李茂華 王景東 相宏飛 邱晨生 郭柱 張建華 陳伯華 吳曉淋
頸性眩暈是以眩暈和交感神經(jīng)癥狀為主要表現(xiàn)的臨床癥候群,是頸椎病患者常見的癥狀。其特點為發(fā)作與頸部體位變化密切相關(guān),常因頭頸部轉(zhuǎn)動到特定位置時發(fā)作,位置恢復后眩暈消失。頸性眩暈最早由 Barre 和 Lieou 于 1926 年首次報道并命名為“Barre-Lieou 綜合征”[1]。由于頸性眩暈常與頸椎退行性變伴發(fā),臨床上發(fā)病率較高,但由于其出現(xiàn)頻率不一,組合復雜多變,而且患者就診以主觀癥狀為主,陽性體征較少,無特異性的輔助檢查手段和臨床試驗方法,目前未形成對于這一臨床癥候群的規(guī)范化診治流程。而對頸性眩暈確切發(fā)病機制認識不足更是導致目前臨床對該類病患誤診、誤治且無確切診斷標準和治療方法的關(guān)鍵原因。
Yamada 等[2]在新西蘭家兔的頸椎后縱韌帶上存在豐富的交感神經(jīng)纖維,這些纖維包括大量節(jié)后纖維和部分感覺纖維。人類組織學樣本研究也已經(jīng)證 實[3]在人體后縱韌帶上分布著豐富的交感神經(jīng)纖維,通過熒光顯微鏡觀察,并對這些神經(jīng)纖維做了形態(tài)學上的描述,但并未就其分布特點進行分析。本研究將針對這些術(shù)中獲得的人體后縱韌帶組織標本進行熒光顯微鏡觀察并對不同區(qū)域的后縱韌帶做定量分析,探討交感神經(jīng)纖維在人體后縱韌帶上的節(jié)段性分布規(guī)律。
1. 納入標準:( 1 ) 首要診斷為頸椎間盤突出癥、頸椎病、頸椎管狹窄癥且經(jīng)科室討論明確前路手術(shù)指征的明確責任節(jié)段致病原因者;( 2 ) 年齡 ≤ 80 歲;( 3 ) 所有術(shù)中取材組織需為手術(shù)必須切除且均經(jīng)家屬及本人同意;( 4 ) 均接受頸椎前路手術(shù)者;( 5 ) 術(shù)中切除組織>50 mg,組織平鋪總面積> 3 mm2;( 6 ) 入組患者均有可靠的外傷史與否來源的表述及病史記載。
2. 排除標準:( 1 ) 排除其它系統(tǒng)合并癥,如糖尿病、免疫系統(tǒng)疾?。? 2 ) 腫瘤、感染及畸形患者;( 3 ) 伴有椎體骨折的椎間盤突出癥患者、后縱韌帶骨化癥患者;( 4 ) 初次發(fā)病至入院手術(shù)期間有過侵入性干預治療的患者;( 5 ) 頸椎術(shù)后復發(fā)患者;( 6 ) 取材椎間盤組織不能含纖維環(huán)及髓核,各種原因不能獲得足夠組織標本患者;( 7 ) 青少年頸椎間盤突出癥患者;( 8 ) 不能描述或認定有無外傷史的患者;( 9 ) 合并其它椎間盤或椎管周圍病變的患者。
依照上述納入與排除標準,收集 2012 年 12 月至 2019 年1月于青島大學附屬醫(yī)院脊柱外科住院行頸椎前路手術(shù)治療的頸椎病患者 80 例,其中男 52 例,女 28 例,年齡 31~77 歲,平均 ( 52.3±18.7 ) 歲。按照手術(shù)方式,頸椎前路單間隙椎間盤切除術(shù) 37 例,多間隙椎間盤切除術(shù) ( 含 2 間隙 ) 22 例,椎體次全切除術(shù) 16 例,雜交手術(shù) 5 例。本組患者均因頸椎退行性變出現(xiàn)神經(jīng)癥狀,經(jīng)詢問病史、體格檢查、影像學診斷明確,均達到手術(shù)指征,應(yīng)行頸前路減壓手術(shù)。經(jīng)患者家屬及本人同意,并簽署知情同意書,獲得患者術(shù)中切下的病變部位后縱韌帶標本,同時標記手術(shù)部位及手術(shù)方式,生理鹽水沖洗干凈后放入恒冷切片箱 12 h 內(nèi)進行冷凍切片。本研究經(jīng)過青島大學附屬醫(yī)院倫理委員會批準通過 ( 審批文號:QDFY WZ 2015-2-28-01 )。
將收集的后縱韌帶標本分為 A、B 兩組,其中 A 組為椎間隙區(qū)域的后縱韌帶,B 組為椎體區(qū)域的后縱韌帶,A1~A4 分別代表 C3~4、C4~5、C5~6、 C6~7節(jié)段,而 B1~B4 為 C3、C4、C5、C6椎體后緣區(qū)域后縱韌帶。
將獲取的后縱韌帶標本進行石蠟固定,鋪平后縱韌帶進行冠狀位切片 ( 圖1 ),設(shè)置切片的厚度均為 5 μm,每例后縱韌帶至少切出 120 層切片,每層切片的面積至少為 9 mm2且保證后縱韌帶深層和淺層都有均等的機會切到。
根據(jù)不同來源組織標本進行三維定向切取超薄切片,石蠟切片切成后,保存在 4 ℃ 干燥條件下。72 h 內(nèi)進行染色,將石蠟切片用兩次二甲苯各浸泡 5 min 將石蠟脫去;經(jīng)兩次無水乙醇各浸泡 3 min 將二甲苯洗去;經(jīng) 95%、90%、80%、70% 梯度酒精浸泡各 2 min 洗滌;蒸餾水浸泡 2 min 脫去酒精;自然風常溫干燥;入乙醛酸反應(yīng)液 3 次,室溫浸染,每次約 2 min;空調(diào) 18 ℃ 涼風干燥 15~20 min,此時標本色調(diào)呈磨砂玻璃狀;烤箱加熱,80 ℃,3 min;滴加樹脂封固液,蓋上蓋玻片封片;置入 80 ℃ 烤箱,50~60 s;使用波長 410 nm 左右的激發(fā)濾片光鏡檢,兒茶酚胺呈現(xiàn)黃綠色熒光。
所有切片均使用 Olympus 熒光顯微鏡進行形態(tài)學觀察并攝片。所攝圖片通過 Image-Pro Plus 9.0 分析軟件 ( MEDIA CYBERNETICS 公司,美國 ) 進行定量分析。由于隨機因素或鋪片不平原因,有的切片上可觀察到點狀和 ( 或 ) 線狀的熒光標記 ( 交感神經(jīng)纖維,圖2a、b ),而有的切片無法觀察到熒光標記。凡能夠觀察到點狀或者線狀的交感神經(jīng)纖維,記為陽性;相反,若切片上觀察不到任何點狀或線狀的熒光標記,則記為陰性。每例后縱韌帶標本所切得的數(shù)量不一的切片中,統(tǒng)計出陽性切片占總數(shù)的比例,即陽性率,陽性率就代表了在這片后縱韌帶標本上切到交感神經(jīng)纖維的概率,若后縱韌帶是的交感神經(jīng)纖維分布密集,則有更大的幾率切到,陽性率越高;反之亦然。用陽性率來代表后縱韌帶上交感神經(jīng)纖維分布的密度。
所有統(tǒng)計數(shù)據(jù)均統(tǒng)一整理,應(yīng)用 SPSS 13.0 軟件 ( IBM 公司,美國 ) 進行統(tǒng)計學分析,多組間計量資料的比較先進行正態(tài)性和方差齊性檢驗,符合正態(tài)性和方差齊性采用單因素方差分析方法 ( ANOVA ),兩兩比較采用 Bonferroni 檢驗,結(jié)果以表示;組內(nèi)兩樣本資料比較采用t檢驗,P<0.05 為差異有統(tǒng)計學意義。
A 組不同節(jié)段椎間隙層面后縱韌帶陽性率中,四組交感神經(jīng)分布密度 ( 陽性率 ) 不全相同,差異有統(tǒng)計學意義 (F=39.43,P<0.001 )。四組兩兩比較,A1 與 A2 陽性率差異無統(tǒng)計學意義 (t=2.09,P>0.05 ),A2>A3 (t=5.09,P<0.05 ),A3>A4 (t=5.69,P<0.05 ),兩兩之間差異均有統(tǒng)計學意義,即 C3~4=C4~5>C5~6>C6~7( 表1 )。
表1 不同節(jié)段椎間隙區(qū)域后縱韌帶交感神經(jīng)纖維分布陽性率 Tab.1 Positive rates of intervertebral space sympathetic nerve fiber distribution on the posterior longitudinal ligaments of different segments
表1 不同節(jié)段椎間隙區(qū)域后縱韌帶交感神經(jīng)纖維分布陽性率 Tab.1 Positive rates of intervertebral space sympathetic nerve fiber distribution on the posterior longitudinal ligaments of different segments
注:a與 A1 組比較,P=0.2570;b與 A2 組比較,P=0.0001;c與 A3 組比較,P=0.0008Notice: aCompared with A1 group, P = 0.2570; bCompared with A2 group, P = 0.0001; cCompared with A3 group, P = 0.0008
B 組不同節(jié)段椎體層面后縱韌帶陽性率中,四組交感神經(jīng)分布密度 ( 陽性率 ) 全不相同,差異有統(tǒng)計學意義 (F=39.45,P<0.001 )。四組兩兩比較, B1>B2 (t=4.660,P<0.05 ),B2>B3 (t=5.680,P<0.05 ),B3>B4 (t=5.220,P<0.05 ),且差異均有統(tǒng)計學意義,即椎體層面神經(jīng)纖維密度 C3>C4>C5>C6( 表2 )。
圖1 后縱韌帶冠狀位切片示意圖Fig.1 Posterior longitudinal ligament in coronal section
圖2 不同切位切片觀察的神經(jīng)纖維熒光染色形態(tài) a:神經(jīng)纖維軸切面點狀熒光;b:神經(jīng)纖維縱切面線狀熒光Fig.2 Fluorescence staining morphology of nerve fibers observed in different sections a: Spot fluorescence in axial section of nerve fibers; b: Linear fluorescence in longitudinal section of nerve fibers
各個節(jié)段 ( 含椎間盤 A 組、椎體 B 組 ) 組間對比單因素方差分析 ( ANOVA ) 可知椎體不同節(jié)段交感神經(jīng)分布陽性率不全相同 (F=77.0,P<0.001 ),C3節(jié)段>C4節(jié)段 (t=5.328,P<0.05 ),C4節(jié)段> C5節(jié)段 (t=7.949,P<0.05 ),C5節(jié)段>C6節(jié)段 (t=7.326,P<0.05 ),即交感神經(jīng)由高位頸椎向低位頸椎分布逐漸稀疏;再依次進行各節(jié)段t檢驗組內(nèi)比較,A1>B1 (t=18.20,P<0.05 ),A2>B2 (t=27.21,P<0.05 ),A3>B3 (t=22.86,P< 0.05 ),A4>B4 (t=28.58,P<0.05 ),即同節(jié)段的后縱韌帶,椎間隙區(qū)域的交感神經(jīng)纖維密度大于相鄰節(jié)段椎體后緣區(qū)域的密度 ( 圖3 )。
表2 不同節(jié)段椎體后緣區(qū)域后縱韌帶交感神經(jīng)纖維分布陽性率 Tab.2 Positive rates of vertebral body sympathetic nerve fiber distributions on posterior longitudinal ligaments of different segments
表2 不同節(jié)段椎體后緣區(qū)域后縱韌帶交感神經(jīng)纖維分布陽性率 Tab.2 Positive rates of vertebral body sympathetic nerve fiber distributions on posterior longitudinal ligaments of different segments
注:a與 B1 組比較,P=0.0131;b與 B2 組比較,P=0.0043;c與 B3 組比較,P=0.0154Notice: aCompared with B1 group, P = 0.0131;bCompared with B2 group, P = 0.0043; cCompared with B3 group, P = 0.0154
圖3 椎間隙區(qū)域和椎體區(qū)域后縱韌帶交感神經(jīng)纖維分布陽性率比較,*t = 5.328,P = 0.0018;**t = 7.949,P = 0.0000;#t = 7.326,P = 0.0000Fig.3 Comparison of positive rates of sympathetic nerve fiber distributions in the intervertebral space and vertebral body area. *t = 5.328, P = 0.0018; **t = 7.949, P = 0.0000; #t = 7.326, P = 0.0000
關(guān)于頸性眩暈的發(fā)病機制目前尚不清楚,而多年來“椎-基底動脈缺血 ( vertebra basilar ischemia,VBI ) ”理論一直是普遍接受的假說[4]。對于 VBI 的原因,目前有椎動脈機械壓迫學說[5]頸椎不穩(wěn)學 說[6-7]交感神經(jīng)受激惹學說[8]和血管病變及血流動力學異常[9]等四種主要的理論。
過去認為后循環(huán)缺血是因為椎動脈受機械壓迫導致,骨性及非骨性因素都可以直接壓迫椎動脈引起癥狀,即鉤椎關(guān)節(jié)增生或橫突孔狹窄造成椎動脈壓迫導致椎動脈供血不足,但后續(xù)研究證實臨床上鉤椎骨贅的大小和臨床癥狀并不平行,許多沒有明顯鉤椎關(guān)節(jié)增生或椎動脈受累的患者也可出現(xiàn)該類癥狀;椎動脈缺血癥狀與增生骨贅大小未必相關(guān),大的骨贅不一定產(chǎn)生明顯癥狀,小的骨贅甚至無骨贅也可以出現(xiàn)明顯癥狀[10]。于是人們開始關(guān)注交感神經(jīng)因素導致 VBI 的研究。
交感神經(jīng)可以通過其節(jié)后纖維釋放的遞質(zhì)與血管壁上的受體結(jié)合產(chǎn)生縮血管作用,而且病理因素對交感神經(jīng)的刺激作用比直接壓迫椎動脈更容易引起血管收縮痙攣,產(chǎn)生眩暈癥狀[11]。所以,交感神經(jīng)受激惹導致椎動脈痙攣引起 VBI 成為目前廣為接受的學說,但仍缺乏確鑿的證據(jù)。動物實驗中,張清等[12]用電刺激貓頸交感神經(jīng),以測定椎動脈血流量的變化情況,結(jié)果電刺激達到一定程度后,可引起椎-基底動脈 ( vertebrobasilar artery,VBA ) 系統(tǒng)痙攣與血流量減少,停止刺激血流量恢復正常。
目前的人標本解剖學研究已經(jīng)證實,在人體椎動脈壁上攀附著豐富的交感神經(jīng)網(wǎng)[13],這些神經(jīng)纖維主要是交感神經(jīng)節(jié)后纖維,在椎動脈外膜上形成相應(yīng)的神經(jīng)叢。Yu 等[14]通過解剖學研究發(fā)現(xiàn)交感神經(jīng)纖維在椎動脈壁的外膜表層交織成為一個網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),這種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的平面就是一個神經(jīng)環(huán)或神經(jīng)袢。在椎動脈壁上神經(jīng)的這種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中,大部分纖維成分是交感神經(jīng)節(jié)后纖維,其分布特點為外膜表層為密集的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),纖維密度自上而下有減低趨勢,并深入外膜層;中膜層為散在點狀神經(jīng)終末,交感神經(jīng)纖維主要是通過支配椎動脈壁中膜層的彈性纖維和平滑肌來實現(xiàn)其調(diào)節(jié)動脈收縮功能 的[15]。所以,交感神經(jīng)受激惹后通過其分布于椎動脈壁上的節(jié)后纖維來實現(xiàn)收縮作用,繼而導致 VBI,引起眩暈癥狀。然而,這些激惹刺激因素的來源以及其傳導通路至今未能完全證實。
有學者通過動物實驗觀察到,頸椎后縱韌帶在受到即刻刺激后會迅速引起頸部供腦血管 ( 頸內(nèi)動脈、椎動脈 ) 的縮血管效應(yīng)和心臟的正性肌力作 用[2],這說明頸椎后縱韌帶可能是引起交感神經(jīng)受激惹的一個因素。
動物解剖實驗中,有學者發(fā)現(xiàn)在新西蘭家兔的頸椎后縱韌帶上存在豐富的交感神經(jīng)纖維,這些纖維包括大量節(jié)后纖維和部分感覺纖維[2]。本研究通過收集頸前路手術(shù)中切取的人體后縱韌帶標本進行乙醛酸生物化學熒光染色 ( glyoxylic acid-induced biological monoamine fluorescent technique,SPG ) 觀察,也同樣發(fā)現(xiàn)了大量交感神經(jīng)纖維,這些纖維粗細不一,有的偏直,有的彎曲,相互交織成網(wǎng)。這與 Li 等[3]研究結(jié)論一致,形態(tài)學上,這些神經(jīng)纖維主要分為兩類:α-纖維和 β-纖維。前者細而偏直,后者粗而彎曲,直徑都在 0.7~1.2 μm 之間。Erlanger 和 Gasser 通過研究提出,神經(jīng)纖維根據(jù)其形態(tài)學和生理學特性可分為 A、B、C 三類,A 類纖維直徑最粗,傳導速度最快,C 類纖維正好相反。C 類纖維直徑只有 0.5~1.0 μm,屬于無髓鞘類神經(jīng)纖維,基于此,這種纖維損傷后自我修復能力強[16]。本研究在熒光顯微鏡下觀察到的交感神經(jīng)纖維直徑是 0.7~ 1.2 μm,而且人體后縱韌帶是椎體間重要的連接結(jié)構(gòu),應(yīng)力大,損傷機會多,所以,推測這些熒光顯微鏡下觀察到的交感神經(jīng)纖維屬于 C 類纖維。
本組通過對獲取的后縱韌帶標本進行冠狀位切片,每例標本均切成相同規(guī)格大小的切片,通過熒光顯微鏡觀察每例切片,出現(xiàn)點狀或線狀熒光即記為陽性,計算每例標本的陽性率來描述后縱韌帶上交感神經(jīng)纖維的密度,發(fā)現(xiàn)后縱韌帶上交感神經(jīng)分布穿插于韌帶之間,以“點-線”熒光點形式出現(xiàn)在不同切片切位上,且具有明顯的節(jié)段性特征分布特點和血管周圍聚集性特征 ( 圖2 )。
有解剖學研究報道,頸交感神經(jīng)節(jié)發(fā)出纖維與 C2~6神經(jīng)的相應(yīng)脊膜支吻合形成竇椎神經(jīng)進入椎間孔,分布于包括后縱韌帶在內(nèi)的周圍結(jié)構(gòu),這些神經(jīng)進入椎管后在椎間盤區(qū)分別向上、向下發(fā)出上升支和下降支,再不斷分出細支向遠處及深層蔓延成網(wǎng),相鄰節(jié)段的交感神經(jīng)于椎體后緣區(qū)有交 通[17-18]。本研究得到的結(jié)果顯示同一節(jié)段的后縱韌帶,椎間盤區(qū)的神經(jīng)纖維密度大于相鄰椎體后緣區(qū)。結(jié)合前面的切片結(jié)果,后縱韌帶淺層 ( 近硬膜側(cè) ) 的神經(jīng)纖維密度高于深層 ( 近椎體側(cè) ),說明這些交感神經(jīng)纖維來源于后方椎管的神經(jīng)束支。這些都與先前的解剖學研究相符。
人類解剖學研究表明,人頸部交感干位于頸血管鞘后方,頸椎橫突的前方,一般每側(cè)有 3~4 個交感干神經(jīng)節(jié),多者達 6 個,分別稱為頸上、中、下神經(jīng)節(jié):頸上神經(jīng)節(jié)最大,呈梭形,位于 C1~3椎體橫突前方,頸內(nèi)動脈后方;頸中神經(jīng)節(jié)最小,有時缺如,位于 C6椎體橫突處;頸下神經(jīng)節(jié)位于 C7椎體橫突根部的前方,在椎動脈的起始部后方,長于 T1神經(jīng)節(jié)合并成頸胸神經(jīng)節(jié),亦稱星狀神經(jīng) 節(jié)[19-20]。根據(jù)頸椎 3 個交感神經(jīng)節(jié)的解剖位置看,頸上神經(jīng)節(jié)發(fā)出的神經(jīng)大致分布于 C1~4椎間隙區(qū),即上位頸椎;頸中神經(jīng)節(jié)和頸下神經(jīng)節(jié)發(fā)出的神經(jīng)分布于 C5~7椎間隙區(qū),即下位頸椎。實驗結(jié)果顯示后縱韌帶上交感神經(jīng)纖維密度自上而下總體趨勢是減少的,即上位頸椎節(jié)段的神經(jīng)纖維密度大于下位節(jié)段,與頸交感神經(jīng)節(jié)的大小及位置相符,所以,推論觀察到的這些神經(jīng)纖維是發(fā)自頸交感神經(jīng)節(jié)的節(jié)后纖維。
臨床方面,對伴有頸性眩暈癥狀的頸椎病患者行頸前路減壓植骨內(nèi)固定術(shù),術(shù)中切除病變節(jié)段后縱韌帶的患者術(shù)后眩暈癥狀改善率高于保留后縱韌帶組[21-22],提示頸椎后縱韌帶可能是頸性眩暈發(fā)生傳導通路上的一個環(huán)節(jié)。另外,頸椎的退變和不穩(wěn)多發(fā)生在 C3~4、C4~5節(jié)段,這些節(jié)段后縱韌帶上豐富的交感神經(jīng)纖維可以感受到由于退變和不穩(wěn)導致的病理刺激,從而引起交感神經(jīng)興奮,出現(xiàn)眩暈、惡心等神經(jīng)癥狀。從目前研究的理論上推斷,以頸椎間盤退變?yōu)橹鞯念i椎退行性變可以通過以下幾個因素來刺激后縱韌帶上的交感神經(jīng):( 1 ) 頸椎退變所繼發(fā)的椎體后緣增生骨贅直接刺激后縱韌帶;( 2 ) 退變突出的頸椎間盤直接壓迫后縱韌帶,使其張力增高,從而使分布于后縱韌帶上的交感神經(jīng)末梢興奮;( 3 ) 退變的頸椎間盤可產(chǎn)生白細胞介素 6 ( interleukin- 6,IL-6 )、一氧化氮 ( nitric oxide,NO )、磷脂酶 ( phospholipase,PLA ) 等多種炎癥因子及化學介質(zhì),直接刺激后縱韌帶上的交感神經(jīng)末 梢[23];( 4 ) 椎間盤退變脫水后引起局部微環(huán)境改變,繼發(fā)頸椎失穩(wěn),失穩(wěn)的椎節(jié)可牽拉后縱韌帶,使已興奮的后縱韌帶再次受到激惹[24-25]。這些刺激因素的疊加容易引起頸交感神經(jīng)節(jié)的異常興奮,而頸交感神經(jīng)節(jié)的興奮可以通過腦-脊髓反射和脊髓反射引起包括椎動脈在內(nèi)的供腦血管的強烈收縮。
然而,本研究也存在一些不足:( 1 ) 由于臨床手術(shù)中取材的限制,無法獲取所有節(jié)段的頸椎后縱韌帶,本研究未能獲取 C1~2、C2~3節(jié)段后縱韌帶;( 2 ) 本研究所用的后縱韌帶標本均取自患有頸椎退行性變的患者體內(nèi),切取后縱韌帶的節(jié)段均伴有頸椎間盤突出或失穩(wěn),未能與正常節(jié)段后縱韌帶相比較,有一定的局限性。
綜上所述,本組通過對新鮮人體后縱韌帶標本進行切片、染色、熒光顯微鏡觀察,證實了在人頸椎后縱韌帶上存在豐富的交感神經(jīng)纖維,通過形態(tài)學觀察筆者推斷這些神經(jīng)纖維均屬于 C 類纖維,自我修復及再生能力強。通過對不同節(jié)段后縱韌帶上的交感神經(jīng)纖維進行定量分析,發(fā)現(xiàn)后縱韌帶椎間盤區(qū)神經(jīng)纖維密度大于椎體后緣區(qū);自上而下,神經(jīng)纖維密度總體上逐漸降低,與椎旁交感神經(jīng)節(jié)大小和位置關(guān)系相符,因此推斷這些神經(jīng)纖維是來自椎旁神經(jīng)節(jié)的節(jié)后纖維,而且,頸椎后縱韌帶上分布著豐富的交感神經(jīng)纖維可能是頸椎感受周圍結(jié)構(gòu)病理刺激引起頸性眩暈的生理基礎(chǔ)。