李彥明,李 明,楊明園
(第二軍醫(yī)大學(xué)長海醫(yī)院 脊柱外科,上海 200433)
聚乙丙交酯膜聯(lián)合生物蛋白膠預(yù)防硬膜外粘連的實(shí)驗(yàn)研究
李彥明,李明,楊明園
(第二軍醫(yī)大學(xué)長海醫(yī)院 脊柱外科,上海 200433)
目的觀察聚乙丙交酯(PLGA)薄膜和生物蛋白膠聯(lián)合應(yīng)用預(yù)防椎板切除術(shù)后硬膜外及神經(jīng)根粘連的作用。方法60只成年新西蘭雄兔切除L6椎板,制作動(dòng)物模型,并探查神經(jīng)根,根據(jù)應(yīng)用材料不同分為5組:PLGA膜組、生物蛋白膠組、PLGA膜和生物蛋白膠組、明膠海綿組、對照組(0.9%生理鹽水),每組12只。術(shù)后觀察動(dòng)物的一般情況,第2、8周每組各處死6只,取標(biāo)本行大體形態(tài)觀察、神經(jīng)根活動(dòng)范圍測量及組織學(xué)觀察。結(jié)果大體觀察粘連程度及光鏡下硬膜外粘連分級,PLGA膜和生物蛋白膠組與其他各組比較差異均有顯著性意義,P<0.05。神經(jīng)根活動(dòng)范圍及光鏡下成纖維細(xì)胞計(jì)數(shù)每組在同一時(shí)間比較,PLGA膜和生物蛋白膠組與其他組比較差異均有顯著性意義,P<0.05;術(shù)后2周和8周比較,PLGA膜和生物蛋白膠組差異無顯著性意義,P>0.05;其他4組術(shù)后2周和8周比較差異均有顯著性意義,P<0.05。結(jié)論P(yáng)LGA膜聯(lián)合生物蛋白膠能有效地減輕硬脊膜及神經(jīng)根與周圍組織的粘連,而不影響切口愈合。
椎板切除術(shù);PLGA膜;生物蛋白膠;硬膜外粘連;預(yù)防
[引用本文]李彥明,李明,楊明園. 聚乙丙交酯膜聯(lián)合生物蛋白膠預(yù)防硬膜外粘連的實(shí)驗(yàn)研究[J].大連醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào),2015,37(2):114-118.
椎板切除術(shù)是手術(shù)治療腰椎間盤突出癥、腰椎管狹窄的常規(guī)方法,但術(shù)后硬膜外及神經(jīng)根粘連及瘢痕形成常導(dǎo)致腰腿痛癥狀復(fù)發(fā),即“下腰部手術(shù)失敗綜合征(failed back surgery syndrome,FBSS)”,其發(fā)生率達(dá)6%~15%[1],其中由硬膜外粘連引起者可占25%[2]。硬膜外及神經(jīng)根粘連破壞正常的解剖層次,加大再次手術(shù)的難度,增加醫(yī)源性脊髓及神經(jīng)根損傷的風(fēng)險(xiǎn)[3]。因此,預(yù)防和抑制術(shù)后硬膜外及神經(jīng)根粘連及瘢痕形成是腰椎手術(shù)成敗的關(guān)鍵,是目前脊柱外科領(lǐng)域亟待解決的難題。本實(shí)驗(yàn)建立椎板切除動(dòng)物模型,動(dòng)態(tài)觀察聚乙丙交酯(PLGA)膜及生物蛋白膠聯(lián)合應(yīng)用在預(yù)防硬膜外粘連形成中的作用,并與明膠海綿比較,為進(jìn)一步應(yīng)用于臨床提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
1.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物與方法
60只新西蘭雄兔(濟(jì)南玉海兔業(yè)研究所),體重2.5~3.0 kg。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物用10%水合氯醛腹腔灌注麻醉(3 mL/kg)后,俯臥位固定于手術(shù)臺上,退毛后常規(guī)消毒,鋪巾,取以L6棘突為中心的腰背部后正中切口,長約4 cm,顯露L6椎板,切除L6的棘突及右側(cè)半椎板,將硬膜外及L6右側(cè)神經(jīng)根周圍的脂肪等疏松組織清除干凈,硬膜裸露區(qū)面積約12 mm×6 mm。將造模動(dòng)物編號后按隨機(jī)數(shù)字法分為:PLGA膜組、生物蛋白膠組、PLGA膜和生物蛋白膠組、明膠海綿組、對照組,每組12只。PLGA膜組在硬膜裸露區(qū)直接覆蓋PLGA膜;生物蛋白膠組在硬膜裸露區(qū)噴灑1 mL生物蛋白膠;PLGA膜和生物蛋白膠組在硬膜裸露處先噴灑1 mL生物蛋白膠,使其充分與硬膜及神經(jīng)根接觸,然后覆蓋PLGA膜;明膠海綿組在硬膜裸露處覆蓋明膠海綿;對照組在硬膜裸露處噴灑生理鹽水1 mL。然后逐層縫合創(chuàng)口,放置引流條1根(術(shù)后第1天拔除),術(shù)后肌注抗生素3 d。分別于2、8周每組處死6只模型兔,行各項(xiàng)觀察。
1.2材料與儀器
吸收性明膠海綿(南昌市祥恩堂醫(yī)療器械有限公司),醫(yī)用生物蛋白膠(生物蛋白膠)(哈爾濱瀚邦醫(yī)療科技有限公司),新型生物可吸收PLGA薄膜(四川迪恩醫(yī)療器械有限公司),MJF-6數(shù)字式電子測力儀,微型拉壓力傳感器(FGP公司,法國),細(xì)胞激光顯微切割系統(tǒng)(Leica公司,美國)。
1.3觀察指標(biāo)
臨床觀察:術(shù)后每日觀察實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的肌力和活動(dòng)情況,檢查傷口愈合情況。
大體觀察:術(shù)后第2、8周每組各處死6只,取L5~L7水平部位的脊柱標(biāo)本,肉眼觀察瘢痕增生量、與硬膜及神經(jīng)根粘連的情況。瘢痕組織等級評定參考Lawson[3]標(biāo)準(zhǔn)行粘連程度評分。神經(jīng)根活動(dòng)范圍:將上述標(biāo)本在L6/7椎間盤水平將椎骨橫斷,在椎體與椎弓根交界處將椎體切除,顯露椎管的橫切面及腹側(cè)面。并將神經(jīng)根于硬膜囊起始處切斷,用血管夾夾住神經(jīng)根遠(yuǎn)端,血管夾連接微型拉壓力傳感器,經(jīng)微型拉壓力傳感器加力20 g,通過數(shù)字式電子測力儀測量,在顯示器上讀出神經(jīng)根在根管內(nèi)的活動(dòng)范圍[5]。
組織學(xué)觀察:將上述硬膜囊及周圍瘢痕組織標(biāo)本用10%福爾馬林液固定24 h后,進(jìn)行脫水和石蠟包埋,將長約1 cm的硬膜囊標(biāo)本均等分成3段,切面垂直于脊髓縱軸,每段橫切片2枚,片厚3 μm,行HE染色后于光鏡下觀察。高、低倍顯微鏡觀察硬膜外成纖維細(xì)胞、炎性細(xì)胞浸潤和瘢痕組織粘連范圍,其分級標(biāo)準(zhǔn)[6]為:0級:硬膜外無成纖維細(xì)胞和炎性細(xì)胞浸潤,無纖維粘連;I級:硬膜外成纖維細(xì)胞、炎性細(xì)胞浸潤或纖維粘連達(dá)1/3;Ⅱ級:硬膜外成纖維細(xì)胞、炎性細(xì)胞浸潤或纖維粘連達(dá)2/3;Ⅲ級:全部范圍的成纖維細(xì)胞、炎性細(xì)胞浸潤或嚴(yán)重的纖維粘連。采用計(jì)算機(jī)圖像分析系統(tǒng)進(jìn)行成纖維細(xì)胞計(jì)數(shù)。HE染色組織切片取同一放大率的組織圖像(×400),輸入計(jì)算機(jī),在顯示器上選取100 μm×100 μm作為計(jì)數(shù)范圍,用鼠標(biāo)行成纖維細(xì)胞計(jì)數(shù)。為了減少誤差,每標(biāo)本計(jì)數(shù)6個(gè)不同區(qū)域,取平均值。為避免主觀誤差,所有測定過程均采用盲法分析。
1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)方法
2.1臨床觀察
術(shù)后PLGA膜和生物蛋白膠組1只出現(xiàn)雙側(cè)后肢肌力下降;對照組2只出現(xiàn)左側(cè)后肢肌力下降,1周后均恢復(fù)正常。全部實(shí)驗(yàn)動(dòng)物術(shù)后3~6 h進(jìn)食、飲水恢復(fù)正常;切口干燥,無滲液、紅腫及感染,6~8 d后所有實(shí)驗(yàn)動(dòng)物傷口均Ⅰ期愈合。見表1。
表1 不同組別切口平均愈合時(shí)間、炎癥反應(yīng)發(fā)生率及切口疤痕增生情況Tab 1 The mean healing time of the cut,the incidence rate of inflammatory reaction and the hyperplasia of the scar in different groups
2.2粘連程度
PLGA膜組:2周時(shí)手術(shù)部位可見血腫,血腫與硬膜及神經(jīng)根間有薄膜相隔;8周時(shí)硬膜、神經(jīng)根與瘢痕間粘連,硬膜囊輕度受壓。生物蛋白膠組:2周時(shí)椎板缺損處及神經(jīng)根背側(cè)由血腫填充,硬膜囊、神經(jīng)根輕度粘連;8周時(shí)與硬脊膜及神經(jīng)根粘連,硬膜囊受壓變形。PLGA膜和生物蛋白膠組:2周時(shí)椎板缺損處由血腫填充,血腫與硬膜及神經(jīng)根間有完整的薄膜相隔,硬脊膜與椎板間松動(dòng),硬膜囊無受壓;8周時(shí)硬膜、神經(jīng)根與瘢痕間仍有一定松動(dòng),無硬膜囊及神經(jīng)根受壓跡象。明膠海綿組:2周時(shí)神經(jīng)根背側(cè)見未吸收的明膠海綿,其內(nèi)充滿血液,硬膜囊、神經(jīng)根與其輕度粘連,無明顯受壓;8周時(shí)明膠海綿部分吸收,未吸收的碎片變硬,并與瘢痕組織、硬膜及神經(jīng)根明顯粘連,硬膜囊受壓變形。對照組:2周時(shí)椎板缺損處及神經(jīng)根背側(cè)由大量血腫填充,硬膜囊、神經(jīng)根與其輕度粘連,無明顯受壓;8周時(shí)瘢痕質(zhì)地變硬,與硬脊膜及神經(jīng)根明顯粘連而難于分離,硬膜囊受壓變形。
大體觀察粘連程度及光鏡下硬膜外粘連分級,PLGA膜和生物蛋白膠組與其他各組比較差別均有顯著性意義,P<0.05。具體見表2。
表2 不同組別大體觀察粘連程度及光鏡下硬膜外粘連分級比較Tab 2 The comparison of microscopic adhesions level and epidural adhesions grading between different groups (n)
2.3神經(jīng)根活動(dòng)范圍及光鏡下成纖維細(xì)胞計(jì)數(shù)
神經(jīng)根活動(dòng)范圍及光鏡下成纖維細(xì)胞計(jì)數(shù)每組在同一時(shí)間比較,PLGA膜和生物蛋白膠組與其他組比較差異均有顯著性意義,P<0.05。每組在不同時(shí)間比較,術(shù)后2周和8周時(shí),PLGA膜和生物蛋白膠組差異均無顯著性意義,P>0.05;其他4組術(shù)后2周和8周比較差異均有顯著性意義。見表3。
表3 不同組別不同時(shí)間神經(jīng)根活動(dòng)范圍及光鏡下成纖維細(xì)胞計(jì)數(shù)Tab 3 The orbits of the nerve roots and the fibroblast counting of different groups at different times
2.4光鏡下硬膜外粘連情況
PLGA膜組:2周時(shí)可見放置在硬膜外的復(fù)合膜完整;8周時(shí)復(fù)合膜吸收消失,硬膜外間隙存在,可見多量結(jié)締組織增生,硬膜及神經(jīng)根部分粘連。生物蛋白膠組:2周時(shí)硬膜囊及神經(jīng)根周圍見肉芽組織增生,炎癥反應(yīng)明顯;8周時(shí)硬膜外瘢痕粘連廣泛,可見形成的瘢痕組織,硬膜及神經(jīng)根被瘢痕緊密愈著。PLGA膜和生物蛋白膠組:2周時(shí)可見放置在硬膜外的復(fù)合膜完整;8周時(shí)復(fù)合膜吸收消失,硬膜外間隙存在,炎細(xì)胞反應(yīng)明顯減輕。明膠海綿組:2周時(shí)明膠海綿未被吸收,其網(wǎng)眼內(nèi)見肉芽組織生成,明膠海綿周圍可見大量的結(jié)締組織與硬脊膜及神經(jīng)根愈著;8周時(shí)明膠海綿部分殘留,其網(wǎng)眼內(nèi)充滿結(jié)締組織,硬膜囊及神經(jīng)根周圍見大量瘢痕形成并與硬脊膜緊密愈著。對照組:各周期均見硬膜與背側(cè)組織廣泛粘連。2周時(shí)硬膜外手術(shù)區(qū)可見片狀出血灶,可見結(jié)締組織增生并與硬膜及神經(jīng)根部分愈著;8周時(shí)硬膜外瘢痕粘連嚴(yán)重而廣泛,細(xì)胞成分少,可見走行不規(guī)則的膠原纖維形成的瘢痕組織,硬膜及神經(jīng)根被瘢痕包繞,緊密愈著。光鏡下所見見圖1和圖2。
圖1 術(shù)后2周光鏡下硬膜外粘連情況(HE ×100)Fig 1 Epidural adhesion on two weeks postoperation (HE ×100)
圖2 術(shù)后8周光鏡下硬膜外粘連情況(HE ×100)Fig 2 Epidural adhesion on eight weeks postoperation(HE ×100)
硬膜外粘連的實(shí)質(zhì)是纖維結(jié)締組織增生修復(fù)椎板切除造成的局部缺損。作為修復(fù)細(xì)胞的成纖維細(xì)胞活化、增殖,產(chǎn)生膠原纖維,隨著膠原纖維的增多與成熟,肉芽組織轉(zhuǎn)化為瘢痕組織,在椎管內(nèi)尤其后側(cè)形成所謂的“椎板切除膜”(laminectomy membrane)[7],瘢痕主要來源于后方損傷的骶棘肌的粗糙面和手術(shù)剝離椎板骨膜纖維層,這種觀念已經(jīng)形成共識。基于這個(gè)觀念,將生物可降解材料放置在硬膜和骶棘肌之間作為預(yù)防粘連的方法,在降解吸收前可作為屏障作用預(yù)防瘢痕粘連,而肉芽增生瘢痕化結(jié)束后又可以吸收。
目前常用于臨床的防粘連材料主要有自體材料和人工合成材料。前者主要有自體脂肪、腰背筋膜、中厚皮瓣等,優(yōu)點(diǎn)是取材容易,無排異反應(yīng),缺點(diǎn)是防粘連效果不確定;后者主要有明膠海綿、殼聚糖[8]、透明質(zhì)酸鈉、聚乙交酯膜、聚乳酸膜等,優(yōu)點(diǎn)是防粘連效果比自體組織相對好,缺點(diǎn)是防粘連效果參差不齊,且炎癥反應(yīng)比自體組織強(qiáng)烈[9]。理想的硬膜外防粘連的可降解材料應(yīng)滿足以下要求;(1)能在局部存留足夠長的時(shí)間充分發(fā)揮物理屏障作用,保護(hù)損傷的硬脊膜,防止硬脊膜和脊髓及神經(jīng)根粘連的形成;(2)不會(huì)引起或加重組織損傷,不干擾損傷的愈合進(jìn)程;(3)能夠完全降解吸收。
近來研究者開始探索復(fù)合物在預(yù)防硬膜外粘連中的作用,實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)透明質(zhì)酸鈉(Hyaluronic Acid HA)復(fù)合纖維蛋白凝膠(Fibrin Glue FG)能減少實(shí)驗(yàn)動(dòng)物椎板切除術(shù)后硬膜外瘢痕形成,中長期防粘連效果較單獨(dú)使用兩種凝膠更為可靠[10]。鐘銳等[11]研究發(fā)現(xiàn),鈦網(wǎng)能穩(wěn)定椎管成型術(shù)后的形態(tài),并能有效的從三維立體角度抑制椎板切除術(shù)后硬膜周圍的瘢痕粘連,防粘連效果較單用一種材料更可靠。復(fù)合材料的應(yīng)用前景較好,是目前新的研究方向。
本實(shí)驗(yàn)使用的醫(yī)用生物蛋白膠可減少術(shù)中、術(shù)后的滲血和出血,縮短術(shù)中止血時(shí)間;封閉組織創(chuàng)面,減少其滲出及炎性反應(yīng),促進(jìn)膜的再生與修復(fù),縮短愈合時(shí)間。而PLGA膜生物相容性和血液相容性好,組織反應(yīng)輕微;膜的屏障作用確切,吸收周期適中,通過調(diào)節(jié)PLA與PGA的比例改變降解速度。
單獨(dú)使用PLGA膜,由于其為固態(tài),貼附性差,在術(shù)后的早期,血液及術(shù)區(qū)周圍的組織可以進(jìn)入PLGA膜與硬脊膜或神經(jīng)根之間,形成瘢痕組織,防粘連作用較差;單獨(dú)使用生物蛋白膠,由于其為半流體狀態(tài),又向身體低處流動(dòng)的傾向,術(shù)后不能很好的覆蓋創(chuàng)緣,同樣使它的防粘連效果大打折扣。本研究將這兩者聯(lián)合應(yīng)用,正好使其缺點(diǎn)互補(bǔ),優(yōu)勢相加,從而發(fā)揮了較好的防粘連作用。
PLGA膜和生物蛋白膠的作用機(jī)制主要是物理屏障作用,該膜在硬膜周圍結(jié)締組織增生期充分發(fā)揮屏障作用,防止瘢痕組織長入。本實(shí)驗(yàn)中,在第8周取材時(shí)該膜已完全降解吸收。組織學(xué)檢查發(fā)現(xiàn)3組刀口的愈合進(jìn)程無明顯差異,說明該膜在防止周圍瘢痕長入的同時(shí)并未影響刀口愈合進(jìn)程,局部聯(lián)合應(yīng)用PLGA膜和生物蛋白膠不影響局部組織的正常愈合進(jìn)程。
PLGA和生物蛋白膠具有優(yōu)良的生物相容性,約在術(shù)后8周即可降解吸收。從材料結(jié)構(gòu)、組織相容性、降解程度和速度等方面看,均符合生物材料的要求。本研究結(jié)果顯示,椎板切除術(shù)后置入PLGA膜和生物蛋白膠利用膜的屏障作用有效保護(hù)手術(shù)創(chuàng)面,阻止成纖維細(xì)胞侵入椎管,使硬膜與周圍組織器官之間形成纖維結(jié)締組織和肉芽瘢痕組織等結(jié)構(gòu),不影響創(chuàng)面愈合。待背側(cè)瘢痕組織形成后,PLGA膜、生物蛋白膠降解吸收,在硬膜外形成一自然腔隙,起到了隔離作用[12]。從而有效預(yù)防粘連,減少術(shù)后并發(fā)癥和粘連所致的二次手術(shù),提高了手術(shù)療效。因此,PLGA膜和生物蛋白膠聯(lián)合應(yīng)用是目前預(yù)防椎板切除術(shù)后硬膜瘢痕粘連的理想方法。
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Empirical study on PLGA membrane and bioprotein glue in prevention of epidural adhesions after operation
LI Yan-ming,LI Ming,YANG Ming-yuan
(DepartmentofSpineSurgery,ChanghaiHospitaloftheSecondMilitaryMedicalSchool,Shanghai200433,China)
Objective To approach the prophylactic function of newly production,absorbable PLGA membrane and absorbable bioprotein glue in prevention of epidural and nerve root adhesions after laminectomy. Methods We excised the L6 vertebral plates of 36 adult New Zealand male rabbits,to make vertebral plate excision model. Probe the nerve root. Then divided them into 5 groups according to different materials:PLGA membrane group,bioproten glue group,PLGA membrane and bioprotien glue group,gelatin sponge group and saline solution group. We observed clinic events of the rabbits everyday. The morphological changes of the scars were observed grossly and histologically on 2 and 8 weeks after operation,and we also measured the orbit of the nerve root. Results We observed adhesion degree grossly and epidural adhesion classification under light microscope,and found that compared to other groups,PLGA membrane combining with bioprotein glue group was statistically different (P<0.05). The range of nerve root activity and cell count of fibroblasts of each group at the same time,PLGA membrane combining with bioprotein glue group was statistically different compared with other groups (P<0.05). PLGA membrane combining with bioprotein glue group has no statistical difference on 2 and 8 weeks after surgery (P>0.05). while the other four groups were statistically different on 2 and 8 weeks after surgery (P<0.05). Conclusion PLGA membrane combining with bioprotein glue can lessen spinal dural mater and nerve root adhesions with surrounding tissue,without affecting healing of cutting edge. We may make great use of it in clinic in the future.
laminectomy; PLGA membrane; bioprotein glue; scar adhesions; prevention
論著10.11724/jdmu.2015.02.03
濟(jì)南市科技攻關(guān)資助項(xiàng)目(066029)
李彥明(1981-),男,山東臨沂人,主治醫(yī)師。E-mail:lym20050404@aliyun.com
李 明,教授。E-mail:limingch@21cn.com
R318.08
A
1671-7295(2015)02-0114-05
2014-12-17;
2015-03-16)