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研究背景与目的:
脊髓损伤(spinal cord injury,SCI)是严重危害人类健康的疾病,也是给社会和个人带来沉重负担的医学难题。我国近年来脊髓损伤的发病率也有上升趋势。脊髓损伤后约一半的患者发生四肢瘫痪,严重影响患者劳动能力和生活自理能力,同时治疗时间长,花费巨大,功能恢复不理想。
脊髓损伤可分为原发性损伤和继发性损伤两个阶段。在众多继发性损伤的原因中脊髓损伤后的缺血进而导致脊髓组织坏死范围扩大是一个重要的因素。脊髓损伤后的缺血主要有两个原因:一个原因是血脊髓屏障受损及各种炎症反应所导致的水肿压迫;另一方面原因是创伤原因或脊髓内红细胞及其组成成分暴露所导致的血管继发性痉挛。
在针对脊髓血管继发性痉挛的研究中,需要对脊髓活体的微循环进行监测。目前用于活体脊髓微循环监测的技术有:近红外光谱技术;激光多普勒技术;氢电极技术;脊髓窗技术。其中脊髓窗技术的特点是即时、直观、可靠、不对脊髓造成额外的创伤。其缺点是制作难度高,动物手术成功率低。更重要的是传统的脊髓窗制作完成后就无法实现对脊髓的打击,所以目前以脊髓窗为观察手段的实验主要集中于鞘内用药干预或全身用药干预方面,而以打击致伤为主要处理手段的脊髓损伤方面的研究至今仍没有应用脊髓窗进行观察的实验。
本研究旨在通过对脊髓窗进行改进达到降低其制作难度和动物手术的难度,提高实验的成功率,更为主要的是能够实现脊髓窗内的隔窗打击,使脊髓窗这一微循环观测手段能够应用于脊髓损伤研究领域。第一部分为设计离体的带有打击探头的脊髓窗窗体,并构建动物模型,检验改进后脊髓窗的安全性。第二部分为应用此动物模型进行窗内打击并于镜下观测脊髓微动脉的变化,检验打击的有效性。是国内外首次实现封闭脊髓窗内打击脊髓,将封闭脊髓窗技术应用于脊髓损伤的研究。
研究方法:
第一部分:构建带打击探头的封闭式脊髓窗动物模型并检验其安全性。
截取约3mm高分子树脂管,置入金属导管、灌流管和引流管,离体制成脊髓窗窗体备用。取体重300~350克清洁级SD雌性大鼠,随机分为空白对照组和脊髓窗组。脊髓窗组大鼠用显微手术器械在胸10胸11椎板间开窗,高速磨钻打磨椎板开窗边缘及椎板表面,使骨窗呈适合预制窗体的直径为7mm的圆形。丙烯酸树脂粘结预制窗体。切开脊髓窗范围内硬膜,恒温人工脑脊液表面管流,盖玻片封闭脊髓窗。持续镜下观察脊髓表面微动脉2个小时,并记录观察初期和观察结束时血管直径的数据。空白对照组大鼠仅椎板开窗,以温盐水砂布覆盖切口2小时后关闭切口。术后BBB功能评分,脊髓标本取材切片HE染色。
第二部分脊髓窗内打击大鼠脊髓并观察微动脉变化。
应用第一部分的脊髓窗动物模型,以12.5mm×20g撞击力撞击探头尾部,对脊髓进行隔窗打击。观察距离直接打击区2~7mm范围内血管。记录打击前、打击后10min、30min、1h、2h时间点的动脉口径数值。术后BBB功能评分,脊髓标本取材切片HE染色。
结论:
1.应用改进后的封闭脊髓窗观察大鼠脊髓微循环,实验操作难度明显降低,成功率显著提高,而且不会影响大鼠的脊髓微循环,不会造成脊髓的损伤,是一种安全的观测方法。
2.改进后的封闭脊髓窗可以有效的对大鼠的脊髓进行隔窗打击,可以用于脊髓损伤领域的研究。
3.脊髓损伤后在致伤点周围的6mm非直接损伤范围内的微动脉在10分钟内即发生痉挛,而且1小时内痉挛有加重倾向。