大鼠急性脊髓损伤模型的建立及诊断

大鼠急性脊髓损伤模型的建立及诊断

目前，对脊柱损伤的研究相对缓慢，主要是脊柱损伤的病理生理机制非常复杂。人们对其认识不多。建立简单、合理、可重复的脊柱损伤模型是脊柱损伤基础研究的必要条件。同时,笔者也希望深入探索动物急性脊髓损伤的影像学特征及其应用价值。1材料和方法1.1动脉瘤夹法本研究采用32只Wistar纯种大鼠,年龄5~6个月,体重330~360g。随机分为两组,实验组27只大鼠均接受T10节段的脊髓损伤;麻醉满意后,大鼠取腹卧位,在背部行正中直切口,尽量咬除T9~11棘突及椎板,测量所暴露脊髓的宽度后,将动脉瘤夹(标定力量为20g)设置成释放后仍可保有为所夹脊髓宽度一半的开口,打开动脉瘤夹并跨过T10脊髓,然后突然释放动脉瘤夹,使脊髓受到突然的暴力打击,30s后将动脉瘤夹取下,冲洗伤口,逐层缝合肌肉及皮肤。另一组为对照组5只,切开皮肤肌肉后不损伤椎板和脊髓。1.2bms评分系统两组小鼠分别在损伤前、后12h进行运动功能评分(BMS评分)。BMS评分系统中的BMS量表是通过观察大鼠SCI后运动功能的变化而制定,主要依据观察小鼠脊髓损伤后后肢踝关节活动度、脚掌脚背着地情况、躯干稳定性及尾巴的位置进行评分。1.3图像检测1.3.1核磁共振扫描机sem手术后1h进行MRI检查。采用GE0.2T永磁型磁共振扫描机和GE1.5T超导型磁共振扫描机;选用头线圈,采用SE序列获取T1WI、FSE序列获取T2WI及梯度回波(GRE),常规扫描获取轴位图像,部分大鼠另行矢状位和(或)冠状位扫描;扫描层厚2~3mm,间隔1~2mm。1.3.2ct平扫及ct扫描使用西门子Plus-power型螺旋CT机,病灶先采用3~5mm层厚,1.5螺距以病灶为中心行CT平扫,确定手术部位最大中心层。各扫描一次扫描至240s,层厚2mm,螺距为1。1.3.3osvxlus系统采用西门子的平板探测器技术-AXIOMAristosVXPlus。AXIOMAristosVXPlus是一种快速、灵活的成像系统,降低了等待和检查时间,缩短了辐射时间。图像质量可达900万像素。1.4统计方法2结果2.1脚无脚电网bms评分术后12h,两组小鼠全部清醒,实验组小鼠后肢已可频繁脚掌站立,但不协调,出现脚爪触地和抬起时旋转,实验组BMS评分为(5.25±0.16)分;对照组未见明显后肢功能障碍,评分为(8.80±0.21)分。统计分析显示实验组大鼠后肢功能明显弱于对照组,两组间差异有统计学意义(P<0.01)。2.2影像学表现及表现MRI影像:较清晰地显示实验组损伤区脊髓结构紊乱,损伤处信号异常区呈弥散状边界不清,T1WI表现为稍低信号,T2WI为斑点状稍高信号影,损伤中心区域有小范围的低信号,界限不明显,硬膜背侧见有高信号影,为局部渗出积液。见图1~2。CT影像:能较为准确地确定实验组脊椎缺失损伤的位置。可显示椎管是否完整和脊柱各部分解剖形态,本组手术证实的X线片局部椎体缺失CT形态学显示更为清楚,根据不同CT表现可判断血肿的部位。椎管内硬膜外CT平扫可见紧贴椎管壁的局限性或包围整个硬膜囊的高密度影,此为边界清楚的硬膜内脊髓外血肿,CT平扫类似脊髓造影所见,这时的高密度影不是造影剂,而是新鲜的血液。脊髓内的血肿及损伤,CT平扫脊髓内表现外形及境界均是模糊的高密度区。见图3。X线影像:由于投照方向、成像原理及动物体积小的限制,某些部位、方向的摄片常不理想,与椎板垂直及椎体冠状位亦常显示椎体形状不够清楚。由于DR成像优越的清晰度,X线平片可以诊断椎体损伤部位及损伤缺如的情况,但诊断脊髓损伤则不足取。见图4。3社会的成因脊髓损伤所致的劳动力丧失、生活不能自理及其诸多严重并发症等问题日益困扰着整个社会。而建立标准、可重复性好的SCI动物模型是对SCI深入研究的必备前提,只有探索一系列可靠的SCI模型的检测方法才能为进一步研究SCI机制奠定坚实的实验基础,最终为SCI患者康复带来新的曙光。3.1建立髓伤模型的必要性脊髓损伤模型种类繁多,各有其优缺点,在应用时应根据具体实验研究目的和条件作出科学的选择。目前,国内脊髓损伤实验研究最常选用的动物是大白鼠、兔、猫、犬。体型较大的动物在实际的实验操作中存在如下不利因素:手术操作步骤相对复杂,切口容易感染,容易死于术后的脊髓损伤并发症,一定程度影响了实验结果。大鼠作为一种价格便宜、容易饲养的动物,作为制作脊髓损伤模型还有如下特点:再现性好;临床相关性好;与人类高度同源性;重复性强;适应范围广;操作简单;死亡率低等。本实验组采用动脉瘤夹建立脊髓损伤动物模型,不但保持了硬脊膜的完整性,而且脊髓损伤后的解剖结构及神经功能的变化与日常生活中人体脊髓的损伤类型非常类似。在脊髓损伤模型的建立过程中,T10段的脊髓要暴露充分,确保动脉瘤夹的位置准确,手术操作中注意不要造成脊髓的额外损伤以致影响脊髓损伤模型的一致性。3.2动物模型评估脊髓损伤后,对机体的运动、感觉、反射功能的评价直接反映了脊髓修复、保护与再生水平及外周行为功能的改善情况。理想的动物模型需要理想的、客观的评价标准,这样才能更有效地研究脊髓损伤的机制和干预措施。目前客观的研究方法是测定后肢的诱发电位,如SSEP、MEP及TC-MEPS等,但诱发电位的改变并不能与运动或行为功能的改变相一致。所以有一个客观标准对动物模型的评估是至关重要的。比较常用的有BBB评分法(theBassoBeattie,Bresnahanlocomotorratingscale,BBB),Gale联合评分法(thecombinebehavioralscore)及BMS评分法等。因实验性SCI动物的行为评价方法直接关系实验结果的正确性和可信度,也直接影响治疗方法的疗效评价,因此选择一种合适的行为评分方法极为重要。本研究应用BMS评分方法,成功地证实了脊髓损伤后的大鼠后肢功能降低,与对照组差异有统计学意义,与影像学观测结果相一致。国外研究的MRI影像检查也已经证实BMS评分法较Gale、BBB法更敏感、可靠,而且BMS评分系统能更准确地反映小鼠后肢功能恢复情况。但受实验对象配合程度、主观感觉及评判者的判断等诸多因素影响,观察还有一定的主观倾向性,敏感度稍差,且不易定量。评分前挤空膀胱以及采用盲法可以尽量减少主观因素的影响。3.3mtri表现表现影像学检查在急性脊髓损伤的诊断中起着重要的作用,X线片、CT及MRI均有特定表现及诊断价值。X线片上早期可观察到损伤脊髓部位的椎板破坏及缺失,并能确定脊髓损伤的解剖学定位。椎间隙狭窄、脊柱生理弯曲变化等改变一般在脊髓损伤后4~6周才能清楚地显现出来,而骨质硬化、骨质融合则要在3~6个月后方能出现。本实验应用的计算机数字成像X线片(DR)优势在于它的普及性、简易性和经济性,由于它的投照范围广,早期对伴有椎板损伤、脊柱骨折的脊髓损伤定位有着CT、MRI所不可替代的地位。CT扫描诊断脊髓损伤椎板破坏及椎体骨折方面优于X线片,可清晰准确显示椎体后缘、游离骨折片或椎间盘凸入椎管的程度。可以判断脊髓血肿的部位,椎管内的CT平扫显示包裹整个硬脊膜的高密度影,边界较为清楚,是实验切口内的新鲜血液。CT不能直接显示韧带、椎间盘等结缔组织的损伤脊髓内CT平扫显示高密度区境界模糊,外形不规则,清晰度较差,不能区分由于脊髓震荡、受压,还是挫伤、断裂造成,仅凭椎体间移位、棘突间距增宽等间接征象来判断有否韧带损伤易造成误诊、漏诊。MRI具有组织分辨力高及多方位成像的优点,对病变组织形态学及生化环境的改变极为敏感,它不仅能全面显示脊髓损伤病理改变的特征,还能观察到椎管内结构的形态和信号改变。实验中观察到伤后1hMRI表现在损伤中心低信号是由于损伤中心伤后的出血,早期出血成分以脱氧血红蛋白为主,在T1WI、T2WI表现为低信号,而在损伤周围T2WI高信号的表现是由于伤后周围水肿所致,此时由于出血、水肿相间,故高信号与低信号之间相互边界不光滑,不同信号相互混杂,这种MRI表现为髓内出血型,功能恢复比较差。急性SCI以水肿为主者,T2WI以在范围高信号为特征,本实验中动物为髓内出血MRI表现,此时损伤较广泛,出现脊髓休克,与12h后观察到动物的后肢瘫以及大鼠下肢功能BMS评分下降相一致。MRI是目前临床最常用的无创性影像学检查手段,是所有无创性检查方法中对SCI损伤程度影像学评价最有意义的检查方法,但由于费用高昂及小动物脊髓细小不易在动物模型试验中扫描成功,国内外报道尚少见应用