基于“虚-瘀-痛-脑”轴探析靶向激光介入干预腰椎间盘突出症的应用前景

赵继荣，蒋鹏，陈祁青，王兴盛，陈文，赵宁，薛旭，郭培尧，杨文通，史凡凡

(1.甘肃中医药大学，兰州 730000； 2.甘肃省中医院脊柱骨二科，兰州 730050)

腰椎间盘突出症(lumbar disc herniation，LDH)系指腰椎间盘退行性病变，纤维环破裂，髓质核突出引起的神经根压迫性腰部综合征[1]。以中青年男性多见，好发于L4～S1椎间盘，占90%以上[2]。其病因有退行性改变、外部损伤、腰骶先天异常、遗传因素、妊娠、肥胖、糖尿病、高脂血症、吸烟、感染等[3]。其主要临床表现为下腰部疼痛，单侧或双侧下肢放射痛、麻木，马尾神经症状等，给患者的生活带来许多不利影响。该病可以通过手术或保守治疗[4-5]。但传统开放手术因治疗意外风险高、潜在并发症多，对患者心理创伤大而不易被接受[6]。随着人们生活方式的改变和生活节奏的加快，LDH患病率上升，且呈年轻化趋势，因手术疗法存在一定的弊端，非手术疗法越来越受学者们推崇，经皮激光椎间盘减压术(percutaneous laser disc decompression，PLDD)是干预LDH的一种介入疗法，临床应用广泛，远期疗效确切[7]。LDH以腰痛为主症，中医学“腰痛病”的病机以本虚血瘀为要，肾为本，故以肾虚为主，虚者不荣则痛，瘀者不通则痛；脑主司神志活动和感觉运动，所以疼痛的效应受脑调控。现以“虚-瘀-痛-脑”轴为基础，简述LDH的发病与“虚-瘀-痛-脑”轴的病理联系，并借鉴现代相关机制研究，阐明靶向激光介入干预LDH的作用机制与远期维稳效应。

1 “虚-瘀-痛-脑”轴与LDH的病理联系

LDH属于中医“腰痛”“腰脊痛”“痹病”等范畴，《素问·评热论》载：“邪之所凑，其气必虚[8]”。说明“虚”乃疾病发生之根本，肝肾亏虚，易发为腰痛。《丹溪心法·腰痛》曰：“腰痛主湿热、肾虚、瘀血、挫闪、有痰积[9]”。肾者，先天之本，精之处也，一身气之根，主骨生髓通脑，《素问·脉要精微论》曰：“腰者肾之府，转摇艰难，肾将惫矣。”即腰痛的主要病位在肾，此病“虚”以肾为主。中医亦曰“乙癸同源”，《张氏医通》中道：“气不耗，归精于肾而为精；精不泄，归精于肝而化清血”，精血同源，肝与肾相互滋生，荣俱荣，损俱损。肝在体合筋，历代医家对“筋”并无统一认识，归纳起来多指肌腱、筋膜、椎间盘、关节囊、韧带、肌肉等软组织[10]。肝血亏虚，则不能“淫气于筋”，束筋无力，便会出现椎间盘退变，纤维环松弛，髓核突出于纤维环之外，突出者属有形之物，属于中医学“瘀”的范畴，瘀则不通，不通则痛，发为腰痛。疼痛作为一种“感觉”和“情绪”，属于中医学“神志”“情志”的范畴。《素问·脉要精微论》曰：“脑者，精明之府，头倾视深，精神将夺矣”，说明脑是人的精神之处所，精神与脑密切相关。脑为髓海，元神之府，清灵之窍，是全身一切神志与精神活动之统帅和主宰。肾主骨亦生髓，髓可分为脑髓、骨髓、脊髓，属于奇恒之腑，肾气虚弱则充髓无力，髓海不盈。《灵枢·海论》载：“髓海有余，则轻劲多力，自过其度；髓海不足，则脑转耳鸣，胫酸眩冒，目无所见，懈怠安卧”[11]，印证了肾虚髓减，脑主司精神活动和感觉运动的生理功能衰退，人的运动功能下降，活动受限，伸屈不利；人的精神、意识、感觉、情志也会随之消减。脑主神明，神明失常所致的痛症中，情志内伤至为重要，如《素问·举痛论》所述：“怒则气上，喜则气缓，悲则气消……思则气结”，各种情绪的改变均可使气机逆乱，血不循经诱发疼痛，痛者或实或虚。LDH所致疼痛患者多有功能活动受限等表现，影响正常的工作和日常起居，久之继发各种负性情绪[12]，进一步说明痛与脑密切相关，两者相互影响。总之，“元神之府”调控不能，脏腑气机紊乱，引起痰饮、瘀血等病理变化，痛症发生；肾精亏虚，髓海失养，脑之功能异常，出现焦虑、恐惧、抑郁等痛共情绪反应，负面情绪萦绕不休，导致慢性疼痛的持续并加重患者的疼痛感受。

2 靶向激光介入干预LDH

目前应用于临床的PLDD是一种介于手术治疗与保守治疗之间的介入疗法，是在充分认识LDH病理机制的基础上对突出椎间盘进行减压的微创介入技术[13]。PLDD使用半导体激光治疗仪，频率2.5 Hz，最大输出功率10 W，脉宽4.5 ns，波长808 nm，光导纤维直径600 μm，16 G×15 cm穿刺针。在透视下经皮缓慢将16 G×15 cm穿刺针插入有病变的椎间盘，确认穿刺针尖端位于髓核内，然后将一根600 μm的激光光纤导丝插入穿刺针中，超出穿刺针尖端3 mm，调整激光输出功率进行激光汽化治疗(波长980 nm、功率10 W、模式为重复)，脉冲辐射时间10 s，脉冲间隔时间为1 s。术中用10 ml空针抽吸气体，降低椎间盘内压力；在行PLDD治疗时，如有腰部或下肢酸痛等异常反应立即停止激光输出，根据患者自身承受能力设置总能量为2 500～3 000 J，将导丝来回抽插、改变方向，完全汽化突出的髓核，汽化结束后，退出光纤及穿刺针，针眼覆盖无菌敷料固定。嘱患者术后卧床休息24 h，之后指导患者行五点式、三点式、飞燕式功能锻炼，并佩戴腰围固定下地活动。

PLDD治疗LDH是通过光热作用，运用激光烧灼汽化使椎间盘内一定量的髓核组织消融，椎间盘内压力降低，降低髓核组织对纤维环的压力，则纤维环对脊髓、神经根的机械压迫减轻[14]，患者远期疗效肯定，复发率低。高书明等[15]对40例LDH患者进行PLDD治疗，发现与椎间盘摘除术相比，PLDD远期疗效更优，并发症少。赵继荣等[16]运用PLDD联合银质针治疗LDH放射性腰腿痛，结果发现其短期内能够有效缓解临床症状，并为突出髓核的逐渐回缩提供了有利环境。Ülgen等[17]研究报道，激光是一种有效且先进的治疗LDH的技术，可以从第2周开始降低视觉模拟评分法评分和Oswestry功能障碍指数，且没有任何开放手术可能带来的并发症。在骨科手术机器人辅助下，经皮激光汽化穿刺定位可以降低初学者的学习曲线，提高穿刺精准度，从而提高手术安全性、缩短手术时间，减少术区暴露，降低感染风险[18]。机器人辅助下通过PLDD对LDH进行靶向干预，充分发挥了两者的独特优势，这项组合技术集数字化、精准化、智能化于一体，机器人的智能系统通过对正常及异常椎间盘不同组织灰度值数据的识别、提取和计算，精准导航到椎间盘的特定分区，即“靶向”干预“虚-瘀-痛-脑”轴的“瘀”节点。瘀的本质含义：①血瘀，《金匮翼》记载“瘀血腰痛者，闪挫及强力举重得之。盖腰者，一身之要，屈伸俯仰，无不由之。若一有损伤，则血脉凝涩，经络壅滞，令人疼痛不能转侧，其脉涩，日轻夜重者是也”[19]，其发病时，实证居多，多认为因外力损伤，气血运行不畅，经脉阻塞，瘀滞不通。②有形之质，即突出纤维环的胶原化髓核。从中医理论来讲，人是一个有机整体，自身正气与纤维环对髓核的束缚力成正比，当本虚不固、肝肾不足，纤维环对髓核的束缚力减弱，有形之物胶原化髓核突出纤维环，且处于非生理环境，可归属于中医学“瘀”的范畴，瘀则阻滞经气营血不通，不通则发为腰痛。PLDD就是通过“靶向”干预LDH “虚-瘀-痛-脑”轴的“瘀”节点，产生即刻解除压迫、缓解疼痛的效果。

3 PLDD干预LDH的相关机制研究及远期维稳效应

在LDH的现代相关研究中，疼痛患者体内表现出复杂的免疫组织化学反应，有突出的椎间盘机械性压迫神经根或硬膜囊表现，且疼痛导致脑结构和功能的改变，这与腰痛病“虚-瘀-痛-脑”轴有切合之处；PLDD靶向干预“瘀”节点，疼痛随机械压迫解除而减轻，身体功能逐渐复原，体内相关信号通路抑制细胞自噬或凋亡，维持椎间盘内环境的稳态，延缓椎间盘退变，体现出PLDD干预后的远期维稳效应。

3.1LDH慢性疼痛的理化反应改变 LDH的慢性疼痛是由于神经根受压引起，然而，LDH表现出复杂的图像，很难用简单的机械压迫来解释。近年来各种免疫学[20]、免疫组织化学[21]和分子生物学[22]研究表明，突出的椎间盘组织具有很强的生物学活性，具有表达一系列炎症介质的能力：其中以白细胞介素(interleukin，IL)-1、IL-6、IL-8和肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)等细胞因子最为突出，且炎症不仅由髓核释放的生物活性物质的化学刺激引起，也可由自身免疫反应引起[23]。因此，LDH的慢性疼痛是一个同时具有机械性、自身免疫性和生化性的过程。Wickenheisser等[24]通过现有证据表明，激光的已知机制支持其用于抗炎、刺激组织生长和修复，能够调节人体的免疫系统。张竞争和郭闯[25]观察了40例 LDH患者在半导体激光干预后的炎症因子水平，结果显示TNF-α、IL-6水平低于干预前，且TNF-α、IL-6水平低于对照组(中频脉冲电疗)(均P<0.05)，说明激光治疗具有促进炎症吸收、快速镇痛的作用。梁佳佳等[26]研究报道了X线引导下PLDD在纤维环内部产生热毛细效应和热塑效应，可以解除神经根压迫、有效降低椎间盘内炎症介质水平，通过热效应改善局部血供，调节椎间盘生理状态，促使脑脊液回流，促进局部功能恢复，从而减少刺激作用，减轻神经疼痛，有效缓解症状。

3.2慢性疼痛导致脑结构和脑功能改变 慢性疼痛与外周传入神经的分子或结构变化、引起受干扰的伤害性过程的脊髓回路有关，且伴随大脑形态和功能的重组。张川等[27]对13例LDH患者进行静息态功能磁共振成像扫描后发现，LDH所致疼痛可引起广泛的脑功能区自发神经活动的异常改变，包括痛觉、运动功能、情绪、记忆和认知等方面，且疼痛程度越重，右侧初级感觉/运动皮质、右侧基底节、右侧颞下回/梭状回、左侧岛叶、左侧基底节自发神经活动的强度越大。毛翠平等[28]研究表明，慢性腰背痛大脑皮质和皮质下脑区存在不同的灰质异常模式，大脑皮质灰质体积减小，而皮质下灰质体积增加。Tu等[29]对50例慢性腰痛患者和匹配的44名健康对照者使用静息态功能磁共振成像和多变量模式分析来识别各网络之间的异常功能连接后，发现慢性腰痛患者内侧前额叶皮质/吻侧前扣带皮质与默认模式网络后区(扣带回和角回)之间的静息态功能连接减少，感觉运动网络(中央后回、顶叶上区和中央旁叶)和显著网络(壳核、岛叶、扣带回前区和尾状区)的内侧前额叶皮质/吻侧前扣带皮质功能连接增加。综上所述，LDH慢性疼痛患者的脑结构和脑功能连接发生了改变，这可能是疼痛维持的原因。

3.3细胞自噬维持椎间盘内环境长期稳态 自噬是细胞通过降解自身老化物质(如大分子聚集体、长寿命蛋白质和受损的胞内细胞器)来保持稳定的一种自我保护机制，在各种不利刺激下，髓核细胞通过自噬增强了其清除受损组织或器官的活力，是细胞自我循环的生理过程。PLDD在机器人导航下靶向干预LDH“瘀”节点，即突出纤维环的胶原化髓核，可以即刻缓解疼痛；而细胞自噬过程抑制髓核细胞凋亡，改善椎间盘内环境稳态，体现出远期维稳效应[7，30]。Zou等[31]研究发现，血红素加氧酶1通过增强Beclin1/Ⅲ类磷脂酰肌醇-3-激酶复合体的形成促进自噬，并通过抑制核因子κB抑制IL-1β诱导的人髓核细胞凋亡。Ni等[32]研究报道，外源性过氧化氢具有明显的细胞毒性，并通过胞外信号调节激酶通路促进大鼠纤维环细胞自噬和凋亡；转化生长因子-β1可通过抑制胞外信号调节激酶通路抑制外源性过氧化氢诱导的过度自噬，抑制外源性过氧化氢诱导的凋亡，从而降低外源性过氧化氢对纤维环细胞的毒性作用，维持髓核的稳态。此外，现代研究揭示了槲皮素[33]、二甲双胍[34]、褪黑素[35]、青藤碱[36]均可以通过诱导或激活细胞自噬保护机制来抑制髓核细胞的凋亡，延缓椎间盘退变。同时，髓核细胞内自噬也受到信号通路的调控，哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)通路依赖性自噬水平与mTOR信号通路活化程度密切相关[37]，雷帕霉素作为体内mTOR复合物1特异性抑制剂，通过特异性抑制mTOR复合物1信号通路延缓椎间盘退变[38]，维持椎间盘内环境的长期稳态效应。维持椎间盘内环境长期稳态，微观上，细胞自噬在延缓椎间盘退变发挥重要作用，宏观上，功能锻炼也参与其中，PLDD治疗后即刻解除临床症状，术后建议指导患者坚持做腰背肌功能锻炼，如快走、游泳、俯卧撑、平板撑等，增强肌肉对骨组织的坚固作用，能有效防止LDH的复发，远期效应肯定。

4 小 结

“虚-瘀-痛-脑”轴从中医整体观出发，串联了LDH发病的不同节点，借助现代研究成果论证了靶向激光介入干预LDH与“虚-瘀-痛-脑”轴的相关性。PLDD靶向干预“瘀”节点，参与解除机械压迫、调控自身免疫反应和降低炎症介质水平等活动，可即刻缓解疼痛，并通过诱导或激活细胞自噬，延缓椎间盘的退变，维持靶向激光介入干预LDH的长期稳态效应。靶向干预后随着胶原化髓核的回缩，物理形态发生了改变，压迫症状得到改善，推测疼痛的表现可能使脑的形态和功能连接也会发生变化，但目前对这一假说报道尚少，亟待现代科学研究加以佐证，未来也需要更加系统深入的科学实验对PLDD与“虚-瘀-痛-脑”轴理论相关性进行科学验证，阐释“虚-瘀-痛-脑”轴在LDH防治中发挥的重要作用。另外，PLDD利用激光能量间接减压受损神经根治疗由椎间盘突出或退变引起的腰椎间盘源性神经根病变[39-40]，具有侵入性低、并发症少、恢复时间短、成本低等优势[13]，长期随访复发率低，远期效应稳定，具有很好的应用和发展前景，但目前实验研究依据不足，应开展更多临床及基础实验，进一步探索靶向激光介入干预LDH与“虚-瘀-痛-脑”轴之间的生物学内涵，促进理论创新和发展。