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【摘要】 [目的]研究脊髓髓外冲击负荷对脊髓血流及诱发电位的影响,探讨脊髓损伤后脊髓血流与诱发电位变化的规律，以及它们之间的相关性。[方法]选用雄性SD大鼠120只,随机分为4组,每组30只,A组为假手术组,B、C、D为实验组，在大鼠T10椎板处分别给予10、15、20 N的椎板外冲击负荷。术后0 min，1、6 h，1、6、12、24 d时间点测量冲击负荷位置的脊髓白质、灰质血流以及SEP、MEP测量，进行相关性分析。[结果]脊髓内灰质白质的血流表现出随冲击负荷的增加而减小的趋势。A组脊髓血流及SEP、MEP无明显变化，B组脊髓血流及SEP、MEP出现一过性降低然后恢复正常，两组之间无明显差异。C、D组脊髓血流及SEP、MEP均表现为持续下降后再缓慢的回升的规律性变化，其中C组在24 d恢复正常，D组在24 d时仍然低于正常，经统计学分析脊髓血流与诱发电位具有明显的相关性。[结论]椎板外冲击负荷通过改变脊髓血流来影响脊髓的功能，并且脊髓血流和诱发电位有明显的相关性。
【关键词】 冲击; 脊髓血流; 诱发电位; 脊髓损伤
Relevant research of spinal cord blood flow and the evoked potential by the extramarrow impacting∥LIU Haichun,SANG Xiguang,CHEN Yunzhen.Trauma and Orthopedic Deparment,Shandong University Qilu Hospital,Jinan 250012,China
Abstract：To research the influence of spinal cord blood flow(SCBF) and the evoked potential(EP) by the extramarrow impacting and to explore the correlation and regularity between the spinal cord blood flow and evoked potential after spinal cord injury.Normal 120 SD rats were randomized into 4 groups,with 30 in each.Group A was the control group.In groups B,C,D,impacts of 10,15,20N were given to lamina respectively.The blood flow of impacting position and evoked potential were observed at different time points including 0 min,1 h,6 h,1 d,6 d,12 d,24 d.The blood flow of spinal cord represents a dimning trend with the impacting load raising.The blood flow of group A,had no marked change,the SEP and MEP also.The blood flow of group B represented a temporaly lowing ,then recovered normal,the SEP and MEP also.The blood flow of group C and D represented a continuous lowing ,then slowly raising.The group C recovered normal at 24d,the group D still lower than normal.The impact load to lamina can influence the spinal cord function through altering the spinal cord blood flow.There is evident correlation between the SCBF and EP.
Key words：impacting; spinal cord blood flow; evoked potential; spinal cord injury
脊髓血流供应是保证神经细胞功能的基础。以往研究主要集中于脊髓直接损伤后的血流或者节段动脉阻塞后脊髓血流的变化。本实验采用一种椎板外的冲击负荷，对脊髓没有直接的损伤，同时测量相应部位的血流，并通过测量脊髓的诱发电位来研究创伤后脊髓血流与神经功能的相关性。
1 实验动物
选用健康雄性SD大鼠120只，体重300±30 g，鼠龄120±5 d，由山东大学动物实验中心提供。随机分为4组，每组30只，其中A组为假手术对照组，切开皮肤后不进行冲击负荷即在各个时间点进行各项指标的观察。B、C、D 3组分别给予10、15、20 N的椎板外冲击负荷，在相应的时间点进行指标观察。
2 实验方法
2.1 实验动物冲击模型的制备
使用1%的戊巴比妥钠0.3 ml/100 g腹腔麻醉，观察大鼠的呼吸心跳，平稳后将大鼠脊柱牢固夹持在操作部位上下方的棘突椎板，避免在实验过程中脊柱的异常反跳活动造成脊髓的损伤。
行胸背部正中切口，逐层分离并显露T8～12棘突，确定T10，将固定台上的悬臂夹持固定在T9～11椎体的两侧，进一步加强脊柱节段的固定。
冲击负荷的建立：将打击器的“U”形头凹陷对准棘突，两侧缘对准椎板，紧密接触，调节各组的打击强度，以2 m/s的速度锤击椎板，连续3次，制成脊髓椎板外的冲击负荷模型。
2.2 脊髓血流的测量
使用氢清除法测量脊髓血流。显微镜监视下将铂铱氢电极(直径0.1 mm，尖端露出0.3～0.5 mm)沿脊髓T10节段背侧中线旁开0.5 mm处插入固定，根据插入深度的不同，分别测量脊髓灰质(0.5 mm)和白质的血流(0.3 mm)。通过橡皮导管在大鼠外鼻孔处给予10%氢气吸入约1 min，中断氢气吸入后，继续描记至氢分压降到氢气灌注前基线水平。采用Guha的方法分析氢清除曲线，通过半对数图计算脊髓血流。
每组动物随机选取6只分别在冲击后0 min，1、6 h，1、6、12、24 d分别测量冲击部位的脊髓灰质和白质的血流。
2.3 脊髓诱发电位的测量
冲击负荷后脊髓SEP、MEP监测：每组的动物在麻醉前、麻醉后操作前、实验完成后0 min，1、6 h，1、6、12、24 d随机选取6只，进行SEP、MEP的检测，分析所记录的SEP、MEP波形的潜伏期、峰间波幅。
2.4 统计学方法
用SAS统计软件处理数据，样本均数用±s表示，所有数据两两间比较使用t检验，多组比较采用方差分析，P<0.05有统计学差异。C、D组内各项观察指标相关性采用直线相关分析。
3 结 果
3.1 脊髓血流的变化 脊髓内灰质白质的血流表现出随冲击负荷的增加而减小的趋势。A组的灰质白质血流在测量过程中没有明显的差别。B组灰质血流在冲击0 min出现一过性的降低，1 h测量时即恢复正常，白质血流没有明显的变化。C组灰质白质血流在0 min时即出现降低，随后逐步的回升，24 d时恢复正常。C组内的灰质白质血流变化表现为一致性。在12 d内的各时间数据和A组有显著差异。在24 d时无明显差别。D组灰质白质血流在0 min时即下降，在6 h时下降到最低，随后逐步回升，到24 d时灰质为正常值的79%，白质为正常值84%。D组各时间的血流数值和A组有显著的差别，灰质白质的血流变化都表现为持续下降后的再增加，均在6 h达到血流的最低值，24 d时仍然低于正常。
3.2 诱发电位的变化、
多样本均数比较发现，A组在操作中各个时段的SEP、MEP的潜伏期、波幅没有明显的变化，排除了各项操作如测量脊髓内压和脊髓血流对脊髓电生理活动的影响。A、B组之间没有明显的差异，说明在此强度下的椎板外操作对脊髓的电生理没有异常的影响。
SEP监测： C组波幅在冲击后的0 min没有变化，1 h出现明显的降低，在1 d时最小，约为85%，在24 d时和对照组无差别。潜伏期在0 min、1 h没有变化，6 h出现明显延长，1 d达到最高峰约为25%，随后逐步下降，在12 d时基本恢复正常。SEP的波幅比潜伏期的提前出现发生变化说明波幅较潜伏期变化更加灵敏。
D组SEP在冲击后0 min波幅即降低约为90%，随后逐渐下降，1 d时到达最小值，约为正常值的75%，随后逐渐恢复，24 d时约为正常的87%。潜伏期在0 min时延长约15%，随后逐渐增加，1 d时达到潜伏期最长，约较正常值延长 45%，随后下降在24 d时约较正常值延长20%。
MEP监测：C组波幅在0 min的时候就出现了降低，约为正常值的90%，随后逐渐下降，在1 d时波幅最小，约为正常值的80%，随后逐渐恢复。。潜伏期在0 min的时候没有变化，1 h出现延长，1 d时最为明显约为22%，随后逐渐的降低。二者在24 d恢复正常。
D组波幅0 min时下降，约为正常的85%，逐渐下降，1 d时达到最小约为70%，逐渐恢复，在24 d约为正常的81%。潜伏期0 min即明显的延长约15%，在1 d时达到最大延长约40%，随后逐步的恢复，在24 d时约较正常延长25%。
D组在操作完成后的各个时间段和C组有显著的差异(P﹤0.05)。
3.3 相关性分析结果
观察指标之间进行直线相关分析。C、D组椎板外冲击负荷后脊髓血流和诱发电位呈明显统计学意义上的直线相关性。
4 讨 论
4.1 脊髓血流与脊髓损伤的关系
在脊髓损伤模型中最为常见的血流变化是血流下降，偶尔有报道能够引起脊髓白质的充血。有文献报道猴的轻度的脊髓损伤模型中在损伤部位出现脊髓充血，并且在损伤临近的部位如果系统血压升高，就会经过自我调节来调整脊髓血流[1,2]。Chehrazi等[3]发现在重物坠落伤造成的脊髓损伤模型中脊髓的血流没有明显的下降。因此脊髓创伤后是否存在缺血的争议在于造成脊髓损伤的严重性、进行脊髓血流测量的位置是否为损伤部位以及脊髓损伤后系统动脉压的变化。
数据说明随着冲击负荷的增加，对脊髓血流的影响增加，负荷越大，脊髓血流下降的越明显，冲击负荷增加和脊髓血流减少之间呈线性关系。
作者在实验中发现在B组10 N的冲击负荷时脊髓灰质血流在最初存在一定程度的波动，随后即正常，可能是由于冲击时引起灰质血管的一过性的痉挛，而这种负荷又不至于造成脊髓血管的破坏，所以没有进一步的血流降低，在血管痉挛解除后血流恢复正常。白质血流没有明显的变化说明在冲击负荷下主要是对脊髓灰质的血管产生作用，灰质的血流变化没有影响到白质。
15 N冲击负荷后脊髓灰质血流表现为明显的下降，说明在脊髓损伤后在损伤部位微循环血管破坏，血管平滑肌细胞被周围组织的水肿直接的或者间接的损坏，因此失去了血管的舒缩功能，即是血管功能的瘫痪。但是在损伤后血管平滑肌细胞重新获得运动功能，血流的供应可以一定程度的恢复，表明损伤脊髓的血管舒缩活动恢复，血流最终能够恢复到接近于正常值。
说明除了在最初的冲击时对脊髓血流的影响外，还可能由于血流的下降对脊髓微循环的血管产生了继发性的破坏，导致了血流的持续的下降，持续的血流下降对血管产生进一步的损害[4]。尽管血管痉挛解除后使脊髓部分血供得以缓慢恢复，而损伤血管恢复血供需要血管的重建，这需要较长的时间来完成，所以在1 d时脊髓血流量才开始恢复，但在24 d内与同时相点对照组脊髓血流量相比较仍有显著性差异，这说明20 N冲击负荷可以导致轻度的不完全性脊髓损伤，一旦脊髓血流遭受损害，血流的下降又引起了缺血性的继发性损伤，其恢复需要较长时间。
4.2 诱发电位与脊髓血流的关系
损伤后脊髓血流的减少随时间加重。脊髓损伤后的功能改变可以通过电生理技术测量，而且在实验中作者发现诱发电位和椎板外冲击后脊髓血流变化明显的相关[4]。诱发电位的改变可归因于冲击后引起的脊髓血流下降。脊髓血流的恢复与脊髓损伤后功能的恢复密切相关，这就为通过药物改善脊髓血流来促进神经功能提供了理论依据[5,6]。
有研究发现诱发电位对机械性损伤和缺血性损伤有不同的敏感性，对机械性损伤反应较迅速，而对缺血性损伤反应较慢。实验中发现D组在冲击后立即出现诱发电位的改变，可以认为20 N的冲击在早期即造成脊髓微循环变化以及脊髓组织一定程度的病理改变，而在15 N的时候主要是脊髓的微循环变化，组织发生病理变化相对较晚程度较轻。
B组10 N的冲击负荷时尽管脊髓的血流在0 min时出现轻微的变化，但是脊髓的SEP、MEP没有明显的改变，说明这种负荷下引起的血流变化可能归因于冲击导致的血管痉挛，没有血管及脊髓组织的损伤，在痉挛解除后血流随之正常，这种血流的微弱的变化不足以引起脊髓电位的改变。
C组在冲击负荷后的早期阶段，波幅下降，潜伏期没有变化，说明波幅改变是血流改变的一个典型的表现，潜伏期不能代表冲击负荷后的最初的脊髓血流的变化。Kobrine等发现脊髓白质对缺氧耐受力比神经细胞要高，也可能是潜伏期迟发变化的一个原因。在15 N的冲击负荷下MEP波幅和潜伏期首先发生变化，这是由于冲击负荷后引起的脊髓血流变化首先发生在脊髓灰质中央及前侧方，血流的改变导致MEP传导通路上的神经细胞发生变化继而影响MEP。脊髓灰质的血流变化能够引起局部的循环再分配，特别是脊髓后方灰质和白质的血流供应，造成SEP传导通路的病理改变。因此SEP改变代表灰质微循环破坏后继发的白质血流的变化，所以较MEP的变化延迟出现。
在D组严重冲击负荷时，MEP下降明显，表明MEP对损伤更为敏感，和临床上更相关。MEP可以更好的预测冲击负荷对脊髓损伤。SEP、MEP的逐渐恢复说明在当前的模型中病理改变是可以恢复的，但是SEP的恢复并不能代表脊髓的运动功能恢复正常。MEP描述运动功能比SEP更为可靠，而且可以反映脊髓的残留功能，并可反映其预后。从本实验可以看出MEP先于后肢运动功能恢复，对运动功能的恢复有预测作用。
在本研究D组中MEP潜伏期和波幅在冲击后变化持续加重值得注意，这个变化和脊髓血流的最低值并不一致。这个现象暗示了在这种冲击伤的模型中损伤后脊髓血流的改变可以引起更进一步的继发性损伤，诱发电位和血流的变化与这种继发性的损伤有明显的相关性。其机制可能是在20 N的冲击负荷时一方面引起脊髓血管的痉挛，一方面引起血管的破坏，导致脊髓的水肿。脊髓水肿和脊髓血流之间形成了恶性的循环，造成持续的血流下降。而持续的血流下降不可避免的加重血管内皮细胞的进一步损伤，通透性改变水肿加重，进一步的降低脊髓血流，长期的低灌注造成了较多的神经细胞继发性损伤，导致电生理的明显的变化。在1 d后这种继发性的损伤逐渐减轻，电生理逐渐的向正常恢复。
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作者单位：山东大学齐鲁医院骨创伤科， 济南 250012