急性脊髓损伤中脊髓血流量与神经功能损害的关系

http://www.100md.com 《中国脊柱脊髓杂志》 1999年第5期

     作者：章亚东 侯树勋 刘汝落 朱艳

    单位：章亚东 侯树勋 刘汝落(解放军304医院骨科 100037 北京市阜成路51号)；朱 艳(神经内科)

    关键词：脊髓损伤；血流量；运动诱发电位；斜板试验

    中国脊柱脊髓杂志990506 摘要 目的：观察脊髓损伤(SCI)后伤段脊髓血流量的动态变化，探讨其与脊髓神经功能损害的关系。方法：Allen′s法致伤大鼠脊髓，于伤前和伤后1、4、8、24、72、168h和1个月，采用氢清除法测量脊髓血流量，参照Konrad的方法记录脊髓运动诱发电位(MEP)，应用斜板试验评价大鼠的运动功能。结果：SCI后伤段脊髓血流量明显下降(P<0.05或0.01)，与脊髓MEP的变化和运动功能的损害呈显著相关关系。结论：脊髓损伤后缺血在脊髓神经功能损害中有重要意义，可能是SCI后继发性损伤形成的主要因素之一。

    Relationship between spinal cord blood flow and functional damage in acute spinal cord injury

    ZHANG Yadong HOU Shuxun LIU Ruluo,et al

    Chinese Journal of Spine and Spinal Cord,1999,9(5):260～263

    Abstract Objective：To observe the change of spinal cord blood flow (SCBF) in a series of intervals, and to study the relationship between SCBF and the damage of spinal cord function in acute spinal cord injury (SCI).Method：Rats were conflicted to a spinal cord contusion by using a modified Allen′s method.SCBF were measured by hydrogen clearance preinjury and 1、4、8、24、72、168 hours after injury. The spinal cord motor evoked potentials (MEP) were recorded by Konrad′s method and the motor function on the inclined plane was measured at the same time.Result：SCBF decreased significantly (P<0.05 or 0.01) in acute SCI. There was significant relationship (P<0.05) between SCBF and the MEP deficits, as well as the motor function on the inclined plane.Conclusion：This study suggested that posttraumatic ischemia is the important factor in the damage of spinal cord function following SCI and plays an important role in the pathogenesis of SCI.

    Author′s address Department of Orthopedics of 304th Hospital，Beijing，100037

    Key words Spinal cord injury；Blood flow；Motor evoked potentials；Inclined plane technique

    急性脊髓损伤(spinal cord injury， SCI)的病理进程一旦触发，就不受致伤方式不同或致伤因子是否解除等因素的影响，而按其自身固有的病理变化过程进行性发展^〔1〕。对这种SCI后自毁性继发性损伤的现象，至今未能完全阐明其机理^〔2〕，从而给阻断SCI的病理进程带来极大困难和盲目性。近来有作者提出脊髓创伤后缺血是SCI继发性损伤主要的病理机制^〔3〕。为此，作者系统观察了SCI后局部血流量的动态变化，并探讨其与脊髓神经功能损害的关系。

    1 材料和方法

    1.1 动物模型

    64只Wistar雄性大鼠，体重200±20g，随机等分为正常、伤后1、4、8、24、72、168h和1个月其8组。2%戊巴比妥钠(40mg/kg)腹腔注射麻醉，无菌操作，显露T₁₂节段脊髓，按Allen′s重锤打击法5×10gcm中度致伤脊髓(致伤面积4.5mm²)。正常组除不致伤外，余处理均相同。

    1.2 脊髓血流量的测定

    用氢清除法测定脊髓血流量(spinal cord blood flow，SCBF)。显微镜监视下，将铂铱氢电极(直径0.2mm，尖端露出0.5mm)沿脊髓T₁₂节段背侧中线旁开0.5mm处插入固定，深度0.5mm。银-氯化银参考电极置背部皮下。上述电极接在PHG-300末梢循环测量微机系统的正负极接头上。待记录仪描笔的基线平稳后，通过橡皮导管在大鼠外鼻孔处给予10%氢气吸入约1min(此时间根据描笔升降快慢速度调节)，中断氢气吸入后，继续描记至氢分压降到氢气灌注前基线水平。采用Guha的方法分析氢清除曲线^〔4〕，通过半对数图求出氢分压降低一半所需时间T1/2，根据公式计算SCBF：

    SCBF(ml/100g/min)=0.693×λ×100%/T1/2(氢气在组织和血液中的分配系数λ＝1)。

    1.3 脊髓运动诱发电位(motor evoked potentials, MEP)的记录

    参照Konrad的方法^〔5〕。按另文^〔6〕已描述的步骤进行。在颅骨皮层运动区投影部位钻孔,深达硬脑膜。刺激电极两端置硬脑膜表面和背部皮下，记录电极为EMG针状电极，插入L₄背侧椎板内，参考电极置入背部皮下。用直流方波脉冲刺激，波宽0.1ms,频率4/s，强度以引起大鼠前肢微抽动为度。记录的MEP信号经放大(50000倍)、滤波(150～1500Hz)、叠加(256次)后，输入计算机分析处理。每例记录重复两次，重合的波形才作为MEP的成分。

    1.4 功能学观察

    采用斜板试验方法^〔6〕，自麻醉苏醒后开始检查。将大鼠置于一块有纹理橡胶皮覆盖的斜板上，斜板倾斜角度从0缓慢上升，直至大鼠不能保持原有位置5s时，读取斜板度数。每例测试3次，取均值。

    1.5 统计学处理

    所有参数用均数加减标准差(±s)表示，采用Student t检验判定组间差异显著性。SCBF资料分别与MEP及斜板试验数据行相关分析。

    2 结果

    2.1 SCI后SCBF的变化

    正常大鼠SCBF为69.8±16.3ml/100g/min，伤后1h SCBF下降到伤前的56%(t值＝5.482,P<0.01), 伤后4h SCBF略有回升，以后再次下降，伤后8h降至最低水平，为伤前的48%(t值＝7.735,P<0.01)，此后逐渐缓慢恢复，直至伤后168h，仍未达到正常水平(附表)。

    2.2 SCI后MEP的变化

    本实验记录的正常大鼠MEP为多相波，以N2波最为清晰稳定。伤后1h，多数诱发电波消失，MEP仅呈现一个波幅很小的N2波，其潜伏期明显延长(t值＝4.958,P<0.01)；至伤后4h，N2波幅有所回升，潜伏期缩短，其它电波重现；但伤后8h，多数MEP又出现恶化现象；而后渐趋恢复(附表)。

    2.3 功能学观察结果

    正常大鼠斜板试验度数为60.5°±11.7°，伤后8h，急剧下降到27.2°±3.5°(t＝5.453,P<0.01)，以后逐渐回升，至伤后30d，达到46.7°±6.3°，仍低于伤前水平(t＝2.177, P<0.05)(图1)。

    图1 大鼠急性脊髓损伤后斜板试验结果

    附表 脊髓损伤后脊髓运动诱发电位N2波的变化

    伤前

    伤后时间(h)

    1

    4

    8

    24

    72

    168

    脊髓血流量

    (ml/100g/min)

    69.8±16.3

    39.1±9.7^①

    40.3±11.4^①

    33.4±6.2^①

    45.8±12.5^①

    58.3±12.8^②

    61.5±14.2^②

    波幅(μV)

    3.15±1.06

    1.15±0.44^①

    0.92±0.36^①

    0.91±0.27^①

    1.18±0.69^①

    1.25±0.74^①

    1.34±0.86^②

    潜伏期(ms)

    5.08±0.49

    5.67±0.53^①

    5.79±0.42^①

    5.74±0.41^①

    5.61±0.32^②

    5.57±0.24^②

    5.50±0.37

    注：与伤前比较①P<0.01，②P<0.05

    2.4 SCI后SCBF的变化与脊髓神经功能损害之间的相关性

    相关分析以0.05为显著性界限。结果显示，SCBF与相应时间点斜板试验度数间的相关系数为0.721，呈显著正相关(图2)；与MEP的N2波波幅和潜伏期间的相关系数为0.685和-0.624, 呈显著正相关和负相关。表明SCI后SCBF的变化与大鼠MEP及运动功能的损害有明显相关性。

    图2 大鼠脊髓血流量与斜板试验度数关系示意图

    3 讨论

    氢清除法测定血流量的基本原理是组织内氢气的清除速率与组织血流量成正比。动物吸入氢气中断后，氢逐渐从组织中被清除(H₂2H⁺+2e)，运用极谱原理，通过插入组织中的氢电极可测出其中的氢分压，记录出氢清除曲线，据此计算出氢清除速率，代入公式即可换算出组织的血流量。采用此技术测定正常脊髓血流量时可通过分辨氢清除曲线的快、慢相来分别计算灰、白质血流量。但在损伤脊髓中，由于中央灰质破裂出血，灰、白质的界限已不清楚^〔4〕，因此，我们参照Guha的方法分析氢清除曲线，以代表脊髓组织总体的血流量水平^〔4〕。

    本实验条件下，脊髓损伤后血流量在1h内即迅速下降，以后略有回升，伤后4h再次下降，8h达到最低水平(约相当于伤前的50%)，此后血流量缓慢回升，7d内未恢复到正常。脊髓血流量在伤后4h左右出现的血流量回升后的再次下降，结合本实验记录的MEP在伤后4h出现恶化和既往研究观察到的SCI病理学改变在伤后4～8h加重等现象^〔1、2〕，可能提示脊髓创伤后继发性损害的出现。这种脊髓血供继发性损害的延迟出现，表明在脊髓损伤后短时间内恢复脊髓血流量有可能阻止或减轻SCI后的继发性损害，从而一定程度地保存脊髓功能。

    脊髓损伤后血流量下降可能与多种因素有关。病理学观察显示脊髓损伤中机械性创伤可直接导致血管内皮细胞的变性、水肿及血管破裂出血、血小板聚集和血栓形成等病理现象，直接阻碍脊髓微血管灌注^〔2、7〕。还有实验证实，脊髓损伤后Ca²⁺内流入细胞可致血管收缩、痉挛^〔1、6〕；大量血管收缩因子、花生四烯酸代谢产物(白三烯、血栓素等)的增加，也可导致血管收缩和血栓形成^〔1〕；脊髓缺血再灌注时氧自由基生成和脂质过氧化反应对血循环系统的影响，可能导致脊髓血流量的进一步下降^〔8〕。

    对于SCI后血流量下降是否与脊髓神经功能损害有关的问题，有作者观察到SCI后脊髓病理变化开始于伤后15min内，而血供明显下降却出现在伤后1～3h^〔7〕。另外，阻断脊髓血流出现的脊髓病变与创伤性SCI不完全相同(前者无髓内囊腔形成等现象)，因此认为脊髓血流量下降不是脊髓病变的主要原因^〔7〕。也有作者提出SCI继发性损伤的始动力是细胞外Ca²⁺内流，脊髓血流量下降是机体为限制Ca²⁺通过血液向脊髓组织扩散和聚集而出现的保护性反应^〔1〕。本研究证实脊髓血流量的下降和回升与脊髓功能及电生理反应的损害和恢复显著相关，提供了SCI中脊髓神经功能的损害与创伤后缺血有密切关系的直接证据。脊髓病理形态学变化开始于血供明显下降之前可能表明脊髓缺血不是脊髓病变的唯一原因，SCI病理机制可能还涉及脊髓机械性创伤或Ca²⁺内流等因素。

    参考文献

    1 Young W.The post-injury responses in trauma and ischemia: secondary injury or protective mechanisms?CNS Trauma,1987,4:27.

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    5 Konrad PE, Tacker WA, Levy WJ, et al. Motor evoked potentials in the dog：Effects of global ischemia on spinal cord and peripheral nerve signals. Neurosurgery,1987,20:117.

    6 章亚东，侯树勋，刘英炳，等.脊髓损伤细胞内Ca²⁺变化及其与脊髓神经功能损害的关系.中华骨科杂志，1997,17：291.

    7 Balentine JD, Greene WB. Ultrastructural pathology of nerve fibers in calcium-induced myelopathy. J Neuropathol Exp Neurol,1984,43:500.

    8 Ehrlich M, Knolle E, Ciovica R, et al. Memantine for prevention of spinal cord injury in a rabbit model. J Thorac Cardiovasc Surg,1999,117:285.

    收稿日期：1998-06-22 修回日期：1999-03-04

    百拇医药网 http://www.100md.com/html/analecta/1999/05/01/22/616.htm