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编号:10214413
骶神经根对膀胱尿道功能选择性支配的实验研究
http://www.100md.com 《第二军医大学学报》 2000年第2期
     作者:张世民 侯春林 徐瑞生 傅晓辉

    单位:张世民(第二军医大学长征医院骨科,上海 200003);侯春林(第二军医大学长征医院骨科,上海 200003);徐瑞生(第二军医大学长征医院骨科,上海 200003);傅晓辉(第二军医大学长征医院骨科,上海 200003)

    关键词:骶神经根;电刺激;膀胱;尿道;神经支配

    摘 要摘 要:目的:研究骶神经根对膀胱尿道功能的选择性支配,为临床重建脊髓损伤(SCI)后的膀胱功能提供依据。方法:对16只SCI犬进行硬膜外L7~S3神经根电刺激,用三导程测压管同时记录膀胱和尿道的压力变化。结果:犬的膀胱神经支配以S2最主要,S1次之;S2单独提供了膀胱压力增高值的45.2%,S1+S2提供了80.7%。尿道的神经支配以S1最主要,S2次之;S1单独提供了尿道压力增高值的43.4%,S1+S2提供了76.7%。对膀胱、尿道两者的神经支配效能,均存在着右侧骶神经根大于左侧的特点。结论:膀胱尿道具有不同的主要支配神经根。将膀胱、尿道的主要支配神经根进行切断或吻合,对提高SCI患者的膀胱功能和改善电刺激排尿时的逼尿肌-括约肌协同性,有一定的临床意义。
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    分类号:R 622.3;R 651.2 文献标识码:A

    文章编号:0258-879X(2000)02-0134-03

    Selective innervation of urinary bladder and sphincter by sacral roots: a canine electrostimulation study

    ZHANG Shi-Min

    (Department of Orthopaedic Surgery, Changzheng Hospital,Second Military Medical University, Shanghai 200003, China)

    HOU Chun-Lin
, 百拇医药
    (Department of Orthopaedic Surgery, Changzheng Hospital,Second Military Medical University, Shanghai 200003, China)

    XU Rui-Sheng

    (Department of Orthopaedic Surgery, Changzheng Hospital,Second Military Medical University, Shanghai 200003, China)

    FU Xiao-Hui

    (Department of Orthopaedic Surgery, Changzheng Hospital,Second Military Medical University, Shanghai 200003, China)
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    ABSTRACT:Objective: To investigate whether there is a dominant sacral root to the function of urinary bladder and sphincter, and provide experimental basis for neural reconstruction of micturition in spinal cord injured (SCI) patients. Methods: Sixteen spinal cord injured mongrel dogs were included in the study. After L4-L7 laminectomy, the bilateral L7-S3 roots were electrostimulated separately and urodynamic vesical and urethral pressures were recorded simultaneously. Results: For bladder innervation, S2 is the most dominant, and contributs 45.2% total pressure rising; S1 plus S2 contributs 80.7%. For sphincter, S1 is the most dominant, and provids 43.4% total pressure rising, S1 plus S2 provids 76.7%. For both bladder and sphincter, the right sacral roots provide more contributions than the left ones. Conclusion: Bladder and sphincter have different dominance in spinal root innervation. Its potential clinical significance in SCI patients is discussed.
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    KEY WORDS:sacral nerve root;electostimulation;bladder;urethra;innervation▲

    脊髓损伤(SCI)不仅造成损伤平面以下的肢体瘫痪,而且也引起内脏器官的运动功能障碍,其中膀胱贮尿与排尿功能障碍对患者影响最大。其泌尿系并发症(尿路感染、肾衰等)是其后期死亡的主要原因,占70%~90%。如何改善SCI患者膀胱的贮尿和排尿功能,是至今尚未很好解决的医学难题。Brindley[1]应用骶神经前根(S2~4)电刺激恢复SCI患者的可控制性排尿,在欧美国家获得了广泛的临床应用。我们通过测定电刺激犬骶神经根时的膀胱与尿道的压力变化,探讨不同骶神经根对膀胱和尿道功能的选择性支配作用。

    1 材料和方法

    1.1 动物 健康杂种雄犬16只,体质量(12.8±2.4) kg。饲养1周后进行实验。
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    1.2 仪器 尿流动力学测压仪(合肥微机所迈迪克电子公司出品),灵敏度为0.1 kPa(1 cmH2O);三导程测压管,其中膀胱输水管管径为7 F,膀胱、尿道两测压管为4 F,膀胱测压管开口与进水管末端平齐,尿道测压管开口位于膀胱测压管开口近侧5 cm处;Dantec肌电图仪。

    1.3 方法 实验动物以2.5%戊巴比妥钠1 ml/kg静脉麻醉后,建立静脉通道,补液1 000 ml,并应用抗生素。将三导程测压管与尿流动力学测压仪连接,调整两测压管滴水速度约为4 ml/min。将测压管置于膀胱同一平面,通过电脑显示器调整压力基数(大气压读数)。先将三导程测压管全部插入膀胱内,此时两测压管读数相等,为膀胱内压。向外缓慢拖动三腔管,直至尿道测压管读数上升至最大而膀胱测压管读数不变处。此时两测压管分别位于膀胱和尿道内,为膀胱、尿道静息压。将三腔管缝合固定,防止移动。将动物翻身。垫好骨盆,防止膀胱受压。先作T10/T11平面椎板切开,在硬膜外用血管钳夹闭脊髓,造成犬的横断性脊髓损伤模型。作L4~S1切口,咬除L5~L7棘突和椎板,暴露硬脊膜,将硬脊膜向左右推动,显露L7及S1,S2和S3神经根。清理神经根周围脂肪组织,可以看出L7神经根出L7 S1椎间孔。向下依次定出S1,S2和S3神经根。通过输水管抽净膀胱后,注入50 ml生理盐水。用Dantec肌电图仪依次对左右两侧L7~S3神经根进行电刺激,刺激参数为2.0 mA,50 Hz,200 μs,5~10 s。同时记录膀胱和尿道的压力变化曲线。
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    2 结 果

    2.1 膀胱、尿道静息压 动物均在仰卧位测得静息压力。戊巴比妥钠麻醉下的膀胱、尿道静息压分别较外界大气压高(1.8±0.5)和(2.3±0.7) kPa。

    2.2 膀胱压力变化 电刺激脊神经根时膀胱压力升高缓慢,曲线平稳上升,一般在2~3 s内达到最高峰。电刺激两侧S1,S2,S3时膀胱压力均有升高,一般S2增加幅度最大,S1次之,S3较少(图1)。电刺激L7神经根时,左侧有6例增加为0,2例为负值(最低-0.8 kPa);右侧有8例增加为0,1例为负值(-0.4 kPa);其余增加均为正值,最高为1.7 kPa。以相差≥1.0 kPa为标准,比较同侧不同神经根对膀胱的支配作用,32侧中S2>S1>S3的有27侧,S1>S2>S3的有5侧。将两侧数据综合比较,刺激S2的压力升高值占升高总额的45.2%,S1占35.5%,S3占16.1%,L7占3.2%(图2)。以同样标准比较左右两侧神经根对膀胱的支配作用,右侧占优势者为多(11/16),相等(2/16)和左侧占优势者(3/16)较少。将16例两侧分别综合计算,刺激各神经根时膀胱压力升高的平均值,右侧较左侧高,分别为:S1 5.1%,S2 17.4%,S3 11.2%。t13501.gif (3287 bytes)
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    图1 电刺激神经根时的膀胱尿道压力变化

    Fig 1 Bladder and urethra pressure responses to

    unilateral L7-S3 root stimulationt13502.gif (2420 bytes)

    图2 不同神经根对膀胱尿道压力的影响

    Fig 2 Contributions of different roots to

    bladder and urethra pressure
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    □: Rectum; ■: Anal

    2.3 尿道压力变化 电刺激脊神经根时尿道压力升高很快,曲线陡直上升,在1 s内达到最高峰。电刺激两侧S1~S3时尿道压力均有升高,一般以S1升高幅度最大,S2次之,S3较少(图1);电刺激L7神经根时,左侧有4例压力增加为0,1例为负值(-0.6 kPa);右侧有3例压力增加为0,1例为负值(-0.5 kPa);其余增加均为正值,最高为2.5 kPa。以相差≥1.0 kPa为标准,比较同侧不同神经根对尿道的支配作用,32侧中S1>S2>S3 29侧,S2>S1>S33侧。将左右两侧数据综合比较,S1的压力升高值占总额的43.4%,S2 33.3%,S3 17.4%,L7占5.9%(图2)。以同样标准比较左右两侧神经根对尿道的支配作用,同样右侧占优势者为多(12/16),相等(2/16)和左侧占优势者(2/16)较少。将16例左右两侧分别综合计算,刺激各神经根时尿道压力升高的平均值,也是右侧较左侧高,分别为:S1 13.8%,S2 8.8%,S3 29.8%。
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    3 讨 论

    3.1 膀胱逼尿肌与尿道括约肌的电刺激特性 膀胱逼尿肌与尿道外括约肌分属平滑肌和横纹肌,两者不仅对电刺激反应的快慢不同(前者慢、后者快),而且对刺激强度和刺激频率的反应特性不同。Thuroff等[2]发现犬逼尿肌的兴奋阈值(2.5~3.0 V)较尿道外括约肌(0.5 V)高,低强度电流仅能引起尿道括约肌的压力上升,而对膀胱逼尿肌不起作用。尿道括约肌在刺激频率为33~50 Hz时收缩最强烈,但随着频率的增加而出现疲劳,收缩力下降;但膀胱逼尿肌却不受频率的影响。本实验选用连续直流方波,强度2.0 mA,波宽200 μs,频率50 Hz,时间5~10 s,能同时使膀胱逼尿肌和尿道括约肌达到最大收缩强度,反映其真实的神经支配效能。

    3.2 不同骶神经根对膀胱尿道的支配作用 膀胱尿道的神经支配比较复杂,既有植物神经系统(交感、副交感)又有躯体神经系统参与。其中支配逼尿肌的盆神经(副交感)与支配尿道外括约肌的阴部神经(躯体)均起自骶神经丛。这些神经纤维经多级交叉混合后,再对盆底器官进行功能支配。但在脊髓神经根水平,仍能区分出不同神经根对盆底器官功能支配的侧重。本实验早期对7只犬的L6神经根和尾神经根也进行了电刺激,未发现膀胱尿道压力变化。可以看出,对膀胱逼尿肌的神经支配,以S2最为重要,S2>S1>S3>L7,S2单独提供了45%的压力,S1+S2共同提供了约81%的压力。对尿道括约肌的神经支配,以S1最为重要,存在着S1>S2>S3>L7的关系,S1单独提供了43%的压力,S1+S2共同提供了约78%的压力。与国外报道相似[3]
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    3.3 L7神经根的作用 犬盆神经丛大多数起自S1~S3,但亦有可能包含高位的L7或低位的尾神经根。L7神经根是犬坐骨神经的主要组成来源。但本实验发现,L7对犬的膀胱(56%)和尿道(78%)具有神经支配者不在少数,有的还表现为抑制作用。L7对膀胱尿道压力的作用似与S3正相反。人类也可能有高位盆丛的现象。临床上某些患有巨大骶骨肿瘤的患者,在完全切除了S2及其以下的神经根后,仍能保持良好的大小便功能,这可能与S1对膀胱尿道具有部分支配作用有关[4]

    3.4 临床意义 正常膀胱功能的维持有赖于中枢和周围神经系统的完整与协调。圆锥上SCI常导致膀胱贮尿与排尿功能的双重障碍。尿路感染和逆行性肾功能损害是SCI患者后期死亡的第一位原因。研究骶神经根对膀胱尿道功能的选择性支配,对从神经外科角度重建SCI后的膀胱功能有重要意义。(1)提高电刺激排尿的效率:S2~4前根电刺激是目前较理想的控制性排尿方法[5]。它充分利用了尿道括约肌的反应远较膀胱逼尿肌快的特点,在停止刺激的间歇期内发生排尿,属于刺激波后排尿[6]。但电刺激时膀胱与尿道压力均显著上升,有可能引起电刺激下的膀胱-输尿管反流而逆向损害肾脏。人类的脊髓排尿中枢在S2~4节段,膀胱逼尿肌主要由S3支配,尿道括约肌主要由S2支配,这与动物的括约肌主要支配神经较逼尿肌高一个脊髓节段相同[7]。为了提高电刺激的排尿效率,作者设想可将S2前根切断,降低尿道阻力,从而降低排尿所需的膀胱内压,起到保护上泌尿道的作用。(2)膀胱神经再支配:通过神经吻合恢复脊髓圆锥或马尾神经损伤后的排尿功能,是目前研究的热点之一。本研究结果为动物实验和临床应用时选择最有效的受区骶神经根提供了依据,即为了最大程度地恢复膀胱逼尿肌功能,在犬应与S2吻合;在人应与S3吻合[8]。(3)膀胱去神经:对圆锥上SCI所致的高张力、高反射的痉挛性膀胱,可选择性的切断S2和(或)S3神经根,有可能使逼尿肌与括约肌达到新的平衡,恢复膀胱的贮尿和排尿功能,手术简单而有效。
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    当然,骶尾部的神经根变异较多,不仅表现在解剖形态方面,而且也表现在功能方面。进行术中电刺激和尿流动力学测压观察,对决定何者为效能最强神经根很有帮助。

    基金资助:上海市医学领先学科基金资助项目(95-Ⅲ-008)

    作者简介:张世民(1965~),男(汉族),博士,主治医师

    参考文献:

    [1]Brindley GS. The first 500 patients with sacral anterior root stimulator implants: general description [J]. Paraplegia, 1994, 32(12): 795-805.

    [2]Thuroff JW, Bazeed MA, Schmidt RA, et al. Functional pattern of sacral root stimulation in dogs[J]. J Urol,1982,127(4):1034-1037.
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    [3]Dahms SE, Tanagho EA. The impact of sacral root anatomy on selective electrical stimulation for bladder evacutation[J]. World J Urol, 1998, 16(5): 322-328.

    [4]谭富生. 骨盆肿瘤的处理[J]. 中华骨科杂志,1995,15(12):809-811.

    [5]Probst M, Piechota HJ, Hohenfellner M, et al. Neurostimulation for bladder evacuation: is sacral root stimulation a substitute for microstimulation[J]. Brit J Urol, 1997, 79(4): 554-566.

, 百拇医药     [6]张世民,侯春林. 骶神经前根电刺激治疗脊髓损伤患者的排尿功能障碍[J]. 国外医学.泌尿系统疾病分册,1999,19(4):175-177.

    [7]Hassouna M, Li JS, Elhilali M. Dog as an animal model for neurostimulation[J]. Neurourol Urodynam 1994, 13(3): 159-167.

    [8]衷鸿宾,侯春林,刘明轩. 建立人工膀胱反射弧的实验研究[J]. 第二军医大学学报, 1998,19(3):266-268.

    收稿日期:1999-07-17

    修稿日期:1999-11-20, 百拇医药