硬膜外脂肪移植预防椎板切除术后瘢痕粘连的研究进展

2019-02-12

山东第一医科大学(山东省医学科学院)学报 2019年5期

1.山东第一医科大学(山东省医学科学院)，山东泰安 271016；2.上海长征医院脊柱肿瘤中心，上海 200003

硬膜外的粘连与瘢痕形成是椎板切除术后的严重并发症，同时也是引起下腰椎术后失败综合征(failed back surgery syndrome，FBSS)的主要原因之一。FBSS的平均发病率约为15%[1]，它的发生对椎板切除术的预后造成了非常恶劣的影响，患者出现复发性或持续性的下腰痛，因此如何预防术后的粘连与瘢痕形成就成为了脊柱骨科的重要研究课题。当前预防椎板切除术后粘连与瘢痕形成的主要方法包括植入膜性或生物材料、自体组织、流体或半流体材料，阻碍瘢痕长入椎管，防止粘连，应用局部药物促进成纤维细胞增殖，利用免疫治疗或低剂量放射线照射减少硬膜外瘢痕形成等[2-5]。但是异体材料的植入可能会带来感染以及排异反应等新的问题，药物、免疫以及物理疗法效果不明显。随着近年对脂肪移植技术探索的深入，植入自体组织中的脂肪组织越来越成为一个相对可行的方法[2，6-8]。现通过查阅近年相关文献，对目前自体脂肪移植技术在预防椎板切除术后瘢痕粘连的研究进展作一综述，为以后更好地解决FBSS提供依据。

1 脂肪移植用于硬膜外防止瘢痕形成的可行性

自体脂肪移植材料具有来源广泛，取材容易，无排异反应，成本相对低廉等优点，现已广泛应用于美容整形领域，技术相对成熟。但是仍有部分学者提出了一些客观存在的问题，对脂肪移植的可行性提出质疑。

1.1 支持脂肪移植可以防止椎板切除术后瘢痕形成与粘连的成果

众学者在探索脂肪移植对预防椎板切除术后瘢痕形成与粘连的可行性上有了一定的成果，例如：1976年，Langenskiold和Kiviluoto经实验证明，移植的自体游离脂肪可以有效的阻止瘢痕向椎板切除术后的椎管内延伸，并发现移植的游离脂肪组织可以成活[9]。1988年，Kuivila等通过动物实验证明，所有的肝素化材料都不能像脂肪一样有效的控制瘢痕形成[10]。1995年，Pospiech等将游离的自体脂肪移植片、纤维素网、明胶海绵或去炎松混悬液，分别移植入30只成年小猎犬的3个不同腰椎椎板平面，在7天或1、3、6个月杀掉动物，取出实验节段进行组织学检查，并分别与空白对照组的相比较，得出结论：游离自体脂肪移植优于其他材料，其操作便捷、相容性好，能有效预防椎板切除术后硬膜外瘢痕形成[2]。1997年，张丙磊等对山羊进行椎板切除术后，分别对硬脊膜覆以硅胶膜、自体游离脂肪片、带蒂肌肉瓣，进行防止术后瘢痕粘连的研究，得出结论：硅胶膜与脂肪片在对防止椎板切除术后纤维瘢痕粘连的形成并缓解对硬膜囊的压迫方面有明显的作用,在生物相容性方面脂肪片优于硅胶膜[11]。至1998年，Quist等通过实验证明，脂肪移植能有效防止椎板切除术后硬膜外纤维化[7]。

1.2 对脂肪移植防止椎板切除术后硬膜外瘢痕形成可行性的质疑

虽然脂肪移植有众多的优点，但不可否认的是其移植后的脂肪存活率低是一个仍然存在的问题。Michael等在42例椎管内硬膜外应用脂肪移植的病例中发现，7例患者在移植区域出现了无菌性积液，但仅有1例患者积液大于15 ml需要进行手术干预。在进行术后CT扫描的11例患者中显示，有7例患者的脂肪移植片清晰可见并且比最初的大小减少了33%～50%，剩余4例CT扫描未见脂肪移植物且原因不明[6]。Secundino等发现并报告了3例进行了脂肪移植术后腰间盘突出症的患者，他们均因硬膜外纤维化引起症状，其中2例患者的组织学检测显示瘢痕组织长入了脂肪移植物内[12]。Prusick等对以2例马尾综合征作为硬膜外游离脂肪移植并发症的病例进行了文献说明并做了报告[13]。A Gorgulu等在1994至2001年间的一项前瞻性研究报告表示，在椎间盘手术中使用游离脂肪移植是无效的[14]。Lisai等对硬膜外游离脂肪移植的并发症之一——难治性背痛综合征做了研究报告，指出了此并发症的严重性[15]。Ronaldo等在2004年对18只狗随机分为对照组、纤维素膜组、游离脂肪移植(FGG)组，各6只，均行椎板切除术并作实验处理后，得出结论发现对照组和FFG组之间存在显著差异，FFG和纤维素膜在预防LM形成方面都有一定的作用，但同时FFG的使用与神经并发症和脊髓损伤的高发生率有关[16]。

2 脂肪移植的新技术

在探寻椎管内硬膜外脂肪移植的过程中，人们发现自体脂肪移植物具有高吸收率、低成活率及可能发生感染坏死等问题。目前临床对自体脂肪移植相关技术环节及操作尚无规范和统一流程[17]。提高自体脂肪移植成活率的关键因素在于脂肪移植物的再血管化和脂肪细胞的活性[18]。

2.1 探索提高脂肪移植物的可行性的成果

由于近些年脂肪移植在临床上尤其是美容整形方面的广泛应用，所以在提高脂肪移植的可行性方面有了诸多新的思路。Smith等在2006年从操作技术的方面来探寻提高脂肪移植物的存活率，发现新获取的、未经处理的脂肪样本的生存能力可能与接受额外操作的移植物相比有了提高[19]。Kuramochi等在2008年研究发现金属蛋白酶-2(mmp-2)可能参与了碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)改善脂肪移植生存率的过程，所以认为基质金属蛋白酶可能有提高小鼠的移植脂肪细胞存活率的能力[20]。Nakamura等在2011年通过实验研究发现成纤维细胞生长因子能够促进移植的游离脂肪再血管化，进而达到增加移植物存活率的目的[21]。Stillaert等在2016年运用血浆作为培养基，依据血浆吸收的现象和细胞外基质在细胞存活中起的关键性作用的原理，设计对照试验并发现血浆有助于脂肪组织提取物的存活[22]。尽管一些研究表明，离心可能减少脂肪的生存能力[19,23]，但是在Minn的研究中,离心分离被认为是并不影响脂肪细胞的生存能力的方法[24],还有部分研究报告指出不同的离心条件对脂肪移植物存活率的影响是不同的[25-27]，所以Mehmet等在2016年设计了实验研究并发现，698.75 g压力或2500 r/min 4 min的条件下，脂肪细胞可以获得更大的活性和耐久性[28]。Temiz等在2016年设计动物实验研究，发现去铁胺对大鼠膜性脂肪移植物的存活率有明显的促进作用[29]。Xing等在2016年提出了利用骨髓穿刺物来提高脂肪移植物成活率的新思路，并引发了众学者的探讨，有学者认为这个方法用于提高脂肪移植物的成活率是可行的，但是他们怀疑该方法是否有确切的临床价值[30-32]。Cai等在2017年依据造血干细胞能够调节血管再生从而促进脂肪的存活的原理，设计了动物实验研究并得出结论：低剂量G-CSF(粒细胞集落刺激因子)通过动员HSCs(造血干细胞)和诱导血管生成，成功的提高了脂肪移植的存活率。然而，高剂量的G-CSF会延长炎症，并导致严重纤维化，导致脂肪再生和脂肪移植的存活率降低[33]。Zielins等在2017年研究发现纯化后的脂肪源性间质细胞与未纯化的间质血管细胞相比，纯化后的脂肪源性间质细胞具有更高的存活率[34]。Siemionow等在2017年提出了用神经鞘膜包裹脂肪以维持脂肪体积和活性的新思路，并设计了对照试验加以验证，结果发现将脂肪移植物填充进入神经鞘管并移植入小鼠体内，其体积在12周后仍然能够保持100%。而仅移植脂肪片的小组在12周后，脂肪片被100%吸收。虽然用于此次实验研究的脂肪移植物相对较小，但考虑是因为此实验为小动物实验的因素，所以他认为这个实验的结果所证明的用神经鞘膜包裹脂肪以维持脂肪体积和活性的思路是有可行性的，并将为进行大型动物实验以及临床试验探究提供可行的参考[35]。Picard等在2017年将富含血小板的血浆(PRP)加入自体脂肪移植物并在研究后发现，由于血小板在激活后会释放出一些重要的生长因子，所以PRP可能会增加脂肪源干细胞的增殖和分化，提高脂肪细胞的血管化，并可能阻止移植脂肪细胞的凋亡，进而达到提高脂肪移植成活率的目的[36]。

2.2 探索提高椎管内硬膜外脂肪移植可行性的成果

随着脂肪移植新技术的出现，人们也在硬膜外脂肪移植方向上开始了诸多新的探索，例如：慈元等在2004年通过动物实验将脂肪颗粒与生物蛋白胶联合移植，将实验结果进行统计学分析，发现自体脂肪颗粒与医用生物蛋白胶联合应用，可防止脂肪颗粒流失，从而提高脂肪存活率，更有效地预防术后硬膜外粘连[37]。王春祯等在2008年通过临床实验并随访，统计结果并分析发现，带蒂脂肪片加几丁糖能够预防腰椎间盘突出术后硬膜外瘢痕形成与粘连[38-39]。成亮等在2011年对64只新西兰兔随机分为模型组、尿激酶组、自体脂肪颗粒组、尿激酶+自体脂肪颗粒组，各16只，而后切除椎体并作实验处理后得出结论发现模型组粘连明显，单用自体脂肪颗粒或尿激酶也均有轻度粘连，而尿激酶+自体脂肪颗粒组无明显粘连[40]。Xu等在2012年利用兔椎板切除术模型研究，将在兔皮下脂肪中分离所得脂肪干细胞播种在以聚乳酸-羟基乙酸共聚物为主要成分的细胞支架上，并在体外诱导7天形成细胞支架复合体，将该细胞支架复合体移植到椎板切除术区进行组织学检查后发现，在手术后的24周内，有明显的脂肪组织覆盖在硬膜外，并通过阳性油红染色进一步证实了硬膜外脂肪的再生，再生的脂肪组织有效的防止了术后的硬膜外纤维化[8]。

3 临床应用硬膜外脂肪移植仍存在的问题

由于椎管内硬膜外的血运不够丰富，脂肪移植物本身的再血管化能力差，所以在该部位进行脂肪移植后仍然存在移植物成活率低的问题，并且目前世界上尚无对于脂肪移植的操作规范和标准，虽然目前学者致力于研究提高脂肪移植成活率的研究并有了一定程度的成果，但是这些成果能否应用于硬膜外脂肪移植，临床可用性是否足够我们正视，仍然是一个需要我们继续探究的问题。