腰椎退變黃韌帶生物力學(xué)的改變及其與Ⅱ型膠原纖維表達(dá)的相關(guān)性研究.pdf

1、黃韌帶位于相鄰的椎弓板之間，是脊柱的深層解剖中最重要的結(jié)構(gòu)，占據(jù)椎管背側(cè)約3/4面積，一般將黃韌帶分為兩部分：內(nèi)側(cè)部位于椎板之間，參與構(gòu)成中央椎管的后壁和后外側(cè)壁，該處韌帶自上一椎體椎板的前下緣連接到下一椎體椎板的后上緣；外側(cè)部向外延伸融合于椎間小關(guān)節(jié)囊前逐漸變薄，參與組成中央椎管側(cè)壁、側(cè)隱窩和椎間孔的后壁。黃韌帶的主要作用是限制脊柱過度前屈和維持人體直立姿勢，它是脊柱后部的重要連接結(jié)構(gòu)。 黃韌帶是一個功能活躍、易受損傷的組織，

2、局部的反復(fù)損傷和修復(fù)，最終可導(dǎo)致黃韌帶的肥厚，甚至骨化。黃韌帶的厚度無疑影響到椎管孔徑大小，正常腰椎黃韌帶厚度小于4mm，當(dāng)黃韌帶厚度大于5mm以上即可引起腰椎管狹窄。腰椎管狹窄癥是指構(gòu)成椎管的骨性組織或軟組織，由于先天性發(fā)育的原因或后天性退變的各種因素，造成的椎管、神經(jīng)根管、椎間孔等任何形式的狹窄，引起馬尾神經(jīng)或神經(jīng)根受壓迫或刺激，出現(xiàn)一系列臨床表現(xiàn)的綜合征。隨著我國老齡化社會的到來，黃韌帶退變導(dǎo)致椎管狹窄逐漸被人們注意，黃韌帶變性肥

3、厚、鈣化甚至骨化會引起脊髓壓迫性病變，嚴(yán)重者可致截癱。目前關(guān)于黃韌帶退變的機(jī)制不明確，使我們不能夠?qū)S韌帶退變而導(dǎo)致的椎管狹窄做出有效的預(yù)防，當(dāng)韌帶增厚到一定程度導(dǎo)致脊髓受壓時，只能采取外科手術(shù)的方法來減除壓迫，這大大增加了患者的痛苦和醫(yī)療成本。 我們通過對黃韌帶退變而致腰椎管狹窄的患者和脊柱外傷患者的黃韌帶的生物力學(xué)和病理學(xué)改變進(jìn)行研究，并做出統(tǒng)計學(xué)分析，得出了黃韌帶生物力學(xué)特性改變與Ⅱ型膠原表達(dá)的相關(guān)關(guān)系，我們的研究把黃韌帶

4、的宏觀力學(xué)性質(zhì)和微觀組織結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來，從而假設(shè)腰椎退變導(dǎo)致腰椎失穩(wěn)，而黃韌帶退變則可能是為了保持退變脊柱的再穩(wěn)定。 第一部分腰椎退變黃韌帶生物力學(xué)的測定 目的：測定腰椎黃韌帶的生物力學(xué)指標(biāo)，為研究黃韌帶退變的力學(xué)機(jī)制提供基礎(chǔ)。 方法：所有的標(biāo)本均為腰4/5間黃韌帶，于術(shù)后2小時內(nèi)進(jìn)行生物力學(xué)的測定。常規(guī)清洗標(biāo)本后，用眼科手術(shù)器械在讀數(shù)顯微鏡下于韌帶中央部位修剪黃韌帶，用軟組織截面面積測微計對截面積進(jìn)行測量，用游標(biāo)

5、卡尺測量初始長度。力學(xué)測定儀器為第四軍醫(yī)大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)力學(xué)研究中心的Shimadza Autograph(日本)電子萬能試驗機(jī)。試樣固定在試驗機(jī)的夾具后，調(diào)零處理，試驗機(jī)對試樣施加載荷，直至試樣斷裂，計算機(jī)自動輸出實驗數(shù)據(jù)，可以直接獲得位移，載荷的數(shù)據(jù)，并通過計算得出應(yīng)變、應(yīng)力以及彈性模量的數(shù)值 結(jié)果： 1．載荷：對照組為65.98±6.58N，退變組為81.39±8.32，兩組相比有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)。

6、2．位移：對照組為3.74±0.37mm，退變組為3.08±0.29mm，兩組相比有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)。 3．應(yīng)力：對照組為32.99±5.48 MPa，退變組為41.59±3.72MPa，兩組相比有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)。 4．應(yīng)變：對照組為0.209±0.09，退變組為0.183±0.02，兩組相比有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)。 5．彈性模量：對照組為157.79±5.76MPa，退變組為229.

7、32±21.95MPa，兩組相比有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)。 結(jié)論：腰椎退變黃韌帶與正常黃韌帶相比，應(yīng)力增加，應(yīng)變降低，這意味著退變黃韌帶抗拉伸作用增強(qiáng)，但彈性卻降低。 第二部分腰椎退變黃韌帶的病理學(xué)變化的研究意義 目的：對腰椎退變黃韌帶進(jìn)行病理學(xué)研究，探討其病理學(xué)變化及臨床意義。 方法：將-70℃保存的標(biāo)本復(fù)溫后制成石蠟切片，對切片行HE染色及彈力纖維染色，在顯微鏡下進(jìn)行觀察，并對比腰椎退變黃韌帶和正

8、常黃韌帶的病理改變。 結(jié)果：對照組：黃韌帶主要由彈力纖維組成，彈力纖維形狀規(guī)則，縱行排列且有分支交織成網(wǎng)，彈力纖維之間有少量膠原纖維；退變組：彈力纖維變性、斷裂，數(shù)量減少，排列不規(guī)整，直徑大小不一，而膠原纖維大量增生，變粗，可有玻璃樣變性，膠原纖維之間出現(xiàn)纖維軟骨細(xì)胞。 結(jié)論：黃韌帶退變的主要病理改變是彈力纖維斷裂、減少，膠原纖維增生。這種病理學(xué)的改變可能是引起生物力學(xué)特性改變的一個原因。 第三部分腰椎退變黃韌帶

9、彈性模量改變與Ⅱ型膠原表達(dá)的相關(guān)性研究及意義 目的：研究腰椎黃韌帶Ⅱ型膠原含量與彈性模量改變之間的相關(guān)性，進(jìn)一步探討黃韌帶退變可能的力學(xué)機(jī)制。 方法：對黃韌帶標(biāo)本進(jìn)行人Ⅱ型膠原免疫熒光染色，并用FLA-5100(日本富士)圖像分析系統(tǒng)對熒光強(qiáng)度進(jìn)行分析，用SPSS14.0軟件對腰椎黃韌帶彈性模量和Ⅱ型膠原表達(dá)量行Spearman秩相關(guān)統(tǒng)計學(xué)分析。 結(jié)果： 1．免疫熒光圖像分析Ⅱ型膠原的表達(dá)量：對照組為11