新型骶神经根刺激器在脊髓损伤后神经源性膀胱功能重建中的初步应用

论文摘要

随着交通业和建筑业的飞速发展,全球范围内脊髓损伤截瘫人数有逐年上升趋势。在所有的脊髓损伤患者中,由膀胱功能障碍引起的严重尿潴留、尿路感染、膀胱内高压导致膀胱-输尿管返流,甚至发生慢性肾功能衰竭,是目前截瘫病人主要的死亡原因之一。以往针对此类疾病大多采用药物治疗、间歇导尿治疗及各种手术治疗,但存在效果不理想、治疗周期长、并发症多等缺点,因此如何恢复脊髓损伤患者的控制性排尿功能,一直是世界性医学难题。1976年英国学者Brindley提出骶神经前根电刺激技术,它是基于膀胱逼尿肌和尿道括约肌生物学特性不同的原理,采用间断脉冲电刺激骶神经前根时,可以在两次刺激间歇期由于持续升高的膀胱内压出现排尿。但这种排尿方式属于一种人工排尿模式,刺激参数不能进行合适的调整,膀胱内压有时会很高造成肾功能损伤;其次骶神经前根包含一些支配下肢的神经纤维,在电刺激同时会发生下肢的抖动,不方便患者的使用。鉴于此,1991年Rijkhoff等提出阳极阻滞技术,通过此技术可以选择性兴奋支配膀胱逼尿肌的副交感神经,从而改变排尿模式及消除电刺激时下肢肢体的抖动。本课题锁定阳极阻滞技术,由吉林大学与丹麦奥尔堡大学共同研制开发新型骶神经根刺激器,期望此项技术能改变原有骶神经根刺激器那种刺激后排尿的人工模式及患者使用时产生下肢抖动等弊端,不仅重建脊髓损伤后膀胱排尿功能还能为患者提供一种使用方便、物美价廉的神经根刺激器,大大降低医疗负担。将对于预防和控制泌尿系统感染、提高截瘫患者的生活质量、延长生命、具有重要的现实意义。目的探讨应用阳极阻滞电刺激技术重建兔脊髓损伤后神经源性膀胱功能,观察长时间电刺激后实验兔基本生理指标变化,并对电刺激后的骶神经根行光镜、超微结构、病理形态学及免疫组化观察,评估这种电刺激参数的安全性。为最终新型骶神经根刺激器国产化及临床应用奠定基础。方法1、50只新西兰兔,随机分为对照组（10只,假手术处理）和脊髓损伤组（40只,脊髓夹闭法建立完全性脊髓损伤动物模型）。后者经尿流动力学筛查后（指标包括:排尿容积、残余尿量、排尿效率、逼尿肌静息压、逼尿肌漏点压、逼尿肌最大压,膀胱顺应性及尿道括约肌肌电）又随机分为神经源性膀胱模型组及阳极阻滞电刺激组。2、电刺激组兔切断骶神经后根后使用三极电极和长时脉宽电刺激骶神经前根,找出能完全抑制躯体运动神经兴奋的刺激参数;用此刺激参数电刺激骶神经前根4周后,通过与对照组、模型组的尿流动力学结果对比探讨阳极阻滞电刺激技术对脊髓损伤兔神经源性膀胱功能的重建作用。3、采用短时间连续电刺激的方式电刺激兔骶神经根,累计刺激时间达120h后比较基本生理指标的变化,观察实验兔骶神经根光镜及超微结构变化,并采用免疫组化染色和图像分析方法观察骶神经根中微管相关蛋白2、胶质纤维酸性蛋白、细胞凋亡相关蛋白Bcl- 2及Bax、天冬氨酸特异性半氨酸蛋白酶-3蛋白的表达情况并统计阳性细胞数。结果1、50只实验兔,术后饲养过程中死亡15只;模型建立失败3只;5只兔在植入刺激电极过程中损伤骶神经前根;1只兔在电刺激过程中因膀胱内压及尿道内压对电刺激反应弱而排除,以上因素共排除24只新西兰兔。对照组9只、模型组9只、电刺激组8只实验兔进入统计分析。2、电刺激组实验兔使用三极电极和长时脉宽电刺激骶神经前根过程中,发现随着刺激电流的增加,躯体运动神经的兴奋逐渐被阻滞,当平均刺激脉宽达到300us,平均刺激电流达到1.05mA时,尿道内压降为零,膀胱逼尿肌会出现单独收缩,此过程中双下肢抖动也明显减少直至消失,其产生的膀胱最大压与损伤前相比无统计学差异,并且,排尿效率也接近损伤前水平。长时间电刺激后的尿流动力学结果显示,与损伤组相比,电刺激组的排尿体积、膀胱容量、排尿效率均增加,而逼尿肌最大压、膀胱静息压、膀胱顺应性和损伤前相比无统计学差异。3、电刺激组实验兔累计刺激时间达120小时后,其呼吸、脉搏、体温等基本生理指标变化于损伤前相比无统计学差异。神经根超微结构显示髓鞘排列紧密,鞘层较薄,部分髓鞘松散及肿胀,无脱髓鞘现象,少数线粒体略肿胀,部分粗面内质网扩张。血旺细胞器无肿胀。神经元无核萎缩、核凹陷和异染色质增多等现象。免疫组化结果显示,与对照组相比,电刺激组中微管相关蛋白2、胶质纤维酸性蛋白、细胞凋亡相关蛋白Bcl- 2及Bax、天冬氨酸特异性半氨酸蛋白酶-3蛋白的表达量变化均无统计学差异。结论新型骶神经根刺激器可以有效重建兔脊髓损伤后膀胱排尿功能,排尿模式为生理性排尿,电刺激时双下肢抖动明显减少甚至消失。长时间应用骶神经根刺激器可以减少兔脊髓损伤后膀胱残余尿量,增加排尿体积及膀胱容量,提高排尿效率,降低逼尿肌漏尿点压及膀胱静息压,提高膀胱顺应性,改善因截瘫产生的逼尿肌痉挛造成的尿失禁、尿液返流症状,大大延长兔脊髓损伤后生存时间。长时间（120h）电刺激后神经根经光镜和超微结构检查未见神经元细胞明显损伤,而免疫组化也支持这一结果,说明当使用300us脉宽、1.05mA刺激电流时,实验兔整体生理状态良好,骶神经根能很好耐受这一刺激量而不会出现损伤。综上所述,基于阳极阻滞技术的新型骶神经根刺激器可以有效恢复兔脊髓损伤后膀胱功能,刺激参数安全有效。创新点1、创新性将阳极阻滞技术与骶神经根电刺激技术整合用于治疗脊髓损伤后神经源性膀胱,不仅可以改变排尿模式,使其更接近于生理性排尿,而且还可以抑制电刺激时双下肢的剧烈抖动,弥补原有骶神经根刺激器的不足。2、本实验创新性采用膀胱尿流动力学方法评估长时间阳极阻滞电刺激后膀胱功能的改善情况,通过病理形态学及免疫组化等方法探讨阳极阻滞电刺激参数的安全性,为骶神经根刺激器国产化及临床应用奠定基础。

论文目录

• 前言
• 中文摘要
• Abstract
• 第一篇 文献综述
• 第1章 脊髓损伤致神经源性膀胱治疗进展
• 1.1 神经源性膀胱概述
• 1.2 导尿术
• 1.2.1 间歇性清洁导尿术
• 1.2.2 留置导尿
• 1.3 扳机点排尿和加压排尿
• 1.3.1 扳机点排尿
• 1.3.2 加压排尿
• 1.4 药物治疗
• 1.5 手术治疗
• 1.5.1 尿道手术
• 1.5.2 膀胱手术
• 1.6 神经途径
• 1.6.1 骶神经前根电刺激
• 1.6.2 骶神经后根切断术
• 1.6 3 神经再支配
• 1.7 展望
• 1.8 参考文献
• 第2章 神经假体与神经源性膀胱
• 2.1 神经假体（Neuroprostheses;NPs）概述
• 2.2 神经假体治疗神经源性膀胱
• 2.2.1 膀胱壁电刺激
• 2.2.2 骨盆神经电刺激
• 2.2.3 脊髓电刺激
• 2.2.4 骶神经前根电刺激
• 2.3 展望
• 2.4 参考文献
• 第二篇 新型骶神经根刺激器重建兔脊髓损伤后神经源性膀胱功能的实验研究
• 第1章 阳极阻滞电刺激技术重建兔脊髓损伤后神经源性膀胱功能实验研究
• 1.1 材料
• 1.1.1 实验动物来源
• 1.1.2 实验动物分组
• 1.1.3 实验仪器
• 1.2 方法
• 1.2.1 解剖学观察
• 1.2.2 尿流动力学检测
• 1.2.3 完全性脊髓损伤后神经源性膀胱动物模型建立
• 1.2.4 骶神经前根电刺激
• 1.2.5 统计分析
• 1.3 结果
• 1.3.1 骶神经前根直径测量
• 1.3.2 实验动物存活及排除情况
• 1.3.3 骶神经前根电刺激结果
• 1.4 讨论
• 1.4.1 阳极阻滞电刺激技术
• 1.4.2 刺激电极的选择
• 1.4.3 电刺激技术与脊髓损伤兔生存时间的关系
• 1.4.4 不同脉宽电刺激对膀胱排尿功能的影响
• 1.4.5 长时间阳极阻滞电刺激对膀胱功能的影响
• 1.4.6 问题与展望
• 1.4.7 小结
• 1.5 参考文献
• 第2章 阳极阻滞电刺激骶神经前根安全性研究
• 2.1 材料
• 2.1.1 实验动物来源
• 2.1.2 实验动物分组
• 2.1.3 主要实验试剂
• 2.1.4 主要实验仪器
• 2.2 方法
• 2.2.1 动物模型的制备
• 2.2.2 基本生理指标测量
• 2.2.3 取材
• 2.2.4 光镜观察
• 2.2.5 透射电子显微镜观察
• 2.2.6 免疫组化
• 2.2.7 统计学分析
• 2.3 结果
• 2.3.1 实验动物存活及排除情况
• 2.3.2 基本生理指标观察
• 2.3.3 局部解剖形态学观察
• 2.3.4 光镜观察
• 2.3.5 超微结构观察
• 2.3.6 免疫组化观察
• 2.4 讨论
• 2.4.1 刺激参数安全性研究
• 2.4.2 骶神经根病理形态学变化及免疫组化研究
• 2.4.3 问题与展望
• 2.4.4 小结
• 2.5 参考文献
• 第三篇 结论
• 攻读博士学位期间发表的学术论文及参加的科研课题
• 致谢