脊髓损伤后恒河猴双下肢体重支撑的改变

赵文，魏瑞晗，饶家声，赵璨，田鹏宇，周侠，季润，李立峰，杨朝阳,，李晓光,

1.首都医科大学神经生物学系，北京市100069；2.北京航空航天大学生物材料和神经再生北京市实验室，生物医学工程学院，北京市100191；3.国家康复辅具研究中心人体生物力学实验室，北京市100176

脊髓损伤是指由于各种外力作用于脊柱造成的脊髓压迫或断裂，是一种威胁人类健康的常见疾病[1]。目前，脊髓损伤全球发病率为每年(30～40)/100万，我国为每年(23.7～60.6)/100万，并逐年增加[2]。脊髓损伤会造成患者感觉和运动功能损伤，引起多种并发症，给患者及其家人和社会带来极大的负担。如何客观、有效地评价患者损伤及康复程度，是脊髓损伤领域的研究热点之一[3]。

站立时，足底压力可以反映足部甚至全身部分功能信息[4]。在某些情况下，足底压力的改变会比临床症状、体征出现得更早[5]。脊髓损伤后，患者立位支撑能力受到影响；通过足底压力分析有助于进行临床损伤程度诊断及康复评估[6]。步态压力分析在神经外科、骨科、矫形外科、康复医学等众多临床领域均有广泛应用[7-8]。

足底压力分析有足底印记法、足底压力扫描器法、测力板/测力台法、压力鞋/压力鞋垫法等[9]。数字化步态压力系统可以精确测量对象站立或行走中足底接触面压力分布情况，显示压力分布的轮廓和各种数据，并直观反映脊髓损伤后肢体支撑体重的程度，测试过程更加高效、准确、直观、方便，数据也更方便保存和处理[10-11]，已被广泛应用于众多基础及临床研究[12-13]。Foot-Scan系统是代表性的数字化足底压力分析系统，可精准捕捉足底压力变化以及双下肢对压力板的施压比例。

本研究采用恒河猴为对象。相比其他动物，恒河猴在神经解剖结构、运动通路支配、双足步进能力、双足行走特征等方面更接近人类[14-15]。采用Foot-Scan系统对实验动物直立时双下肢足底压力进行采集，阐明脊髓损伤对于双下肢承重能力的影响。

1 材料与方法

1.1 实验动物

SPF级成年雌性恒河猴6只，年龄约6岁，体质量5～6 kg，来源于中国人民解放军军事医学科学院实验动物中心。本研究已通过首都医科大学动物伦理委员会的批准。

1.2 数据采集

手术前禁食、禁水12 h。氯胺酮1 ml肌肉注射诱导麻醉后，腹腔注射2%戊巴比妥钠1～1.5 ml/kg深度麻醉。背部和下肢常规消毒、备皮，静脉点滴青霉素8.0×105U/250 ml。切开背部脊髓T6-10节段皮肤和肌肉，分离骨膜，去除T8棘突，暴露T7-9硬脊膜；切开硬脊膜暴露脊髓。在脊髓中线偏右侧1 mm处半切除脊髓组织1 cm。缝合硬脊膜。温生理盐水冲洗伤口，缝合肌肉和皮肤，纱布包扎[16]。

术前2 h，术后6周、12周，使用Foot-Scan系统采集足底压力。输入实验动物出生年月、体质量等相关信息。实验人员将恒河猴双上肢固定后放置于测力板上，使其自然站立，确保双下肢踩在测力板上。采集两侧足底压力百分比。每只动物取5组有效数据。

1.3 统计学分析

采用SPSS 20.0统计软件进行统计学分析。足底压力百分比不符合正态分布，左右比较采用Wilcoxon秩和检验，手术前后3个时间点之间比较使用Kruskal-Wallis单因素分析。显著性水平α=0.05。

2 结果

术前双下肢足底压力百分比无显著性差异(P＞0.05)，术后6周和12周时，左下肢足底压力百分比显著高于右侧(p＜0.001)。术后不同时间点右侧足底压力百分比逐渐显著下降(p＜0.001)。见图1。

图1 不同时间左右侧足底压力百分比

3 讨论

本研究显示，健康动物双下肢基本平均分担身体重量；而右侧脊髓半切除后，右下肢基本丧失承重能力，承重主要由左下肢完成；这一改变在损伤后12周内持续下降。原因可能是脊髓损伤破坏了右侧下行运动传导通路，引起实验动物右下肢运动功能障碍。肢体长期处于废用状态会导致废用性肌肉萎缩，从而出现承重能力持续下降[17-21]。肌肉发生萎缩后，恢复需要较长时间[22-24]。结果表明，脊髓损伤后神经-肌骨系统的结构和功能即使可能出现自发性恢复，对体重支撑能力的改善无意义。及时、适量的康复训练以及合理用药可以避免或减缓患者运动功能进一步恶化[25]。

之前有研究对脊髓损伤恒河猴的双下肢承重能力进行测量，结果显示损伤后12周较6周承重能力有所增加[16]。这一研究仅有3只动物，其结论很大程度上被实验动物的个体差异所影响。本研究对6只动物进行多次的测量，尽量减小个体差异对结果的影响，结果更加可靠。

本研究局限性在于观察时间仍然较短。后续研究将进一步延长观察时间，并研究康复训练对肢体承重能力的影响。

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