頸椎后凸畸形動物模型構建及其相關研究.pdf

1、研究目的：本研究通過頸椎后凸畸形動物模型的構建、同時行一系列頸椎后凸畸形的基礎和臨床研究,達到如下目的： 1.建立頸椎后凸畸形的動物模型,為頸椎后凸畸形研究提供一有效的載體。 2.通過對模型的影像學測量,證實模型后凸畸形的形成,分析畸形的特征。 3.對比正常組和模型組的ROM、彎曲剛度、關節(jié)突關節(jié)壓力的不同,分析頸椎后凸畸形生物力學的變化規(guī)律。 4.研究正常組和模型組的軟骨終板超微結構的不同,分析椎體軟骨

2、終板的軟骨細胞和基質的改變。 5.研究頸椎椎體在矢狀面上的運動變化規(guī)律,指導頸椎后凸畸形的矯形治療；提供頒脊髓矢狀徑正常參考值,篩選出較科學的評估頸脊髓病影像學標準；研究頸椎后凸畸形臨床預后和形態(tài)學測量的相關性,篩選出較科學的影像學評估標準。 6.對10例頸椎后凸畸形的患者行個性化的治療,總結頸椎后凸畸形的臨床特征和手術策略的選擇。 材料和方法： 1.38只3月大山羊、雌性、體重10-15Kg左右,終極破

3、壞組、椎板切除組(10只)、鈦纜固定組、頸椎夾板組和正常對照組各7只。同等條件下飼養(yǎng)4～6月,在術后當天、手術后3～4月、手術后5～6月攝頸椎正側位片,頸椎屈伸側位片。 2.分別對各組頸椎側位片和屈伸側位片用Photoshop CS2 9.0進行測量,按隨機的順序進行測量。測量后的數據用excel輸入電腦,測量(C2-6節(jié)段)5條線的長度(椎間盤的前,中及后緣高度,后凸節(jié)段的椎體的前緣和后緣高度)和1個角度(后切線夾角值)。

4、 3.采用新鮮山羊標本頸椎(C2-T1)節(jié)段,正常組5只,后凸畸形組5只(終板破壞組1只、椎板切除組2只、鈦纜固定1只(固定鈦纜已取出)、頸椎夾板組1只)。標本取材后兩端鋸平用聚甲基丙烯酸甲酯將C2和T1兩頭包埋,制成完整頸椎實驗標本,在萬能材料試驗機測試。測量并計算出頸椎各節(jié)段運動的ROM、彎曲剛度。同時應用壓敏片測量頸椎關節(jié)突關節(jié)的壓力狀況。 4.通過肌肉注射苯巴比妥處死動物,在血液循環(huán)中止前,取出需要檢查的椎體終板,放

5、在2.5％的戊二醛中固定。經EDTA脫鈣處理后,選取脫鈣較好的上終板從中間分成兩半,在前后兩半各較中心的位置取材,做成切片,行透射電鏡觀察終板的超微結構。實驗羊中有椎板切除組和椎體釘固定組各1只,取后凸節(jié)段頂點的終板(C3/4或C4/5的上下終板);對照組：1例正常組羊的終板(C3/4、CA/5的上下終板)。 5.在60例正常志愿者的不同體位的頸椎側位片上,測量頸椎空間位置角、頸椎下終板傾斜角、頸椎弧度的頂點；選120正常志愿者

6、的MRI片作為測量對象,測量各節(jié)段頸脊髓矢狀徑、頸椎管有效矢狀徑、M值：對61頸椎后凸畸形患者分別測量頸椎后凸畸形頂點的脊髓矢狀徑、椎管有效矢狀徑、延髓和腦交界的延髓橫徑(M值)、后凸節(jié)段后切線夾角和COBB角,研究上述測量值與臨床出現癥狀的相關性。 6.10例較嚴重的頸椎后凸畸形患者,其中頸椎骨折脫位致頸椎后凸畸形2例,退變性頸椎后凸畸形1例,椎板切除后頸椎后凸畸形1例,特發(fā)性頸椎后凸畸形6例。對他們給予個性化的治療方案,治療

7、頸椎后凸畸形。 研究結果： 1.模型組在術后3～4月頸椎后凸畸形已形成,后凸節(jié)段為C2-C5。椎板切除組：術后當天-8.90°,術后3-4月19.30°,術后5～6月20.20°；C2及后結構切除組：術后當天-25.43°,術后3～4月7.88°,術后5～6月21.97°；椎體釘組：術后當天-7.02°,術后3～4月18.07°,術后5～6月26.43°；椎體終板切除組：術后當天-9.1°,術后3～4月12.60°,術后

8、5～6月23.11°；頸椎夾板組：術后當天-11.45°,術后3～4月23.25°：正常組：顯示未有后凸畸形形成,術后當天-16.04°,術后5～6月-16.40°。 2.頒椎屈伸運動時,模型組C2/3～C4/5各節(jié)段的后切線夾角變化值相對于術后當天來說是減少的,而C5/6和C6/7節(jié)段的變化值保持不變或略增大；模型組椎間盤的椎間盤的前后高度之比和椎體前后緣高度之比在術后降低：而正常組不同時間段的比較未見明顯差別。 3.

9、在C2-3～C4-5節(jié)段,與正常組相比,后凸畸形組的ROM值有較大下降,而彎曲剛度有大幅度的上升：在C5-6和C6/7節(jié)段,兩者差距較小。正常組羊的關節(jié)突關節(jié)的接觸面積較規(guī)則,多為橢圓形,壓力分布較均勻；后凸畸形組,在C2/3～C5/6節(jié)段,關節(jié)突關節(jié)的接觸面積不規(guī)則,呈點接觸,接觸面的壓力較集中。 4.正常組顯示止常軟骨細胞結構,軟骨陷窩存在,核膜完整,核染色質均勻分布,膠原纖維排列緊密整齊,且上終板前后朱見明顯差別,上終極和

10、下終板未見明顯差別；后凸畸形組則顯示空泡變性軟骨細胞：軟骨陷窩消失,核膜不完整,核染色質結構模糊,出現大量固縮軟骨細胞,其至溶解消失,膠原纖維排列極不規(guī)整,其為松散,出現大量膠原溶解。在觀察視野中,椎板切除組上終板的前部軟骨細胞要少于上終板后部的軟骨細胞數量；在椎體釘組上終板的前部鮮見軟骨細胞,且細胞損害較后部嚴重。 5.頸椎的伸屈運動,是以頸4或頸5為弧形的中心的頸椎椎體在矢狀面上的旋轉和位移；頸脊髓矢狀徑、頸椎管有效矢狀徑及

11、M值隨著年齡的增K而減少,頸脊髓矢狀徑和M值隨著頸椎長度的增加而增加：后凸頂點脊髓矢狀徑和M值的比值與臨床癥狀出現呈主要相關性(p<0.01),其次是術前的Cobb角和后切線夾角。 6.患者畸形外觀明顯改善,頸部疼痛癥狀全部消失,神經功能明顯改善。術后頸椎MR顯示：頸椎生理曲度重建,后凸畸形區(qū)域腦脊液線清晰,脊髓未見壓迫。術后3天X線片顯示：后凸cobb角為-12.3°～11.2°,平均-2°；術后后切線夾角-14.7°～19.

12、4°,平均1°。病例1、4、5術后神經癥狀有明顯改善,AISA神經功能評分分別為D、C、D級,而其他7例患者都獲完全緩解AISA神經功能評分均為E級。 結論： 1.本實驗成功地構建出了頸椎后凸畸形的動物模型,為其研究提供一有效的載體；提示：青少年特發(fā)性頸椎后凸畸形的病因是椎體終板結構受損,或長期的頸椎屈曲狀態(tài)。 2.后凸節(jié)段多發(fā)生在C2-C5節(jié)段,后凸畸形節(jié)段的頸椎前屈后伸活動是明顯減少的,而臨近節(jié)段頸椎的活動有

13、一定程度的增大；頸椎后凸畸形的形成和椎間高度的改變,頸椎后部和前部的不平衡生長,椎體高度的丟失密切相關。 3.在后凸節(jié)段,頸椎后凸畸形組羊的ROM明顯小于正常組,彎曲剛度明顯大于正常組,但在臨近節(jié)段基本相同,甚至結果相反,這由于后凸節(jié)段領椎關節(jié)的異常融合,和臨近節(jié)段的代償反應所致；頸椎后凸畸形羊的關節(jié)接觸面積不規(guī)則,呈點狀接觸,局部受力不均勻,應力增大。 4.模型組椎體的軟骨終板軟骨細胞和基質明顯受損,軟骨終板的生長受到

14、抑制,頸椎前部短縮,形成頸椎后凸畸形。頸椎后凸畸形一旦形成,導致頸椎應力分布的進一步失衡,又會進一步加重軟骨終板損害。 5.總結出頸椎椎體在矢狀面的運動變化規(guī)律,提供椎體正?？臻g位置標準的數據,為頸椎后凸畸形的矯形提供理論基礎；提供頸脊髓矢狀徑等正常參考值；C/M比值是臨床評估頸脊髓疾病的良好標準之一；當后凸節(jié)段后切線夾角為20°和Cobb角為22°時,當后凸頂點脊髓矢狀徑和M值的比值小于0.338時,出現臨床癥狀,需治療干預。