脊柱脊髓损伤修复学

**章绪论 人类对脊柱脊髓损伤的认知有着久远的历史。早在几千年前，在所发现的古埃及人的外科手卷中就有关于脊柱脊髓损伤的病例记载，当时就描述了患者的瘫痪、排尿障碍、腹胀等现象。文献中可查到Smith 关于脊柱骨折的描述，但是古人认为脊髓损伤的预后很差，患者几乎难免死亡，并得出了脊柱脊髓损伤是“不治之症”的结论，因此，早期主张放弃治疗。公元前400 多年，Hippocrates *先描述了脊柱骨折与肢体瘫痪的关系，他认为瘫痪总是发生在脊髓损伤的同侧，并创造了胸腰椎骨折的闭合复位技术，主要是通过对上肢和下肢的牵引恢复脊柱长度，然后施以手法复位（图1-1）。 图1-1 Hippocrates: The genuine works of Hippocrates中治疗脊柱脱位的方法 2 世纪，Galen 提出了脊髓减压手术的观点，但未具体解释“手术”一词的含义。7 世纪，Paul *先提出了脊柱切开复位技术，并*次真正完成了椎板切除术。16 世纪中叶以前，多数学者认为脊柱骨折脱位的预后并不乐观，一切治疗都是徒劳。1646 年，Hildanus 采用两脚钳通过横穿颈项部的长金属锥对颈椎脱位进行复位，在手法复位失败时行手术切开，显露棘突和椎板，切除碎骨片，恢复椎骨序列。18世纪中后叶，多位学者通过手术取出椎管内异物，取得了较好效果。1814 年，Cline 对1 例胸椎骨折的患者在伤后24 小时内进行手术未获成功，患者于术后不久死亡，这一手术引起了较大争议，使得脊柱外科的发展也因此延误多年。19 世纪中后期，伴随着现代外科治疗理念的出现，脊柱脊髓损伤治疗的研究才得以重新蹒跚起步。由于无菌技术的发展，脊柱手术的死亡率和伤残率降低，学者们开始关注脊柱手术的适应证及术后脊柱的稳定性，并通过采用各种特殊切口，如“H”和“U”形切口，将棘突和椎板连同肌肉和皮肤一起翻开，手术结束时翻回原处，以利于维持稳定。Hadra 是*先描述脊柱融合术和*早使用脊柱内固定的学者，他于1891 年报道采用银丝环对开放伤的棘突进行环扎固定。美国的神经外科之父Cushing 也同样建议通过椎板切除术对脊髓不完全损伤者进行脊髓减压。这一并不完善的治疗措施一直延续到20 世纪初。1906年，Muller 率先描述了腰椎的前路手术，并由Hibb 和Albee 进行完善。20 世纪，由于青霉素的发现、手术器械的改进、麻醉方法的提高及显微镜在外科的应用，脊柱脊髓损伤的治疗进入了新的发展阶段。Davis 和Bohller 敏锐地发现骨折的复位使脊髓所获得的减压效果甚至比椎板切除术好。1929 年，Taylor 认为牵引有助于颈椎骨折脱位的复位和稳定性的维持，并发明了枕颌带牵引。1933 年，Crutchfield 发明了颅骨牵引，1938 年进行改进。1942 年，Roger 报道了一种较为简单的棘突间钢丝固定融合技术，成功率较高。此后，各种改良技术不断发展，20 世纪60 年代以后，各种不锈钢钩、棒、螺钉和节段性钢丝开始应用，较具代表性的有Harrington、Luque、Roy-Camille、Louis、Magerl、Dick、Steffee 和Cotrel 等技术。但是，棘突间钢丝固定和植骨融合技术至今仍为后路的经典手术。1961 年，Humphries报道了腰椎前路融合加钢板内固定技术，此后，Dwyer、Dunn、Yuan、Kanada、Black 和Kostuik 报道了各种改良装置，融合效果各异。 1955 年，Smith 和Robinson *创了脊柱前路减压技术，Baily、Cloward 和Verbiest 相继将 脊柱前路减压手术应用于脊柱骨折，近年来，Orozco、Llovet 和Caspar 将钢板应用于颈前路融合和内固定，目前，颈前路带锁钢板的应用已越来越广泛。1942 年，Roger 提出了颈椎后路融合术的原则，在牵引下行手术复位，植骨后棘突间进行钢丝内固定。此后，出现各种钢丝改良技术，20 世纪70 年代至80 年代，Tucker 应用椎板夹，Magerl 和Roy-Camille 应用钢板螺钉系统进行颈后路内固定。1910 年，Mixter 和Osgood 报道了采用钢丝对寰椎后弓和枢椎棘突进行固定，以后出现了钢丝固定和单纯植骨技术，20 世纪30 年代至40 年代，Gallie 开创了寰枢椎后路改良的“H”形植骨融合术，1978 年，Brooks 和Jenkins 采用楔形骨块在寰枢椎后弓间行加压融合术，术后辅以外固定。20 世纪80 年代，Bohler 发明了前路齿突螺钉，Magerl 发明了寰枢椎侧块螺钉。20世纪以来，随着现代骨科学及其相关学科（包括分子生物学、神经生物学、影像医学和生物工程学等）的长足发展，对脊柱脊髓损伤的认知进入了具有历史意义的时代。在实验研究方面，建立了脊柱脊髓损伤模型，认识到内啡肽、钙通道阻滞剂、阿片受体拮抗剂、激素、高压氧等在脊髓损伤发生与治疗中的作用。1990 年，Bracken *次提出在脊髓损伤后8 小时内应用大剂量甲泼尼龙（methylprednisolone）具有促进脊髓功能恢复的作用，并成为脊髓损伤早期治疗的标准方案。 关于脊柱脊髓损伤手术治疗的争议一直持续到近年，Guttmann 和Bedbrook 认为经手术治疗的患者极少见到神经功能恢复，而更多见的似乎是病情的加重。当时椎板切除术是*选的方法，目前此法受到质疑而适应证较少。当今手术治疗的目标是对受损的脊髓神经组织进行减压，并通过*少的节段性、永久性的坚强固定使脊柱获得稳定，这一具有挑战性的理论有许多重要的原理和动物实验作为依据，但尚缺乏临床资料的支持。对于颈椎骨折脱位而言，手术方式采取前路手术、后路手术或是前后联合入路手术取决于骨折类型、严重程度及术者对手术入路的了解和对手术技巧的掌握。对于胸椎骨折脱位而言，短节段固定还是长节段固定、前路手术还是后路手术等问题仍在探索中。近年来，针对脊柱脊髓损伤后期功能重建的认知取得了较大进展，排尿、排便及不同运动肌肉的神经刺激与控制研究取得了较好的临床效果。微创理念在脊柱脊髓损伤的治疗中得到了较好的应用和临床效果。微创治疗随着内窥镜技术和计算机辅助导航系统的应用呈现快速发展的趋势。 当今争论的另一焦点是治疗时机及其与神经功能恢复的关系。早期手术减压的时间目前仍没有明确的界定，但在患者病情稳定的前提下，尽早进行早期手术减压有助于脊髓功能恢复并减少脊髓损伤相关并发症。随着神经生物学、组织工程材料、计算机技术的发展，脊髓损伤的研究领域已经出现新的曙光。干细胞在脊髓损伤修复中的作用研究、可修复损伤脊髓新型组织工程支架的研发、人机接口技术的开发已经取得了较大的研究进展。随着人类对脊柱脊髓损伤认知的不断深入，脊柱脊髓损伤的再生修复有望得到进一步的突破。（程黎明） 参考文献 第二章 脊柱的生长、发育与解剖 **节 脊柱的生长、发育 第二节 脊柱的功能与解剖 脊柱（vertebral column）的发育起始于妊娠的第3 周，其包括形成胚胎体轴、原始神经组织及脊索（notochord）。胚胎早期，神经管两侧的轴旁中胚层断裂为成对的上皮细胞块，即体节（somite）；体节内的生骨节（sclerotome）逐渐移向中线脊索周围，并和下位生骨节的头端连接起来，形成新的节段，即椎骨原基；椎骨原基经过软骨化、骨化过程*终形成椎骨。椎体（vertebral body）中的脊索完全退化，椎间隙中央的脊索增长并经过黏液样变性，形成髓核（nucleus pulposus），髓核周围的纤维组织分化成纤维环（annulus fibrosus），与髓核共同构成椎间盘（intervertebral disc）。脊柱由椎体、椎间盘及关节、韧带（ligament）等构成，其具有支持、保护及灵活的运动功能。在脊柱生长过程中，脊柱解剖生理异常将造成脊柱侧凸等病理变化，导致脊柱功能异常，因而监测脊柱生长解剖生理参数可预防脊柱病理的发生。 **节 脊柱的生长、发育 一、脊柱的胚胎形成 脊柱的胎儿发育分为胚胎前期、胚胎期、胎儿期。胚胎前期为受精后的近3 周，第2 周时胚胎为两层结构，即外层的滋养层（外胚层）和内层的内细胞群（内胚层）。内细胞群又分化为上胚层和下胚层组成的双层胚盘。从第3 周开始，内胚层的上胚层形成一条长的增厚带，称为原条（primitive streak）。原条头端细胞增生形成原结（primitive node），原结向头端增生形成亨氏结，通过亨氏结植入特殊细胞引发脊索前板和头突，细胞向头端移动，在正中线上形成一个条索，称为脊索突。由脊索突进而发育形成脊索，脊索是一切脊椎动物的原始体轴支柱（图2-1）。脊索发生时，位于它背侧的胚胎外胚层增厚形成神经板（neural plate）。神经板沿中轴凹陷形成一条神经沟，两侧为神经褶（neural fold）。第3 周时，两侧的神经褶向中央靠近，形成原始神经管，于神经管的上方形成神经嵴（neural crest），与此同时，许多上胚层细胞脱离原条，向内迁移形成网状组织并向外侧及头端扩散，介于上下胚层之间，称为胚内中胚层，从此三胚层胚胎形成（图2-2）。胚胎期3 ～ 8 周形成器官系统，胎儿期8 周至出生，器官进一步发育。 图2-1 第3 周胚胎