兔腰椎间盘髓核部分摘除纤维环缝合模型建立与MRI分析

蔡碰德　顾恩毅　薛武祥　杨志　苏淑玲　郑忠

[摘要] 目的 建立兔腰椎間盘髓核部分摘除纤维环缝合模型并进行MRI分析。方法 2017年5—9月，选用福建中医药大学动物实验中心新西兰白兔14只，模型组及对照组各7只，沿右腹直肌外缘与腰背肌间隙进入L2～3椎体前缘。模型组纵形切开纤维环，针刺使髓核突出，然后缝合纤维环， 对照组未切开纤维环直接逐层闭合手术切口。术后2、4、12周分别于两组椎间盘（L2～3）行MRI扫描并进行Pfirrmann分级，术后12周处死并解剖动物检查对照组纤维环缝合的可靠性。 结果 术后2、4、12周作为对照组的L2～3 椎间盘Pfirrmann分级前后无明显变化（Z=0， P=1.0）， 而模型组相应节段的椎间盘从术后2、4、12周开始即出现T2 加权像信号Pfirrmann分级逐渐增高（Z=-3.44，P<0.01；Z=-2.70，P<0.01），其与对照组对比均差异有统计学意义（Z=-3.60，P<0.01；Z=-3.44，P<0.01； Z=-3.5，P<0.01）。术后12周解剖动物发现模型组所有动物椎间盘纤维缝合线结均无脱落、松动现象。 结论 应用纤维纵切、针刺髓核，缝合纤维环法可获得可靠的新西兰大白兔椎间盘髓核部分摘除纤维环缝合模型，可通过MRI早期加以证实。

[关键词] 髓核摘除；纤维环缝合；动物模型；新西兰大白兔

[中图分类号] R445 [文献标识码] A [文章编号] 1674-0742（2018）03（c）-0001-05

Establishment and MRI Analysis of the Anular Sutured Model after Partial Removal of Nucleus Pulposus of Lumbar Intervertebral Disc in Rabbits

CAI Peng-de， GU En-yi， XUE Wu-xiang， YANG Zhi， SU Shu-ling， ZHENG Zhong

Department of Orthopedics， Fuzhou Second Hospital Affiliated to Xiamen University， Fuzhou， Fujian Province， 350007 China

[Abstract] Objective To establish MRI analysis of the anular sutured model after partial removal of nucleus pulposus of lumbar intervertebral disc in rabbits. Methods 14 New Zealand white rabbits from May to September 2017 in the Animal Experimental Middle School of Fujian University of Traditional Chinese Medicine were selected and divided into the model groups and control group with 7 cases in each. Along the space of outer margin of right obliquus externus abdominis and dorsal lumbar muscle exposure the front edge of L2 to 3. The model group underwent the longitudinal incision of the anular and acupuncture to the nucleus pulposus， in the control group， the anular was not cut and then for the direct closure surgery. In the 2，4，12 weeks after surgery， L2 to 3 was examined by MRI and then for Pfirrmann grading. In 12 weeks after operation， the animals in the model group were killed to examine the reliability of suture. Results The Pfirrmann grade of L2 to 3 disc in the control group in 2， 4， 12 weeks after operation was not significantly changed（Z=0， P=1.0）.In the model group， T2 weighted imaging signal began to appear of the corresponding segments of intervertebral disc since 2， 4， 12 weeks after operation（Z=-3.44， P<0.01； Z=-2.70， P<0.01）. the Pfirrmann grade was significantly higher than that in the control group （Z=-3.60， P<0.01； Z=-3.44， P<0.01；Z=-3.5，P<0.01）.In 12 weeks after operation， no shedding or loosing was found in all the intervertebral disc suture lines in the model group. Conclusion The anular sutured model after partial removal of the nucleus pulposus of the intervertebral disc of New Zealand white rabbits can be obtained by fiber longitudinally cutting and acupuncture of nucleus pulposus suture， which can be confirmed by early MRI.

[Key words] Nucleus pulposus excision； Anular suture； Animal model； New Zealand white rabbit

腰椎间盘突出导致的腰腿疼痛是临床十分常见的腰椎退行性疾病，单纯髓核摘除术是手术治疗该疾病的首选方法。然而，术后复发是患者和脊柱外科医师共同关注的难题，其发生与术后盘内遗留髓核组织、纤维环裂口愈合能力差、腰椎不稳定等因素密切相关[1-2]。因此，有学者提出腰椎间盘髓核摘除后缝合修复破裂的纤维环可能能够减少术后复发的概率，并有相关文献报道支持这一观点[3-5]。然而， 广泛的临床应用还需要大量的动物实验来证明，建立一种可行性强、安全有效、可重复性好的实验动物模型用于后期的研究十分必要。2017年5—9月，该课题组选用14只新西兰大白兔作为研究对象，采用锐月刀切开、结合针刺丝线缝合的方法建立兔腰椎间盘髓核部分摘除，纤维环缝合的模型并应用MRI扫描进行验证，现报道如下。

1 材料与方法

1.1 实验动物及造模方法

采用清洁级健康雄性3个月月龄新西兰大白兔14只，体重为1.2～1.5 kg。用小动物麻醉机（型号：R540IE）面罩吸入麻醉，麻醉剂为99.9%异氟烷（批号：21717 0701），麻醉诱导气体流量为4.5～5 L/h，持续吸入气体流量为3.0～4.0 L/h。

实验动物采用半侧卧位，术侧躯干冠状面与手术台水平面成45°（如图1），下方垫一厚度约6.0 cm的软垫使术侧腰椎间隙增大（如图2）。以平肋弓下缘（腰2～3椎体间隙平面），后正中旁开2.0 cm处为中心做一长约6.0 cm的纵向切口。于腹外斜肌外侧緣与腰背肌间隙进入，触及肋骨辨别胸12椎体，向下推移2个椎体即为腰2～3椎体间隙。拉钩牵拉腰2椎体横突，另一拉钩下压腹膜及腹腔脏器，剥离椎体前缘的软组织显露腰2～3椎体间隙侧前方。对照组（7只）至此逐层闭合切口，模型组（7只）继续以下操作：在腰2～3椎体间隙侧前方用20号尖刀片沿脊柱纵轴逐层切开前纵韧带、纤维环，用20 mL注射器针头刺入椎间盘内并轻微挑拨直至见部分胶冻样半透明的髓核组织溢出。清除上述的髓核组织，用5-0不可吸收缝线缝合裂口并打结。冲洗切口，缝合腰背肌及腹外斜肌的筋膜、皮肤，无菌敷料覆盖手术切口，终止吸入麻醉，实验动物送入动物房麻醉复苏。

1.2 磁共振（MRI）扫描与Pfirrmann分级

分别于术后2、4、12周应用GE Signa Advantage 115 T对两组兔腰椎L2～3节段行T2加权像（T2WI）扫描。扫描参数如下：序列重复时间/ 回波时间（TR/TE） T2 加权像为5 000/128 ms，层厚1 mm，层间距1 mm，所有MRI影像资料由3位资深MRI医师盲法阅片并按Pfirrmann分级法进行评估分级，共分为Ⅰ～Ⅴ级，意见不一致时通过讨论定级[6]。

1.3 缝合处观察

模型组术后12周进行MR检查后处死动物，解剖检查椎间盘纤维缝合线结是否有脱落、松动现象。

1.4 统计方法

采用SPSS 17.0统计学软件处理数据，Pfirrmann分级实验结果为等级资料，采用非参数秩和检验（Mann-Whitney）进行两组间差异比较，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 MRI Pfirrmann分级

术后2、4、12周的兔腰椎MRIWI2显示，对照组的L2～3椎间盘T2加权像始终呈高强度信号（Z=0， P=1.0），模型组从术后2周开始椎间盘髓核信号强度呈进行性降低趋势， Pfirrmann分级逐渐增加 （Z=-3.44，P<0.01；Z=-2.70，P<0.01）（表1），说明造模后时间越长，髓核信号强度降低越明显（如图3）。术后2、4、12周磁共振（T2WI）扫描椎间盘信Pfirrmann分级模型组明显高于对照组，统计学分析差异有统计学意义（Z=-3.60，P<0.01；Z=-3.44，P<0.01； Z=-3.5，P<0.01）。

2.2 缝合线结检查

术后12周处死动物，检查发现所有椎间盘纤维缝合线结都无脱落、松动现象（图4）。

3 讨论

腰椎间盘突出行髓核摘除术后复发是影响该术式疗效的最主要因素，有部分学者的临床及动物实验研究表明，髓核摘除术后如果条件允许给予行纤维环缝合将有利于减少术后复发[7-9]，然而这尚未得到临床大量病例的应证。建立较为理想的实验动物腰椎间盘髓核突出纤维环缝合模型，可便于后期开展比较髓核摘除术后缝合纤维环与否的进一步研究，为是否临床广泛开展该术式提供更多的理论依据。

3.1 椎间盘突出髓核摘除纤维环缝合模实验动物的选择

理论上说猴、猪、犬、羊等哺乳动物是较为理想的动物模型来源，但是这些较为大型的动物价值昂贵、麻醉困难，饲养条件高、操作困难，有些还属于国家保护动物，难以大量应用[10-11]。而大小鼠、豚鼠等小型实验动物的腰椎过小，进行椎间盘髓核穿刺纤维环缝合十分困难。该实验中应用的新西兰大白兔虽为爬行动物不能完全模拟人类直立行走的腰椎间盘退变突出，但其饲养容易、腰椎间盘大小适中、麻醉简单，造模的可行性好，重复性强，是目前建立腰椎间盘髓核突出纤维环缝合较为理想的动物模型。

3.2 该实验模型的特征

①有别于其他研究报道模型建立采用兔耳缘静脉注射麻醉药物的方法，常因麻醉剂量掌握不好而导致实验动物死亡。而该实验模型采用的是兔呼吸道吸入麻醉的方式进行麻醉，先给予较大剂量麻醉气体进行诱导麻醉，然后中等剂量的麻醉气体进行持续麻醉，手术过程中可通过控制麻醉气体的流量控制麻醉的深浅，麻醉的安全性高，该研究无一例实验动物因麻醉过深发生死亡。②该实验模型制作所采用的手术入路为兔腹外斜肌外侧缘与腰背肌的间隙到达椎体前缘，不需剥离大量的肌肉组织而发生较大量出血，创伤较小，且手术区域显露清晰，可操作性好，术者熟练该入路后可在20 min内完成所有模型建立操作。③先前有不少研究行腰椎间盘髓核突出造模采用的是针刺法，而该模型制作中髓核突出采用的是锐刀纵向切开前纵韧带、纤维环，针刺使髓核组织溢出，然后进行缝合。有别于常见的针刺法，纤维环裂口较为整齐，有利于后期缝合。④在预实验中本课题组曾采用传统的打结方法闭合破裂的纤维环，发现该方法线结容易脱落而使缝合失效。后改良为带张力的双线打结方法，改方法通过对向牵拉缝线两端可使线结更为牢固而不易发生脱落，造模12周后解剖实验兔腰椎间盘未发现纤维环缝合处破裂，说明采用这一缝合打结方法十分可靠。

3.3 模型制备成功的鉴定标准

髓核突出或摘除后出现的椎间盘退变主要是软组织的退变，应首选对软组织敏感的磁共振进行检查了解椎间盘的情况。研究发现T2 信号强度与椎间盘组织的含水量呈正相关， 信号强度随含水量减少而减低，而T1 信号值对高密度组织比较敏感， 在退变椎间盘T1 中数值及影像变化均不明显， 故该实验未予采用[12]。该研究表明造模两周即可通过磁共振T2系列扫描发现造模后的动物椎间盘信号出现降低，且随着时间推移越加明显， 这与上述的研究基本一致。此外，椎间盘退变后蛋白多糖含量和硫酸软骨素/硫酸角质素之比显著下降，其在T2WI上信号的减弱程度较椎间盘髓核更为显著[13-14]。說明MRI不仅能够从反映腰椎问盘在退变过程中形态变化，而且能够反映退变过程中生物化学的变化。另外MRI具有高的软组织分辨力、无骨伪影和放射性损伤的优点，无疑是建立腰椎间盘退变动物模型中首选的无损伤性检查方法。而利用X线测量椎体间隙高度变化、脊柱侧弯、椎体前后缘骨质生成等方法多为腰椎间盘突出后继发腰椎退行性病变的后期表现，并不适合作为鉴定造模成功的首选方法。

3.4 展望

在该课题研究模型建立成功的基础上，后期研究可针对比较实验兔腰椎间盘髓核部分摘除缝合与否的生物力学、影像学、组织学差异等展开研究，也可对纤维环的不同修复方法如细胞因子、生物胶水、生物膜等进行可行性探讨及疗效评价。虽然该研究所建立的实验兔腰椎间盘髓核突出纤维环缝合的模型较为理想，但其不能完全模拟人类腰椎间盘髓核向后突出压迫硬膜囊神经根的状态，后期可针对于此展开研究，通过改良入路、术式等制备一种更为符合人类该种脊柱脊髓疾病的动物模型。

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（收稿日期：2017-12-20）