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【摘要】 ［目的］探讨角蛋白(keratin substance，KS)人工腱膜材料用于预防全椎板切除术后硬脊膜黏连的效果。［方法］Wistar大白鼠60只，随机分3组，每组20只，咬除T12全椎板，造成2 mm×8 mm大小的椎板缺损，加入不同处理因素，A组：空白对照组；B组：人工腱膜组；C组：自体腱膜组。术后2、4、8，12周处死动物，各时间点大体观察采用Rydell瘢痕黏连程度评级标准评分。完整取出T12节段，包括椎旁肌。经HE染色后，镜下组织学观察采用改良Nussbaum标准行评分。同时切取2，4、8、12周人工腱膜组硬膜外瘢痕组织进行透射电镜观察。所测数据行Kruskal-Wallis秩和检验，取α<0.05作为统计显著差异的标准。［结果］KS人工腱膜材料无毒性和排异反应：A组的Rydell评分，改良Nussbaum评分高于B、C组(P<0.05)，B组C组比较无差别(P>0.05)。B、C组与对照组比较，均能够明显减少椎板切除术后的硬膜外瘢痕形成。［结论］硬膜外瘢痕黏连主要来自硬膜后方的血肿和成纤维细胞(fibroblast，FB)的增殖。KS人工腱膜具有良好的组织相容性，无局部及全身的不良反应，具有良好物理屏障作用。将KS人工腱膜放置在椎板缺损处，能够有效的防止纤维组织侵入椎管，预防硬膜外瘢痕黏连。在动物实验中，KS人工腱膜能够安全有效的预防椎板切除术后硬膜外瘢痕黏连。
【关键词】 人工腱膜 硬膜外瘢痕 椎板切除术 预防
An experimental study on prevention of dura mater spinalis adhssion after laminectomy by using keratin substance (KS) artificial fasciae∥
YIN Hailei, ZOU Yunwen, CHU Yanchen, et al.
The Affiliated Hospital of Qingdao University Medical College, Qingdao 266003,China
Abstract：［Objective］To study the effect on prevention of dura mater spinalis adhesion after laminectomy through an experiment by using keratin substance (KS) artificial fasciae.［Method］Sixty rats were randomly divided into three groups, each had 20. In all rats, total laminectomy were performed at T12 levels led to the defects of 2 mm×8 mm. The group A were sutured directly, which was regarded as control group; covered with artificial fasciae in group B; with self-faciae in group C. The animals were killed at the 2nd, 4th, 8th, 12th week after operation respectively, and macroscopy assessment was done with the help of the Rydell Criterion. The spine segment of T12 was removed en bloc including the paraspinal tissue, and all specimens were stained with hematoxylin and eosin. Improved Nussbaum Criterion was used for the following optical microscopy assessment. Transmission electron microscopy was performed on posterior epidural scar obtained from group-B at the 2nd, 4th, 8th, 12th week after operation respectively. The nonparametric Kruskal-Wallis test was used to determine the differences between the three groups, and a P value of <0.05 was considered statistically significant.［Result］The use of the KS artificial fasciae caused no adverse effects. According to the Rydell and improved Nussbaum Criterion A-group was statistically significant difference from B and C-group (P<0.05).However, no significant difference between group B and C was observed(P>0.05).So compared to the control group, KS artificial fasciae and self-fasciae significantly reduced the formation of epidural fibrosis after laminectomy.［Conclusion］KS artificial fasciae have the best biological compatibility with the tissues with no adverse effects. The posterior hematoma and fibroblast (FB) are the main source of the epidural fibrosis.As placement of KS artificial fasciae over the laminectomy defect in rats could provide a physical barrier against invasion of fibrous tissue into the vertebral canal,and peridural fibrosis after laminectomy would be effectively prevented. KS artificial fasciae is safe and effective in limiting the direct contact by the postlaminectomy epidural fibrosis in rats.
Key words：artificial fasciae; spinal epidural fibrosis; laminectomy; prevention
全椎板切除术是治疗椎管狭窄症的常用方法之一。手术后常形成硬脊膜黏连。过量的硬膜外瘢痕的形成引起硬膜和神经根的圈合，进而引起腰腿痛等［1］下腰椎手术失败综合征(failed back surgery syndrome，FBSS)。手术效果差，手术风险大。因此，预防椎板切除术后硬膜外瘢痕黏连对手术的成功意义重大。预防的方法很多，多数研究者应用不同的材料置入椎板缺损处，如明胶泡沫、微原纤维胶原硅胶膜、项韧带、羧甲基纤维素、透明质酸、可吸收乳酸膜、游离脂肪［2］、聚乳酸、膨体聚四氟乙烯(ePTFE)、聚合纤维素(PCMC)［3］、几丁糖膜［4］、ADCON-L等。这些材料能广泛应用于临床的并不多。本文作者采用青岛大学医学院附属医院邹云雯教授与广州南方医科大学王铁丹教授共同研制开发的一种新型可吸收性天然生物膜人工材料，即角蛋白(keratin substance，KS)人工腱膜材料，以探讨其预防瘢痕形成的效果及价值。
1 材料和方法
1.1 实验材料
KS腱膜，是用动物的小肠经过刮制，角蛋白物质强化和生化处理，去掉了抗原性，而形成一种抗原性很低的胶原蛋白纤维膜。
1.2 实验动物与分组
成年雄性Wistar大鼠，体重300～350 g，随机分3组，每组20只， A组：空白对照组；B组：人工腱膜组；C组：自体腱膜组。
1.3 动物模型的制备过程
10％水合氯醛(0.35 ml／100 g)腹腔麻醉，动物取俯卧位，取腰背部切口，咬除T12全椎板，造成2 mm×8 mm大小的椎板缺损，切除部分黄韧带，保留完整硬膜，应用生理盐水冲洗创面3次，纱布轻拭干净，冲除碎骨屑，彻底止血。实验组置入KS人工腱膜，自体健膜组置入自体筋膜，空白对照组不置入材料。
1.4 观察指标
分别于术后2、4、8、12周处死动物，取手术节段的整段脊柱，包括椎旁肌，行大体观察以及组织学观察；同时切取2、4、8、12周人工腱膜硬膜外瘢痕组织块约1mm×1mm×1mm大小，JEM-1200EX透射电子显微镜观察。大体观察：各时间点在手术显微镜进行解剖观察，按照Rydell瘢痕黏连程度评级标准评分，标准为：将硬膜外黏连程度分为4级：(1)0级：硬膜囊与瘢痕组织无明显黏连； (2)Ⅰ级：硬膜外有稀疏而散在的膜性黏连，但黏连易与硬膜分离； (3)Ⅱ级：硬膜与瘢痕黏连较广泛而紧密，但仍可钝性分离，分离后硬膜仍完整； (4)Ⅲ级：黏连紧密，硬膜与瘢痕需锐性分离，分离后硬膜难以保持完整。组织学观察经HE染色后，按改良Nussbaum标准行组织学评分。改良Nussbaum标准为：(1)0.5分：硬膜黏连面积<25％，或硬膜外胶原稀疏，或瘢痕无明显向侧后方延伸；(2)1分：硬膜黏连面积25％～50％，或胶原较致密，或瘢痕向侧方延伸达神经根与椎板间，但未压迫硬膜囊；(3)1.5分：硬膜黏连面积>50％，或硬膜外胶原致密，或瘢痕包绕一侧或双侧神经根，硬膜囊受压变形。每项1.5分，合计4.5分，以评分分级：Ⅰ级：0.5≤评分≤1.5； Ⅱ级：2.0≤评分≤3.0； Ⅲ级：3.5≤评分≤4.5。
1.5 统计学处理
肉眼及光镜检查结果行Kruskal-Wallis秩和检验，取双侧α<0.05作为统计显著差异的标准。
2 结果
2.1 大体观察
2周：KS人工腱膜组肌层组织稍水肿，质地较脆，深层可见人工腱膜覆盖于硬膜上，易从硬膜上取下；对照组分离后见已部分机化，与硬膜黏连，但较易分开； 自体腱膜组较易分开。4周：人工腱膜组切开肌肉层可见有瘢痕组织形成，但质脆易切开，其内有一潜在间隙，硬脊膜光滑；对照组有较多瘢痕组织形成，质较脆，与硬脊膜广泛黏连；自体腱膜组腱膜组织萎缩，较易分开。8周：人工腱膜组缺损处瘢痕与硬脊膜间有潜在间隙，人工腱膜与周围组织无法区分；对照组缺损处有大量瘢痕组织增生，质坚韧难以分离，对硬膜有明显压迫；自体腱膜组缺损处瘢痕与硬脊膜间有潜在间隙，但腱膜组织萎缩明显。12周：可见覆盖于缺损上质脆的拱形骨痂，瘢痕与硬膜间有潜在间隙存在，硬膜表面光滑；对照组瘢痕组织体积与8周时相比较无明显变化。Rydell瘢痕黏连程度评分(表1)。
表1 Rydell瘢痕黏连程度评分（略）
3组结果经Kruskal-Wallis秩和检验，H=17.7055,P<0.05，A黏连程度高于B和C(P<0.05)，BC比较差别无统计学意义(P>0.05)。
2.2 组织学观察
对照组：2周硬膜与瘢痕组织(scar tissue，ST)间有一潜在间隙，内有散在的血细胞团块；瘢痕组织中成纤维细胞(fibroblast，FB)增生活跃。4周硬膜与ST间的间隙为炎性细胞浸润；瘢痕组织内FB数量明显多于实验组，核染色较淡；并观察到在脊髓侧方的硬膜和骨组织之间有纤维组织形成。8周大量ST形成，与硬脊膜己无明显界限；FB继续增生活跃。12周ST和硬膜进一步贴紧；ST中细胞成分有所减少，可见毛细血管的再生(图1)。
实验组：2周可见硬膜与外侧ST间有一间隙，内无细胞和组织成分；在ST的内层整齐排列一层血细胞；瘢痕组织中可见少量的炎性细胞。4周硬膜与ST间的间隙继续存在，ST中FB增多，并有分泌的胶原成分。8周硬膜与ST间隙无明显变化，FB已有所减少。12周硬膜与ST间的间隙继续存在，有少量细胞成分侵入，但未形成成片的组织结构， ST中可见FB及分泌的胶原，并可见有散在成骨现象(图2)。
自体腱膜组：4～8周移植物萎缩明显，成纤维细胞和纤维细胞较少，硬膜与ST间隙存在，12周间隙存在，周围瘢痕组织致密。改良Nussbaum组织学评分(表2)。
表2 改良Nussbaum组织学评分（略）
3组结果经Kruskal-Wallis秩和检验，H=19.2318,P<0.05，A黏连程度高于B和C(P<0.05)，BC比较差别无统计学意义(P>0.05)。
2.3 透射电镜观察
2周电镜下生物性人工腱膜内无细胞成分，纤维致密，周围组织可见巨噬细胞存在，其胞质内有较多的溶酶体(图3)；4周电镜下生物性人工腱膜的纤维出现断裂，未见成纤维细胞，其断裂处常贴服紧密的巨噬细胞，其胞质内有较多的溶酶体和内吞体(图4)； 8周生物性人工腱膜被降解吸收，可观察到粗面内质网发达的成纤维细胞和长短不等的胶原原纤维，巨噬细胞少见；术后12周，生物性人工腱膜在电镜下，可见成纤维细胞胞体伸出多个薄翼状突起插入纤维束之间，胞核扁椭圆型，着色变深，胞质内粗面内质网减少、高尔基复合体不发达。
3 讨论
3.1 椎板切除术后瘢痕形成及防治方法
椎板切除术后硬膜黏连是FBSS最常见的病因之一，对此手术和非手术效果均较差。再次手术效果成功率只有30％～35％，并且15％～20％的病例症状会加重［5,6］。
椎板切除术后硬膜外黏连形成的机理Key和Ford于1948年首先提出硬膜外纤维化形成的“前源学说”；LaRocca和MacNab于1974年提出了瘢痕形成的“后源学说”，建立了椎板切除膜理论。这一理论后被众多的骨科学者接受。根据这一理论，学者们推论在硬膜和骶棘肌之间放置一屏障材料就可减少或阻止硬膜周围纤维组织的增生。Songer提出了硬膜外纤维化形成的“三维立体学说”。他的研究发现硬膜周围的纤维化既来自后方损伤的骶棘肌，又来自前方损伤的纤维环和后纵韧带。孙康认为纤维化的形成与黏连主要缘于椎管后方的创伤，血肿和纤维细胞的增殖。
本实验椎板切除术后未作椎间盘摘除，瘢痕黏连主要来自后方的血肿和FB的增殖。因此，认为术中应该彻底止血，避免感染，因血肿和感染是造成硬膜黏连的重要因素。使用微创操作技术，尽量修平椎板切除边缘的骨质。尝试用KS人工腱膜材料覆盖残留的瘢痕组织以及裸露的骨质和硬膜。显露病变应创伤小且显露良好，解除黏连。但如黏连广泛，局限的显露不能保证安全，应做较广泛的显露，如采用半椎板或全椎板切除显露。从正常组织开始显露硬膜，向黏连的部分分离，要求操作细致谨慎，剥离或切除肥厚的瘢痕组织，松解硬膜和神经根，防止损伤硬膜、神经根或马尾神经。
3.2 KS人工腱膜材料的生物学特点
理想的硬膜外放置材料应该是：具有良好的生物相容性，无局部及全身的不良反应，具有优良的生物惰性，无诱导瘢痕生成作用，具有良好的生物降解性能，可按预定时间降解吸收。
KS人工腱膜降解吸收需要8周的时间，而瘢痕生成的高峰是在术后的6～8周，恰好能按预定时间降解吸收。既往的动物实验和免疫学研究证实，KS人工腱膜组织相容性好，免疫抗原性较弱，无局部及全身的不良反应。本文通过透射电镜观察KS人工腱膜材料的形态结构逐渐被同化的过程，证实该材料具有良好的组织相容性。因此人工腱膜系列研究证明，它是一种比较成熟的可吸收天然人工材料。
3.3 人工腱膜材料的防黏连作用
KS人工腱膜的预防瘢痕形成的机制：人工腱膜材料具有良好的生物相容性和物理屏障作用，起到“栅栏效应”，可有效地将血肿和成纤维细胞隔离开，从而起到预防硬膜外瘢痕黏连作用；且其生物相容性好；此外还能够抵抗背侧肌肉及瘢痕对硬膜囊的挤压作用。在一定程度上还能防止炎性物质、血肿渗入椎管。与KS人工腱膜比较，自体腱膜无血运，易发生坏死、液化、吸收、感染率高，甚至可能发生压迫马尾神经等并发症。晚期自体腱膜成活，缩小，均有可能压迫硬膜囊，因此作者认为KS人工腱膜性能优于自体腱膜。
本实验显示KS人工腱膜组的大体及组织学评分与空白对照组比较有差别(P<0.05)。因此认为用KS人工腱膜材料防止硬膜外黏连具有良好的效果，并期待其为脊柱外科手术防止硬膜外黏连提供一种较为理想的方法。
(本文附图见加页1)（略）
【参考文献】
［1］ Alkalay RN, Kim DH, Urry DW, et al. Prevention of postlaminectomy epidural fibrosis using bioelastic materials［J］.Spine，2003，28:1659-65.
［2］ 孙庆仲，闫红艳，李正维，等.前脂肪细胞凝胶植入预防腰椎术后硬膜外腔瘢痕黏连的实验研究［J］.中国矫形外科杂志，2003，11(14)：970-972.
［3］ 孙康，姜长明，张卫国，等.多聚纤维素防止手术后黏连的基础与临床应用的前瞻性系列研究［J］.中国矫形外科杂志，2002,9(2)：175-177.
［4］ 斯清庆，侯春林，蒋丽霞，等.防黏连几丁糖膜的制备和部分性能测定［J］.中国矫形外科杂志，2002,13(10)：1326-1327.
［5］ Braverman DL, Slipman CW, Lenrow DA. Using gabapentin to treat failed back surgery syndrome caused by epidural fibrosis: a report of 2 cases［J］.Arch Phys Med Rehabil, 2001,82(5):691-693.
［6］ Isla A,Alvarez F. Spinal epidural fibrosis following lumbar diskectomy and antiadhesion barrier［J］.Neurocirugia (Astur)，2001,12(5) :439-446.
作者单位：青岛大学医学院附属医院创伤手足外科，青岛 266003；解放军第401医院创伤骨科，青岛 266000