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目的:胸腰椎椎体截骨矫形是治疗脊柱侧凸、后凸畸形的主要手术方式,而神经功能损伤是脊柱侧凸、后凸矫形术最严重和最常见的并发症。椎体截骨纵向加压短缩可导致脊髓短缩,由于脊髓由双侧神经根及齿状韧带的固定,脊髓短缩与椎体骨性短缩不同步,脊髓短缩范围受限,导致脊髓机械性受力,可产生脊髓迂曲、变形,从而导致脊髓损伤,严重者可导致截瘫。随着脊柱外科术中电生理监测及脊髓血流监测技术的发展,通过建立一种大型哺乳动物模型,行环脊髓椎体截骨纵向加压短缩,致脊髓短缩,术中监测脊髓运动诱发电位及脊髓血流量,明确截骨短缩距离对脊髓诱发电位(Motor Evoked Potentials,MEP)及脊髓血流量(spinal cord blood flow,SCBF)的影响,从而确定椎体截骨短缩安全范围。方法:选取10只成年山羊做为实验动物,雌雄不限,体重32-36KG,建立椎体截骨纵向加压短缩动物模型。术前行静脉输液及动脉穿刺监测平均动脉压,术中维持循环稳定。麻醉诱导后,行气管插管全麻,静脉应用丙泊酚(20-25mg/kg),维持麻醉状态。将山羊固定在手术操作台上,安放脊髓监护电极:针状刺激电极置于动物头顶运动皮质区,针状记录电极分别置于两侧后肢的腓肠肌,参考电极置于相应颈部皮下,记录单次磁刺激所诱发的复合肌肉动作电位,在手术开始前,测定双后肢腓肠肌MEP,建立基线。手术行T10及T13椎弓根螺钉固定,环脊髓T11/12椎体截骨,然后通过椎弓根螺钉内固定器械纵向加压致椎体短缩(示意图1)。麻醉成功后,在手术开始前,监测双后肢腓肠肌MEP;手术显露脊髓后(截骨前),再次监测脊髓MEP,应用激光多普勒血流测定仪测定SCBF,此血流量为脊髓正常血流量(截骨短缩前脊髓血流量);环脊髓椎体截骨术中监测脊髓MEP,防止术中操作导致脊髓损伤,影响实验结果。并于截骨完成后,测量T10/13之间距离,监测脊髓MEP及SCBF。本实验中,将山羊术中椎体截骨纵向短缩分为5期进行,每一期进行实验数据的测量,具体步骤如下:第1期:截骨完成后,通过椎弓根螺钉及双侧连接杆,合抱器械进行纵向-加压短缩,监测MEP,至MEP波幅下降达正常波幅的50%-75%时,测量短缩距离及SCBF。第2期:继续纵向加压短缩,至MEP波幅下降>75%时,测量短缩距离及SCBF。第3期:继续纵向加压短缩,至MEP波幅为0时,测量短缩距离及SCBF。第4期:MEP波幅完全消失0.5h内,每隔10分钟,测量一次MEP及SCBF,观察有无变化。第5期:MEP波幅完全消失0.5h后,将短缩距离恢复至短缩前正常值,每隔10min,测量一次MEP及SCBF,观察MEP及SCBF有无变化。手术结束,取胸6水平正常脊髓及短缩处脊髓,固定液固定后,行HE染色光镜观察病理学变化,并行透射电镜观察脊髓超微结构变化。将上述测得数据进行统计学处理分析,明确椎体截骨短缩距离对MEP及SCBF的影响,从而确定椎体截骨短缩距离安全范围。结果:第1期:当椎体截骨短缩使MEP下降至50%-75%时,其短缩距离为T11/12均高的70.1%±5. 8%,为胸腰椎平均高度的84. 2%±4. 3%。可以认为当截骨短缩距离小于截骨节段椎体高度的70%、小于胸腰椎平均高度的85%时,此时不会导致脊髓损伤,此范围是截骨的安全范围。此期监测SCBF轻度升高,统计学无显著性差异,升高幅度为9.33%± 11. 3%。第2期:当椎体截骨短缩使MEP下降>75% (不完全性脊髓损伤),短缩距离为T11/12平均高度的82. 8%±5. 4%,为胸腰椎平均高度的99. 5%±6. 5%。即当截骨短缩距离大约相当于截骨处椎体高度的80%及平均胸腰椎高度时,可出现不完全性脊髓损伤。此期监测SCBF显著下降,下降为正常血流的43. 6%±7.1%。第3期:当椎体截骨短缩使MEP为0时(完全性脊髓损伤),短缩距离为T11/12平均高度的101.7%±2.9%,为胸腰椎平均高度的122.6%±9.3%。即当截骨短缩距离大约相当于截骨处椎体高度及平均胸腰椎高度120%时,可出现完全性脊髓损伤。此期监测SCBF进一步下降,下降为正常血流的58.4%土8.4%。第4期.:当MEP波幅为0后的0.5h内,每10min监测一次MEP, MEP均无变化。此期SCBF持续下降,与正常SCBF及MEP阳性(MEP下降>75%,不完全性脊髓损伤)时SCBF相比,均有显著性下降。在MEP为0的10min、20min及 30minSCBF 分别下降为正常 SCBF 的 66.1%±6.0%、69.0%±6.2%、70.2%±6. 5%。在 MEP 波幅为 0 的 10min 及 20min, SCBF 下降显著;30min 时,SCBF下降不显著。表明在椎体截骨短缩至完全性脊髓损伤后的前20min,脊髓血供下降明显,20min后,脊髓血供下降趋于平稳。第5期:当椎体截骨短缩使MEP波幅为0后的0.5h,恢复短缩距离至短缩前正常高度,0.5h内,监测MEP无变化,波幅仍为0。说明在完全性脊髓损伤后0.5h后,即使恢复短缩距离,恢复脊髓正常形态,完全性脊髓损伤仍无法恢复。此期监测SCBF有所恢复,但仍显著低于正常SCBF。恢复短缩后的第10minSCBF与MEP阳性(MEP下降>75%,不完全性脊髓损伤)时SCBF比较,呈显著性下降;但20min及30minSCBF与MEP阳性时的SCBF比较,无明显差异。表明在短缩距离恢复至正常距离20min后,SCBF能恢复至不完全性脊髓损伤时的脊髓血供。恢复短缩距离后10min、20min及30minSCBF分别下降为正常脊髓血流的50.2%±9.1%、45.1%±7.1%、44.5%±8. 6%。与正常 SCBF 相比,仍呈显著下降。结果表明在恢复短缩距离前20min内,SCBF恢复显著,后10min,SCBF恢复不明显,趋于平稳。脊髓组织学观察HE组织染色观察:胸6水平正常脊髓光镜下可见脊髓结构正常,神经纤维排列规则,脊髓灰质和白质没有明显的出血、水肿。短缩处脊髓可见灰质及白质明显的出血、水肿,可见灰质内红细胞渗出较多;可见脊髓内微血管破裂,出血,灰质内可见小的出血灶,局部神经细胞出现肿胀;白质后外侧纤维排列混乱,部分区域可见斑点状出血,甚至成片坏死区。电镜观察:胸6水平正常脊髓电镜下可见神经元细胞膜完整,细胞内结构清晰,线粒体、核膜及粗面内质网完整,核染色质颗粒分布均匀,没有染色质的凝集。脊髓轴突髓鞘排列规律,结构完整,未见分层和崩解;神经元结构正常,线粒体结构完整可见。短缩处脊髓可见中央灰质较多的坏死神经元细胞,结构模糊,细胞核溶解,细胞器肿胀,出现核膜和细胞膜崩解,透明空泡。髓鞘板层结构混乱,髓鞘和轴索间隙增大,神经纤维水肿明显。部分轴突内结构消失,可见轴索髓鞘变薄,层次结构不明显,可见脱髓鞘样变。结论:椎体截骨纵向加压短缩可以造成急性脊髓损伤。建立大型哺乳动物环脊椎截骨脊髓短缩模型是可行的,实验结果可靠。椎体截骨短缩距离小于截骨节段椎体高度的70%、小于胸腰椎平均高度的85%时,不会造成脊髓损伤,此范围是截骨的安全范围。此时可导致脊髓血流轻度增加。当短缩距离相当于截骨处椎体高度的80%及平均胸腰椎高度时可导致不完全性脊髓损伤,此时脊髓血流下降显著。当短缩距离相当于截骨处椎体高度、平均胸腰椎高度1.2倍时,可导致完全性脊髓损伤,此时脊髓血流下降更加明显。椎体截骨纵向加压短缩,通过术中监测运动诱发电位及脊髓血流量,二者有明显的相关性,说明截骨短缩导致的脊髓迂曲变形,脊髓血流的改变是产生脊髓损伤的主要原因,在神经功能的变化中起重要作用。