自体垂直悬吊牵引对兔退变椎间盘高度的影响①

佟德民，邓晋丰，陈博来，禤翠玲，符路娣，谭滴清

椎间盘退变性疾病所致的下腰痛常见于骨科临床，虽然下腰痛与椎间盘退变间关系尚未阐明，但椎间盘退变被认为是导致下腰痛和椎间盘突出症可能的原因之一。椎间盘退变显著表现是椎间盘内水分流失、椎间隙高度降低。理论上任何能够延缓椎间盘退变、恢复椎间隙高度的治疗方法均能治疗椎间盘退变性疾病，从而缓解下腰痛。腰椎牵引普遍应用于椎间盘退变性疾病的治疗，但近年来其临床疗效受到广泛争议。Clarke等对24篇牵引治疗下腰痛的随机对照研究总结后得出牵引很可能无效的结论，其可能的原因在于牵引治疗椎间盘退行性疾病的机理未明[1]。既往认为牵引的作用机理可能是通过生物力学作用如椎体间运动节段的分离、椎间盘突出的减少、椎间盘内压的降低，以及其神经生理学作用如痛觉输出的调节等达到缓解下腰痛的目的。牵引过程中椎体间运动节段的分离，即牵引前后椎间盘高度的变化已被证实，但牵引对退变椎间盘高度变化的长期影响尚未明确。本文拟观察新西兰大白兔椎间盘退变模型在自体垂直悬吊牵引前后椎间盘高度的变化，进一步论证牵引对椎间盘退变的临床疗效。

1 材料与方法

1.1 实验动物

6月龄普通级新西兰大白兔30只，由广东省动物实验中心提供，雌雄各半，体重2.0～2.5 kg，分别单独于广州中医药大学动物实验中心全屏障清洁级动物实验房内饲养。动物自由进食，自由饮水，全价营养颗粒及消毒饮用水由实验动物中心供应。所有动物在实验前适应环境7 d。

1.2 造模

按随机原则将新西兰大白兔10只分为假手术组和手术组，每组5只，隔夜禁食后，予10%水合氯醛3.5 ml/kg腹腔注射，手术组接受手术造模，假手术组接受假手术。手术造模方法[2]：动物麻醉后，左侧卧位四肢固定；术区剃毛，碘伏消毒，右侧后腹膜入路显露L2～L6椎间盘节段；切口从12肋下致髂嵴上缘，长约6 cm，依次切开各层组织，向前推开后腹膜及脂肪组织，钝性分离椎体旁侧束带状腰大肌，显露L3/4～L5/63个椎体前缘；髂嵴水平线为L5/6椎间盘的定位标记，L4/5、L5/6椎间盘作为实验间盘，L3/4椎间盘作为对照间盘；选择16 G针头针刺椎体右前侧纤维环(3点位置)，限制损伤深度5 mm，朝向椎间盘中心，损伤后持续留置5 s，术后逐层缝合创口。假手术组依照上述方法，但不进行椎间盘针刺操作。术后连续3 d肌注青霉素8×105U/d，预防感染。麻醉清醒后放回笼内观察，常规饲养。

术后第8周，实验动物予10%水合氯醛3.5 ml/kg腹腔注射，麻醉后行腰椎侧位X线摄片检查，检查条件参数：32 kV，288 mA，2215 ms w/Rh LF 1.0x Grid(广州中医药大学第一附属医院影像科全乳数字化X线成像系统，意大利IMS公司)，摄片时避免脊柱轴位旋转，投照中心定于髂嵴上4 cm。

1.3 自体垂直悬吊牵引

自制自体垂直悬吊牵引固定器，由上方头颈固定架、中间固定槽及下方底架组成。见图1。

图1 自制自体垂直牵引器示意图

另20只新西兰大白兔按造模方法行椎间盘手术，8周后随机分为两组，其中牵引组(n=15)每天牵引1次，每次30 min。对照组(n=5)不予治疗。分别于牵引后2周、4周、6周、8周行腰椎侧位X线检查。观察牵引对DHI的影响。

1.4 DHI的计算

根据An[3]等研究方法以椎间盘高度指数(disc high index,DHI)来描述椎间隙高度变化，测量椎间盘前、中、后平均高度除以相邻两椎体高度。D、E、F为椎间盘前、中、后部分的高度，A、B、C为邻近该椎间盘的上位椎体前、中、后部分的高度，G、H、I为邻近该椎间盘的下位椎体前、中、后部分的高度。

牵引前后椎间盘高度的变化以椎间盘高度指数百分比(DHI%)表示。

设定造模成功时DHI%为100，比较牵引治疗前后DHI%的变化。所有影像资料由放射科医师行单盲评估。

1.5 统计学分析

实验数据应用SPSS 16.0统计软件处理。造模实验组间比较采用t检验，两组间不同时间点DHI%的比较采用重复测量多因素方差分析，两组内各时间点DHI%的比较采用重复测量单因素方差分析。显著性水平α=0.05。

2 结果

假手术组8周后DHI%为(96.50±1.12)，造模组为(84.02±1.65)，两者具有显著性差异(P＜0.05)，视为造模成功。20只新西兰大白兔均成功造模，各时间点椎间隙高度变化见图2。

图2 不同时间点兔腰椎侧位X线片

牵引治疗前后不同时间点之间DHI%有非常高度显著性差异(F=18.63,P=0.000)。

牵引组组内各时间点DHI%有非常高度显著性差异(F=34.63,P=0.000)，牵引后DHI%逐步升高，在第4周达到最高值，其中第2周、第4周与治疗前比较均有非常高度显著性差异(P=0.000)，但第2周、第4周两者间无显著性差异(P=0.676)，第4周之后呈下降趋势，其中第6周、第8周与第4周比较存在非常高度显著性差异(P=0.000)，但第6周与第8周之间无显著性差异(P=0.162)。对照组组内各时间点DHI%有非常高度显著性差异(F=46.49,P=0.000)，呈进行性下降趋势，其中第4周及其之后各时间点DHI%与治疗前比较有显著性差异(P＜0.05)，但自第4周起各时间点间无显著性差异(P＞0.05)。

就各时间点而言，牵引组治疗后DHI%均显著大于对照组(P＜0.001)。治疗分组以及各观察时间点之间存在交互效应(F=28.50,P=0.000)。见表1、图3。

表1 牵引治疗前后不同时间点DHI%的变化

图3 牵引治疗前后不同时间点DHI%变化

3 讨论

腰椎牵引一直是临床治疗椎间盘退变引起下腰痛的常用保守疗法之一，而近期一些研究发现单独应用牵引疗法不能提高临床疗效，这与牵引改善下腰痛的机制尚未明确有关[4]。既往研究发现，腰椎牵引主要是通过生物力学如椎体间运动节段的分离、椎间盘突出的减少及椎间盘内压的降低和神经生理如痛觉输出的调节两方面机制的协同作用改善下腰痛患者的临床症状和体征。迄今为止，仅牵引过程中椎体分离的解剖变化被体内及体外试验[5]证实，其他方面均可理解为由椎体分离的解剖变化派生。Onel等研究静力腰椎牵引对腰椎间盘突出和其他解剖结构的影响后发现，牵引后腰椎延长3.2 mm，其中L5/S1椎间隙增高0.89 mm，L4/5椎间隙增高0.70 mm[6]。Tekeoglu等应用自制器械分别对健康和腰椎间盘突出症患者行自体垂直悬吊牵引，通过腰椎侧位DR观察牵引前后腰椎间隙改变，发现两组腰椎间隙均明显增高，腰椎整体延长31 mm，L4/5及L5/S1间隙均增高3 mm，且腰椎间隙后侧明显高于前侧[5]。

腰椎牵引虽可增加椎间隙高度、减轻对神经根的刺激和压迫，从而改善下腰痛，但研究发现牵引对椎间隙高度改善的实效往往是即时的。Twomey将9 kg重量的牵引力作用于腰椎标本30 min后发现，牵引重量在15%时即出现椎间分离，达到蠕变时椎间分离可致最大为7.5 mm，但也发现脊柱长度的延长在牵引结束后30 min亦恢复到原始长度[7]。Colachis等观察到去除牵引后10 min脊柱即恢复到初始位置。

本实验试图通过对新西兰大白兔退变椎间盘实施自体垂直悬吊牵引，观察牵引对椎间隙高度改善的长期效应。实验发现连续牵引2周，椎间隙高度明显改善，牵引4周DHI%达到高峰，说明连续牵引到第4周时效果最大，治疗效果呈上升趋势，而牵引6周和8周后虽较治疗前改善明显，但DHI%呈现下降趋势，延长治疗时间未能进一步改善椎间隙高度[8]。本实验选取自体垂直悬吊牵引，其显著优势即是依靠自身重量作为牵引力，避免传统卧位牵引中躯干与牵引床面间的摩擦力和腰肌张力、皮肤牵拉、腹压所致反作用力等因素的影响，最大限度地牵拉退变椎间盘，并可有效顺应机体正常组织，避免因牵引外力过大而损伤正常组织，因此在牵引前期椎间盘高度增高明显，而牵引4周后DHI%呈下降趋势，但仍比牵引前改善明显。本实验中各个时间点与对照组相比椎间隙高度改善均具有统计学意义，说明自体垂直悬吊牵引可显著改善退变椎间盘的高度，从而减轻对神经根和致敏神经末梢的刺激和压迫，推测其可能通过改善椎间盘内组织细胞的代谢、促进退变椎间盘细胞的再生从而缓解疼痛。

综上所述，应用自体垂直悬吊牵引能够显著改善新西兰大白兔退变椎间盘的高度，延缓和抑制椎间盘退变，但尚需通过生物力学、神经生理学及生物化学等方面的研究进一步明确其止痛机制。

[1]Clarke J,van Tulder M,Blomberg S,et al.Traction for low back pain with or without sciatica：an updated systematic review within the framework of the Cochrane collaboration[J].Spine(Phila Pa 1976),2006,31(14)：1591-1599.

[2]桂柯科,尹望平,张飚,等.纤维环穿刺法建立兔椎间盘退变模型[J].中国矫形外科杂志,2010,(18)：1814-1816.

[3]An HS,Takegami K,Kamada H,et al.Intradiscal administration of osteogenic protein-1 increases intervertebral disc height and proteoglycan content in the nucleus pulposus in normal adolescent rabbits[J].Spine(Phila Pa 1976),2005,30(1)：25-31.

[4]Rattanatharn R,Sanjaroensuttikul N,Anadirekkul P,et al.Effectiveness of lumbar traction with routine conservative treatment in acute herniated disc syndrome[J].J Med Assoc Thai,2004,87(Suppl 2)：S272-277.

[5]Tekeoglu I,Adak B,Bozkurt M,et al.Distraction of lumbar vertebrae in gravitational traction[J].Spine(Phila Pa 1976),1998,23(9)：1061-1063.

[6]Onel D,Tuzlaci M,Sari H,et al.Computed tomographic investigation of the effect of traction on lumbar disc herniations[J].Spine(Phila Pa 1976),1989,14(1)：82-90.

[7]Twomey LT.Sustained lumbar traction.An experimental study of long spine segments[J].Spine(Phila Pa 1976),1985,10(2)：146-149.

[8]Colachis SC Jr,Strohm BR.Effects of intermittent traction on separation of lumbar vertebrae[J].Arch Phys Med Rehabil,1969,50(5)：251-258.