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不同频率的阴部神经电刺激对骶上脊髓损伤犬神经源性膀胱功能障碍的影响
2013-08-21   作者:admin   来源:

不同频率的阴部神经电刺激对骶上脊髓损伤犬神经源性膀胱功能障碍的影响

陈国庆1,廖利民1,董谦2,鞠彦合1 ,吴娟1,李薇3

目的:研究不同频率的阴部神经电刺激对骶上脊髓损伤犬神经源性膀胱功能障碍的影响。方法:成年比格犬4只,制作骶上脊髓损伤(T9~T10)后神经源性逼尿肌过度活动模型。分别对每只犬进行阴部神经电刺激(5Hz,20Hz);比较刺激前和刺激时的膀胱容量、顺应性、无排尿收缩的个数(NVC),以及排尿效率。结果:阴部神经低频电刺激(5Hz)可以使膀胱容量和顺应性分别提高(58.9+17.4)%、(53.1+4.9)%(p<0.05),逼尿肌过度活动可被明显抑制,NVC数量从刺激前的(1.7+1.3)个减少到(0.9+1.1)个;阴部神经中频电刺激(20Hz)可以诱发逼尿肌收缩,膀胱排尿效率从(5.8+1.0)%提高到(16.3+2.6)% (p<0.05)。结论:阴部神经低频电刺激能够抑制逼尿肌过度活动,提高膀胱容量和顺应性;阴部神经中频电刺激可以诱发膀胱收缩,提高排尿效率。

关键词:膀胱;脊髓损伤;阴部神经电刺激;犬;尿动力

The Effects Of Pudendal Nerve Stimulation With Different Frequency On Bladder Dysfunction In Spinal Cord Injury Dogs

CHEN Guo-qing*,LIAO Li-min,DONG Qian,JU Ya-he,WU Juan,LI Wei

*Department of Urology, China Rehabilitation Research Center, School of Rehabilitation

Medicine, Capital Medical University ,Beijing 100068; China

Objectives: To determine the effects of pudendal nerve stimulation with different frequency(5 Hz,20Hz) on bladder dysfunction in spinal cord injury dogs. Methods: The study was done in 4 dogs which chronic spinal cord transection at T9-T10 level. All the dogs underwent electrical stimulation of pudendal nerve(5Hz,20Hz). Then bladder capacity, compliance, non-voiding contraction number ( NVC ) and voiding efficiency before and during stimulation are compared. Results: The bladder capacity and the compliance was increased (58.9+17.4% and53.1+4.9% (p<0.05) by pudendal nerve stimulation with low frequency(5Hz).Detrusor overactivity can be inhibited and the NVC decreased from 1.7+1.3 to 0.9+1.1. Pudendal nerve stimulation with medium frequency(20Hz)can induce bladder contraction and increased voiding efficiency from (5.8+1.0% to (16.3+2.6% (p<0.05). Conclusions: Pudendal nerve stimulation with low frequency can inhibit detrusor overactivity and increase the bladder capacity and compliance in spinal cord injury dogs; Pudendal nerve stimulation with medium frequency can induce bladder contraction and increased voiding efficiency.

KEY WORDS: Bladder; Spinal cord injury; Pudendal nerve stimulation; Dogs; Urodynamics

脊髓损伤(spinal cord injury,SCI)性的神经源性膀胱功能障碍是一个非常严重的医学和社会问题。骶上脊髓损伤后,皮质中枢丧失了对膀胱功能的协调控制,导致了神经源性逼尿肌过度活动(neurogenic detrusor overactivity,NDO)和逼尿肌括约肌协同失调(detrusor sphincter dyssynergia,DSD)[1]。伴有NDO或(和)DSD的脊髓损伤患者经常会出现膀胱高压力,低膀胱容量,残余尿增多以及尿失禁。反复的泌尿系感染和膀胱输尿管反流是SCI后神经源性膀胱的常见并发症,这些终将导致更为严重的上尿路损毁。

研究证明,通过电刺激神经纤维,达到排尿的目的是可行的。结合膀胱和下尿路的神经电生理特性,可以对膀胱功能障碍的患者进行神经电刺激治疗,排尿期激活支配逼尿肌的运动神经纤维使膀胱收缩,提高膀胱内的压力,促进膀胱排空;储尿期抑制逼尿肌的异常反射,激活闭合尿道的肌肉,防止尿液外溢[2]

慢性脊髓损伤猫的实验表明,对阴部神经施以不同频率的电刺激可以抑制或诱发逼尿肌活动[3]

    我们通过对慢性脊髓损伤犬的阴部神经施以不同频率的电刺激,进一步研究阴部神经低频电刺激(5Hz)是否能够增加膀胱容量,改善膀胱顺应性; 阴部神经中频电刺激(20Hz)是否能够诱发排尿反射,并提高排尿效率。现报告如下。

 

材料与方法

一、骶上脊髓损伤性神经源性膀胱模型建立

成年雄性比格犬4只,10~15月龄,体质量10.0~13.0kg,由首都医科大学动物实验中心提供。

动物戊巴比妥25mg/kg腹腔注射,速眠新2ml肌肉注射;麻醉成功后,取俯卧位;以T10椎体为中心作后正中切口长10cm,沿棘突两侧切开骶脊肌与棘突附着点,沿棘突、椎板作骨膜下剥离分开骶脊肌,确定T10椎体,以椎板拉勾牵开骶脊肌。咬骨钳咬除棘突、椎板,显露硬膜;用两把止血钳夹脊髓,停留3分钟,去除止血钳;依次缝合切口;术中、术后均予抗生素治疗。术后每日间歇导尿2次,防止膀胱过度膨胀和感染。

2~4周后,动物出现肉眼可观察到的骶髓排尿反射。α-氯醛糖(65 mg/kg)静脉麻醉,5F双腔导管经尿道插入膀胱,其中一个腔道连接水泵灌注生理盐水,另一腔道和Ellipse 型尿动力学分析仪 (德国andromeda公司)相连接,以10ml/min的速度灌注膀胱。判断是否已经出现神经源性逼尿肌过度活动。

根据国际尿控协会(International Continence Society ,ICS)的标准[4],定义尿动力参数。实验过程中,主要关注以下变量:(1)膀胱容量(bladder capacity,BC):膀胱充盈阶段,尿液漏出伴或不伴逼尿肌收缩时的容量;(2)膀胱顺应性(compliance):膀胱内单位压力变化下的容量变化(△V/△P);(3)无排尿收缩(non-voiding contraction,NVC):没有引起漏尿的膀胱反射性收缩;(4)排尿效率(voiding ef?ciency):排尿量占膀胱灌注量的比值。

二、阴部神经低频电刺激

α-氯醛糖麻醉,于坐骨切迹和尾骨之间切口暴露阴部神经,包上三极袖套电极(美国Micro Probe公司)。导线连接电刺激器,缝合切口;切开下腹部,暴露膀胱,5F双腔导管插入膀胱并固定;一个腔道连接水泵灌注生理盐水,另一个腔道和尿动力测压仪连接。

做未施加阴部神经电刺激时的膀胱测压(cystometrogram,CMG),作为对照。

以5Hz的频率电刺激阴部神经,以能引起肛门括约肌收缩的电流强度为刺激强度阈值(threshold,T)。强度确定后,用于整个实验中。Grass S88 刺激器 (捷克Grass 公司) 和SIU5隔离器 (捷克Grass公司)发放刺激脉冲(0.2ms,1~4V,5Hz)刺激阴部神经。同时行膀胱测压,从膀胱空虚开始灌注37℃的生理盐水(10ml/min),当尿液从尿道漏出时,停止灌注和刺激。每个动物均作多个CMGs。实验过程中,间歇测量多个未施加电刺激的CMGs,作为对照以及验证电刺激后膀胱容量能否回到基值。

三、阴部神经中频电刺激

做未施加阴部神经电刺激时的膀胱测压,作为对照。从膀胱空虚开始灌注37℃的生理盐水(10ml/min),当尿液从尿道漏出时,停止灌注和刺激。导尿测残余尿量,计算排空效率。

膀胱空虚状态下,以18~25Hz的频率,1T的强度刺激阴部神经,明确20Hz为引起最大幅度逼尿肌收缩的最优频率。从膀胱空虚状态开始灌注37℃的生理盐水(10ml/min),灌注至膀胱容量的80%,施予阴部神经电刺激(20Hz,1~4V,0.2ms),观察排尿,导尿测残余尿量,计算排空效率。

四、统计学方法

统计分析软件应用SPSS13.0。相同动物多次测量取平均值。为了减少个体差异引起的较大变异,每组每只动物容量和顺应性均与基值进行标准化。刺激前和刺激时的膀胱容量、顺应性、无排尿收缩的个数(NVC)、以及排尿效率均应用配对t检验进行分析。p<0.05为有统计学意义。。

结果

一、阴部神经低频电刺激抑制逼尿肌活动

阴部神经低频电刺激可以抑制逼尿肌过度活动,提高膀胱容量,改善膀胱顺应性(图1)。本实验中,将膀胱容量和顺应性分别提高(58.9+17.4)%、(53.1+4.9)%(p<0.05),4只犬刺激前后容量和顺应性的结果见表1。同时,NVC数量从刺激前的(1.7+1.3)个减少到(0.9+1.1)个。

二、阴部神经中频电刺激诱发逼尿肌收缩

    阴部神经施以中频电刺激,可以诱发逼尿肌的收缩(图2),同时可以将排尿效率从(5.8+1.0)%提高到(16.3+2.6)%(p<0.05)。

讨论

骶上脊髓损伤后神经源性逼尿肌过度活动的治疗策略须达到三个目的:低压贮尿、低压排尿以及充足的引流。降低膀胱压力以及DSD的合理的治疗方法为口服抗胆碱能药物、逼尿肌注射A型肉毒毒素,并且结合清洁间歇导尿(CIC)[5]。当药物治疗不满意时,进行外科干预,如自体膀胱扩大术或肠道膀胱扩大术,以提高膀胱容量和顺应性[6]。药物治疗的不良反应以及外科手术的严重并发症,促使人们去寻找更新的治疗手段。于是人们越来越重视利用电刺激的方法去调节膀胱功能。结合膀胱和下尿路的神经电生理特性,可以对膀胱功能障碍的患者进行神经电刺激治疗 [2]

阴部神经是运动和感觉的混合神经,起源于S2~S4脊髓前角Onuf核的运动神经元。S2~S4的轴突穿过阴部神经丛,汇合成阴部神经,支配盆底的所有横纹肌,包括尿道和肛门括约肌。Reitz[7]的研究表明,阴部神经的感觉神经纤维投射到控制膀胱活动的胸腰段交感神经元,通过脊髓水平控制膀胱活动。

本实验中,阴部神经低频电刺激可以抑制逼尿肌过度活动。NVC的数量从刺激前的(1.7+1.3)个减少到(0.9+1.1)个;膀胱容量和顺应性在阴部神经电刺激时比刺激前明显提高。

阴部神经低频电刺激抑制神经源性逼尿肌过度活动的原理是:

在膀胱排尿反射的过程中,许多神经递质参与了贮尿和排尿的调节,包括甘氨酸,氨基丁酸以及脑啡肽等。动物试验已经证明这些神经递质可以影响膀胱节前神经元的放电从而调节排尿反射[89]。以这些药理学研究为依据,我们有理由相信电刺激抑制膀胱反射的过程中,涉及了一些抑制性神经递质的活动[10]

另外,在CMG结束之前对阴部神经施以20Hz左右的电刺激可以引起一个大幅度的膀胱收缩;但是,只是在刺激结束后出现排尿。因为尿道括约肌也是由阴部神经支配,当给予阴部神经中频电刺激时,尿道括约肌也被激活引起收缩;当刺激停止后,尿道外括约肌要比逼尿肌松弛的快,此时膀胱内压力会高于尿道压力,引起刺激后排尿。虽然此种排尿的排空效率明显高于膀胱膨胀引起排尿的排空效率,但是仍然很低。

本实验中我们发现,如果在阴部神经近端放置另一个袖套电极,并给予10KHz的高频刺激,20Hz的电刺激将不会引起膀胱收缩。这和之前的仿真实验研究一致,高频电刺激可以阻断神经信号的传导 [11]。因此,如果我们在进行阴部神经中频电刺激的同时,在阴部神经远端放置一高频阻断电极,将会阻断神经冲动向括约肌的传导;如果这种假设被证实,排尿方式将会接近正常,并且提高排尿效率。

本研究的结果表明:阴部神经低频电刺激能够抑制逼尿肌过度活动,提高膀胱容量;中频电刺激可以诱发膀胱收缩提高排尿效率。因此,我们认为阴部神经电刺激可以用于治疗脊髓损伤后的神经源性膀胱功能障碍。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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