引用本文： 鲍丙波, 付凯, 朱晓中, 李星玮, 郑宪友. 器械打磨法制备大鼠脊髓损伤后重建排便功能模型的实验研究. 中国修复重建外科杂志, 2016, 30(9): 1139-1142. doi: 10.7507/1002-1892.20160232 复制
胸腰段骨折常伴发脊髓圆锥损伤，引起排尿、排便功能障碍，严重影响患者生活质量[1-3]。对于脊髓损伤后的排尿功能重建，早在1994年有学者通过神经根移位方法进行了“人工体神经-内脏神经”反射弧的动物实验，后期也证实了其潜在的机制[4-6]。国内侯春林教授团队[7-9]利用截瘫平面以上的腹壁反射通路，通过神经移位建立了大鼠人工膀胱反射弧，恢复了可控制性膀胱排尿功能，经临床试验也获得成功。随着对泌尿系统问题处理方法的进步，排便功能障碍的问题日益突出，其肠道症状主要表现为严重大便失禁、慢性顽固性便秘等。由于排便功能的复杂性，脊髓损伤所导致的神经源性肠道功能障碍和排便功能障碍仍是目前医学界的难题[10-11]。因此重建肛管直肠排便功能使患者恢复便意，以达到适时、灵活排便，对提高脊髓损伤患者生活质量有重要意义[12]。
动物模型是脊髓损伤研究的基础，既往以SD大鼠为实验对象，采用传统钳咬法打开椎板，利用脊髓损伤平面以上健存的神经根移位同时修复重建肛管直肠感觉、运动神经通路制备模型。但传统钳咬法在打开椎板暴露马尾神经过程中，存在损伤大、术中出血多、手术时间长等问题，进而导致建模失败[13]。针对这些问题，我们提出器械打磨法打开椎板。现对两种方法进行比较，以期为快速安全建模奠定基础。
1 材料与方法
1.1 实验动物及主要试剂、仪器
成年雌性SD大鼠40只，体质量250～300 g，由上海交通大学动物科学部提供。手术显微镜（上海市显微外科研究所）；牙科显微电动打磨机（Seayang公司，韩国）。
1.2 实验分组及方法
将40只大鼠随机分为2组，每组20只。实验组采用器械打磨法制备脊髓损伤后重建排便功能模型，对照组采用传统钳咬法制备模型。两组大鼠均于术前12 h开始禁食、禁水。大鼠腹腔注射1%戊巴比妥钠（40 mg/kg）麻醉后，背侧剃毛，取俯卧位，四肢外展固定。
实验组：作L4～S2后背部弧形切口，剪开筋膜暴露术区肌肉与L4～S2棘突，10倍手术显微镜下用牙科显微电动打磨机打磨去除棘突、椎板及关节突；再辅以显微持针器去除脊髓表浅骨质，暴露L5～S1马尾神经；打开硬脊膜与软脊膜，分别找出两侧L5与S1前后神经根，分离S1至L5平面位置，在L5平面分别离断S1与L5前后神经根（离断前用1%利多卡因局部封闭），然后用12-0无创缝线将L5与S1前后神经根分别作无张力端端吻合，共缝合4针（图 1）。最后在L5与L6之间离断脊髓（S1除外），再缝合肌肉与皮肤。
图1
器械打磨法操作示意图 ⓐ 弧形切口打开皮肤分离背部肌肉并暴露棘突 ⓑ 电动打磨机打磨棘突、关节突与部分椎板 ⓒ 打磨后的椎板 ⓓ 打开椎板，暴露马尾神经，分离出两侧S1、L5神经根，用12-0无创缝线将L5与S1前后神经根分别作端端吻合 图 2 传统钳咬法操作示意图 ⓐ 弧形切口打开皮肤暴露背部肌肉 ⓑ 沿脊柱打开L4～S2节段肌肉暴露棘突，咬除并清理周围黏附肌肉至椎板可见 ⓒ 打开椎板，暴露马尾神经，分离两侧S1、L5神经根 ⓓ 用12-0无创缝线将L5与S1前后神经根分别作端端吻合
Figure1.
The sketch of mechanical polishing method ⓐ Arc incision was made to expose back muscles and spinous process ⓑ Electric drill was used to grind back spinous process, articular process, and part of the lamina ⓒ Ground lamina ⓓ The lamina was opened to expose the cauda equina, and then bilateral L5 and S1 nerve roots end-to-end anastomosis was done using 12-0 with atraumatic suture Fig.2 The sketch of traditional bites method ⓐ Arc incision was made to expose back muscles ⓑ L4-S2 segment back muscles was opened along the spine to expose spinous process, and then the surrounding muscles were cleaned up to make the laminae visible ⓒ The lamina was open to expose cauda equina, bilateral S1 and L5 nerve roots were separated ⓓ Bilateral L5 and S1 nerve roots end-to-end anastomosis was done using 12-0 with atraumatic suture
对照组：同实验组方法作切口暴露术区肌肉与L4～S2棘突，在10倍手术显微镜下用蚊式血管钳咬除棘突、椎板，辅以显微持针器咬除关节突周围附着的小骨片，暴露L5～S1马尾神经，处理方法与实验组一致（图 2）。
两组术后立即常规复温2 h，6 h后开始进食、饮水；3 d内常规肌肉注射10万U青霉素预防感染；辅助人工排尿、排便。
1.3 观测指标
记录两组手术时间（从切开皮肤至切口缝合关闭为止），术中出血量（纱布蘸血后称重，1 g=1 mL），以及术后3 d大鼠成活情况。
1.4 统计学方法
采用SPSS17.0统计软件进行分析。计量资料以均数±标准差表示，组间比较采用t检验；计数资料以率表示，组间比较采用χ2检验；检验水准α=0.05。
2 结果
实验组手术时间为（93.05±7.60）min，较对照组（131.30±11.68）min明显缩短；术中出血量为（4.33±0.46）mL，明显低于对照组的（7.36±0.58）mL；以上两指标比较差异均有统计学意义（t=12.279，P=0.000；t=18.293，P=0.000）。术后3 d，实验组18只大鼠存活，存活率为90%；术后第1天及第3天分别死亡1只大鼠，考虑与术中出血过多及术后感染有关。对照组12只大鼠存活，存活率为60%；术后当日死亡1只，第1天死亡5只，第2天死亡2只，考虑与暴露损伤过大及术中出血过多有关。两组术后3 d大鼠存活率比较，差异有统计学意义（χ2=4.800，P=0.028）。
3 讨论
动物模型是脊髓损伤研究的基础，急性损伤模型主要包括挫伤模型、横断伤模型、牵拉损伤模型；慢性损伤模型主要包括压迫损伤模型、缺血损伤模型[14-15]。研究快速有效的动物模型建立方法具有重要意义，王磊等[16]采用经关节突切除方法制作大鼠脊髓损伤模型；刘小康等[17]应用动脉瘤夹瞬间释放导致钳夹式损伤方法制作大鼠脊髓损伤模型；Zhang等[18]采用了一种震动刀在大鼠C6平面脊髓背侧制备半横断模型。
传统钳咬法为制备脊髓损伤模型经典方法，但需多节段椎板打开行神经根移位建模时该方法存在以下不足：①由于钳咬椎板节段较长，且需要完全打开椎板暴露马尾神经定位神经根位置，因此在打开椎板过程中钳咬比较费力，耗时较长；②在钳咬乳状突暴露神经根时，由于此处解剖结构中富含毛细血管，易损伤毛细血管导致出血，进而影响手术进程，亦会导致手术出血量多；③钳咬椎板后，在清理碎骨时易牵拉硬脊膜导致出血与人为损伤马尾神经，进而导致建模失败；④由于手术时间较长，术中出血量较多，术后感染可能性增加，术后动物死亡率较高。对于传统钳咬法建模，我们总结有以下注意事项：①钳咬开始打开椎板时，钳咬力量尽量小，以避免造成马尾神经损伤甚至断裂；②钳咬过程中避免牵拉咬碎的骨块，特别是乳状突骨块，以免造成出血和人为损伤，正确操作为咬碎骨块的同时轻轻松开显微持针器，之后用显微剪清理碎骨块；③对于手术过程中不可避免的出血，需要及时用明胶海绵进行止血处理。
与传统钳咬法相比，器械打磨法在打开多节段椎板行神经根移位建模时具有以下优点：①器械在打磨棘突、乳状突等骨性结构时速度快，特别在大范围打开椎板时，明显缩短了手术时间；②器械打磨骨性结构时，有效避免了因骨与周围组织牵拉导致的出血，显著降低术中出血量；③由于缩短了手术时间及有效地控制术中出血量，进而降低了术野暴露时间及其相关并发症发生率，提高了术后动物存活率与建模成功率。
但采用器械打磨法时，需注意以下事项：①控制器械打磨机转速，最佳转速为14 000～16 000 r/min；如转速过快，打磨骨性结构时不易控制，容易造成过度打磨损伤马尾神经，导致建模失败；为避免打磨过度，应在打磨时观察打磨区域有无渗血，若有渗血，说明骨性结构已打磨充分。但转速过慢，打磨效果不明显，会延长打磨时间。②在打磨骨性结构前，将周围软组织彻底分离，避免打磨机头缠绕软组织，造成损伤。③由于打磨骨性结构时会产生高能量，为避免高能量带来的间接损伤，在打磨时注意滴加生理盐水，以降低打磨时温度。此外，器械打磨法有一定学习曲线，对术者显微技术要求较高，需要时间学习掌握。
综上述，与传统钳咬法相比，采用器械打磨法打开椎板行神经根移位建模具有手术时间短、术中创伤小、出血量少，操作简便，术后动物死亡率低等优点；且建模可重复性、稳定性好，为快速安全建模提供了一种较好的方法。
胸腰段骨折常伴发脊髓圆锥损伤，引起排尿、排便功能障碍，严重影响患者生活质量[1-3]。对于脊髓损伤后的排尿功能重建，早在1994年有学者通过神经根移位方法进行了“人工体神经-内脏神经”反射弧的动物实验，后期也证实了其潜在的机制[4-6]。国内侯春林教授团队[7-9]利用截瘫平面以上的腹壁反射通路，通过神经移位建立了大鼠人工膀胱反射弧，恢复了可控制性膀胱排尿功能，经临床试验也获得成功。随着对泌尿系统问题处理方法的进步，排便功能障碍的问题日益突出，其肠道症状主要表现为严重大便失禁、慢性顽固性便秘等。由于排便功能的复杂性，脊髓损伤所导致的神经源性肠道功能障碍和排便功能障碍仍是目前医学界的难题[10-11]。因此重建肛管直肠排便功能使患者恢复便意，以达到适时、灵活排便，对提高脊髓损伤患者生活质量有重要意义[12]。
动物模型是脊髓损伤研究的基础，既往以SD大鼠为实验对象，采用传统钳咬法打开椎板，利用脊髓损伤平面以上健存的神经根移位同时修复重建肛管直肠感觉、运动神经通路制备模型。但传统钳咬法在打开椎板暴露马尾神经过程中，存在损伤大、术中出血多、手术时间长等问题，进而导致建模失败[13]。针对这些问题，我们提出器械打磨法打开椎板。现对两种方法进行比较，以期为快速安全建模奠定基础。
1 材料与方法
1.1 实验动物及主要试剂、仪器
成年雌性SD大鼠40只，体质量250～300 g，由上海交通大学动物科学部提供。手术显微镜（上海市显微外科研究所）；牙科显微电动打磨机（Seayang公司，韩国）。
1.2 实验分组及方法
将40只大鼠随机分为2组，每组20只。实验组采用器械打磨法制备脊髓损伤后重建排便功能模型，对照组采用传统钳咬法制备模型。两组大鼠均于术前12 h开始禁食、禁水。大鼠腹腔注射1%戊巴比妥钠（40 mg/kg）麻醉后，背侧剃毛，取俯卧位，四肢外展固定。
实验组：作L4～S2后背部弧形切口，剪开筋膜暴露术区肌肉与L4～S2棘突，10倍手术显微镜下用牙科显微电动打磨机打磨去除棘突、椎板及关节突；再辅以显微持针器去除脊髓表浅骨质，暴露L5～S1马尾神经；打开硬脊膜与软脊膜，分别找出两侧L5与S1前后神经根，分离S1至L5平面位置，在L5平面分别离断S1与L5前后神经根（离断前用1%利多卡因局部封闭），然后用12-0无创缝线将L5与S1前后神经根分别作无张力端端吻合，共缝合4针（图 1）。最后在L5与L6之间离断脊髓（S1除外），再缝合肌肉与皮肤。
图1
器械打磨法操作示意图 ⓐ 弧形切口打开皮肤分离背部肌肉并暴露棘突 ⓑ 电动打磨机打磨棘突、关节突与部分椎板 ⓒ 打磨后的椎板 ⓓ 打开椎板，暴露马尾神经，分离出两侧S1、L5神经根，用12-0无创缝线将L5与S1前后神经根分别作端端吻合 图 2 传统钳咬法操作示意图 ⓐ 弧形切口打开皮肤暴露背部肌肉 ⓑ 沿脊柱打开L4～S2节段肌肉暴露棘突，咬除并清理周围黏附肌肉至椎板可见 ⓒ 打开椎板，暴露马尾神经，分离两侧S1、L5神经根 ⓓ 用12-0无创缝线将L5与S1前后神经根分别作端端吻合
Figure1.
The sketch of mechanical polishing method ⓐ Arc incision was made to expose back muscles and spinous process ⓑ Electric drill was used to grind back spinous process, articular process, and part of the lamina ⓒ Ground lamina ⓓ The lamina was opened to expose the cauda equina, and then bilateral L5 and S1 nerve roots end-to-end anastomosis was done using 12-0 with atraumatic suture Fig.2 The sketch of traditional bites method ⓐ Arc incision was made to expose back muscles ⓑ L4-S2 segment back muscles was opened along the spine to expose spinous process, and then the surrounding muscles were cleaned up to make the laminae visible ⓒ The lamina was open to expose cauda equina, bilateral S1 and L5 nerve roots were separated ⓓ Bilateral L5 and S1 nerve roots end-to-end anastomosis was done using 12-0 with atraumatic suture
对照组：同实验组方法作切口暴露术区肌肉与L4～S2棘突，在10倍手术显微镜下用蚊式血管钳咬除棘突、椎板，辅以显微持针器咬除关节突周围附着的小骨片，暴露L5～S1马尾神经，处理方法与实验组一致（图 2）。
两组术后立即常规复温2 h，6 h后开始进食、饮水；3 d内常规肌肉注射10万U青霉素预防感染；辅助人工排尿、排便。
1.3 观测指标
记录两组手术时间（从切开皮肤至切口缝合关闭为止），术中出血量（纱布蘸血后称重，1 g=1 mL），以及术后3 d大鼠成活情况。
1.4 统计学方法
采用SPSS17.0统计软件进行分析。计量资料以均数±标准差表示，组间比较采用t检验；计数资料以率表示，组间比较采用χ2检验；检验水准α=0.05。
2 结果
实验组手术时间为（93.05±7.60）min，较对照组（131.30±11.68）min明显缩短；术中出血量为（4.33±0.46）mL，明显低于对照组的（7.36±0.58）mL；以上两指标比较差异均有统计学意义（t=12.279，P=0.000；t=18.293，P=0.000）。术后3 d，实验组18只大鼠存活，存活率为90%；术后第1天及第3天分别死亡1只大鼠，考虑与术中出血过多及术后感染有关。对照组12只大鼠存活，存活率为60%；术后当日死亡1只，第1天死亡5只，第2天死亡2只，考虑与暴露损伤过大及术中出血过多有关。两组术后3 d大鼠存活率比较，差异有统计学意义（χ2=4.800，P=0.028）。
3 讨论
动物模型是脊髓损伤研究的基础，急性损伤模型主要包括挫伤模型、横断伤模型、牵拉损伤模型；慢性损伤模型主要包括压迫损伤模型、缺血损伤模型[14-15]。研究快速有效的动物模型建立方法具有重要意义，王磊等[16]采用经关节突切除方法制作大鼠脊髓损伤模型；刘小康等[17]应用动脉瘤夹瞬间释放导致钳夹式损伤方法制作大鼠脊髓损伤模型；Zhang等[18]采用了一种震动刀在大鼠C6平面脊髓背侧制备半横断模型。
传统钳咬法为制备脊髓损伤模型经典方法，但需多节段椎板打开行神经根移位建模时该方法存在以下不足：①由于钳咬椎板节段较长，且需要完全打开椎板暴露马尾神经定位神经根位置，因此在打开椎板过程中钳咬比较费力，耗时较长；②在钳咬乳状突暴露神经根时，由于此处解剖结构中富含毛细血管，易损伤毛细血管导致出血，进而影响手术进程，亦会导致手术出血量多；③钳咬椎板后，在清理碎骨时易牵拉硬脊膜导致出血与人为损伤马尾神经，进而导致建模失败；④由于手术时间较长，术中出血量较多，术后感染可能性增加，术后动物死亡率较高。对于传统钳咬法建模，我们总结有以下注意事项：①钳咬开始打开椎板时，钳咬力量尽量小，以避免造成马尾神经损伤甚至断裂；②钳咬过程中避免牵拉咬碎的骨块，特别是乳状突骨块，以免造成出血和人为损伤，正确操作为咬碎骨块的同时轻轻松开显微持针器，之后用显微剪清理碎骨块；③对于手术过程中不可避免的出血，需要及时用明胶海绵进行止血处理。
与传统钳咬法相比，器械打磨法在打开多节段椎板行神经根移位建模时具有以下优点：①器械在打磨棘突、乳状突等骨性结构时速度快，特别在大范围打开椎板时，明显缩短了手术时间；②器械打磨骨性结构时，有效避免了因骨与周围组织牵拉导致的出血，显著降低术中出血量；③由于缩短了手术时间及有效地控制术中出血量，进而降低了术野暴露时间及其相关并发症发生率，提高了术后动物存活率与建模成功率。
但采用器械打磨法时，需注意以下事项：①控制器械打磨机转速，最佳转速为14 000～16 000 r/min；如转速过快，打磨骨性结构时不易控制，容易造成过度打磨损伤马尾神经，导致建模失败；为避免打磨过度，应在打磨时观察打磨区域有无渗血，若有渗血，说明骨性结构已打磨充分。但转速过慢，打磨效果不明显，会延长打磨时间。②在打磨骨性结构前，将周围软组织彻底分离，避免打磨机头缠绕软组织，造成损伤。③由于打磨骨性结构时会产生高能量，为避免高能量带来的间接损伤，在打磨时注意滴加生理盐水，以降低打磨时温度。此外，器械打磨法有一定学习曲线，对术者显微技术要求较高，需要时间学习掌握。
综上述，与传统钳咬法相比，采用器械打磨法打开椎板行神经根移位建模具有手术时间短、术中创伤小、出血量少，操作简便，术后动物死亡率低等优点；且建模可重复性、稳定性好，为快速安全建模提供了一种较好的方法。