兔正中神经F波对脊髓压迫损伤的评估☆

郝帅 张志龙 周云飞 宋启民○☆

脊柱脊髓退行性变、外伤、肿瘤等都可引起椎管狭窄而导致脊髓压迫损伤。在脊柱脊髓外科手术中，术中操作不当也会导致脊髓压迫损伤。脊髓损伤可能是椎管狭窄引起脊髓压迫使脊髓和脊神经发生直接损伤，也可能是脊髓肿胀、血液循环障碍等引起的脊髓继发性损伤。颈胸椎椎管狭窄导致的脊髓压迫损伤的临床表现主要包括肢体感觉、运动和大小便功能障碍，严重者出现呼吸和循环功能障碍。正中神经F波可以评估前肢相关的脊髓前角运动神经元和运动神经通路的完整性[1]。本实验通过建立兔不同程度的永久性颈胸段椎管狭窄脊髓压迫损伤动物模型，研究兔前肢正中神经F波在椎管狭窄脊髓压迫损伤急性期的变化特点及其对兔前肢运动功能的预测价值。

1 材料与方法

1.1 研究对象 20只健康新西兰大白兔 （雌雄不限），体质量3.0～3.5 kg，购于上海市松江区松联实验动物场（动物合格证编号：2007001102382），所有兔养在单独金属笼子里可以自由地获取食物和水，室温维持在24～26℃，湿度为50%～65%，动物实验的环境及设施符合国家标准 (GB14925-2001)，实验动物管理符合国家科学技术委员会的相关规定。随机分组法分为四组，实验组（n=15)和对照组（n=5)。实验组分为A、B、C三个亚组（n=5），分别在C6-C7椎板间隙向尾端方向植入直径为1.0 mm、1.5 mm和2.0 mm的实心硅胶柱，实验组麻醉后记录术前F波的波幅和潜伏期作为基线，植入硅胶柱后连续观察 F波2 h，观察植入硅胶柱后F波的变化特点，记录从植入硅胶柱到F波波形稳定所需要的时间，记录F波术后波形稳定后的波幅和潜伏期。对照组在C6-C7椎板间隙向头端用椎板咬骨钳小心咬除部分C6椎板开骨孔，但不植入硅胶柱，记录术前、术后30 min和术后2 dF波的波幅和潜伏期，用于排除手术操作对F波的影响；对照组麻醉稳定后每30 min记录一次F波的波幅和潜伏期，连续记录4次，排除麻醉药物对F波的影响。所有组分别在术前和术后2 d进行前肢运动功能评分，术后2 d后取损伤脊髓切片行抗神经元核抗原(neuronal nuclei antigen,NeuN)染色后镜下观察。

1.2 手术步骤 兔耳缘静脉缓慢静推3%戊巴比妥钠 (1 mL/kg)麻醉，头顶及颈胸背部备皮，标记C6-C7棘突，常规消毒铺无菌手术巾，做纵行手术切口（6 cm），依次切开皮肤肌肉各层，沿后正中分离显露出C6-C7棘突及两侧椎板，咬除C6-C7棘突，在手术显微镜下沿C6-C7椎板间隙向头端用椎板咬骨钳小心咬除部分C6椎板后，在不影响C7椎板完整性的前提下向头端扩大椎板间隙，形成直径约3.0 mm骨孔，显露脊髓背侧黄韧带，分离并部分咬除硬脊膜外黄韧带显露硬脊膜，实验组A、B和C将不同直径长度3 cm的实心硅胶柱轻柔向尾端植入（C6以下），置管深度2 cm，确保置入的硅胶柱在脊髓髓背侧椎板内硬脊膜外,置管后X线透视确认硅胶柱植入方向，逐层缝合肌肉、皮肤各层。

1.3 兔前肢正中神经F波刺激记录方法 刺激电极阴极为刺激端，固定在兔前肢腕部关节后部正中近心端，阳极为参考电极在刺激电极远心端。记录电极的安放：记录电极阴极在前肢足底肌肌腹表面，阳极在其下方的肌腱上，其间距离约5 mm。参数设置：刺激强度3～6 mA；刺激频率1 Hz；刺激脉冲持续时间0.3 ms。记录参数：显示灵敏度500 μV/div；时间基线 5 ms/div；带通滤波范围 50～3000 Hz；信号分析时间50 ms。

1.4 Tarlov肢体运动功能评分标准[2]0分:前肢无运动，不能负重；1分：前肢可见活动，但不能负重；2分：前肢肢活动频繁或有力，不能负重；3分：前肢可支持体重，可行走1～2步；4分：可行走仅有轻度障碍；5分：行走正常。

1.5 统计学方法 采用 SPSS 17.0进行统计学分析，计量资料用x±s表示。对照组麻醉平稳后不同时间和手术前后不同时间F波的波幅和潜伏期比较采用重复测量方差分析；实验组脊髓受压迫前后的波幅和潜伏期比较采用配对t检验；等级资料比较采用秩和检验；对照组及实验组各组手术后波形平稳后波幅与基线波幅百分比（%）和各组手术后2 d的Tarlov运动功能评分应用Spearman相关性分析（双侧）。检测水准α=0.05。

2 结果

2.1 动物模型建立及F波 20只兔均顺利通过手术及术后评估，模型成功率100%。术前20只兔F波的潜伏期是（8.83±0.46） ms，波幅是（661.80±397.59）μV。

2.2 对照组 对照组麻醉后不同时间的波幅和潜伏期分别应用单组重复测量数据的方差分析，球形检验结果（=9.915和=7.968，均 P＞0.05），数据均满足球形假设，结果差异无统计学意义 (F=0.268和 F=1.728，均 P＞0.05)；对照组手术前后不同时间的波幅和潜伏期分别应用单组重复测量数据的方差分析，球形检验结果 （=1.697和=2.124均 P＞0.05），数据均满足球形假设，结果差异无统计学意义(F=2.260 和 F=0.658，P＞0.05)，见图1A。

2.3 实验组F波的波幅和潜伏期 实验组A、B和C植入硅胶柱后F波波形均即刻开始变化，表现为潜伏期延长和波幅降低，分别经过（0.36±0.17）min、（0.36±0.22） min 和 （0.32±0.13） min 波变平稳。实验组A、B和C术后波形平稳后波幅与基线波幅百分比(%)经配对样本t检验，分别与术前基线波幅与基线波幅百分比(%)比较差异有统计学意义(t=9.086、t=24.101 和 t=21.560，均 P＜0.05),见表1。实验组A、B和C手术后波形平稳后潜伏期经配对样本t检验，分别与手术前潜伏期比较差异有统计学意义 (t=4.016、t=6.544和t=21.000，均 P＜0.05)，见图 1B-1D，见表 2。

图1 各组手术前后F波波形变化，红色基线为术前波形，绿线为术后波形。(A)对照组；(B)实验组A；(C)实验组B；(D)实验组C

表1 实验组手术前后F波的波幅与基线波幅百分比

表2 实验组手术前后F波的潜伏期(ms)

2.4 脊髓切片抗NeuN免疫组织化学镜下观察对照组镜下见脊髓结构完整，脊髓前角运动神经元呈多角形结构，胞核结构清晰,见图2A；实验组A脊髓结构基本完整，大多数运动神经元形态正常，个别神经元细胞核固缩、碎裂,见图2B；实验组C脊髓正常结构基本消失，绝大部分神经元细胞体积缩小,胞核浓缩、碎裂或者溶解,见图2D；实验组B脊髓结构、神经元细胞和细胞核形态改变介于实验组A和实验组C之间,见图2C。

2.5 Tarlov前肢运动功能评分结果 实验组A、B和C术后2 d运动功能评分经两独立样本的Wilcoxon秩和检验，分别与对照组比较，差异有统计学意义 （Z=2.449、Z=2.805和 Z=2.835， 均 P＜0.05）。对照组手术后2 d运动功能评分经配对样本的Wilcoxon符号秩检验，与手术前比较差异无统计学意义（Z=0.000，P＞0.05）；实验组 A、B 和 C手术后2 d运动功能评分经配对样本的Wilcoxon符号秩检验，分别与手术前比较差异有统计学意义（Z=2.000、Z=2.041 和 Z=2.070，均 P＜0.05），见表3。

2.6 兔椎管狭窄脊髓损伤后F波波幅变化和术后2 d前肢运动功能评分的相关性分析 对照组、实验组A、B和C术后F波波形平稳后波幅与基线波幅百分比（%）与各组手术后2 d运动功能评分经Spearman相关性分析呈统计学正相关（r=0.960,P＜0.05）。

3 讨论

椎管狭窄可以引起的脊髓、脊神经和血管等重要结构受压，颈胸段椎管狭窄的临床表现为颈肩痛、感觉障碍、运动障碍和大小便功能障碍等[3]。脊髓损伤发生发展规律的认识和救治水平的提高，主要得益于实验性脊髓损伤模型研究的不断发展[4-5]。要想更好的诊治椎管狭窄引起的脊髓损伤，研究脊髓损伤的发病机制，首先要建立理想的椎管狭窄动物模型。常见的椎管狭窄动物模型包括水囊或气囊夹加压压迫型、椎管内自体碎骨粒回植型、硅胶片植入型等。本实验我们应用不同直径的实心硅胶柱植入兔椎管内硬膜外，造成不同程度椎管狭窄脊髓压迫损伤，其优越性包括：硅胶材料质地较软，柱状材料植入方便，硅胶管术中常作为引流管留置，材料本身不影响脊髓和脊神经。本实验模型成功率100%，可以在短时间内批量制作，且并发症少、死亡率低，可以再现人类不同椎管狭窄引起的脊髓损伤，是一种理想的颈胸段椎管狭窄动物模型。

图2 各组脊髓前角抗NeuN免疫组织化学染色(IHC，×200）(A)对照组；(B)实验组 A；(C)实验组 B；(D)实验组 C

表3 手术前后兔前肢运动功能评分[分,M(QL,QU)]

神经电生理技术可以用于评估脊髓和脊神经功能的完整性，目前关于运动诱发电位和体感诱发电位等在神经脊柱外科手术中的应用和动物实验研究的报道较多[6]，关于F波在神经脊柱外科手术中的应用和相关动物实验研究较少，故本实验旨在研究兔上肢正中神经F波对椎管狭窄引起脊髓损伤的评估作用，F波是周围神经受到一个超强刺激后，神经冲动沿运动神经逆向向脊髓传导，兴奋脊髓前角细胞后，冲动再沿运动神经传出并在肌肉记录到的复合动作电位[7]。F波波幅可以反映脊髓前角运动神经元细胞的功能状态[8]，F波的潜伏期可以反映脊髓运动神经根的功能状态[9],F波的波幅和潜伏期变化可以用于评估各种脊髓和脊髓运动神经的急慢性损伤[10]。本研究更进一步证实在兔不同程度的颈胸段椎管狭窄脊髓受压迫动物模型中，兔前肢正中神经F波对发现兔脊髓损伤非常敏感，本实验A、B和C组F波波形均在脊髓受压迫后即刻开始变化，表现为潜伏期延长和波幅降低，均在5 min内波形变化趋于平稳，这说明F波在椎管狭窄脊髓压迫损伤的即刻就可以发现脊髓损伤，利用F波发现脊髓损伤的敏感性这一特点，我们可以在术中应用F波监测来预防术中脊髓和神经根损伤。本研究还分析了各组F波早期稳定后的波幅变化与兔术后2 d前肢运动功能的关系，结果表明各组F波早期的波幅变化与手术后2 d前肢的运动功能评分呈显著正相关，这说明在脊髓损伤后通过检查F波可以预测脊髓的运动功能。

综上所述，我们认为兔前肢正中神经F波对发现颈胸段脊髓压迫损伤非常敏感，兔前肢正中神经F波的波形变化与脊髓的病理损害程度相关，兔前肢正中神经F波的波幅变化对预测肢体运动功能具有特异性。