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預防椎板切除術後硬脊膜周圍粘連的研究進展

  施洪臣,周強

  中圖分類號 R687 文獻標識碼 A

  “椎板切除”是手術治療腰椎間盤突出、椎管狹窄等脊柱疾患中的常規步驟,但部分病例椎板切除部在術後愈合過程中所形成瘢痕組織可突入椎管,造成醫源性椎管狹窄。當瘢痕與神經根外膜或硬脊膜形成粘連、產生壓迫時,可使腰腿疼痛症狀複發,導致手術失敗,即出現“下腰部手術失敗綜合征(failed back surgery syndrome,FBSS)。”其發生率高達6%~15%。如何防止椎板切除術後硬膜周圍瘢痕粘連成為目前脊柱外科領域亟待解決的難題之一。自1948年Key和Ford提出纖維化形成的前源學說,認為術後瘢痕形成來源於椎管前方損傷的纖維環開始。多年來諸多學者針對此項難題進行了大量的動物實驗和臨床研究,並取得了一定的成果,對預防此症的發生起到了積極的作用,現綜述如下。

  1 病因和機理研究

  Key於1948年提出了纖維化形成的前源學說後,很多學者在此方麵做了進一步研究;LaRocca於1974年提出了瘢痕形成的後源學說,並建立了椎板切除膜(lam inectomy -membrane)理論;90年代,Songer等動物實驗發現硬膜周圍的纖維化既來自後方損傷的骶棘肌創麵,亦來自前方損傷的纖維環和後縱韌帶,後者的纖維瘢痕包繞神經根,導致側方受累,由此提出了纖維化形成的三維立體學說;Robertson則認為硬膜外纖維化是椎間盤摘除術後,在硬膜外腔引起的一係列炎症反應所形成的瘢痕壓迫神經根及硬脊膜而出現的症狀。

  綜合以上各觀點可看出FBSS的發生與以下2大因素有關:(1)創傷 椎板切除術後所引起的醫源性創傷,在術後切除部分修複過程中,血腫機化、瘢痕產生並形成壓迫是發生FBSS的病理基礎。而手術切除或損傷椎板、黃韌帶、骶脊肌、周圍脂肪等天然的鋼性阻隔物組織,破壞了脊柱後部結構的完整性和穩定性,失去了有效阻止椎板切除膜向椎管內前移再生,引起硬膜及神經根粘連成為FBSS發生的必要條件。(2)炎症 根據Robertson的理論可知FBSS的發生是手術局部損傷、血腫形成及炎症反應綜合作用的結果。創傷後的修複本身就是炎症反應過程,而損傷的部位、強度、損傷前後機體的機能狀態則會影響炎症反應的強度。所以,椎管疾患病人術前全身機能狀態,局部病變狀況,術中手術損傷程度,術後治療、護理、康複鍛煉等都會影響到FBSS發生的機率。

  2 預防方法的研究

  2.1 手術改進

  傳統的手術行椎板切除後,使脊柱後柱的完整性、穩定性遭到很大破壞。椎管後部喪失了椎板、黃韌帶形成的天然阻隔屏障,創傷修複過程中形成的瘢痕可直接突入椎管內,與硬膜、神經根粘連,引起腰腿痛症狀複發。手術粗暴,損傷骶脊肌或硬膜外的脂肪層、術後滲血多、局部殘留組織碎屑、線頭、引流條等異物都可加重局部炎症反應,提高FBSS的發生率。而手術操作輕柔,減少出血,術後徹底衝洗、引流可減少瘢痕粘連的發生,提高手術效果。近年來流行的改進術式如保留黃韌帶腰椎微創切除術、保留椎板加椎管內置管衝洗術,開窗減壓術等,存在暴露範圍不足等缺點,臨床效果有待進一步證實。椎間盤鏡、脊柱鏡的應用,大大降低了下腰部手術對脊椎的損傷,但手術暴露範圍小,並仍存在出血、瘢痕粘連等不足,而且部分病例術中仍需改為常規手術治療。針對術後盡量恢複脊柱後柱的完整性,以保持其穩定性的要求,有學者提出了“腰椎切除回植術”、“自體椎弓重建術”、“頸椎管擴大椎板成形術”。尤其是“雙開門髂骨塊成形術”,能更有效、合理地擴大頸椎管,使脊髓達到充分減壓,並減少硬脊膜粘連和防止術後再關門之可能,同時保留棘突,為肌肉提供了良好的附著部位。在上述改進術式基礎上,2001年宋躍明應用羥基磷灰石(HA)代替髂骨行頸椎雙開門擴大成形治療,在獲得上述優點的基礎上,可避免因手術取髂骨帶來的更多副損傷,並減少了因骨源多少要求對手術的限製。對於半椎板切除術,2004年陳昌偉等人設計了“半棘突翻轉造蓋術”,術後保留椎管周徑完整、保留部分棘突,具有屏障阻隔、穩定脊柱、保持肌肉附著等優點。但總的來說,目前的所有改進術式都存在著自身的缺點,且臨床效果仍有待進一步證實,故未得到廣泛推廣。

  2.2防粘連材料

  2.2.1 人工材料

  2.2.1.1 明膠海綿

  明膠海綿是較早用於椎板切除術後預防硬膜和神經根周圍的瘢痕粘連的材料,在Scheuerma等(1951年)和LaRocca等(1974年)的實驗中收到了較好的效果,但以後不少學者的實驗均證明明膠海綿植入後可達到止血的目的,但其結構不具備良好的屏障作用,不能有效隔離成纖維細胞與血腫達到防粘連效果。且有人在椎板切除部位行遊離脂肪移植同時加用明膠海綿,發現移植的脂肪壞死明顯,認為明膠海綿妨礙脂肪成活而使瘢痕粘連更為廣泛。近年來的相關研究也證實明膠海綿無防粘連作用,或僅在早期有一定作用。

  2.2.1.2 矽膠

  矽膠膜製成的管狀物在椎板切除術後置於神經根周圍,起到了插入膜的作用,能有效地預防瘢痕粘連。國內外學者均進行了這方麵的實驗,取得了明顯的效果,認為矽膠膜能減少瘢痕生成,有效地預防硬膜外粘連,其支架誘導作用優於自體遊離脂肪移植。但矽膠製品組織相容性差,不能被機體吸收,置入後作為異物長期在體內存留可產生機械刺激作用,目前臨床應用較少。

  2.2.1.3 透明質酸鈉

  透明質酸鈉是一種高分子的氨基多糖,具有較高粘度的高分子聚合物。它是體內結締組織及滑液的組成成分,具有可靠的生物相容性、無毒、無致畸、無致癌性,且具有抑製炎症反應,減少肉芽組織和粘連生成的作用,所以透明質酸鈉是一種很好的植入材料。許多報道表明透明質酸鈉用於肌腱、筋膜、腱鞘等損傷取得了較好效果。Songer等用其進行實驗研究,發現椎板切除部的瘢痕生成及硬膜外粘連均明顯少於對照組,而且優於遊離脂肪移植。但Jacobs等(1980年)卻發現透明質酸鈉加重硬膜外瘢痕的生成及粘連。亦有學者研究認為透明質酸鈉僅在早期有防粘連作用,晚期作用不明顯。另有學者發現濃度>1.5%時高分子透明質酸鈉才有防粘連效果,且以分子量為1.5×10-6的透明質酸鈉效果最優。黃德清等則發現植入的透明質酸鈉在椎管內約存2周,且僅對椎管內側方粘連有一定的預防作用,在背側卻形成致密粘連。劉瑞軍等發現透明質酸鈉防粘連效果隨時間推移變化很大:2周時預防粘連效果很好,4周以後粘連即逐漸加重,至8周以後完全沒有預防粘連效果。

  2.2.1.4 幾丁糖

  幾丁糖是一種天然的多糖類纖維素,它作為創麵愈合的促進劑具有止血、止痛、抑製微生物生長等作用,它還對巨嗜細胞、成纖維等細胞具有調節作用。實驗結果表明幾丁糖在較低的濃度(0.1mg/ml)即可抑製成纖維細胞的增殖,對成纖維細胞增殖的抑製作用比透明質酸鈉強。多位學者實驗也證實幾丁糖膜具有明顯的預防硬膜周圍粘連的作用。但也有學者認為幾丁糖凝膠屬於半流體物質,具有向低處流動特點,可能會隨病人體位改變或隨引流條而流出體外,從而影響預防效果。基於其吸收較快的特點,申勇等開發研製了吸收降解緩慢的幾丁糖改性膜,並與透明質酸鈉對照。結果發現幾丁糖改進膜在體內的吸收時間較長,可以在神經根周圍形成一層物理保護層,有效地防止了椎板滲血和血液滲入到神經根和硬脊膜周圍,減少了神經根與周圍的粘連。

  2.2.1.5 膨體聚四氟乙烯

  膨體聚四氟乙烯(expanded polyretra fluoro ethylene,ePT-FE)生物相容性極佳,可以始終保持結構穩定,防止成纖維細胞穿透,為2次手術提供可分離的安全界麵,是較理想的防粘連材料。它已被證實可防止心包和腹膜的瘢痕粘連,常用於疝的修補手術和頜麵外科。Lawson等發現聚四氟乙烯結合物具有預防椎板切除術後硬膜粘連的作用。DiFazio等在動物實驗中將其作為預防椎板切除術後硬膜粘連的材料,結果顯示膨體聚四氟乙烯效果優於脂肪移植片和矽膠片。國內聞久全等在臨床上應用由美國戈爾公司生產的人工硬脊膜(ePTFE)進行臨床研究證實膨體聚四氟乙烯是防止術後成纖維細胞侵入的有效屏障,並能降低術後神經根痛的發生率,為再次手術提供良好的界麵。

  2.2.1.6聚乳酸膜

  聚乳酸(polylatic acid,PLA)膜具有機械阻隔、抑製成纖維細胞增生和膠原分泌,後期椎板修複後的生物阻隔作用。LEE等(1984年)將其用於防硬膜粘連研究,取得效果較好。後有學者將聚乳酸與彈性蛋白酶(Elastase)聯合應用,發現預防硬膜粘連的效果更佳,但單獨應用效果反不及彈性蛋白酶。趙建華等實驗亦發現聚乳酸薄板生物相容性好,可降解、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。

  2.2.1.7 聚氨基酸膜

  聚氨基酸膜是通過機械阻擋瘢痕組織向硬脊膜方向生長發揮防粘連作用的。由於該膜無毒,無害,可自行吸收,吸收後留下空腔,恰好維持硬膜外有效的空間,具有一定的實用性。陳裕光等應用聚氨基酸膜進行兔子實驗證實其能有效的預防椎管內瘢痕粘連。

  2.2.1.8 ADCON-L

  ADCON-L是目前臨床應用較為廣泛的一種可以吸收的、液態的抗粘連膠狀物。狗腰椎間盤切除模型的動物實驗表明其可顯著減少硬膜外纖維化,而且不影響後縱韌帶和纖維環等周圍組織的愈合。298例前瞻性、多中心、隨機雙盲對照研究表明,ADCON-L可以阻止術後硬膜外纖維化,減少瘢痕,提高椎間盤切除術後臨床療效。但也有報道表明使用ADCON-L限製了破裂硬脊膜的修複,有導致腦脊液漏的可能。可見ADCON-L防粘連綜合效果有待進一步商榷。

  2.2.1.9 聚乙交酯膜

  聚乙交酯膜(polyglycolicacid membrane,PGA)在體內降解為羥基乙酸,並最終代謝為CO2和H2O。並且它具有良好的可塑性,可覆蓋在硬膜後方及側方,包繞神經根,保護硬膜,防止纖維結締組織侵入椎管內。王偉等利用新西蘭兔實驗證實PGA具有較明膠海綿更顯著的防粘連效果。

  2.2.1.10 生物膜及蛋白

  有學者進行了蛋白和生物膜的防粘連動物實驗和臨床研究,結果提示此係列材料防粘連效果差別很大。重組人骨形態形成蛋白(recombinant human bone morphogenetic protein-2,rhBMP-2)經動物實驗證實,可刺激椎板切除部位骨的生長,從而起到防瘢痕粘連目的,並且對脊髓及硬膜囊無不良影響。戎利民等證實纖維蛋白凝膠能減少實驗動物椎板切除術後硬膜外疤痕形成和粘連。肝素化或非肝素化的膠原凝膠(collagengel)及Avitene(microfibrilla bovine collagen)對抑製瘢痕及防止粘連的作用很小或無作用。重組組織纖溶酶原活化凝膠(recombinant tissue-plasm inogen activatorgel,rt-PA)亦無抑製瘢痕形成及預防粘連的作用。Zenoderm生物膜是豬真皮經特殊加工製成的一種遊離細胞的膠原基質,有報道曾用於臨床並起到了防粘連效果。但Boot等否定了該膜預防瘢痕與粘連的作用,作者用該膜預防椎板切除術後瘢痕與硬膜粘連的實驗,卻見其術後局部瘢痕明顯多於對照組。

  2.2.1.11 其它

  還有一些學者進行了其它多種防粘連合成材料的嚐試,並取得了不同的效果。聚乙烯醇水凝膠(polyvinylalcoholhy-drogel)對低分子物質有良好的通透性,但大的纖維母細胞無法透過聚乙烯醇水凝膠,因而可阻止炎性細胞的侵潤和椎管內瘢痕形成及粘連。實驗證實其是防止瘢痕組織形成的良好材料。高分子纖維(HUCMC)生物相容性好、能降解、可吸收、藥物存留時間長、覆蓋均勻,可起到三維的遮擋保護作用,有效地防止椎板切除後硬膜周圍的纖維化和粘連。另外應用玻璃酸鈉、多聚糖、聚合纖維素(PCMC)、GT1587、GT1403、聚甲基丙烯酸甲酯等材料的研究均有報道。

  2.2.2 自體組織

  2.2.2.1 自體脂肪

  自體脂肪移植是目前實驗及臨床應用最多的一種方法。遊離脂肪移植後在移植部位有3種轉歸:(1)周圍血管長入,再生而成活;(2)壞死,部分溶解吸收;(3)部分纖維細胞增生。不同的轉歸起到不同的防粘連效果。Langenskiold和Kiviluoto率先實驗證明遊離脂肪可有效地阻止瘢痕向椎板切除後的椎管內延伸,並發現移植的脂肪能成活。此後很多學者進行了相似的研究並取得了良好的預防粘連效果,使得自體遊離或帶蒂脂肪移植成為應用較廣泛的方法。近年來移植的遊離脂肪出現萎縮、纖維化、壞死、感染、甚至壓迫硬膜,發生馬尾神經綜合征等並發症的報道越來越多,其防粘連效果引起了爭議。有學者認為脂肪不能防止粘連,或僅

  在早期發揮防粘連作用,到中晚期其脂滴消失後,遺留的纖維骨架則與硬脊膜和肌肉粘連。王光達等進行防粘連材料對脊髓電生理的影響的研究中發現移植物向椎管內嵌入,致使硬膜囊及神經根受壓的組織形態學變化,尚可使脊髓及神經傳導機能障礙進一步加重,因此脂肪移植的應用應慎重。

  2.2.2.2 自體中厚皮片移植

  臨床上所取的中厚皮層約0.2~0.3mm,不含皮膚附件,不能分泌皮脂,也不會長出毛發,置入體內後就失去了其原有的皮膚功能;另外表皮與硬脊膜和肌纖維膜組織屬性不同,其表麵又是無生物活性的角質層。這兩方麵原因使表皮不會與任何組織粘連融合,因此將其作為防粘連材料效果較好。宮良泰等將狗的自體中厚皮片置入硬膜外進行防粘連實驗,發現中厚皮片的真皮麵與肌肉愈為一體,表皮麵與硬脊膜無任何粘連,硬脊膜本身也無病理性改變。亦有臨床病曆應用報道,術後隨訪最長達4a,患者無症狀複發或新症狀出現。

  2.2.2.3 自體腰背筋膜

  利用腰部淺層深筋膜作為骶棘肌和脊髓間的介入隔離膜,可機械地阻擋骶棘肌、骨膜剝離纖維層及骨斷端的纖維組織長入,朝向硬膜的脂肪光滑麵還能保持硬膜外的有效空間,防止與硬膜發生再粘連。秦國斌采用局部翻轉的腰部淺層深筋膜作為介入膜覆蓋椎板缺損,實驗證實自體腰筋膜能夠預防硬膜外粘連,且方法簡便易行,實用有效,無不良刺激和排異反應。但亦有學者認為自體腰背筋膜雖非異物,不引起組織纖維化反應,但它們的組織屬性與硬脊膜和肌纖維外膜相同,都是結締組織,同時由於損傷組織的修複過程就是結締組織增生的過程,因此,它們必然與硬脊膜和肌肉融合粘連成一體,不會有防粘連的作用。

  2.2.2.4 其它自體組織

  McMillan等在動物實驗中采用網膜蒂狀移植片預防椎板切除術硬膜外瘢痕粘連,收到良好的效果。有人采用自體真皮移植於硬膜外間隙的報導,但真皮防止粘連效果欠佳。其它如棘上韌帶等作為防粘連材料應用於臨床或實驗研究,效果尚待進一步證實。

  2.2.3同種異體組織

  2.2.3.1 異體硬脊膜

  硬脊膜幾乎沒有細胞,抗原性弱,具備基質的特異性,而不具備個體和種屬的特異性。作為椎板切除術後防粘連移植物,通過屏障作用,可有效阻止背側受損的骶棘肌成纖維細胞向硬膜外腔侵入,減少瘢痕形成。另外其在體內不是被吸收,而是逐漸被宿主組織取代,故其屏障作用將永久存在,重建的硬膜外腔也不會消失,可起到可靠的防粘連效果。黃德清等用酒精保存的硬脊膜預防硬膜外粘連取得了成功。同時,由於實驗發現移植片對來自椎板內側骨膜纖維層之粘連的預防作用受到限製,他們利用透明質酸鈉與異體硬脊膜聯合應用進行實驗,取得了更佳的防粘連效果。

  2.2.3.2 異體半脫鈣股骨片

  與其他覆蓋材料相比,異體半脫鈣股骨片的一個顯著特點是它的骨誘導作用。它能以自身為支架,誘導新生骨沿其生長,另外異體半脫鈣股骨片具有良好的生物相容性、物理性能,既能克服柔性和黏性材料剛度差,又能彌補剛性材料可塑性差、不易固定的不足。可用於節段性椎板成形術。徐少文等利用異體半脫鈣股骨片重建椎板進行椎板切除術後防粘連研究,術後隨訪3a,得出此方法具有可行性的結論。

  2.2.3.3戊二醛交聯人胎羊膜

  胎羊膜(GCA)為光滑半透明薄膜,其胎兒麵為一層上皮細胞,極度光滑,胎膜本身免疫性極低,交聯後幾乎無免疫性,而機械強度大大增加。陶惠人等對戊二醛交聯人胎羊膜(GCA)的研究發現,GCA機械地阻擋了骶棘肌及骨斷端的成纖維活動向椎管內發展,減少了椎管內瘢痕形成的量,而且光滑麵與組織不粘連,使硬膜外有一天然的空隙存在,也減少了2次手術的困難。

  2.2.4 複合應用

  近年來,很多學者為追求更好的防粘連效果,在原來單一植入物應用預防粘連基礎上,合並2種移植物或移植物與生物材料、化學合成材料聯合應用進行防粘連研究,收到了較好的效果。

  Kuivia等在實驗中用自體脂肪移植覆蓋硬膜,並在脂肪上覆蓋原椎板及關節突的骨皮質。術後16周組織學觀察發現手術局部形成正常的椎板,這不僅減少了瘢痕與硬膜粘連,而且提高了術後脊柱穩定性的恢複。

  石宗義采用生物性帶蒂筋膜脂肪片與半流體物質玻璃酸鈉聯合應用,既克服了玻璃酸鈉半衰期短、易吸收的不足,又使帶蒂筋膜脂肪片較遊離脂肪保持血供,防止脂肪萎縮及纖維化。玻璃酸鈉作為半流體基質保證了硬脊膜與周圍組織的有效流動,後期筋膜脂肪片與硬脊膜之間形成疏鬆組織,構成生物隔屏障,最終達到預防粘連效果。

  張興林在保存硬脊膜與透明質酸鈉聯合應用預防椎管內粘連研究中,利用透明質酸鈉溶液具有高度粘彈性,充填後主要分布存留於椎管側方及神經根周圍,防止該處粘連發生,克服了單一應用膜性材料防止椎管內粘連效果欠佳的缺點。並且利用透明質酸鈉分子網對炎性介質的擴散及成纖維細胞的活性有明顯的抑製作用,使移植片及硬膜囊的炎症及纖維化反應減輕,新建硬膜外腔壁更光滑。起到很好的防粘連互補作用。

  李甲振等看到單純用膜性物質存在其與椎板邊緣對合不完全的缺點,用生物膜包裹明膠海綿製成生物膜與明膠海綿複合物,放入椎板缺損區,預防瘢痕與硬脊膜粘連、減少瘢痕形成,取得較好效果。

  辛傑等將明膠海綿表麵塗布生物蛋白膠,與明膠海綿組成複合物,修複硬膜破裂缺損。在止血同時,使神經組織與外界完全封閉隔離,既防止腦脊液外漏,又阻止滲血進入硬膜腔,減少硬膜內血腫及瘢痕形成,進而減輕其神經組織間粘連。

  2.3 中藥

  針對當前國內外對於FBSS的主要研究方法是在硬膜囊與骶棘肌之間放一惰性遮擋物以防止瘢痕組織與硬膜囊接觸,一些學者獨辟蹊徑,采用中醫藥方法進行類似研究。李華南等動物實驗發現,椎板缺損區注入半流質狀丹參水溶性藥液後,可達到很好的三維防粘連效果。分析機理為半流質狀丹參具有活血化瘀,改善微循環,提高免疫力,抑製成纖維細胞和炎性細胞的滲出、激活單核/吞噬細胞係統、促進膠原纖維蛋白降解的作用,加上半流質丹參溶液具有流動性,可充填神經周圍,因此可達到很好的三維防粘連效果。沈全等進行黃芪防硬膜外粘連的實驗研究後認為黃芪可(1)抑製成纖維細胞功能;(2)增強免疫力,增強網狀內皮係統的吞噬能力;(3)影響某些細胞因子的含量和活性,通過影響幹擾素而減少膠原合成,發揮抗粘連作用。

  2.4 抗炎藥物

  根據Robertson的理論可知FBSS的發生是椎板切除術後一係列炎症反應的結果,因此控製或改變硬膜周圍組織的炎症過程,是減少瘢痕粘連治療的關鍵措施。非甾類消炎鎮痛

  藥預防椎板切除術後硬脊膜外粘連主要是通過抑製COX活性,抑製前列腺素合成而起作用的。另外通過降低毛細血管通透性,抑製炎症介質5-羥色胺(5-HT)、磷脂酶A2(PLA2)等物質的釋放,達到控製硬膜。楊茂偉等應用塞來昔布預防椎板切除術後硬脊膜外粘連的研究也證實抗炎藥物的防粘連作用。

  2.5 照射

  Gerzten等對動物模型在椎板切除術前、後施行低劑量外部照射,可顯著降低硬膜外瘢痕粘連的範圍及程度。提示此方法對防止椎板切除術後繼發於硬膜外纖維化的複發性神經根及下腰痛,改善預後有效。Bora等的實驗亦證實高選擇性單一節段低劑量照射能有效防止椎板切除術後硬膜外纖維化。但此方法尚處於動物實驗階段,目前缺少臨床應用研究報道。

  2.6 術後康複治療措施

  神經根能隨下肢運動而上下移動,有研究者由此提出術後行直腿抬高運動,能促進神經根本身的血液循環,有利於神經根的炎性反應早期消退,同時避免其在局部組織修複過程中的粘連。但術後過早運動,明顯增加傷口滲血,同時活動引起的摩擦反而增加血腫、瘢痕形成。故利用康複治療預防瘢痕粘連的發生尚待進一步研究。

  3 展望

  理想的術式應該是既能解除脊柱病患,而又幾乎沒有副損傷;理想的材料應該是能很好的發揮屏障作用,而又無毒副作用,並且隨著時間的延長能被吸收;理想的藥物應該是能有效地達到防粘連效果,又不會給患者帶來其它不適。目前的技術、方法還達不到上述理想的效果。但應該相信,在大量學者的不懈努力研究下,隨著新技術、新材料不斷湧現,FBSS這一難題將很快得到解決。