本文選題：速度 + 脊髓損傷　； 參考：《南方醫(yī)科大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：1.研究背景 脊髓損傷(SCI)是嚴(yán)重困擾人類健康的重大疾病,且尚無有效的治療方法。脊髓損傷有近40%發(fā)生在頸脊髓,多由交通事故、墜落和運(yùn)動損傷所致椎體骨折,造成對脊髓的壓迫或挫傷。脊髓損傷后常常會引起感覺和運(yùn)動功能的障礙以及大小便異常等,給患者及其家屬帶來極大的負(fù)擔(dān),是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一。 脊髓損傷的研究大多都是以動物模型為基礎(chǔ)。1911年Allen首次運(yùn)用了Weight drop模型,但在重物墜落打擊脊髓過程中沒有生物力學(xué)參數(shù)的檢測,二次反彈導(dǎo)致脊髓損傷的變異性大。1989年Young等人在Weight drop模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn),研制了一種新的脊髓挫傷的模型(NYU Impactor)。同一時期,俄亥俄州立大學(xué)建立了一種能控制挫傷過程中生物力學(xué)參數(shù)的脊髓挫傷模型(OSUModel),2005年P(guān)earse等人又研制了一種新電磁驅(qū)動的脊髓挫傷裝置(ESCID),顯示0.80、0.95和1.10mm的挫傷可分別導(dǎo)致大鼠輕、中、重度脊髓損傷。 創(chuàng)傷性脊髓損傷的挫傷模型多以位移或力控制脊髓損傷的程度。近年來挫傷模型的改進(jìn)主要是對脊髓損傷過程中的位移和力有更好的控制,但對挫傷速度的研究較少。致傷速度在SCI機(jī)制中也能起到非常重要作用,在多個SCI動物模型,如胸段脊髓挫傷和頸椎骨折錯位模型的研究中都證實(shí)了高速損傷所導(dǎo)致的原發(fā)性損傷更為嚴(yán)重。例如,Sparrey等分別以300mm/s和3mm/s的挫傷速度打擊胸段脊髓(T10),發(fā)現(xiàn)挫傷速度越大,脊髓出血越多,軸索損傷的程度也越嚴(yán)重,證明了挫傷速度是評價脊髓損傷的重要參數(shù)。但Lau[3]在骨折錯位模型中發(fā)現(xiàn)脊髓損傷的嚴(yán)重程度取決于錯位位移,而與速度沒有明顯的相關(guān)性。目前尚沒有在頸脊髓挫傷模型中比較速度因素的影響,需要分析更高的致傷速度對其所導(dǎo)致的原發(fā)性SCI,甚至是繼發(fā)性SCI的影響。 2.研究目的 本研究采用電磁伺服試驗(yàn)機(jī)的脊髓挫傷模型,研究兩種致傷速度(5mm/s和500mm/s)分別在1.1mm和1.5mm的挫傷位移下的大鼠原發(fā)性SCI,分析頸脊髓挫傷后的脊髓出血量和軸索損傷,以明確挫傷速度對大鼠頸脊髓原發(fā)性損傷的影響。 3.研究方法 3.1頸脊髓挫傷模型的建立 選取10只雄性Sprague-Dawley大鼠,體重260±10g,月齡2-3月。隨機(jī)分為實(shí)驗(yàn)組和對照組。每組5只。采用小動物麻醉機(jī),異氟烷氣體麻醉大鼠后,用動物剃毛機(jī)將大鼠頸背部的毛發(fā)剔除。將大鼠固定在腦立體定位架儀上,用軟墊將將頸椎處抬高并使頭屈曲90°,消除頸曲。常規(guī)消毒鋪巾,從C2下方行長約2-3cm的背側(cè)正中切口,分離皮膚、皮下及椎旁肌肉,暴露椎板。清理C4-C7椎板,暴露橫突與關(guān)節(jié)突間的溝槽,咬除Cs椎板,暴露脊髓,保留硬脊膜的完整。用自制的椎夾夾持在C6和C7的溝槽內(nèi),然后將椎夾固定在腦立體定位儀上,這樣可以消除大鼠由于呼吸所造成的脊髓移動。大鼠固定后連同腦立體定位儀一起移至電磁伺服材料試驗(yàn)機(jī)上(InstronE1000)。脊髓挫傷的打擊頭與OSU裝置類似,為直徑4mm的有機(jī)玻璃制成的平頭錐形棒。將脊髓打擊頭移動到正對已暴露的C5脊髓硬膜,然后緩慢地將打擊頭下降并接觸硬膜,直至接觸力達(dá)到0.03N[4,5]時停止,以此定義為脊髓挫傷的初始位置。 本研究以500mm/s的速度在C5上產(chǎn)生1.5mm的挫傷,挫傷后打擊頭迅速離開脊髓表面。對照組除沒有實(shí)際挫傷外,其余均與實(shí)驗(yàn)組相同。 檢測在大鼠脊髓挫傷的過程中的生物力學(xué)參數(shù)(時間、速度、位移和力)。連接于打擊頭和材料試驗(yàn)機(jī)之間的上方通過小載荷力傳感器(量程0-10N)測量挫傷過程中的撞擊力。撞擊力包括快速制動的慣性力和打擊脊髓表面的力。本研究采用在相同狀態(tài)下空打的載荷作為慣性補(bǔ)償力,以除去實(shí)際打擊過程中的慣性力影響。材料試驗(yàn)機(jī)的位移傳感器給出挫傷位移和速度。 在挫傷完成后5min內(nèi)行心臟灌注,后觀察大鼠脊髓的大體形態(tài),然后通過多聚甲醛液將大鼠脊髓標(biāo)本固定,蔗糖溶液梯度脫水后保存。行連續(xù)矢狀位冰凍切片,通過HE染色觀察脊髓大體形態(tài),計(jì)算脊髓白質(zhì)、灰質(zhì)和總出血量。β-APP免疫組化觀察軸索損傷情況。 3.2挫傷速度和位移對大鼠頸脊髓原發(fā)性損傷的影響 本研究共選取36只雄性Sprague-Dawley大鼠,體重為260±10g,月齡2-3月。根據(jù)挫傷位移分為1.1mm組和1.5mm組,根據(jù)挫傷速度分為快速組(500mm/s)和慢速組(5mm/s)。同時設(shè)立實(shí)驗(yàn)對照組。具體分組如下圖所示： 手術(shù)過程和損傷方法與前一部分相同。 采用雙因素方差分析分別比較挫傷速度和位移對于大鼠頸脊髓挫傷時的生物力學(xué)參數(shù)以及損傷后脊髓灰質(zhì)、白質(zhì)和總出血量的影響。 4.研究結(jié)果 4.1脊髓挫傷模型的建立 在500mm/s速度的挫傷下,實(shí)驗(yàn)組的最大力為5.7±1.2N,實(shí)際的挫傷位移為1.49±0.03mmm,挫傷速度為511±4mm/s。表明本研究對速度和位移的控制相當(dāng)?shù)鼐_。 肉眼下觀察實(shí)驗(yàn)組大鼠脊髓背側(cè)都出現(xiàn)兩個顏色較深的出血帶。在HE染色后顯微鏡下觀察可發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組大鼠脊髓均有出血,且出血主要集中在脊髓灰質(zhì),白質(zhì)中相對較少,且背側(cè)較腹側(cè)更多。實(shí)驗(yàn)組大鼠脊髓灰質(zhì)、白質(zhì)及總出血分別為0.71、0.23和0.94mm3。對照組大鼠脊髓均未出現(xiàn)任何出血。 β-APP免疫組化染色后發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組大鼠脊髓灰質(zhì)和白質(zhì)軸索均有斷裂,均可見β-APP陽性細(xì)胞的表達(dá)。對照組大鼠脊髓軸索則很少有斷裂,幾乎無β-APP陽性細(xì)胞的表達(dá)。 4.2脊髓挫傷速度和位移對大鼠頸脊髓原發(fā)性損傷的影響 在1.5mm位移的挫傷下,快速組(500mm/s)和慢速組(5mm/s)的最大力分別為5.3±1.2N和2.8±0.6N,錯傷位移分別為1.50±0.05mm和1.51±0.04mm,挫傷速度分別為516±11mm/s和4.8±0.5mm/s。在1.1mm位移的挫傷下,快速組和慢速組的最大力分別為5.3±3.1N和2.3+±0.1N,挫傷位移分別為1.11±0.05mm和1.12±0.03mm,挫傷速度分別為469±57mm/s和4.9±0.4mm/s。 不同挫傷速度間的最大力的差異有顯著性(F=21.567,P=0.000),其中快速挫傷組的最大力大于慢速組。而不同挫傷位移間的最大力差異沒有顯著性(F=0.199,P=0.660)。挫傷速度和位移間的交互作用沒有顯著性(P=0.63)。 上述結(jié)果表明,脊髓挫傷的速度越大,其挫傷脊髓的力也越大,也即挫傷速度是導(dǎo)致挫傷脊髓最大力差異的因素。 大鼠脊髓挫傷后,脊髓背側(cè)均出現(xiàn)了一帶狀出血。在脊髓打擊瞬間,大鼠前肢均有一過性的搐動,顯示脊髓受到機(jī)械刺激。 心臟灌注取材后,在肉眼下可以觀察到挫傷后以Cs為中心的脊髓表面均有一不同程度的帶狀出血。在同一位移的挫傷下,快速組出血帶顏色較慢速組更深；在同一速度的挫傷下,1.5mm組出血帶顏色較1.1mm組更深。 在顯微鏡下可見HE染色后1.5mm快速組脊髓出血區(qū)域大部分在灰質(zhì),白質(zhì)中也可見部分出血帶,且分布較散。而1.5mm慢速組脊髓出血區(qū)域絕大都集中在灰質(zhì),白質(zhì)中僅可見很少量的出血。1.1mm組情況與1.5mm組類似,但出血均明顯少于1.5mm組。 在1.5mm挫傷下,快速組和慢速組的白質(zhì)出血量分別為0.23mmm3和0.12mm3,灰質(zhì)出血量分別為0.71mm3和0.42mm3,總出血量分別是0.94mm3和0.55mm3。在1.1mm挫傷下,快速組和慢速組的白質(zhì)出血量分別為0.18mm3和0.06mm3,灰質(zhì)出血量分別為0.49mm3和0.25mm3,總出血量分別是0.67mm3和0.31mm3。 統(tǒng)計(jì)分析表明不同挫傷速度下白質(zhì)、灰質(zhì)及總出血量的差異均有顯著性,快速組各部位的出血量顯著大于慢速組；不同位移的挫傷下灰質(zhì)及總出血量的差異有顯著性,而白質(zhì)出血量的差異無顯著性；1.5mm組脊髓出血量大于1.1mm組。以上結(jié)果證明挫傷速度和位移都是導(dǎo)致脊髓各部位出血差異的因素。脊髓挫傷速度越大,脊髓白質(zhì)、灰質(zhì)及總出血量越大；脊髓挫傷位移越大,脊髓各部位的出血量也越多。 β-APP免疫組化染色后的脊髓切片上可見均可見β-APP陽性細(xì)胞的表達(dá),陽性細(xì)胞表現(xiàn)為一棕黃色的收縮球樣,說明挫傷后大鼠脊髓的灰質(zhì)和白質(zhì)軸索均有斷裂。無論在1.5mm組或1.1mm組,快速組中β-APP陽性細(xì)胞的數(shù)量明顯多于慢速組。 5.結(jié)論 本研究結(jié)果證明大鼠C5脊髓在500mm/s的速度下挫傷1.5mm,脊髓灰質(zhì)和白質(zhì)均出現(xiàn)出血以及軸索的斷裂,造成了脊髓原發(fā)性損傷,建立了大鼠頸脊髓挫傷的模型。 脊髓挫傷速度是影響脊髓原發(fā)性損傷的因素。速度越大,脊髓白質(zhì)、灰質(zhì)及總出血量越大；導(dǎo)致脊髓軸索斷裂的程度也越嚴(yán)重。證明快速的脊髓挫傷可以導(dǎo)致更為嚴(yán)重的原發(fā)性脊髓損傷。 脊髓挫傷位移越大,脊髓各部位的出血量越多；脊髓軸索損傷程度也更為嚴(yán)重。說明大位移的挫傷也同樣可以導(dǎo)致更為嚴(yán)重的原發(fā)性脊髓損傷。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：南方醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：R651.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1741578