱脊髓雜誌1997年第7卷第6期)

  原文名:聚乳酸薄板預防椎板切除術後硬脊膜外纖維瘢痕粘連的實驗研究