腰椎运动节段终板凹陷角变化的有限元分析*☆

背景：终板的组织形态改变可通过影响对椎间盘的营养传递最终导致椎间盘的退变。 目的：观察终板凹陷程度变化对腰椎运动节段生物力学的影响。 设计、时间及地点：有限元模型生物力学分析。于2005-01/2007-01在浙江大学医学院附属第二医院骨科生物力学实验室完成。 材料：德国西门子SOMATOM SENSATION 16螺旋CT机。ANSYS有限元分析软件(Inc. Pennsylvania, USA)。 方法：在以往建立的腰椎L4~5运动节段三维非线性有限元模型基础上，采用CAD方法精确构建大、中、小3种不同终板凹陷角的有限元模型，有限元模型的椎间盘前凸角、小关节间隙等其余形态学参数及网格划分均保持一致。垂直压缩、屈曲、伸直、前后剪力5种载荷条件下，分别对3种有限元模型生物力学参数进行测试。 主要观察指标：终板-椎间盘界面应变、椎间盘刚度、髓核内压、椎间盘膨出、纤维环纤维张应力、纤维环基质应力、腰椎后部结构应力以及关节突接触力。 结果：负载条件下，终板凹陷角增加、终板凹陷程度减小可导致终板-椎间盘界面应变减小，椎间盘刚度及髓核内压增加，椎间盘膨出、纤维环纤维张应力、纤维环基质应力、腰椎后部结构应力以及关节突接触力减小。 结论：终板凹陷程度的减小增强了椎间盘对椎体的保护作用；同时可通过影响终板的形变减少对椎间盘的营养传递。     

制作兔腰椎终板下缺血模型：MRI与病理学变化验证的可行性

背景：目前的椎间盘退变动物模型主要通过改变椎间盘生物力学环境、损伤椎间盘自身结构以及应用基因技术改变动物的遗传性状等诱发退变,但这些方法均为外界人为因素直接作用于椎间盘,与椎间盘退变的自然病程差别较大。 目的：评价经皮穿刺兔腰椎终板下椎体注射平阳霉素制作椎体终板下缺血模型的可行性。 方法：选取新西兰大白兔46只,每兔设L5为实验组、L4为对照组。穿刺腰椎终板下椎体,L5注射平阳霉素(2 g/L)1 mL,,L4注射生理盐水1 mL。其中4只兔子术前行腰动脉造影。术后第1,2,3,4,5周,2个月及3个月随机选取6只行MRI检查,并取病理送检。测量对比第4周实验组MRI与病理切片的缺血面积。 结果与结论：对照组MRI和病理学检查均无特异性变化,实验组MRI第1,2周变化不明显,第3周出现FST1WI低信号,T2WI及FST2WI呈稍高信号,第4周信号变化更明显;实验组病理第1,2周无特异性变化;第3,4周骨小梁排列杂乱, 骨细胞逐渐减少,椎体骨髓内血细胞减少,脂肪细胞增多融合,终板软骨细胞减少、结构紊乱,纤维环及髓核无明显变化;第5周出现椎间盘退变表现;第2,3个月终板下椎体缺血持续存在、椎间盘退变更加明显。实验组第4周MRI与病理切片缺血面积之间有显著正相关性(r=0.965,P < 0.001)。结果证实,采用经皮穿刺终板下椎体注射平阳霉素的方法可成功制作兔腰椎终板下缺血动物模型,具有创伤小、操作简便、重复性好和成功率高的特点。该模型是研究腰椎及椎间盘退变较理想的一种动物模型。     

体外培养人正常椎间盘髓核细胞与退变髓核细胞的生物学性状比较：可以为干预退变髓核细胞提供最佳时机吗？

背景：人体椎间盘是一个承受载荷却又缺乏血管的结构,因而容易发生退行性变,但椎间盘退变的机制尚不明确。 目的：通过体外培养人正常椎间盘髓核细胞与退变髓核细胞生物学性状比较,认识退变髓核细胞的细胞学退变时机。 方法：分离、培养人正常及退变椎间盘髓核细胞,对两种细胞采用光镜、电镜等形态学方法进行大体形态和超微结构观察,采用生长曲线和XTT实验研究两种细胞的生长动力学差异,测定髓核细胞的活力和细胞Ⅱ型胶原及糖胺多糖的mRNA表达。 结果与结论：退变椎间盘细胞至少要比正常椎间盘细胞提前2代出现形态学老化表现。退变髓核细胞表现为G1期阻滞,使细胞不能进入S期,细胞有丝分裂受到抑制。退变髓核细胞总体来说,生长要比正常髓核细胞快,但老化也较快。退变髓核细胞自第1代开始,Ⅱ型胶原和糖胺多糖的mRNA表达比同期正常髓核细胞低得多。说明在体外培养条件下,退变髓核细胞持续增殖能力低,更容易衰老、凋亡。提示退变髓核细胞体外培养衰老较快,进行干预试验逆转椎间盘退变的最佳时机为传2代之前的细胞。     

人颈椎间盘退变与细胞凋亡及基质金属蛋白酶11的表达**☆

背景：前期研究发现基质金属蛋白酶11基因在人退变颈、腰椎间盘组织中明显上调。 目的：观察人退变颈椎间盘髓核组织中基质金属蛋白酶11的表达与细胞凋亡的关系。 方法：纳入30个经MRI确认的退变颈椎间盘髓核组织和20个因颈椎创伤治疗获得的正常颈椎间盘髓核组织。 结果与结论：苏木精-伊红染色显示退变的颈椎间盘髓核组织中髓核细胞较正常髓核组织明显减少(P < 0.01),而凋亡细胞较正常髓核组织明显增多(P < 0.01)。免疫组化染色显示退变的颈椎间盘髓核组织中基质金属蛋白酶11的表达明显高于正常髓核组织(P < 0.01),且基质金属蛋白酶11表达与TUNEL染色检测到的细胞凋亡正相关(r=0.44,P < 0.05)。说明高表达的基质金属蛋白酶11不仅可直接破坏细胞外基质尚可诱导髓核细胞凋亡,在椎间盘退变的过程中发挥重要作用。     

体外培养人退变髓核细胞的生物学性状

背景：椎间盘退行性变后很难自行修复,研究退变髓核细胞的生物学特性可为研究椎间盘退变机制、组织工程椎间盘构建、基因治疗等提供理论基础。 目的：观察体外培养的人退变髓核细胞的生物学特性。 方法：分离培养人退变椎间盘髓核细胞,采用光镜、电镜观察细胞的形态和超微结构,荧光定量PCR技术检测髓核细胞Ⅱ型胶原和糖胺多糖mRNA的表达。ELISA法检测细胞培养上清中人Ⅱ型胶原水平,DMMB比色法检测细胞培养上清中糖胺多糖水平。 结果与结论：体外培养的传2代内的退变椎间盘髓核细胞结构与原代细胞相似,传3代后的细胞出现退变及凋亡改变。对体外培养第1代的退变髓核细胞和正常髓核细胞的Ⅱ型胶原和糖胺多糖进行检测发现,退变髓核细胞Ⅱ型胶原、糖胺多糖mRNA水平及细胞外基质中Ⅱ型胶原和糖胺多糖的表达均明显低于正常髓核细胞,呈现去分化趋势。     

Mallory染色法在椎间盘退变组织染色中的应用*☆

背景：椎间盘退变的同时伴随有组织结构和成分的改变。采用多种染色剂连续复染形成多元色的组织学图形,可观察到各组织成分的不同颜色以及椎间盘退变时的颜色变化,在分辨力的显现上,比单纯形态学的改变更明显且易于分辨。 目的：从组织形态和颜色变化两方面观察Mallory三色染色对椎间盘的染色效果。 方法：取1,1.5,2,2.5和3月龄Hartley豚鼠L4~5椎体,制备中央冠状面椎间盘组织切片。用Mallory染液染色,光学显微镜下观察髓核、软骨终板和纤维环各区域形态和颜色的变化。SPOT-Ⅱ数码成像系统拍摄图像。 结果与结论：Hartley豚鼠椎间盘退变程度随鼠龄增长自然加重。1月龄豚鼠的髓核形态正常,无色透明。在1.5～3月龄豚鼠中,髓核逐渐退变,由局部发展至全部基质呈现浅蓝着色,表明有胶原沉积,其形态上可见脊索细胞呈现软骨样细胞变性,髓核面积逐渐缩小并逐渐被纤维软骨样组织替代,直至在3月龄时呈现“蛇纹石”样外观。其终板上紫红色软骨细胞带随鼠龄增长呈现出不规则形态直至消失,其形态上可见软骨细胞逐渐减少。外纤维环红色和橘黄色的面积随着鼠龄增长而增加,表明有纤维素样变性,其形态上可见明显的板层状结构。内纤维环蓝色的面积随着鼠龄增长逐渐缩小。结果显示Mallory三色法用于Hartley豚鼠椎间盘染色时,在髓核、软骨终板和纤维环上,可从色彩、形态两方面显示出对基质和细胞具有良好的组织分辨力,能从形态和成分变化的角度反映自然增龄过程中椎间盘组织的退变情况。 关键词：椎间盘退变;Mallory三色染色;Hartley豚鼠;组织化学;染色     

程序性死亡分子5在退变腰椎间盘中的表达**★

背景：细胞凋亡在腰椎间盘退变中起重要作用。程序性死亡分子5是一个促细胞凋亡的蛋白，在骨关节炎的软骨细胞中表达增高，但是至今未见在退变椎间盘中表达的报道。 目的：观察程序性死亡分子5在正常、突出和脱出腰椎间盘髓核细胞中的表达规律，分析其在腰椎间盘退变中的作用。 方法：用SP免疫组织化学方法、免疫荧光方法检测程序性死亡分子5在2例正常、23例突出和17例脱出腰椎间盘髓核细胞中的表达，用脱氧核苷酸转移酶末端标记法和透射电镜检测髓核细胞凋亡情况；用天狼星红染色观察髓核组织细胞外基质Ⅰ，Ⅱ型胶原纤维的变化。 结果与结论：脱出组髓核细胞表达程序性死亡分子5的阳性率高于突出组(P < 0.05)，脱出组髓核细胞脱氧核苷酸转移酶末端标记阳性率高于突出组(P < 0.05)。荧光显微镜和激光共聚焦显微镜观察结果显示程序性死亡分子5表达定位于退变椎间盘的髓核细胞的细胞核；用透射电镜检测到凋亡的髓核细胞；天狼星红染色结果显示，随着年龄增长，髓核中Ⅱ型胶原纤维减少，Ⅰ型胶原纤维增多。结果提示退变椎间盘髓核细胞表达程序性死亡分子5上调，细胞凋亡增加，程序性死亡分子5介导的细胞凋亡在椎间盘退变中起到重要作用。     

针刺髓核构建退行性变椎间盘模型★

背景：目前对椎间盘退行性变尚无有效治疗方法，实验性椎间盘退行性变模型的建立，是研究椎间盘退行性变病理过程和尝试基因治疗等的基础，建立的动物模型要求与人类的椎间盘退行性变具有相似性和可比拟性。 目的：拟建立一种稳定、重复性强的椎间盘退行性变动物模型。 设计、时间及地点：随机对照动物实验，于2005-10/2006-03在哈尔滨医科大学附属第一临床医院中心实验室完成。 材料：选用健康成年新西兰大白兔30只，按随机数字表法分为2组，手术组15只，对照组15只。 方法：手术组以18#腰穿针针刺L1~5节段椎间盘，至少穿刺5次，直至胶冻样髓核组织出现为止；对照组做同样皮肤切口，拨开肌肉，暴露椎间盘后即缝合。 主要观察指标：手术8周以后通过MRI和组织病理学检查观察腰椎间盘退行性变情况。 结果：①对照组腰椎MRI检查未见异常；手术组L1~2腰椎间盘则相继出现T2加权像低信号、T1加权像信号无明显改变等变化。②组织学切片显示，手术组椎间盘髓核纤维软骨样变性。 结论：针刺髓核的方法可以成功构建椎间盘退行性变新西兰大白兔模型。     

经皮纤维环穿刺法建立兔椎间盘退行性变动物模型

背景：合适的椎间盘退变动物模型是椎间盘组织工程研究的必要条件,但目前尚缺乏公认的模型制备方法。 目的：采用C形臂辅助下经皮纤维环穿刺法制备兔椎间盘退变动物模型,并评估其可行性。 方法：选定新西兰大白兔L2/3和L3/4椎间盘作为穿刺干预椎间盘,L1/2和L5/6椎间盘作为空白对照组,采用C形臂辅助下经皮穿刺法干预椎间盘。于术后2,4,8,12周各选择2只兔麻醉后拍摄兔腰椎核磁共振影像,处死动物采集椎间盘,进行椎间盘髓核蛋白多糖测定。核磁共振检查观察椎间盘退行性改变,二甲基亚甲蓝染色分光光度法测定髓核中蛋白多糖含量变化。 结果与结论：术后4周穿刺干预椎间盘髓核区域核磁共振信号强度及髓核内蛋白多糖含量同空白对照组相比均下降(P < 0.05),其后两者呈现逐渐下降趋势。结果证实,C形臂X射线机辅助下经皮纤维环穿刺法可用于椎间盘退变动物模型的制备。     

单侧椎弓根螺钉置入并椎间融合对邻近椎间盘节段退变的影响

背景：坚强内固定和良好融合存在严重缺陷和不足。目前还未见临床应用单侧椎弓根螺钉固定结合椎间cage植骨融合治疗腰椎退变性疾病对邻近节段退变影响的相关报道。 目的：回顾分析单侧椎弓根螺钉固定结合椎间cage植骨融合治疗部分腰椎退变性疾病后对固定融合邻近上下节段退变的影响。 方法：2006-03/2009-12对收治的部分腰椎管狭窄症、腰椎失稳及腰椎间盘脱出症患者22例,进行了单侧椎弓根螺钉固定加椎间cage植骨融合,术中不显露对侧。在固定融合后3,6,12,20个月及取出内固定钉棒后3,6个月,随访X射线片及MRI。针对X射线片运用角平分线法测量固定融合邻近上位椎间隙高度变化,MRI测量椎间盘髓核退变情况。 结果与结论：所有病例获得随访,患者椎管狭窄症状及神经根性症状消失,并且在随访期间内没有新的临床症状出现。固定融合前、固定融合后3,6,12,20个月邻近节段上位椎间隙高度分别为(7.420±0.035 4),(7.426 6±0.036 9),(7.453 3±0.036 9),(7.516 6±0.036 9),(7.430 8±0.036 9) mm,结果表明,腰椎单侧固定融合后邻近节段椎间隙高度无明显变化(P > 0.05)。MRI测量结果显示,固定融合邻近上位椎间盘髓核信号在T2加权像无明显退变。提示单侧椎弓根螺钉固定结合椎间融合治疗部分腰椎退变性疾病能有效预防固定融合邻近上下节段退变。     

山羊腰椎间盘退变模型硬膜外胶原酶的注射*

背景：采用椎间盘外、硬膜外腔注射胶原酶治疗椎间盘突出症的机制，目前尚不完全清楚。 目的：观察硬膜外注射胶原酶对椎间盘退变动物模型的作用。 方法：成年山羊6只，麻醉后作侧外方切口至腰椎体腹侧，椎板加压并用钢板螺钉固定，L1/L2，L3/L4椎间盘分别注射0.5 mL无水乙醇建立椎间盘退变模型。硬膜外注射实验用胶原酶1 mL，2周后处死动物，取出椎间盘，作电镜切片观察。 结果与结论：电镜下显示：退变的椎间盘纤维环上有裂隙，退变的椎间盘的胶原纤维明显溶解，未退变的椎间盘未有明显溶解。提示硬膜外注射胶原酶通过纤维环上的裂隙渗透到盘内，发生化学溶解作用，从而达到治疗作用。     

兔不同程度椎体切除相邻椎间盘的组织学变化

背景：切除部分椎体是否可能会导致椎间盘营养通道的破坏,从而导致椎间盘的退行性变,目前很少有研究涉及。 目的：评估兔椎体不同程度切除对相邻椎间盘退行性变的影响。 方法：将10只新西兰兔分为2组,根据椎体不同程度切除植骨内固定,分为切除1/2椎体组和切除3/4椎体组。在造模后6个月处死动物,获取伤椎下位椎间盘及正常椎间盘组织(设为正常对照组);并进行苏木精-伊红染色,观察椎间盘组织学改变,检测椎体软骨终板血管芽数量;通过阿新蓝染色测量图像阳性吸光度以评价椎间盘髓核组织中蛋白多糖的变化。 结果与结论：兔椎体切除小于1/2时,相邻椎间盘营养状况不会有明显改变;如果前路减压需切除椎体不超过1/2时应考虑单节段植骨融合双节段固定。椎体切除大于3/4时,相邻椎间盘营养状况会有明显改变,并导致椎间盘退行性变;如果前路减压需切除椎体超过3/4时应考虑切除相邻间盘行两节段植骨融合。     

三维有限元腰椎节段模型上模拟拨伸按压手法的生物力学分析

背景：应用计算机技术和有限元法对传统中医推拿手法进行研究,给传统的中医推拿手法研究注入了活力。 目的：分析手法治疗腰椎间盘突出症的机制,探求符合生物力学的治疗手法,明确手法治疗腰椎疾患的安全范围。 方法：选择成年无腰椎疾患的男性志愿者,年龄28岁,身高170 cm,体质量60 kg。采用CT对L3~S1进行扫描,利用ADINA5.0构件软件,并赋予不同组织不同的材料属性,建立腰椎有限元模型,设定腰椎水平位、后伸10°位、前屈30°位状态,加载拔伸按压载荷,观察腰椎间盘、髓核和纤维环的受力改变情况。 结果与结论：在拔伸按压状态下,腰椎前屈30°椎间盘组织的位移应变和应力变化最明显,提示在设定的条件下手法治疗腰椎疾患是安全的。     

模拟人后路髓核摘除构建椎间盘退行性变动物模型

背景：髓核摘除术是治疗椎间盘突出的经典方法,但存在较高的复发率。 目的：验证模拟人后路髓核摘除进行后外侧穿刺抽吸髓核,建立椎间盘退行性变动物模型的可行性。 设计、时间及地点：观察对照实验,于2006-10/2007-02在解放军南京军区福州总医院动物实验室完成。 材料：选用日本大耳白兔20只,行椎间盘退行性变动物模型制备。 方法：用持针器夹持21G穿刺针,行L1~2及L3~4椎间盘右后外侧穿刺髓核抽吸法摘除部分髓核组织,术后2,4,8,12周分别对造模后椎间盘行组织学观察,并将L2~3椎间盘作为对照。 主要观察指标：通过苏木精-伊红染色观察椎间盘组织学结构。 结果：苏木精-伊红染色可见对照椎间盘大多髓核完整,髓核与纤维环分界清晰,纤维环结构接近正常,髓核组织中有大量髓核细胞。造模后第4周髓核细胞数量不断减少,第12周时髓核中主要为纤维组织,伴有极少量髓核细胞。 结论：模拟人后路髓核摘除术建立后外侧纤维环穿刺髓核抽吸的椎间盘退行性变动物模型成功建立,可为应用组织工程修复重建退行性变椎间盘提供有效的动物模型。     

Childhood intervertebral disc calcification

Two cases of intervertebral disc calcification in children are reported. A 13-year-old boy presented with right subscapular pain radiating into the axilla with radiographic demonstration of multiple calcified intervertebral discs and a herniated fragment of calcified nucleus pulposus at T2–3. His condition improved with conservative therapy, and follow-up radiographic evaluation revealed resolution of the herniated calcified disc material. A second case of multiple intervertebral disc calcifications was observed incidentally in an asymptomatic 6-year-old boy. The clinical presentation of this condition, its incidence, natural history, proposed etiologies, treatment options, and outcome are reviewed.