关键词:
退行性腰椎失稳
筋伤理论
动静失衡
生物力学特性
脊柱运动节段
关节三联体
有限元分析
疲劳加载
蠕变
坐位腰椎旋转手法
RCT
摘要:
退行性腰椎失稳(Degenerative Lumbar Spinal Instability,DLSI)是临床中引发下腰痛的常见疾病,该病迁延难愈,反复发作,对患者健康及生活质量造成巨大影响。近年来国内外对于DLSI的研究投入在逐渐增加,在该病病理学、生物力学、诊断学及治疗学等领域的相关研究正在逐步深入开展。现代医学研究表明,人体脊柱稳定性是由以椎体、韧带、椎间盘等为代表的“内源性稳定系统”和以肌肉为代表的“外源性稳定系统”所共同维持的,双方任何一者出现损伤均会引发脊柱动静力失衡,造成失稳。这与中医药的“筋伤”理论相契合:脊柱相关结构中的关节突关节囊、韧带以及肌肉均发挥着“筋”的作用维持着脊柱的稳定与运动,增龄虚损、慢性劳损等情况致肝肾不足、筋骨失养,发为慢性筋伤;暴力损伤、过度负载致筋脉断裂、气滞血瘀,造成急性筋伤;“筋伤”情况下“筋”对“骨”的维系力量降低,“筋不束骨”而使“筋出槽,骨错缝”,“筋骨失衡”最终发为脊柱的节段失稳。然而,失稳发生的机制仍不明晰,有待进一步深入探究。目前,国内外对于DLSI的机制研究多数关注于关节三联体(Tri-joint Complex,TJC)的组织退变或是脊柱运动节段(Functional Spinal Unit,FSU)应力分布的改变,尚缺乏动态观察由早期退变发展到最终失稳过程中FSU/TJC生物力学特性改变与组织退变情况二者同时研究的报道。这种机械途径和生物因素二者交互影响导致失稳的病机认识仍在进一步探索之中。临床方面,手法治疗作为针对DLSI的一种临床常用的特色治疗方式对改善该病患者的临床症状疗效显著,前期多中心研究研究证实坐位腰椎旋转手法对治疗退行性腰椎滑脱症等腰痛类疾病取得了较好疗效,并对该手法的作用机制方面进行了运动学的研究,但目前尚缺乏采用该手法治疗DLSI的临床报道。基于此,本课题的基础部分开展了针对DLSI发病机制的力学与生物学相关实验,动态呈现了从早期退变发展到最终失稳过程中FSU及TJC组织的力学特性变化及生物学组织退变情况,并对二者的相关性和其交互作用导致DLSI的发病机制进行了初步探讨;临床部分通过开展采用坐位腰椎旋转手法治疗DLSI的随机对照试验,评价其临床疗效。本课题为导师朱立国教授国家自然科学基金重点项目“基于‘筋伤’致筋骨失衡的病理及力学基础探讨中医药防治退行性腰椎失稳的效应机制研究”的前期研究部分,相关结论将为中、后期其采用中医药干预DLSI的基础和临床研究提供前期基础和理论支持,以期为进一步探讨该病机制及优化中医药对DLSI早期防治提供依据。基础研究“筋伤”致DLSI的力学与病理学机制研究目的:基于“筋伤”理论,通过建立以内源性(韧带损伤)和外源性(肌肉损伤)腰椎失稳的动物模型,观察并比较两种动物模型失稳过程中FSU/TJC的力学特性改变与组织退变情况,试从生物力学和病理学角度探讨二者的交互作用为导致DLSI的发病机制。方法:55只新西兰兔按随机数字表法分为外源性“筋伤”组、内源性“筋伤”组和正常对照组。其中9只兔于造模前及造模后的4w、8w、16w、24w进行影像学X线摄片与椎体滑移比例、椎间隙高度指数的指标评价;7只兔的L4/5运动节段于造模前及造模后的8w、16w、24w进行Micro-CT扫描和有限元模型建立,检测TJC组织在前屈后伸、左右侧屈和左右旋转动作时的平均应力、应力云图及变化;39只兔的多组运动节段于造模前及造模后的4w、8w、16w、24w进行椎间盘蠕变、疲劳加载及拉断等生物力学实验,检测椎间盘弹性变形能力和弹性势能储备、抗压缩能力和抗拉能力;同时对椎间盘髓核、软骨终板及关节突关节软骨进行HE、番红固绿染色及测定AGC、COL2a1、MMP3,Caspase3蛋白相对表达量的Western blot实验,检测各时间点TJC组织的病理学退变情况及变化。结果:(1)影像学评价指标:①滑移比例SLIP:对比Ow,外源组在4w时即出现L4椎体的SLIP显著增大(P<0.05),8w为L1、L2、L5-L7(P<0.05),24w为L3(P<0.05)。内源组4w出现显著滑移的为L1、L2、L6、L7(P<0.05),8w为L4、L5(P<0.05),L3椎体无统计学意义。对照组8w出现显著差异的为L1、L4(P<0.05),16w 时为 L2、L3、L6、L7(P<0.05),L5 差异无统计学意义。同时间点3组相比,外源组SLIP>内源组(P<0.05)的为8w-24w的L1,4w-24w的L4;外源组SLIP>对照组(P<0.05)的为4w-24w的L1、L4,8w-24w的L2、L5、L6,16w 的 L7;内源组 SLIP>对照组(P<0.05)的为 8w 的 L1、L2,8w-24w的L4、L5、L6,16w-24w的L7;内源组