脊髓損傷后恒河猴雙下肢體重支撐的改變

趙文，魏瑞晗，饒家聲，趙璨，田鵬宇，周俠，季潤，李立峰，楊朝陽,，李曉光,

1.首都醫科大學神經生物學系，北京市100069；2.北京航空航天大學生物材料和神經再生北京市實驗室，生物醫學工程學院，北京市100191；3.國家康復輔具研究中心人體生物力學實驗室，北京市100176

脊髓損傷是指由于各種外力作用于脊柱造成的脊髓壓迫或斷裂，是一種威脅人類健康的常見疾病[1]。目前，脊髓損傷全球發病率為每年(30～40)/100萬，我國為每年(23.7～60.6)/100萬，并逐年增加[2]。脊髓損傷會造成患者感覺和運動功能損傷，引起多種并發癥，給患者及其家人和社會帶來極大的負擔。如何客觀、有效地評價患者損傷及康復程度，是脊髓損傷領域的研究熱點之一[3]。

站立時，足底壓力可以反映足部甚至全身部分功能信息[4]。在某些情況下，足底壓力的改變會比臨床癥狀、體征出現得更早[5]。脊髓損傷后，患者立位支撐能力受到影響；通過足底壓力分析有助于進行臨床損傷程度診斷及康復評估[6]。步態壓力分析在神經外科、骨科、矯形外科、康復醫學等眾多臨床領域均有廣泛應用[7-8]。

足底壓力分析有足底印記法、足底壓力掃描器法、測力板/測力臺法、壓力鞋/壓力鞋墊法等[9]。數字化步態壓力系統可以精確測量對象站立或行走中足底接觸面壓力分布情況，顯示壓力分布的輪廓和各種數據，并直觀反映脊髓損傷后肢體支撐體重的程度，測試過程更加高效、準確、直觀、方便，數據也更方便保存和處理[10-11]，已被廣泛應用于眾多基礎及臨床研究[12-13]。Foot-Scan系統是代表性的數字化足底壓力分析系統，可精準捕捉足底壓力變化以及雙下肢對壓力板的施壓比例。

本研究采用恒河猴為對象。相比其他動物，恒河猴在神經解剖結構、運動通路支配、雙足步進能力、雙足行走特征等方面更接近人類[14-15]。采用Foot-Scan系統對實驗動物直立時雙下肢足底壓力進行采集，闡明脊髓損傷對于雙下肢承重能力的影響。

1 材料與方法

1.1 實驗動物

SPF級成年雌性恒河猴6只，年齡約6歲，體質量5～6 kg，來源于中國人民解放軍軍事醫學科學院實驗動物中心。本研究已通過首都醫科大學動物倫理委員會的批準。

1.2 數據采集

手術前禁食、禁水12 h。氯胺酮1 ml肌肉注射誘導麻醉后，腹腔注射2%戊巴比妥鈉1～1.5 ml/kg深度麻醉。背部和下肢常規消毒、備皮，靜脈點滴青霉素8.0×105U/250 ml。切開背部脊髓T6-10節段皮膚和肌肉，分離骨膜，去除T8棘突，暴露T7-9硬脊膜；切開硬脊膜暴露脊髓。在脊髓中線偏右側1 mm處半切除脊髓組織1 cm。縫合硬脊膜。溫生理鹽水沖洗傷口，縫合肌肉和皮膚，紗布包扎[16]。

術前2 h，術后6周、12周，使用Foot-Scan系統采集足底壓力。輸入實驗動物出生年月、體質量等相關信息。實驗人員將恒河猴雙上肢固定后放置于測力板上，使其自然站立，確保雙下肢踩在測力板上。采集兩側足底壓力百分比。每只動物取5組有效數據。

1.3 統計學分析

采用SPSS 20.0統計軟件進行統計學分析。足底壓力百分比不符合正態分布，左右比較采用Wilcoxon秩和檢驗，手術前后3個時間點之間比較使用Kruskal-Wallis單因素分析。顯著性水平α=0.05。

2 結果

術前雙下肢足底壓力百分比無顯著性差異(P＞0.05)，術后6周和12周時，左下肢足底壓力百分比顯著高于右側(p＜0.001)。術后不同時間點右側足底壓力百分比逐漸顯著下降(p＜0.001)。見圖1。

圖1 不同時間左右側足底壓力百分比

3 討論

本研究顯示，健康動物雙下肢基本平均分擔身體重量；而右側脊髓半切除后，右下肢基本喪失承重能力，承重主要由左下肢完成；這一改變在損傷后12周內持續下降。原因可能是脊髓損傷破壞了右側下行運動傳導通路，引起實驗動物右下肢運動功能障礙。肢體長期處于廢用狀態會導致廢用性肌肉萎縮，從而出現承重能力持續下降[17-21]。肌肉發生萎縮后，恢復需要較長時間[22-24]。結果表明，脊髓損傷后神經-肌骨系統的結構和功能即使可能出現自發性恢復，對體重支撐能力的改善無意義。及時、適量的康復訓練以及合理用藥可以避免或減緩患者運動功能進一步惡化[25]。

之前有研究對脊髓損傷恒河猴的雙下肢承重能力進行測量，結果顯示損傷后12周較6周承重能力有所增加[16]。這一研究僅有3只動物，其結論很大程度上被實驗動物的個體差異所影響。本研究對6只動物進行多次的測量，盡量減小個體差異對結果的影響，結果更加可靠。

本研究局限性在于觀察時間仍然較短。后續研究將進一步延長觀察時間，并研究康復訓練對肢體承重能力的影響。

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