脊髓髓外沖擊負荷后脊髓血流與誘發(fā)電位變化的相關(guān)研究

1、脊髓髓外沖擊負荷后脊髓血流與誘發(fā)電位變化的相關(guān)研究【摘要】目的研究脊髓髓外沖擊負荷對脊髓血流及誘發(fā)電位的影響,探討脊髓損傷后脊髓血流與誘發(fā)電位變化的規(guī)律，以及它們之間的相關(guān)性。方法選用雄性SD大鼠120只,隨機分為4組,每組30只,A組為假手術(shù)組,B、C、D為實驗組，在大鼠T10椎板處分別給予10、15、20 N的椎板外沖擊負荷。術(shù)后0 min，1、6 h，1、6、12、24 d時間點測量沖擊負荷位置的脊髓白質(zhì)、灰質(zhì)血流以及SEP、MEP測量，進行相關(guān)性分析。結(jié)果脊髓內(nèi)灰質(zhì)白質(zhì)的血流表現(xiàn)出隨沖擊負荷的增加而減小的趨勢。A組脊髓血流及SEP、MEP無明顯變化，B組脊髓血流及SEP、MEP出現(xiàn)一過

2、性降低然后恢復(fù)正常，兩組之間無明顯差異。C、D組脊髓血流及SEP、MEP均表現(xiàn)為持續(xù)下降后再緩慢的回升的規(guī)律性變化，其中C組在24 d恢復(fù)正常，D組在24 d時仍然低于正常，經(jīng)統(tǒng)計學(xué)分析脊髓血流與誘發(fā)電位具有明顯的相關(guān)性。結(jié)論椎板外沖擊負荷通過改變脊髓血流來影響脊髓的功能，并且脊髓血流和誘發(fā)電位有明顯的相關(guān)性。 【關(guān)鍵詞】 沖擊; 脊髓血流; 誘發(fā)電位; 脊髓損傷Relevant research of spinal cord blood flow and the evoked potential by the extramarrow impactingLIU Haichun,SANG Xig

3、uang,CHEN Yunzhen.Trauma and Orthopedic Deparment,Shandong University Qilu Hospital,Jinan 250012,ChinaAbstract：ObjectiveTo 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

4、 cord blood flow and evoked potential after spinal cord injury.MethodNormal 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 ob

5、served at different time points including 0 min,1 h,6 h,1 d,6 d,12 d,24 d.ResultThe 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

6、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.ConclusionThe impact load to lamina can influence the spinal cord function through altering the spinal co

7、rd blood flow.There is evident correlation between the SCBF and EP.Key words：impacting; spinal cord blood flow; evoked potential; spinal cord injury脊髓血流供應(yīng)是保證神經(jīng)細胞功能的基礎(chǔ)。以往研究主要集中于脊髓直接損傷后的血流或者節(jié)段動脈阻塞后脊髓血流的變化。本實驗采用一種椎板外的沖擊負荷，對脊髓沒有直接的損傷，同時測量相應(yīng)部位的血流，并通過測量脊髓的誘發(fā)電位來研究創(chuàng)傷后脊髓血流與神經(jīng)功能的相關(guān)性。1 實驗動物選用健康雄性SD大鼠120只，體重300

8、30 g，鼠齡1205 d，由山東大學(xué)動物實驗中心提供。隨機分為4組，每組30只，其中A組為假手術(shù)對照組，切開皮膚后不進行沖擊負荷即在各個時間點進行各項指標的觀察。B、C、D 3組分別給予10、15、20 N的椎板外沖擊負荷，在相應(yīng)的時間點進行指標觀察。2 實驗方法2.1 實驗動物沖擊模型的制備使用1%的戊巴比妥鈉0.3 ml/100 g腹腔麻醉，觀察大鼠的呼吸心跳，平穩(wěn)后將大鼠脊柱牢固夾持在操作部位上下方的棘突椎板，避免在實驗過程中脊柱的異常反跳活動造成脊髓的損傷。行胸背部正中切口，逐層分離并顯露T812棘突，確定T10，將固定臺上的懸臂夾持固定在T911椎體的兩側(cè)，進一步加強脊柱節(jié)段的固定

9、。沖擊負荷的建立：將打擊器的“U”形頭凹陷對準棘突，兩側(cè)緣對準椎板，緊密接觸，調(diào)節(jié)各組的打擊強度，以2 m/s的速度錘擊椎板，連續(xù)3次，制成脊髓椎板外的沖擊負荷模型。2.2 脊髓血流的測量使用氫清除法測量脊髓血流。顯微鏡監(jiān)視下將鉑銥氫電極(直徑0.1 mm，尖端露出0.30.5 mm)沿脊髓T10節(jié)段背側(cè)中線旁開0.5 mm處插入固定，根據(jù)插入深度的不同，分別測量脊髓灰質(zhì)(0.5 mm)和白質(zhì)的血流(0.3 mm)。通過橡皮導(dǎo)管在大鼠外鼻孔處給予10%氫氣吸入約1 min，中斷氫氣吸入后，繼續(xù)描記至氫分壓降到氫氣灌注前基線水平。采用Guha的方法分析氫清除曲線，通過半對數(shù)圖計算脊髓血流。每組動

10、物隨機選取6只分別在沖擊后0 min，1、6 h，1、6、12、24 d分別測量沖擊部位的脊髓灰質(zhì)和白質(zhì)的血流。2.3 脊髓誘發(fā)電位的測量沖擊負荷后脊髓SEP、MEP監(jiān)測：每組的動物在麻醉前、麻醉后操作前、實驗完成后0 min，1、6 h，1、6、12、24 d隨機選取6只，進行SEP、MEP的檢測，分析所記錄的SEP、MEP波形的潛伏期、峰間波幅。2.4 統(tǒng)計學(xué)方法用SAS統(tǒng)計軟件處理數(shù)據(jù)，樣本均數(shù)用s表示，所有數(shù)據(jù)兩兩間比較使用t檢驗，多組比較采用方差分析，P0.05有統(tǒng)計學(xué)差異。C、D組內(nèi)各項觀察指標相關(guān)性采用直線相關(guān)分析。3 結(jié) 果3.1 脊髓血流的變化 脊髓內(nèi)灰質(zhì)白質(zhì)的血流表現(xiàn)出隨沖

11、擊負荷的增加而減小的趨勢。A組的灰質(zhì)白質(zhì)血流在測量過程中沒有明顯的差別。B組灰質(zhì)血流在沖擊0 min出現(xiàn)一過性的降低，1 h測量時即恢復(fù)正常，白質(zhì)血流沒有明顯的變化。C組灰質(zhì)白質(zhì)血流在0 min時即出現(xiàn)降低，隨后逐步的回升，24 d時恢復(fù)正常。C組內(nèi)的灰質(zhì)白質(zhì)血流變化表現(xiàn)為一致性。在12 d內(nèi)的各時間數(shù)據(jù)和A組有顯著差異。在24 d時無明顯差別。D組灰質(zhì)白質(zhì)血流在0 min時即下降，在6 h時下降到最低，隨后逐步回升，到24 d時灰質(zhì)為正常值的79%，白質(zhì)為正常值84%。D組各時間的血流數(shù)值和A組有顯著的差別，灰質(zhì)白質(zhì)的血流變化都表現(xiàn)為持續(xù)下降后的再增加，均在6 h達到血流的最低值，24 d時

12、仍然低于正常。3.2 誘發(fā)電位的變化、多樣本均數(shù)比較發(fā)現(xiàn)，A組在操作中各個時段的SEP、MEP的潛伏期、波幅沒有明顯的變化，排除了各項操作如測量脊髓內(nèi)壓和脊髓血流對脊髓電生理活動的影響。A、B組之間沒有明顯的差異，說明在此強度下的椎板外操作對脊髓的電生理沒有異常的影響。SEP監(jiān)測： C組波幅在沖擊后的0 min沒有變化，1 h出現(xiàn)明顯的降低，在1 d時最小，約為85%，在24 d時和對照組無差別。潛伏期在0 min、1 h沒有變化，6 h出現(xiàn)明顯延長，1 d達到最高峰約為25%，隨后逐步下降，在12 d時基本恢復(fù)正常。SEP的波幅比潛伏期的提前出現(xiàn)發(fā)生變化說明波幅較潛伏期變化更加靈敏。D組SE

13、P在沖擊后0 min波幅即降低約為90%，隨后逐漸下降，1 d時到達最小值，約為正常值的75%，隨后逐漸恢復(fù)，24 d時約為正常的87%。潛伏期在0 min時延長約15%，隨后逐漸增加，1 d時達到潛伏期最長，約較正常值延長 45%，隨后下降在24 d時約較正常值延長20%。MEP監(jiān)測：C組波幅在0 min的時候就出現(xiàn)了降低，約為正常值的90%，隨后逐漸下降，在1 d時波幅最小，約為正常值的80%，隨后逐漸恢復(fù)。潛伏期在0 min的時候沒有變化，1 h出現(xiàn)延長，1 d時最為明顯約為22%，隨后逐漸的降低。二者在24 d恢復(fù)正常。D組波幅0 min時下降，約為正常的85%，逐漸下降，1 d時達到

14、最小約為70%，逐漸恢復(fù)，在24 d約為正常的81%。潛伏期0 min即明顯的延長約15%，在1 d時達到最大延長約40%，隨后逐步的恢復(fù)，在24 d時約較正常延長25%。D組在操作完成后的各個時間段和C組有顯著的差異(P0.05)。3.3 相關(guān)性分析結(jié)果觀察指標之間進行直線相關(guān)分析。C、D組椎板外沖擊負荷后脊髓血流和誘發(fā)電位呈明顯統(tǒng)計學(xué)意義上的直線相關(guān)性。4 討 論4.1 脊髓血流與脊髓損傷的關(guān)系在脊髓損傷模型中最為常見的血流變化是血流下降，偶爾有報道能夠引起脊髓白質(zhì)的充血。有文獻報道猴的輕度的脊髓損傷模型中在損傷部位出現(xiàn)脊髓充血，并且在損傷臨近的部位如果系統(tǒng)血壓升高，就會經(jīng)過自我調(diào)節(jié)來調(diào)整

15、脊髓血流1,2。Chehrazi等3發(fā)現(xiàn)在重物墜落傷造成的脊髓損傷模型中脊髓的血流沒有明顯的下降。因此脊髓創(chuàng)傷后是否存在缺血的爭議在于造成脊髓損傷的嚴重性、進行脊髓血流測量的位置是否為損傷部位以及脊髓損傷后系統(tǒng)動脈壓的變化。數(shù)據(jù)說明隨著沖擊負荷的增加，對脊髓血流的影響增加，負荷越大，脊髓血流下降的越明顯，沖擊負荷增加和脊髓血流減少之間呈線性關(guān)系。作者在實驗中發(fā)現(xiàn)在B組10 N的沖擊負荷時脊髓灰質(zhì)血流在最初存在一定程度的波動，隨后即正常，可能是由于沖擊時引起灰質(zhì)血管的一過性的痙攣，而這種負荷又不至于造成脊髓血管的破壞，所以沒有進一步的血流降低，在血管痙攣解除后血流恢復(fù)正常。白質(zhì)血流沒有明顯的變化

16、說明在沖擊負荷下主要是對脊髓灰質(zhì)的血管產(chǎn)生作用，灰質(zhì)的血流變化沒有影響到白質(zhì)。15 N沖擊負荷后脊髓灰質(zhì)血流表現(xiàn)為明顯的下降，說明在脊髓損傷后在損傷部位微循環(huán)血管破壞，血管平滑肌細胞被周圍組織的水腫直接的或者間接的損壞，因此失去了血管的舒縮功能，即是血管功能的癱瘓。但是在損傷后血管平滑肌細胞重新獲得運動功能，血流的供應(yīng)可以一定程度的恢復(fù)，表明損傷脊髓的血管舒縮活動恢復(fù)，血流最終能夠恢復(fù)到接近于正常值。說明除了在最初的沖擊時對脊髓血流的影響外，還可能由于血流的下降對脊髓微循環(huán)的血管產(chǎn)生了繼發(fā)性的破壞，導(dǎo)致了血流的持續(xù)的下降，持續(xù)的血流下降對血管產(chǎn)生進一步的損害4。盡管血管痙攣解除后使脊髓部分血供

17、得以緩慢恢復(fù)，而損傷血管恢復(fù)血供需要血管的重建，這需要較長的時間來完成，所以在1 d時脊髓血流量才開始恢復(fù)，但在24 d內(nèi)與同時相點對照組脊髓血流量相比較仍有顯著性差異，這說明20 N沖擊負荷可以導(dǎo)致輕度的不完全性脊髓損傷，一旦脊髓血流遭受損害，血流的下降又引起了缺血性的繼發(fā)性損傷，其恢復(fù)需要較長時間。4.2 誘發(fā)電位與脊髓血流的關(guān)系損傷后脊髓血流的減少隨時間加重。脊髓損傷后的功能改變可以通過電生理技術(shù)測量，而且在實驗中作者發(fā)現(xiàn)誘發(fā)電位和椎板外沖擊后脊髓血流變化明顯的相關(guān)4。誘發(fā)電位的改變可歸因于沖擊后引起的脊髓血流下降。脊髓血流的恢復(fù)與脊髓損傷后功能的恢復(fù)密切相關(guān)，這就為通過藥物改善脊髓血流

18、來促進神經(jīng)功能提供了理論依據(jù)5,6。有研究發(fā)現(xiàn)誘發(fā)電位對機械性損傷和缺血性損傷有不同的敏感性，對機械性損傷反應(yīng)較迅速，而對缺血性損傷反應(yīng)較慢。實驗中發(fā)現(xiàn)D組在沖擊后立即出現(xiàn)誘發(fā)電位的改變，可以認為20 N的沖擊在早期即造成脊髓微循環(huán)變化以及脊髓組織一定程度的病理改變，而在15 N的時候主要是脊髓的微循環(huán)變化，組織發(fā)生病理變化相對較晚程度較輕。B組10 N的沖擊負荷時盡管脊髓的血流在0 min時出現(xiàn)輕微的變化，但是脊髓的SEP、MEP沒有明顯的改變，說明這種負荷下引起的血流變化可能歸因于沖擊導(dǎo)致的血管痙攣，沒有血管及脊髓組織的損傷，在痙攣解除后血流隨之正常，這種血流的微弱的變化不足以引起脊髓電位

19、的改變。C組在沖擊負荷后的早期階段，波幅下降，潛伏期沒有變化，說明波幅改變是血流改變的一個典型的表現(xiàn)，潛伏期不能代表沖擊負荷后的最初的脊髓血流的變化。Kobrine等發(fā)現(xiàn)脊髓白質(zhì)對缺氧耐受力比神經(jīng)細胞要高，也可能是潛伏期遲發(fā)變化的一個原因。在15 N的沖擊負荷下MEP波幅和潛伏期首先發(fā)生變化，這是由于沖擊負荷后引起的脊髓血流變化首先發(fā)生在脊髓灰質(zhì)中央及前側(cè)方，血流的改變導(dǎo)致MEP傳導(dǎo)通路上的神經(jīng)細胞發(fā)生變化繼而影響MEP。脊髓灰質(zhì)的血流變化能夠引起局部的循環(huán)再分配，特別是脊髓后方灰質(zhì)和白質(zhì)的血流供應(yīng)，造成SEP傳導(dǎo)通路的病理改變。因此SEP改變代表灰質(zhì)微循環(huán)破壞后繼發(fā)的白質(zhì)血流的變化，所以較M

20、EP的變化延遲出現(xiàn)。在D組嚴重沖擊負荷時，MEP下降明顯，表明MEP對損傷更為敏感，和臨床上更相關(guān)。MEP可以更好的預(yù)測沖擊負荷對脊髓損傷。SEP、MEP的逐漸恢復(fù)說明在當前的模型中病理改變是可以恢復(fù)的，但是SEP的恢復(fù)并不能代表脊髓的運動功能恢復(fù)正常。MEP描述運動功能比SEP更為可靠，而且可以反映脊髓的殘留功能，并可反映其預(yù)后。從本實驗可以看出MEP先于后肢運動功能恢復(fù)，對運動功能的恢復(fù)有預(yù)測作用。在本研究D組中MEP潛伏期和波幅在沖擊后變化持續(xù)加重值得注意，這個變化和脊髓血流的最低值并不一致。這個現(xiàn)象暗示了在這種沖擊傷的模型中損傷后脊髓血流的改變可以引起更進一步的繼發(fā)性損傷，誘發(fā)電位和血

21、流的變化與這種繼發(fā)性的損傷有明顯的相關(guān)性。其機制可能是在20 N的沖擊負荷時一方面引起脊髓血管的痙攣，一方面引起血管的破壞，導(dǎo)致脊髓的水腫。脊髓水腫和脊髓血流之間形成了惡性的循環(huán)，造成持續(xù)的血流下降。而持續(xù)的血流下降不可避免的加重血管內(nèi)皮細胞的進一步損傷，通透性改變水腫加重，進一步的降低脊髓血流，長期的低灌注造成了較多的神經(jīng)細胞繼發(fā)性損傷，導(dǎo)致電生理的明顯的變化。在1 d后這種繼發(fā)性的損傷逐漸減輕，電生理逐漸的向正?；謴?fù)?！緟⒖嘉墨I】 1 Brown R,Macefield VG.Assessing the capacity of the sympathetic nervous system to respond to acardiovascular challenge in human spinal cord injuryJ.Spinal Cord，