腓肠肌外侧头肌支神经转移术对大鼠腓深神经损伤的修复作用①

李军，刘长彬，董学超，郭韵，唐丽，杜良杰，高峰，刘宏炜，杨德刚，王冲，李建军

腓肠肌外侧头肌支神经转移术对大鼠腓深神经损伤的修复作用①

李军1，2，刘长彬1，2，董学超1，郭韵1，2，唐丽1，2，杜良杰1，2，高峰1，2，刘宏炜1，2，杨德刚1，2，王冲1，2，李建军1，2

目的探讨腓肠肌肌支神经转移术修复腓深神经损伤的可行性和有效性。方法32只成年雌性Sprague-Dawley大鼠分成空白组、对照组、神经直接吻合组（腓深神经直接吻合）和神经转移组（腓肠肌外侧头肌支转移至腓深神经），每组各8只。术后12周，肉眼观察神经吻合口生长情况，测量胫神经各肌支长度（L1）、入肌点处直径（D1）、各肌支起点至腓骨颈平面的距离（S），腓总神经膜内可分离的最大长度（L2）、腓深神经的直径（D2），比较手术前后大鼠患肢腓神经功能指数（PFI）、复合肌肉动作电位（CMAP）波幅、神经传导速度（NCV）、胫前肌湿重、肌酸磷酸激酶（CK）酶活性。结果所有实验大鼠均L1＜S，不能直接与腓骨颈处的腓深神经无张力吻合。神经膜内分离腓总神经后，比目鱼肌支和腓肠肌内、外侧头肌支均能与腓深神经无张力吻合。神经转移组PFI、CMAP波幅、NCV、胫前肌湿重、CK酶活性均优于对照组（P＜0.05），与神经直接吻合组间无显著性差异（P＞0.05）。结论腓肠肌外侧头肌支神经转移至腓深神经修复腓深神经在解剖上可行，但要实现无张力吻合需要将腓总神经向近端进行神经膜内无损伤分离。腓肠肌外侧头肌支神经转移术能有效恢复腓深神经功能。

腓深神经损伤；胫神经肌支；神经转移术；修复；大鼠

［本文著录格式］李军，刘长彬，董学超，等.腓肠肌外侧头肌支神经转移术对大鼠腓深神经损伤的修复作用［J］.中国康复理论与实践，2016，22（7）:779-783.

CITED AS:Li J，Liu CB，Dong XC，et al.Effects of lateral gastrocnemius muscle branch nerve transferring on deep peroneal nerve impairment in rats［J］.Zhongguo Kangfu Lilun Yu Shijian，2016，22（7）:779-783.

腓总神经损伤是引起垂足畸形的常见原因。因神经纤维结构复杂，腓总神经高位或长段损伤修复仍然是周围神经损伤中的治疗难点之一［1-2］。目前普遍认为自体神经移植是修复腓总神经的金标准，但其结果满意度仍然低于神经移植术的平均水平［3-8］。

神经转移术将供体神经的远端与受体神经近端吻合，从而利用供体神经的再生轴突支配靶器官［9-10］。顾玉东认为，大鼠坐骨神经是建立周围神经损伤与修复的良好实验模型，在建立失神经支配骨骼肌模型时，以切断腓肠肌肌支或胫神经为宜［11］。目前关于胫神经肌支转移术的研究主要局限于尸体解剖和少量临床手术报道，缺乏腓深神经损伤动物模型及神经转移术后神经修复指标评测的研究。本研究建立可行的大鼠后肢远端神经损伤模型，探讨腓肠肌外侧头肌支神经转移术对大鼠腓深神经损伤修复的可行性和有效性。

1材料和方法

1.1动物和材料

清洁级雌性成年Sprague-Dawley大鼠32只，体质量（250±10）g，由军事医学科学院实验动物中心提供。分成空白组、对照组、神经直接吻合组和神经转移组，每组各8只

Sierra 6200A肌电图仪，8通道，分析软件Lab-Chat：美国CADWELL LABORATORIES公司。

1.2方法

大鼠麻醉成功后术区备皮，俯卧位，术区常规消毒铺巾。①神经转移组：股后侧入路，显微镜下暴露坐骨神经及其分支胫神经和腓总神经；腓骨小头处神经膜内向近端尽量分离腓浅、深神经，靠近端切断腓深神经；轻柔分离胫神经分支腓肠肌外侧头肌支，在其入肌点处切断；10-0无创伤丝线无张力吻合腓肠肌外侧头肌支远端和腓深神经近端。②神经直接吻合组：膝外侧入路，腓骨小头处神经膜内分离腓浅、深神经，切断腓深神经后直接吻合。③对照组：膝外侧入路切断腓深神经，不予吻合，缝合各层至皮肤。④空白组：显微镜下股后侧入路，显微镜下显露并轻柔移动坐骨神经、胫神经及其分支、腓总神经及其分支，缝合各层至皮肤。

所有大鼠取左侧为手术侧，手术操作严格遵守外科无菌操作原则，均在蔡司手术显微镜（10×）下完成。

术后将大鼠放入保温箱内，苏醒后单笼饲养，室温25℃，自由进食、饮水。所有大鼠肌肉注射青霉素2万U，每天2次，连续5 d。

1.3神经长度及直径的测量

大鼠麻醉成功后，术区常规消毒铺巾，依据上述分组采取不同入路。

1.3.1胫神经

显露胫神经、腓肠肌内外侧头及腓肠肌肌支，将各肌支分离至入肌点，小心剔除神经表面的脂肪组织。用游标卡尺（精确度0.01 mm）测量胫神经近端各肌支的长度（L1，各分支起点至入肌点的距离）、入肌点处直径（D1）、各分支起点至腓骨颈平面的距离（S）。同时记录近端分支的分布形式和解剖变异。

1.3.2腓神经

显露腓总神经及腓深、腓浅神经近端，打开腓总神经外膜，沿膜内尽可能从分叉部向近端分离腓深神经和腓浅神经。测量腓总神经可分离的最大长度（L2）、腓深神经入肌点处直径（D2）。L2定义为从分叉部向近端分离腓总神经的最大长度，如果继续分离将有损伤神经的可能。

1.4运动功能评定

术后12周行进足迹功能评定。制作50×10×10 cm行走盒，两端开放，底部铺相同大小的白纸。老鼠爪沾上蓝黑墨水快速走过。足迹测量参数包括：①足印长度（print length，PL），即足跟与第三趾尖间距；②足趾跨距（toe spread，TS），即第1～5趾跨距；实验（E）侧和正常（N）侧各取3～4个足印测量。计算腓神经功能指数（peroneal nerve functional index，PFI）。

正常大鼠PFI接近0，PFI=-100表示完全丧失功能，绝对值越小认为腓深经修复效果越好。

自然状态下观察，避免任何刺激，尤其不应刺激大鼠后半身以及尾巴。由两名对分组不知情的独立观察者完成评估。

1.5电生理检查

术后12周行胫前肌肌电图检查。2%戊巴比妥35 mg/kg腹腔注射麻醉。大鼠俯卧位，常规消毒。原手术切口暴露坐骨神经、胫神经及腓肠肌外侧头肌支，刺激电极为距离固定的双极针电极，两极间相距2 mm；阴极靠近记录电极；活动电极插入胫前肌肌腹中央；参考电极位于活动电极远端，距活动电极1 cm，插在肌肉上；接地电极插在记录肌肉以外无关区域。采用阈上强度恒流刺激，频率1 Hz，强度5 mA，时限0.05 ms。先将刺激电极放在坐骨神经近端A点，记录针电极插入胫前肌检测部，待肌电图像稳定后，进行单次刺激，记录左下肢胫前肌复合肌肉动作电位（compound muscle action potential，CMAP）波幅、潜伏期（T1）。再将刺激电极放在坐骨神经远端B点，记录左下肢上胫前肌CMAP波幅、潜伏期（T2）。测量AB之间的距离S。计算神经传导速度（nerve conduction velocity，NCV）。

所有电生理检查均由相同二人完成。

1.6胫前肌湿重

肌电图检测完毕后，将胫前肌近端和远端肌腱自骨附着点切断，完整取出左下肢胫前肌，避免出血过多，在微量测重仪上称重。测量由同一名操作熟练的实验人员完成。

1.7肌酸磷酸激酶活性

将测重后保存于-80℃冰箱内胫前肌标本解冻，加入预冷PBS，制备成匀浆液，离心5 min后取上清。双抗体夹心法测定肌酸磷酸激酶（creatine kinase，CK）的活性。酶标仪450 nm波长下测定吸光度（OD），通过标准曲线计算样品浓度。

1.8统计学分析

2结果

2.1神经长度和直径

大鼠膝关节后侧胫神经近端主要肌支有腓肠肌外侧头肌支、内侧头肌支以及比目鱼肌支。胫神经各肌支均L1＜S，不足以直接无张力地与腓深神经吻合。神经膜内分离腓浅、腓深神经后，L2长（9.47±0.09）mm，胫神经肌支均能直接与腓深神经无张力吻合。综合考虑各肌支的长度和直径，我们认为比目鱼肌支为最佳移位神经。见表1。观察到少量解剖变异：比目鱼肌支发自腓肠肌外侧头（1侧）。

表1　　胫神经各分支及腓深神经直径及长度（mm）

2.2PFI

术后12周，神经直接吻合组和神经转移组PFI高于对照组（P＜0.05），低于空白组（P＜0.05）；神经直接吻合组和神经转移组之间无显著性差异。见表2。

2.3电生理检查

术后12周，神经直接吻合组和神经转移组CMAP波幅高于对照组（P＜0.05），低于空白组（P＜0.05）。神经直接吻合组和神经转移组之间无显著性差异。NCV四组间无显著性差异。见表2。

2.4胫前肌湿重

术后12周，神经直接吻合组和神经转移组胫前肌湿重高于对照组（P＜0.05），低于空白组（P＜0.05）。神经直接吻合组和神经转移组之间无显著性差异。见表2。

2.5CK活性

术后12周，神经直接吻合组和神经转移组CK酶活性高于对照组和空白组（P＜0.05）。神经直接吻合组和神经转移组之间无显著性差异。见表2。

表2　各组功能参数比较

3讨论

行为学是评估损伤程度和疗效的最重要指标。通常周围神经损伤修复实验采用大鼠坐骨神经损伤模型，通过对神经功能评定评价实验方法、效果。既往多采用神经肌电测定和组织形态观测等间接法，但结果与感觉、运动功能恢复不完全一致；轴突多少、髓鞘化程度与轴突是否与原有靶器官连接并无直接关联；轴突增多未必就是神经功能恢复良好的标志［12］。

神经功能直接评定法更具优势，如评定运动功能的足迹分析、后踝关节运动分析等。Hare等发现，切断坐骨神经后，50%大鼠发生关节挛缩，他们认为胫神经功能指数和PFI可能较坐骨神经指数更可靠和敏感［13-14］。

刺激周围神经干，可于其支配的肌肉记录到CMAP，M波代表所刺激的运动轴突所支配的肌纤维活动，其波幅和时限反映所测神经纤维数量和同步兴奋的程度，与兴奋的神经纤维数量成正比，波幅可大致估计执行功能的神经和肌肉的总量［15］。

胫前肌湿重可反映腓总神经轴突再生后，神经对肌肉的营养作用，以及肌肉重新获得神经支配后运动功能的恢复。

CK将高能磷酸键从磷酸肌酸转移至二磷酸腺苷上或从三磷酸腺苷上将高能磷酸键转移至肌酸，形成磷酸肌酸，它反映肌肉的活性。

神经转移术融合肌腱转移术和神经重建的优点。①重建运动功能的同时，部分感觉功能也能恢复。②一根神经转移可以重建多个肌群的运动功能。③满足无张力原则。④吻合口只有一个且更接近肌神经接头，减少神经再生时间。有文献报道，周围神经修复时，神经断端间的吻合口越接近靶器官，神经修复的效果越好。⑤能够保证运动神经端端吻合，提高神经吻合的准确率。⑥即使神经转移术失败，也可以二期行肌腱转移术。

神经转移术也有它固有的局限性：①进行神经转移的最佳时间为伤后6个月之内，否则会因为肌-神经接头坏死造成永久瘫痪［15］；②与肌腱转移相比，神经移植术后轴突生长的时间更长，术后康复训练时间也更长；③如果供体神经与受体神经支配的肌肉为拮抗肌，须经过中枢系统塑型的过程，效果不确定。

近年来，神经转移术引起广泛重视并进行了大量的基础研究。如何提高转移神经再生的活性、供体神经和受体神经的选择，以及如何在术后达到最佳功能，是目前的研究重点［16］。

神经转移术修复上肢周围神经，如臂丛损伤，取得较好的效果，在下肢周围神经损伤应用较少［17］。原因有：①下肢功能的复杂性低于上肢，在辅助器具的帮助下，患者站立及行走的功能能够得到有效补偿；②可供转移的供体神经少于上肢［18-20］；③由于脊髓存在中央模式发生器，下肢神经转移术后下肢行走模式的恢复相对困难［21］。

近年来，受神经转位术修复上肢神经损伤［22-24］的启发，学者们开始研究胫神经运动分支转位治疗腓总神经损伤的可行性。Mackinnon等研究表明，匹配的神经纤维数量是取得良好修复效果的基础［23］。为此，White等通过尸体解剖研究了胫神经和腓总神经分支轴突计数以及横截面积的匹配性，结果显示胫前肌支横截面积与腓肠肌外侧头肌支最接近，但其轴突计数与比目鱼肌支更匹配［25］。

在解剖学上，胫神经的近端肌支与腓深神经无张力直接吻合是可行的。大鼠膝关节后侧胫神经近端主要肌支有腓肠肌外侧头肌支、内侧头肌支以及比目鱼肌支。本研究结果显示，各肌支长度均比肌支起点至腓骨颈的距离稍短，故不足以直接无张力地与腓深神经吻合。但经神经膜内分离腓总神经后，胫神经各肌支均能与腓深神经无张力地吻合。

本研究从解剖学、行为学、电生理和组织学等方面，证实腓肠肌外侧头肌支神经转移术对腓深神经损伤的修复作用，证明腓肠肌外侧头肌支可作为动力源神经，修复腓深神经损伤。

我们认为，与比目鱼肌支比较，腓肠肌外侧头作为神经供体可能更符合临床的要求：①腓肠肌外侧头解剖位置更为表浅，手术创伤更小；②腓肠肌肌支起点靠上，转移术后与胫神经主干的夹角小，膝关节伸直时神经张力更小；③腓肠肌在足跖屈功能起次要作用，且保留腓肠肌内侧头的作用，对术后跖屈功能的影响小［26］。

本研究也存在一些局限性。本实验没有涉及周围神经损伤后修复时间点的研究，需要在以后的实验中进一步阐述。人的站立及行走是一个复杂的生物力学、动力学、运动学过程，腓肠肌与胫前肌属于踝关节伸屈功能的拮抗肌，神经转移术后运动功能恢复有中枢塑形、脊髓下肢行走发生器重新适应等过程，必须在动物实验的基础上进一步进行临床研究。

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Effects of Lateral Gastrocnemius Muscle Branch Nerve Transferring on Deep Peroneal Nerve Impairment in Rats

LI Jun1，2，LIU Chang-bin1，2，DONG Xue-chao1，GUO Yun1，2，TANG Li1，2，DU Liang-jie1，2，GAO Feng1，2，LIU Hong-wei1，2，YANG De-gang1，2，WANG Chong1，2，LI Jian-jun1，2
1.Department of Spinal and Neural Functional Reconstruction，Beijing Bo'ai Hospital，China Rehabilitation Research Center，Beijing 100068，China；2.Capital Medical University School of Rehabilitation Medicine，Beijing 100068，China
Correspondence to LI Jian-jun.E-mail:crrc100@163.com

Objective To explore the feasibility and effectiveness of lateral gastrocnemius muscle branch nerve transferring for deep peroneal nerve injury.Methods Thirty-two adult female Sprague-Dawley rats were divided into control group（n=8），sham group（n=8），nerve direct repairing group（n=8）and nerve transferring group（n=8）.Twelve weeks after the anastomosis，the nerve anastomosis was observed visually，the length of lateral of gastrocnemius muscle branch（L1），the diameter at the point of entering muscle（D1），the maximum detachable length of nervus peroneus communis（L2），the diameter of deep peroneal nerve（D2）and the distance between branch point and neck of fibula（S）were measured.The peroneal nerve functional index（PFI），the amplitude of compound muscle action potential（CMAP），nerve conduction velocity（NCV），the weight of the tibialis anterior and the creatine kinase（CK）activity of theanterior tibial were compared among groups.Results L1＜S was found in all the rats，indicating that the proximal tibial nerve muscular branches could not directly anastomose with the deep peroneal nerve in the neck of fibula without tension.The PFI，amplitude of CAMP，NCV，weight of the tibialis anterior and CK activity all improved in the nerve transferring group compared with those in the control group（P＜0.05），and were not different from the nerve direct repairing group（P＞0.05）.Conclusion It is feasible that lateral head muscular branches of gastrocnemius nerve transferring can repair deep peroneal nerve injury，which is needed to separate superficial peroneal nerve and deep peroneal nerve in the epineurium without damaging nerve for tension free neuroanastomosis.Lateral head muscular branches of gastrocnemius nerve transferring can repair the function after deep peroneal nerve injury.

deep peroneal nerve injury；tibial nerve muscular branches；nerve transfer；repair；rats

10.3969/j.issn.1006-9771.2016.07.008

R651.3

A

1006-9771（2016）07-0779-05

中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金重点支持课题（No.2013CZ-1）。

1.中国康复研究中心北京博爱医院脊柱脊髓神经功能重建科，北京市100068；2.首都医科大学康复医学院，北京市100068。作者简介：李军（1976-），男，汉族，湖北荆州市人，博士，主治医师，主要研究方向：脊柱脊髓及周围神经损伤。通讯作者：李建军，主任医师，教授，博士研究生导师，主要研究方向：脊柱脊髓及周围神经损伤。E-mail:crrc100@163.com。

2016-01-18

2016-03-02）