单节段与双节段腰椎管狭窄对马尾神经影响的实验研究
作者：张海鸿 孙正义 闵坤山 张祥生 冯守诚 廖维宏
单位：张海鸿 孙正义 闵坤山 张祥生 冯守诚 兰州医学院第二附属医院骨科 730030；廖维宏 第三军医大学野战外科研究所
关键词：腰椎管狭窄；马尾神经；电生理
中国脊柱脊髓杂志990307 摘要 目的:观察不同的狭窄范围对马尾神经功能的影响。方法：采用家犬制作单、双节段腰椎管狭窄的动物模型。单环扎组在L7椎体水平用尼龙带环扎硬膜囊使其狭窄25%，双环扎组分别在L6、L7水平环扎使其狭窄25%。术后观察运动功能、脊髓诱发电位、球海绵体肌反射及病理变化。结果：单环扎组运动功能未见异常，诱发电位和球海绵体肌反射潜伏期轻微延长，狭窄部有轻度病理改变。双环扎组术后运动功能减弱，诱发电位和球海绵体肌反射潜伏期较单环扎组延长，狭窄部和两个狭窄部之间均出现病理改变。结论：在相同的狭窄程度下双节段比单节段狭窄对马尾神经的影响更为明显。
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The effects of one-level and two-level lumbar spinal stenosis on cauda equina：An experimental study//ZHANG Haihong SUN Zhengyi MIN Kunshan,et al//Chinese Journal of Spine and Spinal Cord,1999,9(3):142～144
Abstract Objective:To study the effects of stenotic range on the function of the cauda equina.Method:One-level and two-level lumbar spinal stenosis model were created in dogs.One-level 25% lumbar spinal stenosis was produced by placement of constricting band around the dural sac at the seventh lumbar level.Two-level 25% lumbar spinal stenosis was produced by placement of constricting bands at the sixth and the seventh lumbar level.Result:The one-level group had no motor dificits,only had mild increase in latency of the spinal evoke potentials and the bulbocavernosus reflexes,slight histological change and venous congestion at the level of constriction.The two-level group had mild motor weakness,the increase in latency of the spinal evoke potentials and the bulbocavernosus reflexes were more severe than the one-level group.The segment between the two constricted band revealed venous congestion and swollen axons, besides histological and venous changes at the level of constriction.Conclusion:The results suggested that two-level compression induced more severe effects on cauda equina than one-level compression under the same pressure.
, 百拇医药
Author′s address Orthopaedics Department of 2nd Affiliated Hospital of Lanzhou Medical College，Lanzhou,Gansu,730030
Key words Lumbar spinal stenosis Cauda equina Electrophysiology
为了探讨单、双节段腰椎管狭窄对马尾神经压迫的影响，本实验采用家犬制造单、双节段腰椎管狭窄的动物模型，从临床症状、电生理及病理三个方面对其进行观察。
1 材料和方法
雄性杂种家犬15只，随机分成3组，即单环扎组6只，双环扎组6只，对照组3只。戊巴比妥钠30mg/kg腹腔麻醉。按Delmarter法〔1〕，用宽2.8mm的尼龙带进行环扎，测量硬膜囊的直径(2r)，计算其面积(πr2)。单环扎组于L7椎体水平环扎硬膜囊,使硬膜面积狭窄25%。双环扎组于L6、L7椎体水平分别环扎硬膜囊,使其狭窄25%(图1)。空白对照组只行椎板切除。
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图1 腰椎管狭窄模型示意图，单节段环扎带放在第7腰椎水平(左)。双节段环扎带放在第6、第7腰椎水平(右)。
运动功能观察按改良Tarlov氏分级法〔2〕。另外观察犬尾能否上卷,摆动。术后第1天每8h评定一次，以后每天一次。共观察1个月。电生理检查,观察脊髓诱发电位SEPs(spinal evoke potentials)P1波潜伏期变化和球海绵体肌反射(bulbocavernosus reflexes，BCRL)潜伏期变化〔3〕。用EVOMATIC 4000型诱发仪记录。麻醉同上。每只狗术前、术后1h及1个月后各查一次。用q检验作诱发电位和球海绵体肌反射潜伏期均数间的两两比较。术后1个月将犬处死，对照组取椎板切除部马尾神经，单环扎组取狭窄部及其相邻部马尾神经，双环扎组取两狭窄部和其之间的马尾神经。马尾神经用10%的福尔马林固定1周，石蜡包埋，切片厚5μm，HE染色，坚牢兰髓鞘染色，光镜下观察。
2 结果
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2.1 运动功能观察
对照组术后2～4h麻醉清醒，8h后运动功能恢复正常(Tarlov 5级)。单环扎组犬术后8h能站立，其中5只犬24h后均恢复正常，另1只犬4d后恢复正常，尾巴能上卷,摇摆。双环扎组犬术后8h后能站立，其中5只犬24h后能行走，另1只2d后能行走。所有犬5d后能爬上20°的斜坡(Tarlov 5级),2d后均能摇尾。有3只犬术后长时间行走，跑动时有轻度跛行。3组犬均无大小便失禁。
2.2 电生理
2.2.1 脊髓诱发电位(SEPs)
15只家犬术前SEPs平均潜伏期为6.1±0.3ms,术后1h、1个月潜伏期变化见表1。
表1 SEPs潜伏期变化(
±s)(ms) 分组
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n
术后1h
术后1个月
对照组
3
6.2±0.2
6.1±0.4
单环扎组
6
6.9±0.1①②
6.3±0.3③④
双环扎组
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6
7.8±0.6①
7.0±0.4①
注：①与对照组比较,P<0.01,②与双环扎组比较,P<0.01,③与对照组比较,P>0.05,④与双环扎组比较,P<0.05
2.2.2 球海绵体肌反射(BCRL)
15只家犬术前平均潜伏期为20±2.7ms,术后1h、1个月潜伏期变化见表2。表2 BCRL潜伏期变化(
±s)(ms) 分组
n
术后1h
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术后1个月
对照组
3
19.1±3.0
20.6±3.1
单环扎组
6
23.4±2.5①②
21.5±3.1③②
双环扎组
6
26.7±3.2④
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25.3±2.0④
注：①与对照组比较，P<0.05，②与双环扎组比较P<0.05，③与对照组比较，P>0.05,④与对照组比较P<0.01，2.3 病理改变
空白对照组：椎板切除部硬膜外可见少量瘢痕形成，马尾神经未见病理改变。单环扎组：环扎带部硬膜囊可见轻度压迹和少量囊外瘢痕形成。狭窄部硬膜囊内贴近硬膜的马尾神经(S1、S2)和L7神经根的受压局部出现轻度轴索肿胀、组织水肿，轻度脱髓鞘,轴索完整，小静脉轻度扩张、瘀血。L7神经根的受压部病理改变较上述病理改变范围广、较重，神经纤维呈空泡样变(图2、3，插Ⅳ)。双环扎组：两个环扎带部硬膜囊可见轻度压迹和少量囊外瘢痕形成。狭窄部病理改变与单环扎组狭窄部的病理改变无明显区别。但两个狭窄部之间贴近硬膜的组织有轻度轴索肿胀,小静脉有轻度瘀血(图4，插Ⅳ)。
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3 讨论
退行性腰椎管狭窄可累及一个或多个节段，使马尾神经在单节段或多节段受压。Porter〔4〕通过脊髓造影、CT发现多水平的椎管狭窄在间歇性跛行中很常见，94%的病人有双节段或多节段的中央椎管狭窄，或者有一个节段的中央椎管狭窄，合并神经根管狭窄。
3.1 动物模型选择
Delamarter〔1〕用环带缩窄法压迫犬的马尾神经使椎管分别狭窄25%、50%和75%，发现随着狭窄程度增加，逐步出现感觉、运动异常，SEP潜伏期延长和组织损伤加重。此模型可以造成不同程度的腰椎管狭窄，其压迫确实、可靠〔1、3〕。本组选用25%环带缩窄法造成单、双节段腰椎管狭窄，结果表明其病理生理改变与人类腰椎管狭窄有一定的相似性。
3.2 单节段腰椎管狭窄对马尾神经的影响
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单节段狭窄组未发现明显的运动功能障碍，仅术后1h出现SEPs和BCRL潜伏期轻度延长。术后1个月SEPs和BCRL潜伏期已恢复到近于正常。此组病理改变也较轻。25%的狭窄对马尾神经造成的压迫很轻,但由于马尾神经没有周围神经那样的神经外膜和束膜保护，只有菲薄的神经根鞘膜包绕，对压迫很敏感，容易造成损伤〔5〕。另外，神经根血管多浅表，静脉壁较薄，较低的压力(0.67～1.33kPa)就能造成循环障碍〔6〕，导致功能和结构受损。
3.3 双节段腰椎管狭窄对马尾神经的影响
双节段狭窄组出现轻度的运动功能障碍。术后1h、1个月时SEPs和BCRL潜伏期均比单节段狭窄组延长。这是因为双节段狭窄组不仅多了一个狭窄部的损害，而且两狭窄部之间的马尾神经也出现了轻度脱髓鞘现象和小静脉扩张、瘀血。Olmarker的实验证实10mmHg的压力双节段压迫马尾神经2h可使肌肉动作电位减少26%±12%。单节段压迫在此水平肌肉动作电位无变化〔7〕。Takahashi研究双节段压迫两个压迫点间神经组织内的血流时发现，10mmHg压迫时两个压迫点间的血流减少64%，30mmHg压迫时减少85%〔8〕。
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马尾神经的血供只有来自脊髓的动脉(下行血管)和来自椎间孔的根动脉(上行动脉)，没有来自邻近组织的动脉供应〔6、9〕；另外，马尾神经的血液回流只有根静脉。因此，双节段狭窄不仅在压迫部，而且容易在两狭窄部之间造成动脉供血不足和静脉扩张淤血。本实验仅模拟了两个部位的轻度中央椎管狭窄,提示在一定程度的硬膜囊压迫下双节段狭窄比单节段狭窄对马尾神经结构和功能的影响更为明显。
4 参考文献
[1] Delamarter RB,Bohlman HH,Dodge LD,et al.Experimental lumbar spinal stenosis. J Bone Joint Surg，1990,72-A:110.
[2] Tarlov IM.Acute spinal cord compress paralysis. J Neurosurg, 1972,6: 10.
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[3] Kim NH,Yang IH,Song IK.Electrodiagnostic and histologic changes of graded caudal compression on cauda equina in dogs. Spine,1994,19:1054.
[4] Porter RW,Frcse F,Frcp DW, et al. Cauda equina dysfunction : The significance of two-level pathology. Spine, 1992,17:9.
[5] Waggener ID,Beggs J.The membraneous coverings of neural tissues: An electronmicroscopic study.J Neuropathol Exp Neurol,1967, 26:412.
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[6] Parke WW,Ganmell K.Arterial Vascularization of the cauda equnia. J Bone Joint Surg, 1981,65-A:53.
[7] Olmarker K,Rydevik B.Single-versus double-level nerve root compression. Clin Orthop, 1992,279:35.
[8] Takahashi K,Olmarker K,Porter RW,et al. Double- level cauda equina compressino: An experimental study with continuous monitoring of intraneural blood flow in the porcine cauda equina. J Orthop Res, 1993 11:104.
[9] Parke WW,Watanabe R.The intrinsic vasculature of the lumbasocral spinal nerve root.Spine,1985,10:508.
收稿日期：1998-05-12 修回日期：1998-09-07, http://www.100md.com
单位：张海鸿 孙正义 闵坤山 张祥生 冯守诚 兰州医学院第二附属医院骨科 730030；廖维宏 第三军医大学野战外科研究所
关键词：腰椎管狭窄；马尾神经；电生理
中国脊柱脊髓杂志990307 摘要 目的:观察不同的狭窄范围对马尾神经功能的影响。方法：采用家犬制作单、双节段腰椎管狭窄的动物模型。单环扎组在L7椎体水平用尼龙带环扎硬膜囊使其狭窄25%，双环扎组分别在L6、L7水平环扎使其狭窄25%。术后观察运动功能、脊髓诱发电位、球海绵体肌反射及病理变化。结果：单环扎组运动功能未见异常，诱发电位和球海绵体肌反射潜伏期轻微延长，狭窄部有轻度病理改变。双环扎组术后运动功能减弱，诱发电位和球海绵体肌反射潜伏期较单环扎组延长，狭窄部和两个狭窄部之间均出现病理改变。结论：在相同的狭窄程度下双节段比单节段狭窄对马尾神经的影响更为明显。
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The effects of one-level and two-level lumbar spinal stenosis on cauda equina：An experimental study//ZHANG Haihong SUN Zhengyi MIN Kunshan,et al//Chinese Journal of Spine and Spinal Cord,1999,9(3):142～144
Abstract Objective:To study the effects of stenotic range on the function of the cauda equina.Method:One-level and two-level lumbar spinal stenosis model were created in dogs.One-level 25% lumbar spinal stenosis was produced by placement of constricting band around the dural sac at the seventh lumbar level.Two-level 25% lumbar spinal stenosis was produced by placement of constricting bands at the sixth and the seventh lumbar level.Result:The one-level group had no motor dificits,only had mild increase in latency of the spinal evoke potentials and the bulbocavernosus reflexes,slight histological change and venous congestion at the level of constriction.The two-level group had mild motor weakness,the increase in latency of the spinal evoke potentials and the bulbocavernosus reflexes were more severe than the one-level group.The segment between the two constricted band revealed venous congestion and swollen axons, besides histological and venous changes at the level of constriction.Conclusion:The results suggested that two-level compression induced more severe effects on cauda equina than one-level compression under the same pressure.
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Author′s address Orthopaedics Department of 2nd Affiliated Hospital of Lanzhou Medical College，Lanzhou,Gansu,730030
Key words Lumbar spinal stenosis Cauda equina Electrophysiology
为了探讨单、双节段腰椎管狭窄对马尾神经压迫的影响，本实验采用家犬制造单、双节段腰椎管狭窄的动物模型，从临床症状、电生理及病理三个方面对其进行观察。
1 材料和方法
雄性杂种家犬15只，随机分成3组，即单环扎组6只，双环扎组6只，对照组3只。戊巴比妥钠30mg/kg腹腔麻醉。按Delmarter法〔1〕，用宽2.8mm的尼龙带进行环扎，测量硬膜囊的直径(2r)，计算其面积(πr2)。单环扎组于L7椎体水平环扎硬膜囊,使硬膜面积狭窄25%。双环扎组于L6、L7椎体水平分别环扎硬膜囊,使其狭窄25%(图1)。空白对照组只行椎板切除。
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图1 腰椎管狭窄模型示意图，单节段环扎带放在第7腰椎水平(左)。双节段环扎带放在第6、第7腰椎水平(右)。
运动功能观察按改良Tarlov氏分级法〔2〕。另外观察犬尾能否上卷,摆动。术后第1天每8h评定一次，以后每天一次。共观察1个月。电生理检查,观察脊髓诱发电位SEPs(spinal evoke potentials)P1波潜伏期变化和球海绵体肌反射(bulbocavernosus reflexes，BCRL)潜伏期变化〔3〕。用EVOMATIC 4000型诱发仪记录。麻醉同上。每只狗术前、术后1h及1个月后各查一次。用q检验作诱发电位和球海绵体肌反射潜伏期均数间的两两比较。术后1个月将犬处死，对照组取椎板切除部马尾神经，单环扎组取狭窄部及其相邻部马尾神经，双环扎组取两狭窄部和其之间的马尾神经。马尾神经用10%的福尔马林固定1周，石蜡包埋，切片厚5μm，HE染色，坚牢兰髓鞘染色，光镜下观察。
2 结果
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2.1 运动功能观察
对照组术后2～4h麻醉清醒，8h后运动功能恢复正常(Tarlov 5级)。单环扎组犬术后8h能站立，其中5只犬24h后均恢复正常，另1只犬4d后恢复正常，尾巴能上卷,摇摆。双环扎组犬术后8h后能站立，其中5只犬24h后能行走，另1只2d后能行走。所有犬5d后能爬上20°的斜坡(Tarlov 5级),2d后均能摇尾。有3只犬术后长时间行走，跑动时有轻度跛行。3组犬均无大小便失禁。
2.2 电生理
2.2.1 脊髓诱发电位(SEPs)
15只家犬术前SEPs平均潜伏期为6.1±0.3ms,术后1h、1个月潜伏期变化见表1。
表1 SEPs潜伏期变化(
±s)(ms) 分组, http://www.100md.com
n
术后1h
术后1个月
对照组
3
6.2±0.2
6.1±0.4
单环扎组
6
6.9±0.1①②
6.3±0.3③④
双环扎组
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6
7.8±0.6①
7.0±0.4①
注：①与对照组比较,P<0.01,②与双环扎组比较,P<0.01,③与对照组比较,P>0.05,④与双环扎组比较,P<0.05
2.2.2 球海绵体肌反射(BCRL)
15只家犬术前平均潜伏期为20±2.7ms,术后1h、1个月潜伏期变化见表2。表2 BCRL潜伏期变化(
±s)(ms) 分组n
术后1h
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术后1个月
对照组
3
19.1±3.0
20.6±3.1
单环扎组
6
23.4±2.5①②
21.5±3.1③②
双环扎组
6
26.7±3.2④
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25.3±2.0④
注：①与对照组比较，P<0.05，②与双环扎组比较P<0.05，③与对照组比较，P>0.05,④与对照组比较P<0.01，2.3 病理改变
空白对照组：椎板切除部硬膜外可见少量瘢痕形成，马尾神经未见病理改变。单环扎组：环扎带部硬膜囊可见轻度压迹和少量囊外瘢痕形成。狭窄部硬膜囊内贴近硬膜的马尾神经(S1、S2)和L7神经根的受压局部出现轻度轴索肿胀、组织水肿，轻度脱髓鞘,轴索完整，小静脉轻度扩张、瘀血。L7神经根的受压部病理改变较上述病理改变范围广、较重，神经纤维呈空泡样变(图2、3，插Ⅳ)。双环扎组：两个环扎带部硬膜囊可见轻度压迹和少量囊外瘢痕形成。狭窄部病理改变与单环扎组狭窄部的病理改变无明显区别。但两个狭窄部之间贴近硬膜的组织有轻度轴索肿胀,小静脉有轻度瘀血(图4，插Ⅳ)。
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3 讨论
退行性腰椎管狭窄可累及一个或多个节段，使马尾神经在单节段或多节段受压。Porter〔4〕通过脊髓造影、CT发现多水平的椎管狭窄在间歇性跛行中很常见，94%的病人有双节段或多节段的中央椎管狭窄，或者有一个节段的中央椎管狭窄，合并神经根管狭窄。
3.1 动物模型选择
Delamarter〔1〕用环带缩窄法压迫犬的马尾神经使椎管分别狭窄25%、50%和75%，发现随着狭窄程度增加，逐步出现感觉、运动异常，SEP潜伏期延长和组织损伤加重。此模型可以造成不同程度的腰椎管狭窄，其压迫确实、可靠〔1、3〕。本组选用25%环带缩窄法造成单、双节段腰椎管狭窄，结果表明其病理生理改变与人类腰椎管狭窄有一定的相似性。
3.2 单节段腰椎管狭窄对马尾神经的影响
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单节段狭窄组未发现明显的运动功能障碍，仅术后1h出现SEPs和BCRL潜伏期轻度延长。术后1个月SEPs和BCRL潜伏期已恢复到近于正常。此组病理改变也较轻。25%的狭窄对马尾神经造成的压迫很轻,但由于马尾神经没有周围神经那样的神经外膜和束膜保护，只有菲薄的神经根鞘膜包绕，对压迫很敏感，容易造成损伤〔5〕。另外，神经根血管多浅表，静脉壁较薄，较低的压力(0.67～1.33kPa)就能造成循环障碍〔6〕，导致功能和结构受损。
3.3 双节段腰椎管狭窄对马尾神经的影响
双节段狭窄组出现轻度的运动功能障碍。术后1h、1个月时SEPs和BCRL潜伏期均比单节段狭窄组延长。这是因为双节段狭窄组不仅多了一个狭窄部的损害，而且两狭窄部之间的马尾神经也出现了轻度脱髓鞘现象和小静脉扩张、瘀血。Olmarker的实验证实10mmHg的压力双节段压迫马尾神经2h可使肌肉动作电位减少26%±12%。单节段压迫在此水平肌肉动作电位无变化〔7〕。Takahashi研究双节段压迫两个压迫点间神经组织内的血流时发现，10mmHg压迫时两个压迫点间的血流减少64%，30mmHg压迫时减少85%〔8〕。
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马尾神经的血供只有来自脊髓的动脉(下行血管)和来自椎间孔的根动脉(上行动脉)，没有来自邻近组织的动脉供应〔6、9〕；另外，马尾神经的血液回流只有根静脉。因此，双节段狭窄不仅在压迫部，而且容易在两狭窄部之间造成动脉供血不足和静脉扩张淤血。本实验仅模拟了两个部位的轻度中央椎管狭窄,提示在一定程度的硬膜囊压迫下双节段狭窄比单节段狭窄对马尾神经结构和功能的影响更为明显。
4 参考文献
[1] Delamarter RB,Bohlman HH,Dodge LD,et al.Experimental lumbar spinal stenosis. J Bone Joint Surg，1990,72-A:110.
[2] Tarlov IM.Acute spinal cord compress paralysis. J Neurosurg, 1972,6: 10.
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[3] Kim NH,Yang IH,Song IK.Electrodiagnostic and histologic changes of graded caudal compression on cauda equina in dogs. Spine,1994,19:1054.
[4] Porter RW,Frcse F,Frcp DW, et al. Cauda equina dysfunction : The significance of two-level pathology. Spine, 1992,17:9.
[5] Waggener ID,Beggs J.The membraneous coverings of neural tissues: An electronmicroscopic study.J Neuropathol Exp Neurol,1967, 26:412.
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[6] Parke WW,Ganmell K.Arterial Vascularization of the cauda equnia. J Bone Joint Surg, 1981,65-A:53.
[7] Olmarker K,Rydevik B.Single-versus double-level nerve root compression. Clin Orthop, 1992,279:35.
[8] Takahashi K,Olmarker K,Porter RW,et al. Double- level cauda equina compressino: An experimental study with continuous monitoring of intraneural blood flow in the porcine cauda equina. J Orthop Res, 1993 11:104.
[9] Parke WW,Watanabe R.The intrinsic vasculature of the lumbasocral spinal nerve root.Spine,1985,10:508.
收稿日期：1998-05-12 修回日期：1998-09-07, http://www.100md.com