长期阳极阻滞电刺激对脊髓损伤后膀胱功能重建作用研究

王春昕，潘 肃，张善勇，杨小玉，侯婷婷，李春旭

(吉林大学第二医院 骨科，吉林 长春130041)

长期阳极阻滞电刺激对脊髓损伤后膀胱功能重建作用研究

王春昕，潘 肃，张善勇，杨小玉，侯婷婷*，李春旭*

(吉林大学第二医院 骨科，吉林 长春130041)

目的 探讨脊髓损伤后长期阳极阻滞电刺激在重建膀胱功能方面的作用。方法 研究纳入新西兰兔60只，随机分为对照组(n=10)、脊髓损伤组(n=40，包含模型组及电刺激组)及解剖学观察组(n=10)。电刺激组兔于电刺激四周后，与对照组、模型组兔再次复查尿流动力学并进行组间比较，分析神经源性膀胱在脊髓损伤后所产生的尿动力学变化及膀胱功能在长期阳极阻滞电刺激后的情况。结果 躯体运动神经在电刺激骶神经前根不断加大强度的同时逐渐被阻滞。长期阳极阻滞电刺激后，尿流动力学结果提示电刺激可减少膀胱的残余尿量同时提高膀胱顺应性而使得排尿体积增加，即提高了脊髓损伤后的排尿效率。结论 融合骶神经根电刺激的阳极阻滞是一种重建脊髓损伤后膀胱排尿功能的有效方式。

阳极阻滞电刺激；脊髓损伤；尿流动力学；膀胱功能；神经源性膀胱

(ChinJLabDiagn,2017,21:1438)

神经源性膀胱(Neurogenic bladder，NGB)是指中枢神经系统或脊髓损伤(Spinal cord injury，SCI)后排尿功能失控导致的膀胱功能障碍[1-3]，SCI是最主要的病因[4,5]。现阶段其治疗方法繁多，其中保守治疗虽然疗效较差，但因其损害小而易于被接受，相反手术治疗则因风险多而不易被推广，故患者更易于接受阳极阻滞电刺激技术。放眼未来，该技术很可能将成为SCI后膀胱功能重建的主要方式，故本文旨在探讨脊髓损伤后长期阳极阻滞电刺激在重建膀胱功能方面的作用。

1 材料与方法

1.1 对象与分组

60只清洁级新西兰大耳白兔，体重2.2-2.4 kg，雌雄不限，由吉林大学医学部动物实验场提供(动物许可证号：SCXK-(吉)2008-0005)。所有实验动物处理方法均符合中华人民共和国科学技术部颁发的《关于善待实验动物的指导性意见》。

随机分3组，即解剖学观察组(n=10)、对照组(n=10)和SCI组(n=40)，后者经尿流动力学筛查后又随机分为NGB模型组及电刺激组。

1.2 实验仪器

多通道电生理仪(BL420-E生物机能试验系统)购自成都泰盟科技有限公司，实验用骶神经根电刺激器和刺激电极由吉林大学提供。

1.3 实验试剂

速眠新Ⅱ、苏醒灵4号由吉林大学农学部提供。

1.4 实验方法和步骤

1.4.1 解剖学观察 解剖学观察组10只兔，暴露骶神经根，了解基本解剖概况，离断双侧S2-S3前根，福尔马林固定、切片、HE染色，在光镜下测量直径。

1.4.2 尿流动力学检测 对照组和SCI组术前进行尿流动力学检查，具体检查过程详见参考文献[6]。

1.4.3 建立及筛选完全性脊髓损伤后神经源性膀胱动物模型 术前6 h禁食水，速眠新Ⅱ麻醉，剂量为 0.15 mL/kg，备皮消毒后铺无菌单，依次暴露棘突、椎板，SCI组行椎板切除并暴露脊髓，脊髓完全夹闭1分钟，到双下肢停止抖动为止，完全性SCI模型已建立[7]。对照组在咬除椎板后即行切口缝合。

SCI组术后10天再行尿流动力学复查，筛选NGB动物模型，再将其随机分为NGB模型组及电刺激组。

1.4.4 骶神经前根电刺激 ⓐ测定膀胱、尿道压力 测压管两端分别与压力换能器和电刺激组兔膀胱相连，读数相等即为膀胱静息压。尿道测压管读数达到最大及膀胱测压管读数不变时停止向外拉动尿道测压管[8]。 ⓑ植入刺激电极 切除椎板并离断双侧骶神经后根(S1-S4)。电极刺激骶神经前根时，通过膀胱内压升高可评估支配膀胱逼尿肌的优势神经根，接着各置入一枚刺激电极并缝合加固。为了观察电极位置良好与否，于术后次日行腰椎正侧位平片拍摄。ⓒ刺激及记录 记录内容包括残余尿量、排尿体积和膀胱内压，均在电刺激时予以进行。于电刺激组移植电极后第二天，行6次/日阳极阻滞电刺激排尿、排便，每次15-30 min。电刺激四周后，与对照组、模型组复查尿流动力学，并进行组间比较。

1.5 统计学处理

2 结果

2.1 测量骶神经前根直径

解剖兔离断双侧S2及S3神经前根制成切片，在显微镜下测量直径，结果约为0.05cm(详见表 1)，因此将实验所用刺激电极的内部直径设定为此值。

表1 S2和S2神经根测量(cm)

2.2 实验动物存活及排除情况

最终纳入结果的分析数据来源于9只对照组、9只模型组和8只电刺激组。

2.3 骶神经前根电刺激结果

2.3.1 即刻阳极阻滞电刺激尿流动力学检测结果

单次阳极阻滞电刺激的膀胱内压低于损伤前排尿时的最大膀胱内压，而连续阳极阻滞电刺激最大膀胱内压和排尿效率与损伤前相比无统计学差异。

2.3.2 长期阳极阻滞电刺激尿流动力学检测结果

ⓐ对照组尿流动力学检测结果 对照组假手术前后尿流动力学各项指标比较均无统计学差异，排尿时EUS舒张，肌电活动减弱，膀胱排尿压力曲线平滑上升及下降，提示膀胱功能良好。ⓑ模型组尿流动力学结果 比较模型组损伤前后的尿流动力学提示：损伤后的膀胱顺应性、排尿效率和膀胱排尿体积均低于损伤前，而逼尿肌漏点压、逼尿肌最大压、残余尿量及膀胱静息均高于损伤前(详见表2)。排尿时逼尿肌无效收缩而EUS持续收缩导致膀胱内压不稳定(比基线水平高7 cmH2O的节律性膀胱内压增高，但尿道外口无液体流出[9])，表明NGB功能障碍加重。 ⓒ电刺激组尿流动力学结果 比较电刺激后与损伤前后的尿流动力学提示：在长期电刺激下，膀胱顺应性、排尿效率及排尿体积均较损伤后高(*P<0.05)，但仍低于损伤前；而膀胱静息压、膀胱漏点压及逼尿肌最大压均较损伤后低，同时与损伤前相比并无明显统计学差异。排尿时EUS肌电活动正常，最大膀胱内压下降，排尿压力曲线平稳。

表2 模型组SCI前后尿流动力学比较(n=9)

3 讨论

阳极阻滞电刺激技术是指阴极电流刺激神经纤维时可使膜电位去极化发生动作电位，并传导向远近两个方向。所需的阴极电流大小与神经纤维的粗细相关，粗大神经纤维所需电流低，而细小神经纤维所需电流高[10,11]。

临床上Brindley骶神经根刺激器采用 “刺激后排尿”技术[12]：可是此电刺激引发的是非生理性排尿，膀胱内压较高有时会造成肾功能损伤[13,14]；另外产生的双下肢肢体剧烈抖动也困扰着患者。

因此本研究将阳极阻滞技术与骶神经根电刺激技术相融合来弥补Brindley骶神经根刺激器不足，结果显示电刺激引起的膀胱排空很接近正常的生理性排空，下肢剧烈抖动也于电刺激时减少或消失。对于SCI后膀胱功能重建，长期阳极阻滞电刺激技术和刺激后排尿技术均有效，我们设计改进了骶神经根刺激器的排尿模式和性能，取得较满意的成果。

Brindely于1980年最早报道了运用阳极阻滞技术进行骶神经根电刺激，但却没有报道结果，此后，Rijkhoff等对于阳极阻滞电刺激实验进行了一系列的研究，均获得了成功[15-17]。但这些实验都是即刻的动物实验，对于长期阳极阻滞电刺激后膀胱功能有何变化从未见报道。本研究中尿流动力学于兔SCI 5-6周发生改变，膀胱静息压和最大逼尿肌压均升高,而膀胱容量则下降,排尿少，残余尿多，膀胱顺应性下降,膀胱灌注测压过程存在着明显的逼尿肌反射亢进及逼尿肌-括约肌协同失调，大致呈现痉挛性膀胱表现；SCI兔经过长期阳极阻滞电刺激，残余尿量减少以及排尿体积和膀胱容量的增加导致排尿效率得到提高，而膀胱顺应性也因逼尿肌漏尿点压和膀胱静息压降低而增强，尿失禁、尿液返流等截瘫痉挛症状也有所改善。因此我们证实阳极阻滞技术融合骶神经根电刺激方法可以有效重建兔 SCI 后膀胱排尿功能，减轻双下肢抖动，提高SCI后生存率。

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Study on the effect of long-term anodal blocking electrical stimulation on the reconstruction of bladder function after spinal cord injury

WANGChun-xin,PANSu,ZHANGShan-yong,etal.

(Orthopedics,theSecondHospitalofJilinUniversity,Changchun130041,China)

Objective To investigate the role of long-term anode block electrical stimulation in the reconstruction of bladder function after spinal cord injury.Methods A total of 60 New Zealand rabbits were randomly divided into control group(n=10),spinal cord injury group(n=40,including neurogenic bladder model and sacral nerve root stimulation group) and anatomical observation group(n=10).After four weeks of electrical stimulation,the urodynamic re-examination was performed with the electrical stimulation group,control group and the model group.The urodynamic changes of the neurogenic bladder after spinal cord injury and the improved conditions of the bladder function after long-term anode block electrical stimulation were analyzed.Results Somatic motor nerve in the stimulation of the anterior sacral nerve to increase the intensity and the same time gradually blocked.After long-term anode block of electrical stimulation,urodynamic results suggest that electrical stimulation can reduce the residual urine volume of the bladder while improving bladder compliance and urinary volume increased,that is,increased the efficiency of urinationafter spinal cord injury.Conclusion The coalesce of anode blocking technology and sacral nerve root stimulation method can effectively reconstruct bladder urination function after spinal cord injury.

anodal blocking electrical stimulation;spinal cord injury;urodynamic;bladder function; neurogenic bladder

吉林省科技厅产业技术创新战略联盟项目(20150309002GX) 和吉林省科技型中小企业技术创新基金(SC201502001)

1007-4287(2017)08-1438-04

R681.5+4

A

2017-05-10)

*通讯作者