一种兔腰椎侧方椎间融合模型的建立及初步结果

李佳奇，王伟鉴，许亚飞，丁文元，张 为

(河北医科大学第三医院脊柱外科,河北省骨科研究所,河北省骨科生物力学重点验室,河北 石家庄 050051)

腰椎侧方椎间融合术相比腰后路椎间融合术，具有切口小、出血少、术后恢复快的优点，因其微创融合的优势，逐渐受到脊柱外科医生的认可[1-2]。临床研究表明：术后早期获得坚固的椎间融合是确保良好临床疗效的关键[3]。目前的腰椎侧方融合术是在没有切除腰椎后方骨性结构的前提下，直接进行椎间融合，另作切口取自体骨行椎间融合又与微创的理念相违背，因此能否选择其他融合材料及骨生长因子替代自体骨，产生相同甚至更优的融合效果是侧方椎间融合研究的热点之一。由于新鲜人体椎间标本术后不可获得性，学者们首先试图通过动物模型进行相关基础研究[4-6]。通过猪、狗、羊等大动物建立模型实验成本高、样本量有限。椎间融合的小动物模型因手术复杂、可重复性差的原因，目前不能广泛应用。以往报道的小动物椎间融合模型也不能很好模拟腰椎侧方椎间融合术[7]。本研究设计新型椎间融合器及相关专用工具，首次建立一种可靠的严格模拟腰椎侧方融合术的动物模型，现报告如下。

1 临床资料

本实验研究经医院动物伦理委员会批准(Z2020-003-1)。取4月龄健康新西兰大白兔5只，体重约2.5 kg，雌雄不限。实验兔使用耳缘静脉麻醉，麻醉药为乌拉坦，浓度为20%，剂量为3.5 mL/kg。腰椎左侧方备皮，根据髂骨体表位置，定位腰4/5椎体间隙，并画线标记(图1A)。75%乙醇消毒、铺巾，取左侧腰部纵行切口，长约5 cm，沿骶棘肌和腰方肌的外缘与筋膜间隙暴露腰4、腰5横突及椎体侧方，显露腰4/5 椎间盘(图1B)。使用自制铰刀初步剔除该节段的椎间盘、软骨终板，使用自制植入工具于椎体间隙内植入自制金属钛“U型”椎间融合器(图2)。进一步处理U型椎间融合器内头尾段椎体终板，并植入融合材料,于椎间隙相邻椎体侧方近终板处植入侧方钢板及螺钉，透视下确认内固定位置良好(图3A，B)。冲洗，逐层缝合切口，纱布包扎。

术后3个月采用耳缘静脉注入空气的方法处死实验兔，取材腰椎融合节段。可见腰椎融合节段侧方大量骨赘形成，包裹侧方钉板及螺钉尾帽。去除骨赘，使用改锥取下侧方钢板及螺钉，触摸大体标本，5个标本均未见椎间异常活动，椎间融合良好(图3C)。将新鲜标本固定于4%多聚甲醛24 h以上，对标本行MicroCT检查，可见椎间大量桥接骨小梁，椎间坚固融合(图4)。将组织从固定液取出置于EDTA脱钙液内脱钙，至骨组织针扎可以顺利通过为止，对融合组织的组织切片行HE、番红固绿、Goldner 三色病理检查, 结果见图5。

图1 实验操作过程 A.体表画线；B.显露兔腰椎侧方椎间盘

2 讨 论

腰椎融合术经历了融合部位和手术入路的演变。融合部位由腰椎后外侧融合，横突间融合到腰椎椎间融合[8-9]。腰椎椎间融合因其坚强的力学优势已成为目前主流的腰椎融合方式。学者们通过开展活体动物实验研究来探索椎间融合机制，进一步提高椎间融合率[10-12]。小动物的椎体间融合操作难度大，目前的小动物的腰椎融合模型多为后外侧融合模型及横突间融合模型[13-15]。汤嘉军等[7]建立了一种椎体间融合的模型，然而不能严格的模拟腰椎侧方椎间融合手术过程。本研究首次建立了严格模拟腰椎侧方融合术的兔腰椎椎间融合模型，本研究设计了专用工具及新型椎间融合器，取得良好初期结果，方法可行，可重复性强。接下来，本研究将从影像学、组织学及分子水平探究不同融合材料及骨生长因子在此活体小动物模型上的融合结果的差异，探究机制，为进一步提高侧方入路腰椎融合手术的融合率探寻新的实验方向。