等离子刀颈椎间盘髓核成形术温度控制相关研究
发表时间：2009-09-28 浏览次数：598次
作者：李宽新 康波 史晨辉 董金波 作者单位：新疆石河子大学医学院第一附属医院骨一科，新疆 石河子 832008
【摘要】 目的 探讨不同能量等离子刀颈椎间盘髓核成形术(coblation nucleoplasty，CN)椎间盘周围组织温度变化、消融腔大小及其能量温度规律，为CN临床安全有效应用提供理论依据。方法 分别通过相同时间1、2、3档不同能量等离子刀行羊颈椎间盘CN，观察消融腔直径，记录椎间盘前缘、后缘、椎间孔处温度变化并对其进行统计学分析。结果 三种能量手术时温度与对照组比较差异有显著性(P＜0.01)，2档温度在安全范围内；3档消融腔最大，2档其次，1档消融腔最小；温度与能量成正相关。结论 等离子刀髓核成形术温度变化与能量成正相关，以2档较为安全有效。
【关键词】 颈椎间盘 颈椎间盘突出 等离子刀髓核成形术
20世纪90年代以来随着高能射频技术的发展，等离子射频消融汽化技术广泛应用于骨关节外科，1999年美国FDA正式批准等离子射频消融汽化技术应用于脊柱外科，等离子刀髓核成形术(coblation nucleoplasty，CN)先后被用于治疗颈、腰椎间盘突出症。2002年美国实施了第1 例腰椎间盘突出症CN［1］。国内李展振等［2］也陆续报道了颈、腰椎间盘突出症CN初步临床应用结果，利用等离子刀低温消融技术汽化消融髓核时，常规工作温度范围处于40～70 ℃之间，由颈椎前路应用该技术进行髓核消融是否安全已成为临床关注的一个焦点，其在有效消融目的髓核的同时，是否会对周围组织造成热损伤值得探讨和研究，现就羊颈椎间盘行CN时，其产生的能量引起的周围温度变化进行研究，掌握能量－温度变化规律、手术时温度是否达到可能引起周围组织损伤的程度，为临床安全应用提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 实验仪器 手术器械由石河子大学医学院第一附属医院骨一科提供；深圳华谊仪表有限公司的电子探针式温度仪；美国杰西公司的等离子刀手术系统。
1.2 实验材料 制作羊颈椎间盘标本，采用7具18月龄新鲜宰杀羊颈椎(购自石河子市牛羊屠宰市场)制作标本，保留韧带肌肉组织，制作成每具含6个椎间盘的羊颈椎标本，共计40个羊椎间盘，分四组，实验组1、2、3组，假手术组第4组，每组10个椎间盘。实验组每组10个椎间盘使用相同时间(30 s)、三种不同能量1档(800 W、1组)、2档(1 000 W、2组)、3档(1 200 W、3组)等离子刀对颈椎间盘进行CN，假手术组模拟手术操作，单行穿刺，不行消融。
1.3 方法 先用专用套管穿刺针于椎间盘前缘中点刺入，等离子刀消融刀头在套管保护下于椎间盘前缘中点进入，消融工作刀头最远点设定在距椎间盘后缘正中6 mm处(先测定标本的矢状径，在消融工作刀头用量具标记进入工作刀头深度)，对椎间盘髓核组织汽化消融前，于标本椎间盘前缘、后缘及椎间孔处放置电子探针式温度仪探头，记录消融前及汽化时最高温度。假手术对照1组椎间盘10个主要用于实验对照。
1.4 统计学方法 数据应用SPSS 16.0统计学软件进行处理，实验数据用(±s)表示，各组温度测定结果行单因素方差分析，采用SNKq检验方法行组间的两两比较，温度与能量行等级秩相关分析，以α＝0.01作为检验水准，P＜0.01为差异有统计学意义。
2 结 果
三实验组椎体前缘、后缘、椎间孔温度与对照组比较有显著性差异(取3个测量点温度均值，P＜0.01)；三实验组各组间椎体前缘、后缘、椎间孔温度比较有显著性差异(取3个测量点温度均值，P＜0.01)；各实验组内部3个不同部位温度无统计学意义(P＞0.01)。
三实验组消融腔直径测量值与对照组差异有显著性，各组间比较、对照组与1组P＞0.01，1组与2组及2组与3组比较P＜0.01，差异有显著性(见表1)。表1 各组温度、消融腔测量情况各组温度变化与能量成正相关(r＝0.964，P＜0.01)，髓核成形术以二档较为安全，温度未超过37 ℃(见图1～2)。
3 讨 论
3.1 等离子刀技术原理及在脊柱外科的应用 CN原理是等离子射频汽化仪产生的等离子化的射频能量作用于椎间盘髓核内部，利用射频电场产生等离子薄层，使组织中Na＋离子获得足够动能，从而分解髓核蛋白分子，切断蛋白分子链，打断分子键，形成切割和消融效果。消融是一种低温状态下的细胞分子链断裂过程，具有切割、紧缩、止血功能。CN用于治疗颈椎间盘突出症，是运用低温射频能量冷融切的低温(约40 ℃)汽化技术在椎间盘髓核内部切开一个或多个孔图1 温度与能量关系曲线图
图2 温度与能量关系直方图
道，消融部分髓核组织，完成椎间盘内髓核组织重塑，并利用加温(约70 ℃)技术使髓核内的胶原纤维汽化、收缩和固化，降低椎间盘内的压力，缓解疼痛和减轻椎间盘组织对神经根压迫及刺激的作用［3］，达到快速治愈椎间盘膨出的目的［4］。与传统手术相比，CN具有损伤小、易操作、安全系数高等优点。
自1999年美国首次成功地把等离子低温消融技术应用于脊柱外科，2002年实施第1 例经皮腰椎CN以来，目前此技术已先后应用于治疗脊柱外科腰椎间盘突出症、颈椎间盘突出症等方面。在治疗颈椎间盘突出症方面，Nardi等［5］应用该技术治疗50 例颈椎间盘突出症患者，术后优良率为80％；国内学者王晓宁等［6］对19 例颈椎间盘突出症患者实施了该手术，术后主观满意度优良率达95％。
3.2 CN对椎间盘周围组织结构和功能的影响 颈椎CN与其他微创技术相比，应用时间较短，其临床并发症的报道较少，目前临床上CN治疗椎间盘突出症临床并发症报道主要为穿刺部位疼痛或出现新疼痛区域；损伤脊髓、硬脊膜、神经根；损伤血管形成血肿等。Pace［3］报道腰椎间盘CN 1 例术后发生症状加重，3个月后出现跛行；2004年Singh［7］报道腰椎间盘CN并发症：椎间盘炎、一过性神经症状；Bhagia等［8］对53 例CN术后患者进行随访，76％的患者术后出现穿刺部位疼痛，26％出现麻木或麻痛感，15％出现疼痛加重和出现新的疼痛区，2周后均自行缓解。因此，由颈椎前路应用该技术进行CN是否安全已成为临床关注的一个焦点。
3.3 避免等离子刀热损伤的安全温度 等离子刀低温消融汽化髓核过程中，虽然其温度可被精确地控制在40～70 ℃，但这一温度范围完全达到了导致组织热损伤的临界温度42 ℃［9］。因此，确定CN时椎间盘周围组织温度有着重要临床价值，CN时未达到导致组织热损伤的临界温度42 ℃，可避免椎间盘周围组织的热损伤。文献报道［10］，等离子低温消融汽化髓核时温度为40～70 ℃，仅对周围2 mm范围内的组织产生作用，等离子刀对距其2 mm以上的神经组织是安全的。Huopt等［11］报道，他们测定了其产生的热量在椎间盘导致温度暂时性变化的情况，当探头尖部的温度为70 ℃时，11 mm以外的组织温度不会超过通常引起组织损伤的临界值42 ℃［9］，因而对组织无损伤。有学者在人尸体标本模拟研究发现［12］，在椎间盘内记录到80～90 ℃的短暂温度峰值，离治疗电极3～4 mm的区域，温度可达60～65 ℃，组织学检查证实组织热损伤与热积累剂量相关。
3.4 颈椎CN的合理能量选择及温度控制 本研究由前路穿刺行羊颈椎间盘CN时，每个椎间盘消融汽化的时间为20 s，消融工作刀头最远点设定在距椎间盘后缘正中5 mm处，所得实验结果：三种不同能量处理椎间盘前缘、后缘、椎间孔温度与对照组比较有显著性差异；三个实验组之间温度测定也有显著性差异，温度(±s)分别为(28.7±1.57) ℃、(35.47±0.62) ℃、(41.73±0.35) ℃，最高42.13 ℃，2档温度未超过40 ℃，未达到引起组织损伤的临界温度，3档温度最高42.13 ℃，超过引起组织损伤的临界温度；三实验组消融腔直径测量(0.92±0.013) mm、(1.73±0.096) mm、(2.95±0.080) mm，其中2、3档消融腔较明显；三实验组温度变化与能量成正相关。研究结果表明，在经前路颈椎间盘CN时，等离子刀能量应用采用2档，进行低温消融、汽化20 s，消融工作刀头最远点设定在距椎间盘后缘正中5 mm处，可控制温度在38 ℃以下，未超过可致损伤的安全范围。所以，经前路颈椎间盘CN以二档、消融汽化时间不超过20 s较为稳妥，使用相对安全，可避免导致椎间盘周围组织尤其是神经组织的热损伤；3档使用时间为20 s时，椎间盘周围温度上升较明显，最高可达42.13 ℃，有可能导致椎间盘周围组织尤其是神经组织的热损伤。
综上所述，颈椎间盘CN由前路穿刺用等离子刀2档消融汽化比较安全。相信不久的将来，CN可进一步扩大其在临床上的应用范围，可能取代传统的椎间盘切除方式，成为更具有优势的微创方法，从而开创颈椎间盘突出症微创手术治疗的新篇章。
【参考文献】［1］Singh V，Piryani C，Liao K，et al.Percutaneous disc decompression using coblation (nucleoplasty) in the treatment of chronic discogenic［J］.Pain Physician，2002，5(3)：250259.［2］李展振，龙亨国，祝海炳，等.射频消融髓核成形术治疗颈椎间盘突出症初步临床报道［J］.骨与关节损伤杂志，2002，17(4)：244246.［3］Pace C，Reyna J，Schlicht C，et al.Percutaneous disc decompression for the treatment of lumbar spinal stenosis［J］.Pain Physician，2003，6(4)：509512.［4］Chen YC，Lee SH，Saenz Y，et al.Histologic findings of disc，end plate and neural elements after coblation of nucleus pulposus：an experimental nucleoplasty study［J］.Spine，2003，3(6)：466470.［5］Nardi PV，Cabezas D，Cesaroni A.Percutaneous cevriceal nucleoplasty using coblation technology.Clinical results in fitfy consecutive cases［J］.Acta Neurochir Suppl，2005，92：7378.［6］王晓宁，侯树勋，吴闻文，等.射频消融髓核成形术治疗颈椎间盘突出症初步报告［J］.中国脊柱脊髓杂志，2004，14(2)：99101.［7］Singh V，Piryani C，Liao K，et al.Role of percutaneous disc decompression using coblation in managing chronic discogenic low back pain：a prospective，observational study［J］.Pain Physician，2004，7(4)：419425.［8］Bhagia SM，Slipman CW，Nirschl M，et al.Side effects and complications after percutaneous disc decompression using coblation technology［J］.Am J Phys Med Rehabil，2006，85(1)：613.［9］Strohbehn JW.Temperatuer distributions from interstitial electorde hyperthermia systems：theoretical predictions［J］.Int J Radiat Onocl Biol Phys，1983，9(11)：16551667.［10］Lewis S.Percutaneous disc decompression using nucleoplasty.Nass Meeting of the Americas Ⅱ［C］.New York：［s.n.］，2002.［11］Houpt JC，Conner ES，Mcfarland EW.Experimental study of temperature distributicns and thermal thansport during radiofrequency current therapy of the intervertebral disc［J］.Spine，1996，21(8)：18081813.［12］Nau WH，Diederich CJ.Evaluation of temperature distributions in cadaveric lumbar spine during nucleoplasty［J］.Phys Med Biol，2004，49(8)：15831594.
