不同密度同种异体骨移植对犬脊柱融合术效果的影响

曹广如，蔡玉强，王霞，王翀，陈琦，孙领霞，段领艳

(遵义医学院附属医院，贵州遵义563000)

不同密度同种异体骨移植对犬脊柱融合术效果的影响

曹广如，蔡玉强，王霞，王翀，陈琦，孙领霞，段领艳

(遵义医学院附属医院，贵州遵义563000)

目的 探讨高密度与正常密度同种异体骨移植对犬脊柱融合术效果的影响。方法 从32只中华田园犬中随机选取2只，处死后取其新鲜股骨，分别制备高密度和正常密度同种异体骨。将剩余每只中华田园犬的3个椎间隙(L1/2、L2/3、L3/4)进行标记，并随机分为对照组、高密度组和正常密度组，每组包括30个椎间隙。各组行脊柱融合术，正常密度组、高密度组摘除椎间盘后分别植入装有正常密度、高密度同种异体骨的融合器，对照组仅行椎间盘摘除，不植入同种异体骨。观察动物术后进食、活动及切口愈合等一般情况。术后12周处死实验动物，取出融合术后节段脊柱(L1～4)，分别经医师手法检查和影像学检查判断椎体融合情况，计算融合率。结果 实验动物术后精神可，饮食良好，活动自由，无瘫痪，切口愈合良好，无感染，体质量无明显变化。手法检查结果显示，对照组椎体融合率为0(0/30)，高密度组为27.58%(8/29)，正常密度组为71.43%(20/28)；影像学检查结果显示，对照组椎体融合率为0(0/30)，高密度组为41.38%(12/29)，正常密度组为71.43%(20/28)；高密度组和正常密度组椎体融合率均高于对照组，正常密度组椎体融合率高于高密度组(P均<0.05)。结论 与高密度同种异体骨移植比较，犬脊柱融合术中采用正常密度同种异体骨移植后的椎体融合率高。

脊柱融合术；椎体融合；同种异体骨移植；密度；犬

据统计，脊柱融合术术后椎体不融合率高达45%[1，2]。椎体融合受多种因素影响，全身因素如年龄、营养情况、骨质疏松、吸烟、药物等，局部因素有植骨区因素、内固定因素、植入物因素。其中植入物的成骨性、骨诱导性及骨传导性是导致椎体不融合的重要原因[3]。自体骨移植相容性良好，但取骨后供区易并发感染、疼痛及感觉异常；且患者需大量骨移植时自体骨骨量不足[4]。目前临床多进行同种异体骨移植，同种异体骨孔径等微观结构受取骨部位及供体年龄等的影响，关于其密度对脊柱融合术后椎体融合的影响报道较少。为此，我们于2015年1月～2016年1月进行了如下研究。

1 材料与方法

1.1 材料 雄性中华田园犬32只，犬龄24～36个月，体质量8.5～10.4 kg，由遵义医学院实验动物中心提供。实验前适应性饲养2周，实验操作遵守《关于善待实验动物的指导性意见》标准。椎间融合器购于上海超聚新材料科技有限公司，炫速双源CT购于德国西门子公司，超低温冰箱购于美国Thermo Electron公司，高速磨钻购于美国枢法模.丹历公司，光学显微镜购于上海光学仪器厂。

1.2 同种异体骨制备 随机选取2只中华田园犬，快速静脉推注异丙酚7 mg/kg，使其进入麻醉状态，再快速推注KCl 10 mL将其处死。取其新鲜股骨，去骨皮质，保留松质骨。洗净、切块，经高压冲洗后保留骨组织。0.1%新洁尔灭浸泡消毒30 min，经环氧乙炔灭菌，冷冻干燥形成深冻干燥骨，于-80 ℃冰箱保存。将异体骨经常规细菌培养3次，确认无细菌生长后切割至合适大小，填入PEEK椎间融合器中。将其分为两部分，一部分在融合器内不经压缩，为正常密度；另一部分在融合器内经填充压实致轻微膨出，为高密度。融合器内空腔体积为0.06 cm3，根据公式(密度=质量/体积)计算融合器内异体骨密度。正常密度异体骨质量为(0.052±0.003)g，密度为(0.827±0.132)g/cm3；高密度异体骨质量为(0.187±0.004)g，密度为(3.168±0.124)g/cm3；两者密度比较P均<0.05。

1.3 同种异体骨移植 将剩余每只中华田园犬的3个椎间隙(L1/2、L2/3、L3/4)进行标记，并随机分为对照组、高密度组和正常密度组，每组30个椎间隙。将各组动物禁食、禁水12 h，采用3%戊巴比妥钠1 mL/kg腹腔注射麻醉，脱毛后取仰卧位固定于手术台上。消毒铺巾，于腹旁正中经腹直肌作一长10 cm的切口，开腹后根据髂前上棘连线确定手术间隙，将肠管用纱布进行保护，并拨至一旁。将腹主动脉、下腔静脉拨至一旁，分离腹膜后脂肪、椎旁肌肉，暴露L1～4椎体前缘。切开前纵韧带，摘除椎间盘组织。用撑开器将椎间隙撑开，将终板软骨刮除，高速磨钻打磨上下骨性终板，生理盐水冲洗。每只犬根据标记好的椎间隙分组情况进行处理，正常密度组行椎间盘摘除后植入装有正常密度同种异体骨的融合器，高密度组行椎间盘摘除后植入装有高密度同种异体骨的融合器，对照组仅行椎间盘摘除，不植入同种异体骨。取出撑开器，止血，清洗，采用明胶海绵填塞，生理盐水冲洗腹腔后关腹。

1.4 相关指标观察

1.4.1 术后一般情况 观察动物术后进食、活动及切口愈合等一般情况。

1.4.2 椎体融合情况 ①手法检查：术后12周处死实验动物，取出融合术后节段脊柱(L1～4)，浸泡于10%甲醛溶液中进行固定。由2位经验丰富的脊柱外科医生采用盲法独立观察椎间隙情况。将标本剔除肌肉、脂肪等软组织，去除椎体间融合器以外的成骨，进行屈伸、侧方活动。2位医生均认为椎体稳定则判定为融合，如果1位或2位均认为椎体不稳定则判定为未融合。计算椎体融合率。②影像学检查：对融合术后节段脊柱进行侧位X线片检查，由2位经验丰富的影像科医生采用盲法独立阅片。以融合节段融合期内有连续骨桥形成判定为融合，若出现透亮影、假关节或骨缝则判定为未融合。计算椎体融合率。

1.5 统计学方法 采用SPSS16.0统计软件。计数资料以率表示，组间比较采用χ2检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 术后一般情况 实验动物术后精神可，饮食良好，活动自由，无瘫痪，切口愈合良好，无感染，体质量无明显变化。

2.2 椎体融合情况

2.2.1 手法检查结果 正常密度组和高密度组术后12周分别有1、2枚椎体间融合器脱出，最终对照组、高密度组、正常密度组纳入有效椎间隙分别为30、29、28个。手法检查时肉眼见部分椎间隙有代偿性骨桥生成，且包裹椎间隙。对照组椎体融合率为0(0/30)，高密度组为27.58%(8/29)，正常密度组为71.43%(20/28)；高密度组和正常密度组椎体融合率均高于对照组，正常密度组椎体融合率高于高密度组(P均<0.05)。

2.2.2 影像学检查 对照组椎间隙未见连续骨小梁形成，椎体上下缘骨密度升高，椎间隙有明显透亮影，椎体融合率为0(0/30)。高密度组17个椎间隙可见融合器内同种异体骨被吸收，未形成连续骨小梁，12个间隙见有骨小梁形成，椎体融合率为41.38%(12/29)。正常密度组20个椎间隙可见骨小梁形成，椎体融合率为71.43%(20/28)。高密度组和正常密度组椎体融合率均高于对照组，正常密度组椎体融合率高于高密度组(P均<0.05)。见插页Ⅱ图5。

3 讨论

伴腰椎滑脱的椎管狭窄是一种退行性变，椎板切除联合脊柱融合术可明显改善患者病情[5]。术后椎体间融合可为前中柱提供有效支撑，分担椎弓根钉棒系统承受的负荷，预防椎弓根螺钉松动、断裂。良好的血运和扩大接触面积是脊柱融合的前提，在后外侧横突、椎板、棘突、关节突融合时应尽量去除软组织、骨皮质。研究表明，脊柱融合术中采用椎弓根螺钉固定融合的患者再次手术率、并发症发生率及神经根损伤发生率高，且出血量多、手术时间长[6,7]。椎弓根钉棒系统在脊柱融合术中比较常用，内固定可在早期提供生物力学稳定，但脊柱存在生理弯曲且受活动度影响，使脊柱受旋转和剪切应力的影响，接触界面不稳定，造成骨溶解，从而影响脊柱融合[8～10]。

植入物也是影响椎体融合的重要因素。自体骨移植相容性良好，但取骨后供区易并发感染、疼痛及感觉异常，尤其是需要大量骨移植时，自体骨不能提供足够的骨量，此时可以采取同种异体骨移植的方法[11，12]。同种异体骨是目前临床使用较多的骨移植材料，随着技术的进步，其组织相容性及安全性得到提高[13，14]。刘智等[15]比较了融合术中应用同种异体骨与自体骨移植治疗腰椎退行性疾病的差异，结果发现自体骨植骨手术时间短、术中损伤轻微、早期融合率高，但同种异体植骨可达到与自体骨植骨类似的近期临床效果。提示在无法进行自体骨移植或自体骨移植骨量不足的情况下可选用同种异体骨移植。

本研究实验动物选择的是中华田园犬，其头骨连着颈椎，有7节颈椎、13节胸椎、7节腰椎，生理结构与人类相近。融合器选用PEEK融合器，可维持椎间隙高度且能保证其内同种异体骨不受脊柱轴向应力的影响而导致密度改变；另外，PEEK融合器不会在影像学检测时显影，因此不会影响影像学检查结果。本研究中手法检查和影像学检查结果均显示，高密度组和正常密度组椎体融合率均高于对照组，正常密度组椎体融合率高于高密度组。说明犬脊柱融合术中采用正常密度同种异体骨移植后的椎体融合情况更好。分析原因，高密度同种异体骨植入后可能产生膨胀，从而增加了与骨床接触的压力，不利于传导脊柱轴向应力，导致椎体融合率低。本研究仅选择了术后12周作为观察时间点，未来需延长观察时间，对其远期椎体融合率进行对比观察。

[1] 李来华,张永福,侯兵.后路钉棒撑开复位内固定及植骨融合术治疗寰枢椎脱位的疗效分析[J].中华神经外科杂志,2016,32(1):64-66.

[2] 曹正培.微创经椎间孔腰椎椎间融合术对老年腰椎退变性疾病患者的临床效果[J].医疗装备,2016,29(5):175-176.

[3] 贾连顺.现代脊柱外科学[M].北京:人民军医出版社,2007:263.

[4] 任先军,焦文昌.椎体终板的解剖与椎间植骨融合的相关性研究[J].中国矫形外科杂志,2002,9(6):5990-5932.

[5] 裴飞舟.后路腰椎椎管减压融合内固定术治疗退变性腰椎椎管狭窄合并节段性腰椎不稳的临床疗效[J].中国伤残医学,2015,23(15):29-30.

[6] 廉民学,何百祥,鲍刚,等.改良椎管扩大成形术和后路椎弓根螺钉固定术在腰椎椎管肿瘤手术中的比较[J].西安交通大学学报:医学版,2016,37(2):166-169.

[7] 王刚.通用型脊柱内固定系统与椎弓根螺钉固定系统治疗胸腰椎骨折的比较[J].中国现代药物应用,2016,10(2):46-47.

[8] 颜峰.椎间融合术配合中药外敷治疗退行性腰椎滑脱症[J].中医正骨,2016,2(1):38-40.

[9] 冯骁杰,汪锴,李绍波.经伤椎椎弓根钉棒系统内固定治疗胸腰椎骨折[J].基层医学论坛,2016,20(16):2230-2231.

[10] 杨振国,王树强,范杰,等.钉棒系统复位内固定联合经椎弓根撬拨植骨术治疗胸腰椎压缩性骨折[J].中医正骨,2016,28(5):31-34.

[11] 余科,刘文佳,陈河林,等.自体骨环植骨并同期种植的动物实验研究[J].口腔医学研究,2016,3(4):347-351.

[12] 刘久翔,王青,范卫民,等.体骨软骨移植术治疗膝关节软骨损伤的临床疗效[J].江苏医药,2016,42(7):830-832.

[13] 王振昊,彭磊,刘建莉,等.自体骨联合同种异体骨与同种异体骨在治疗胸腰椎爆裂骨折中的疗效差异中国矫形外科杂志,2016,24(14):1278-1282.

[14] 平付敏,杨海平,葛素兰,等.同种异体骨骨髓基质细胞复合物联合VEGF对兔桡骨缺损愈合的影响[J].山东医药,2012,52(10)：23-25.

[15] 刘智,韦蒙,廖文奔.同种异体骨与自体骨后路腰椎Cage椎间融合术治疗腰椎退行性疾病[J].中国骨科临床与基础研究杂志,2015,7(5):290-293.

贵州省卫生厅科学技术基金资助项目(gzwkj2013-1-011)。

蔡玉强(E-mail: caihuofu@sina.com)

10.3969/j.issn.1002-266X.2017.04.009

R687.3

A

1002-266X(2017)04-0032-03

2016-05-11)