一種兔腰椎側(cè)方椎間融合模型的建立及初步結(jié)果

李佳奇，王偉鑒，許亞飛，丁文元，張 為

(河北醫(yī)科大學(xué)第三醫(yī)院脊柱外科,河北省骨科研究所,河北省骨科生物力學(xué)重點驗室,河北 石家莊 050051)

腰椎側(cè)方椎間融合術(shù)相比腰后路椎間融合術(shù)，具有切口小、出血少、術(shù)后恢復(fù)快的優(yōu)點，因其微創(chuàng)融合的優(yōu)勢，逐漸受到脊柱外科醫(yī)生的認(rèn)可[1-2]。臨床研究表明：術(shù)后早期獲得堅固的椎間融合是確保良好臨床療效的關(guān)鍵[3]。目前的腰椎側(cè)方融合術(shù)是在沒有切除腰椎后方骨性結(jié)構(gòu)的前提下，直接進(jìn)行椎間融合，另作切口取自體骨行椎間融合又與微創(chuàng)的理念相違背，因此能否選擇其他融合材料及骨生長因子替代自體骨，產(chǎn)生相同甚至更優(yōu)的融合效果是側(cè)方椎間融合研究的熱點之一。由于新鮮人體椎間標(biāo)本術(shù)后不可獲得性，學(xué)者們首先試圖通過動物模型進(jìn)行相關(guān)基礎(chǔ)研究[4-6]。通過豬、狗、羊等大動物建立模型實驗成本高、樣本量有限。椎間融合的小動物模型因手術(shù)復(fù)雜、可重復(fù)性差的原因，目前不能廣泛應(yīng)用。以往報道的小動物椎間融合模型也不能很好模擬腰椎側(cè)方椎間融合術(shù)[7]。本研究設(shè)計新型椎間融合器及相關(guān)專用工具，首次建立一種可靠的嚴(yán)格模擬腰椎側(cè)方融合術(shù)的動物模型，現(xiàn)報告如下。

1 臨床資料

本實驗研究經(jīng)醫(yī)院動物倫理委員會批準(zhǔn)(Z2020-003-1)。取4月齡健康新西蘭大白兔5只，體重約2.5 kg，雌雄不限。實驗兔使用耳緣靜脈麻醉，麻醉藥為烏拉坦，濃度為20%，劑量為3.5 mL/kg。腰椎左側(cè)方備皮，根據(jù)髂骨體表位置，定位腰4/5椎體間隙，并畫線標(biāo)記(圖1A)。75%乙醇消毒、鋪巾，取左側(cè)腰部縱行切口，長約5 cm，沿骶棘肌和腰方肌的外緣與筋膜間隙暴露腰4、腰5橫突及椎體側(cè)方，顯露腰4/5 椎間盤(圖1B)。使用自制鉸刀初步剔除該節(jié)段的椎間盤、軟骨終板，使用自制植入工具于椎體間隙內(nèi)植入自制金屬鈦“U型”椎間融合器(圖2)。進(jìn)一步處理U型椎間融合器內(nèi)頭尾段椎體終板，并植入融合材料,于椎間隙相鄰椎體側(cè)方近終板處植入側(cè)方鋼板及螺釘，透視下確認(rèn)內(nèi)固定位置良好(圖3A，B)。沖洗，逐層縫合切口，紗布包扎。

術(shù)后3個月采用耳緣靜脈注入空氣的方法處死實驗兔，取材腰椎融合節(jié)段?？梢娧等诤瞎?jié)段側(cè)方大量骨贅形成，包裹側(cè)方釘板及螺釘尾帽。去除骨贅，使用改錐取下側(cè)方鋼板及螺釘，觸摸大體標(biāo)本，5個標(biāo)本均未見椎間異常活動，椎間融合良好(圖3C)。將新鮮標(biāo)本固定于4%多聚甲醛24 h以上，對標(biāo)本行MicroCT檢查，可見椎間大量橋接骨小梁，椎間堅固融合(圖4)。將組織從固定液取出置于EDTA脫鈣液內(nèi)脫鈣，至骨組織針扎可以順利通過為止，對融合組織的組織切片行HE、番紅固綠、Goldner 三色病理檢查, 結(jié)果見圖5。

圖1 實驗操作過程 A.體表畫線；B.顯露兔腰椎側(cè)方椎間盤

2 討 論

腰椎融合術(shù)經(jīng)歷了融合部位和手術(shù)入路的演變。融合部位由腰椎后外側(cè)融合，橫突間融合到腰椎椎間融合[8-9]。腰椎椎間融合因其堅強(qiáng)的力學(xué)優(yōu)勢已成為目前主流的腰椎融合方式。學(xué)者們通過開展活體動物實驗研究來探索椎間融合機(jī)制，進(jìn)一步提高椎間融合率[10-12]。小動物的椎體間融合操作難度大，目前的小動物的腰椎融合模型多為后外側(cè)融合模型及橫突間融合模型[13-15]。湯嘉軍等[7]建立了一種椎體間融合的模型，然而不能嚴(yán)格的模擬腰椎側(cè)方椎間融合手術(shù)過程。本研究首次建立了嚴(yán)格模擬腰椎側(cè)方融合術(shù)的兔腰椎椎間融合模型，本研究設(shè)計了專用工具及新型椎間融合器，取得良好初期結(jié)果，方法可行，可重復(fù)性強(qiáng)。接下來，本研究將從影像學(xué)、組織學(xué)及分子水平探究不同融合材料及骨生長因子在此活體小動物模型上的融合結(jié)果的差異，探究機(jī)制，為進(jìn)一步提高側(cè)方入路腰椎融合手術(shù)的融合率探尋新的實驗方向。