《控应力装置的研制及山羊椎间盘退变的影像学观察》由会员分享，可在线阅读，更多相关《控应力装置的研制及山羊椎间盘退变的影像学观察（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、可控应力装置的研制及山羊椎间盘退变的影像学观察 摘要 现代生活中，椎间盘退变疾病的发生率越来越高,目前有研究表明:高达80的人在一生中可能出现下腰痛,椎间盘退变疾病长期困扰着人们，然而椎间盘退变的机制尚不明确。椎间盘退变是多因素导致的病理变化，目前公认的主要的因素为:.细胞因子的异常表达2.遗传的易感性3.异常的生物力学4.基质金属蛋白酶的活性增高等等；而其主要的变化为：1.髓核组织脱水.髓核细胞的减少.蛋白多糖及II型胶原缺失4纤维环破坏等。然而正是由于椎间盘退变的病因及机制尚不明确，使得其治疗变得非常棘手,临床上尚无统一的治疗方案。因此,本实验从椎间盘退变的病因出发,试图找出椎间盘退变的具
2、体因素,从而指导临床进行对因治疗,更好的解决椎间盘退变疾病。 从生物力学上来看，脊柱作为人体的支撑结构,为身体提供了多维空间的运动。每个脊柱功能单元所受的力十分复杂，目前主要认为有以下几种：1椎间盘本身的静水压力2轴向压缩应力.轴向牵张应力4旋转应力等。各种压力负荷以不同的幅度和持续时间叠加起来，椎间盘细胞对这些信号进行整合，从而合成与负荷一致的基质。本实验从轴向压缩应力入手,研究轴向压缩应力对椎间盘退变的影响,进而指导临床。 动物模型是指医学研究中建立的具有人类疾病模拟表现的动物实验对象和相关材料。理想的椎间盘退变模型应该具有以下几点要求:1.与人体的椎间盘退变机制及退变规律相近2.造模周期
3、较短且操作简便3动物容易获得,容易饲养，能够长期存活,且能够提供不同程度的椎间盘退变。目前常用的动物模型主要有：鼠、兔、狗、猪、羊、牛、猴子等等。鼠、兔等小型动物虽然容易操作,但是其最大的不足就是不能很好的反映人类的椎间盘退变过程。近年来,大型动物作为椎间盘退变模型的动物选择中备受关注。猴子和牛等难以饲养且不易得到,难以进行大量的实验,所以本实验选用山羊作为动物模型。山羊作为椎间盘退变模型的报道由来已久,但基本上都是使用针刺纤维环或者注射化学物质溶解髓核等使其退变。尚未有人使用山羊进行轴向压缩应力方面的研究，本实验通过微创手术向山羊椎间盘施加可控的轴向压缩应力，从而探讨轴向压缩应力与椎间盘退变
4、之间的关系。 建立可控应力装置并应用于山羊，观察山羊椎间盘退变情况，从而探讨生物力学与椎间盘退变的关系，为椎间盘退变的机制及治疗提供依据。 本实验主要分成两部分,第一部分利用钛克氏针建立可控的应力装置，简化前人的力学装置，力求简单、便于操作、适合磁共振(Mant snanc Imging，RI)检查等特点。第二部分在仔细研究山羊腰椎及其椎旁解剖结构的基础上,在C臂机的引导下，将应力装置应用于山羊,给山羊腰4/5椎间盘施加可控的轴向压缩力,进而观察山羊椎间盘退变情况。本实验总共对只山羊进行此法造模,对照组8只,实验组8只,对照组不施加压力,而实验组对山羊腰椎施压的轴向压缩力均为40N，于术后4周
5、、术后8周分别进行X线(X-Ra）及RI检查，评估指标为X片椎间盘高度测定及rrann分级法作为评估标准进行分级，通过对比，观察山羊腰椎是否退变。 本组实验人员通过采用钛克氏针加压的方式,成功的研制出了可控应力装置，实现了对压力的方向及大小的控制。将其成功应用于山羊，操作过程简单方便，所有实验动物均存活,表明我们设计的可控应力装置是安全有效并且重复性强。从术后4周及术后8周的山羊腰椎X片及I检查结果中我们可以发现，实验组的椎间盘高度及椎间盘髓核信号强度都比对照组低，且随着时间的延长而明显降低的趋势。由一位放射科医师盲法阅读所有X线片与M片，并测量统计所有实验节段的4/5椎间隙高度指数(DI)，
6、根据Pfirmnn分级法对所有实验山羊椎间盘进行分级并统计。加压组与对照组的椎间盘高度指数采用两独立样本t检验,加压组与对照组Pfirann分级结果采用卡方检验,计算得出0.05。这说明所有的实验组山羊椎间盘都实现了退变,并且椎间盘的退变程度与造模的时间长短成正相关。成功建立了可控应力装置并应用于山羊，且在影像学上观察到山羊椎间盘实现了退变。 可控应力装置，山羊,动物模型，椎间盘退变。中英文缩写对照表英文缩写 英文全称 中文全称 ubar vertebra 腰椎MRI Magntic resnnce imagin 磁共振成像IVD Ierverebra disc dgneratn 椎间盘退行性
7、变DHI Disc Hegt Idex 椎间隙高度指数SSS Statistieal ackgeof sine 社会科学统计软件包可控应力装置的研制及山羊椎间盘退变的影像学观察 引言现代生活中,腰腿痛已经给人们的生活质量造成了很大的困扰，而椎间盘退行性变(intervetebral ds degrtio,IVD）是引起腰腿痛最主要的原因，IVD目前的发病机制尚不明确，目前公认的与细胞因子、遗传、生物力学及基质金属蛋白酶有关。除了发病机制尚不明确，当前的治疗方式也是各不相同,主流的手术方式将变性的椎间盘摘除并融合上下椎间盘,这在一定程度上可以缓解由椎间盘退变引起的腰腿痛,但是这并不能恢复椎间隙的
8、高度以及椎间盘的功能，并且脊柱融合手术除了手术风险之外，还有很多术后并发症,比如：脊柱柔韧性的降低及相邻节段退变。因此,脊柱微创手术近年来获得飞速的发展,通过摘除突出的椎间盘而保留没有突出的髓核及纤维环，这在一定程度上保留了椎间隙的高度及椎间盘的功能。除了飞速发展的微创手术,人们也在不断探索新的治疗方法，细胞疗法、组织工程、基因工程以及再生医学作为新的治疗方法越来越受到人们的重视。为了制定更合适的治疗方法，深入研究椎间盘退行性变的发病机制变得尤为重要,而制作一种可靠、合适的椎间盘退变的动物模型是其中必不可少的环节。目前看来，椎间盘退变的动物模型主要分为自发性模型和实验诱导性模型这两大类。而实验
9、诱导性动物模型又大致可以分为机械型动物模型及结构型动物模型,机械型动物模型主要包括压力型和失稳型两种,而结构型动物模型则主要包括机械损伤型和化学损伤型。这些动物模型在研究椎间盘退变的过程中各有优缺点，目前最常用的动物模型为纤维环穿刺造模,即机械损伤型。但是这种方法最大缺点就是它是通过手术人为的破坏椎间盘中的纤维环，这并不能很好的模拟人类椎间盘退变的进程。虽然现在动物模型的造模方法层出不穷，但是目前还没有理想的椎间盘退变的动物模型，因此，制作更加完美的动物模型变得很有意义。本实验在通过研究山羊腰椎解剖结构的基础上，研制出一套简便、可靠的可控加压装置，通过钛克氏针穿过山羊腰椎，加压L4/5椎间盘,
10、从而建立一个山羊椎间盘退变的动物模型，并且通过影像学分析，观察山羊椎间盘退变的程度。1 材料与方法.1 材料.1. 实验动物本地山羊（由南华大学动物实验部统一采购及饲养,许可证号：SYXK（湘）2X-0001),共16只,成年雄性，体重0kg左右,统一饲料喂养。纳入标准：身体健全,无明显急、慢性疾病,术前经C、MRI检查确认无骨病、畸形、外伤及椎间盘相关病变。.2 主要实验器材及仪器C型臂X射线机 德国照相机 日本ANON数显式推拉力计 钛克氏针 11. 主要实验试剂陆眠灵陆醒灵医用酒精 1.2 方法1. 建立可控应力装置实验器材:数显式推拉力计、钛克氏针、测力板、游标卡尺、定位器、锤子、老虎
11、钳、大力剪。可控应力装置由可控加压装置(图)和量化平台（图2）组成。可控加压装置由二根克氏针和二个伸缩固定臂以及两个内六角螺杆、连接扣组成,为钛合金材料,每个伸缩固定臂通过连接扣固定在克氏针端头组成平行四方形状。量化平台由数显式推拉力计调节座，拉力钩，固定钩，量化平台底板构成。本实验主要通过钛克氏针横穿椎体的方式给椎间盘施加一个轴向压缩应力(图3)，可控加压装置的二根平行克氏针穿过山羊腰椎间盘上下椎体(L4、5),伸缩固定臂螺杆一端为一个内六角螺杆,顺时针旋转内六角螺杆可使螺杆上的连接扣带动二根克氏针变窄，使得克氏针发生形变,而形变产生的弹力通过椎体转变成椎间盘的轴向加压力,因此椎间盘所受的压
12、力为克氏针产生的弹性压力,整个加压过程保持左右两侧连接扣的间距一致。而力的大小的控制则主要是通过在量化平台上模拟钛克氏针在山羊体内的力矩及形变(图4）,最后在数显式推拉力计上得出钛克氏针施加给椎间盘力的大小。测力过程主要分为2大步,第一步在量化平台上固定一个与山羊体内结构相同的可控加压装置。可控加压装置的克氏针一根固定在量化平台固定钩上,一根固定在数显式推拉力计上。第二步确保量化平台的可控加压装置的两个连接扣间距与山羊体内可两个连接扣间距完全相同，此时数显式推拉力计上所显示的压力则为克氏针对椎间盘施加的压力。具体量化步骤如下：1.在臂机的辅助下将可控加压装置安装在山羊的、5椎体以后,用游标卡尺
13、测量相互平行伸缩固定臂、克氏针的间距并记录(图5)。2.调整量化平台上的相互平行伸缩固定臂、克氏针的间距使的量化平台上的间距与山羊体内的间距完全相同(图)。3.顺时针旋转双侧伸缩固定臂的内六角螺杆，当观察数显式推拉力计所显示的数值为40N时，停止旋转，此时可以发现两根克氏针明显形变（图6）。4.测量并记录两个连接扣间距，此时根据测量的间距调节山羊伸缩固定臂的两个内六角螺杆,使其间距与量化平台上两个连接扣间距完全一致（图7）。5.由于山羊体内与量化平台上的可控加压装置结构完全相同，因此两平行克氏针给山羊椎体施加压缩应力也是完全相同的。当量化平台上推拉力计显示压缩应力为40时,量化到山羊体内可控加压装置的压缩应力也是0N。.2. 山羊腰椎及椎间盘解剖结构的观察预实验解剖本地山羊，观察山羊腰椎及椎间盘的解剖结构，从而确定手术入路及方式。解剖发现:本地山羊有7个腰椎，其椎体(图8）大致呈三棱柱状，两边大，中间细,中央有纵向隆起；其椎板较薄,椎弓根相对较厚，椎间孔逐渐增大,第腰椎间孔最大。腰椎横突长而扁,较宽，向内弯曲,其棘突一般垂直,棘突宽而稍倾斜。腰椎椎间盘较小，纤维环包裹着髓核组织。通过解剖我们发现:从山羊横突下进针横穿椎体是比较安全可靠的手术方式，损伤神经及血管的风险大大减少,因此本组实验人员据此设计了定位器(图9),大大减少了手术的难度与风险。12.
