一種兔腰椎側方椎間融合模型的建立及初步結果

李佳奇，王偉鑒，許亞飛，丁文元，張 為

(河北醫科大學第三醫院脊柱外科,河北省骨科研究所,河北省骨科生物力學重點驗室,河北 石家莊 050051)

腰椎側方椎間融合術相比腰后路椎間融合術，具有切口小、出血少、術后恢復快的優點，因其微創融合的優勢，逐漸受到脊柱外科醫生的認可[1-2]。臨床研究表明：術后早期獲得堅固的椎間融合是確保良好臨床療效的關鍵[3]。目前的腰椎側方融合術是在沒有切除腰椎后方骨性結構的前提下，直接進行椎間融合，另作切口取自體骨行椎間融合又與微創的理念相違背，因此能否選擇其他融合材料及骨生長因子替代自體骨，產生相同甚至更優的融合效果是側方椎間融合研究的熱點之一。由于新鮮人體椎間標本術后不可獲得性，學者們首先試圖通過動物模型進行相關基礎研究[4-6]。通過豬、狗、羊等大動物建立模型實驗成本高、樣本量有限。椎間融合的小動物模型因手術復雜、可重復性差的原因，目前不能廣泛應用。以往報道的小動物椎間融合模型也不能很好模擬腰椎側方椎間融合術[7]。本研究設計新型椎間融合器及相關專用工具，首次建立一種可靠的嚴格模擬腰椎側方融合術的動物模型，現報告如下。

1 臨床資料

本實驗研究經醫院動物倫理委員會批準(Z2020-003-1)。取4月齡健康新西蘭大白兔5只，體重約2.5 kg，雌雄不限。實驗兔使用耳緣靜脈麻醉，麻醉藥為烏拉坦，濃度為20%，劑量為3.5 mL/kg。腰椎左側方備皮，根據髂骨體表位置，定位腰4/5椎體間隙，并畫線標記(圖1A)。75%乙醇消毒、鋪巾，取左側腰部縱行切口，長約5 cm，沿骶棘肌和腰方肌的外緣與筋膜間隙暴露腰4、腰5橫突及椎體側方，顯露腰4/5 椎間盤(圖1B)。使用自制鉸刀初步剔除該節段的椎間盤、軟骨終板，使用自制植入工具于椎體間隙內植入自制金屬鈦“U型”椎間融合器(圖2)。進一步處理U型椎間融合器內頭尾段椎體終板，并植入融合材料,于椎間隙相鄰椎體側方近終板處植入側方鋼板及螺釘，透視下確認內固定位置良好(圖3A，B)。沖洗，逐層縫合切口，紗布包扎。

術后3個月采用耳緣靜脈注入空氣的方法處死實驗兔，取材腰椎融合節段。可見腰椎融合節段側方大量骨贅形成，包裹側方釘板及螺釘尾帽。去除骨贅，使用改錐取下側方鋼板及螺釘，觸摸大體標本，5個標本均未見椎間異常活動，椎間融合良好(圖3C)。將新鮮標本固定于4%多聚甲醛24 h以上，對標本行MicroCT檢查，可見椎間大量橋接骨小梁，椎間堅固融合(圖4)。將組織從固定液取出置于EDTA脫鈣液內脫鈣，至骨組織針扎可以順利通過為止，對融合組織的組織切片行HE、番紅固綠、Goldner 三色病理檢查, 結果見圖5。

圖1 實驗操作過程 A.體表畫線；B.顯露兔腰椎側方椎間盤

2 討 論

腰椎融合術經歷了融合部位和手術入路的演變。融合部位由腰椎后外側融合，橫突間融合到腰椎椎間融合[8-9]。腰椎椎間融合因其堅強的力學優勢已成為目前主流的腰椎融合方式。學者們通過開展活體動物實驗研究來探索椎間融合機制，進一步提高椎間融合率[10-12]。小動物的椎體間融合操作難度大，目前的小動物的腰椎融合模型多為后外側融合模型及橫突間融合模型[13-15]。湯嘉軍等[7]建立了一種椎體間融合的模型，然而不能嚴格的模擬腰椎側方椎間融合手術過程。本研究首次建立了嚴格模擬腰椎側方融合術的兔腰椎椎間融合模型，本研究設計了專用工具及新型椎間融合器，取得良好初期結果，方法可行，可重復性強。接下來，本研究將從影像學、組織學及分子水平探究不同融合材料及骨生長因子在此活體小動物模型上的融合結果的差異，探究機制，為進一步提高側方入路腰椎融合手術的融合率探尋新的實驗方向。