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罗卓荆
2013-07-12 15:28  

                 罗卓荆,骨科专家,第四军医大学第一附属医院脊柱外科主任,国家教育部长江学者奖励计划特聘教授,总后科技银星,博士研究生导师,西安市政协委员,目前担任AOSpine国际脊柱学会亚太理事会理事(共6人,唯一的中国籍理事)以及AOSpine亚太区域医师培训委员会主席、APSS亚太脊柱学会常务理事、中华医学会骨科分会委员、解放军骨科专业委员会副主任委员,中国医师协会骨科医师分会常务理事、脊柱外科工作委员会副主席、陕西省医学会脊柱外科分会主任委员等学术任职,担任10余种国内外学术期刊杂志编委、审稿专家。
    长期从事脊柱脊髓损伤的临床诊治和基础研究工作,特别在脊柱脊髓损伤及神经再生领域做出突出贡献,先后以第一署名承担973课题、863项目、国家自然科学基金等21项科研课题,发表学术论文283篇,其中以通讯作者在SCI期刊上发表论文50篇,总计影响因子157.706,单篇最高影响因子为7.404。获国家发明专利4项,以第1完成人获国家科技进步二等奖1项、陕西省科学技术一、二等奖各1项、军队科技进步二等奖1项。共培养硕士生80名、博士生36名,培养的研究生获全军优秀博士论文1篇,全军优秀硕士论文1篇, 7名已担任科室主任工作,获军队院校育才奖银奖。在临床工作中,成功救治了大量复杂、危重患者,先后开展一批有代表性的脊柱外科新技术、新业务,包括在国际上率先采用人工椎间盘置换治疗颈椎间盘突出症、成功救治国际上罕见的瘢痕面积最大、脊柱畸形最严重的瘢痕性脊柱侧弯患者等。作为AOSpine亚太区域医师培训委员会主席,主持建立了AOSpine西安培训中心,承担了国内、外脊柱外科医师的继续教育培训任务。作为APSS亚太脊柱学会常务理事,成功举办了APSS历史上最大规模的脊柱手术演示和疾病研讨会。由于在脊柱外科临床与基础研究工作中的突出成绩,被国际腰椎研究学会ISSLS吸纳为正式会员(全球定额正式会员250人),在2012年全球10名新增正式会员中排名第一。

 

 

脊髓与周围神经损伤关键修复机制及临床救治新策略

 

大家好,我汇报的题目是《脊髓与周围神经损伤关键修复机制及临床救治新策略》。

神经创伤是因伤致残的最主要因素。

致残率高达90%,甚至终身瘫痪,

是我国残疾评定的最重要指标。

由于工业和交通业的快速发展, 我国神经创伤致残人数正在急剧增加。

更为重要的是,其中,85%的伤员是20到50岁的青壮年,给家庭和社会都带来沉重负担。

神经损伤多伴有骨折,特别是脊髓损伤,在搬运中因无法有效固定,约1/4的患者发生脊髓二次损伤,重者甚至截瘫。现场的有效固定和安全转运一直是国际难题。

大家知道,对于损伤部位最有效的固定方法近一百年来一直是石膏固定,但这种方法不能用于脊髓伤员的现场固定。

我们在国际上首创聚氨酯高分子塑型材料合成新技术。先以“官能度大于3的异氰酸酯”为原料,再以“铵及过渡金属”为催化剂,酯类为增韧剂,硅油为稳定剂,多元醇为增强剂,在零下40度到零上40度之间,通过人工搅拌,使异氰酸根与羟基、异氰酸根与氨基发生聚合交联反应,生成氨基甲酸酯聚合物。

应用发泡剂,使异氰酸根与水发生反应,生成二氧化碳,最终形成特定强度的膨胀化聚氨酯高分子聚合物。

我们应用该技术成功制备创伤急救搬运毯,通过混合、搅拌、发泡、塑型、固化,实现伤员有效固定,整个过程仅需10分钟。

该技术获得国家发明专利。

该装备体积小、重量轻、易携带,可依伤员体型塑型,现制现用,实现了伤员个体化有效固定。固定后的伤员可一人背、两人抬、水上飘浮、直升机悬吊,还可直接进行影像学检查,由此,实现了伤员的安全转运。

我们在120急救系统、汶川抗震救灾、黎巴嫩维和行动中应用1503例。

脊髓二次损伤的发生率由22.5%降至0。解决了脊髓伤员安全搬运中“搬”这个国际难题。

对于已经造成的脊髓损伤,传统疗法效果很差,全瘫患者高达90%不能得到功能恢复,那么,如何提高全瘫患者的功能恢复一直是世界性难题。

我们的第二个贡献是:发现脊髓继发性损害加重的关键机制,创建了“早期髓内髓外联合减压术”和分级处理策略,显著提高了治疗效果。

大家知道,受伤脊髓只要保留20~30%的残存神经,就有望获得功能性恢复。但是,脊髓损伤后的继发损害,会破坏残存的神经纤维,导致脊髓功能无法恢复,但这种继发损害及其关键机制是什么一直不清。

我们发现,脊髓损伤后,局部出血水肿,液化坏死,髓内压力增高,导致微循环障碍,局部一氧化氮合酶表达上调,进而引起神经元凋亡,残存神经组织再次受到破坏,形成恶性循环。

解除髓内压力,可减轻上述一系列变化,减轻残存神经的继发损害,为脊髓功能恢复奠定了结构基础。据此,我们提出:减压是脊髓损伤治疗的关键。

但是,脊髓损伤的传统疗法只是解除骨折对脊髓的外部压迫,不能解除髓内的自身压力。

为此,我们创立了“早期髓内髓外联合减压术”,即通过脊柱骨折开放复位,切除椎板,实现髓外减压,同时切开硬脊膜和受损脊髓,清除液化坏死的神经组织,实现髓内减压。

对不同伤情的患者,我们建立了脊髓损伤减压手术分级处理策略,对于轻度脊髓损伤,行骨折复位,髓外间接减压;对于中度脊髓损伤,行椎板切除、清除游离骨折块,髓外直接减压;对于重度脊髓损伤,行椎板切除,切开硬脊膜和损伤的脊髓,髓内、外联合减压;我们一共治疗脊髓损伤患者1578例。

与传统手术相比,术后15天,全瘫患者的脊髓功能得到1级以上恢复的比例由11%提高到45.4%,2级以上的比例由5.2%提高到14.0%,3级以上的比例由1.6%提高到2.1%。解决了神经损伤中一个“压”的难题。

研究结果发表在Experimental Neurology等本专业权威杂志上。

巴西圣保罗医科大学创伤研究中心主任Barros认为:脊髓损伤后早期髓内髓外减压可获得更好的神经功能恢复。

北美脊髓损伤协作组专家共识认为:髓内髓外联合减压术临床可行,为脊髓损伤治疗带来新的希望。

神经创伤是复杂的,一个伤员,可能既有脊髓伤,又有周围神经伤。哪一个处理不好,都会导致残疾。如何处理周围神经伤,又是一个难题。

我们的第三个贡献是:研制出可定向引导神经轴突生长的新型修复材料。

大家知道,周围神经损伤后,特别是神经缺损,近端轴突再生的方向性差,多呈无序生长,形成神经瘤,很难跨越神经缺损。如何有效引导神经定向再生,修复神经缺损恢复功能呢?

我们以胶原和壳聚糖为主要原料,利用冰晶形成理论,通过控制冰晶在凝胶内形成的方向,在国际上首创梯度冷凝干燥制备工艺,首次研制出具有高度仿真天然神经基底膜结构的神经修复材料。

获得国家发明专利。

该材料具有轴向、平行排列的微管矩阵结构,微管内径介于25 --55 微米之间,与天然神经基底膜结构高度相似,可以引导神经轴突定向生长;微管之间有孔隙沟通,利于营养物质进入和代谢产物排出。相对封闭的外壁结构,可有效的防止瘢痕组织的长入。

应用该材料修复比格犬5cm长节段坐骨神经缺损,术后12个月,对照组神经断端形成巨大神经瘤,运动功能无法恢复,但修复组坐骨神经不仅恢复了连续性,而且运动功能良好。

形态学和神经电生理实验结果显示:修复后的神经组织形态、微观结构及电生理特性,接近正常神经组织水平,这部分研究解决了神经定向再生“向”的难题。

研究结果发表在Tissue Engineering和Biomaterials等权威期刊上。

该领域著名科学家Gander教授指出:“该纵行管道结构可有效引导神经轴突和雪旺细胞定向生长,对神经缺损修复具有重要的价值”。

我们虽然解决了神经再生方向差的难题,但神经轴突再生速度很慢,还没来得及长过缺损区,远端肌肉就已萎缩、关节就已僵硬,残疾仍然难免。怎样提高神经再生的速度呢?

我们的第四个贡献是:发现电刺激可促进神经轴突生长,并阐明了关键分子机制。

促进神经轴突生长,过去都采用神经生长因子、基因转染技术以及细胞移植等方法,但效果不佳。

大家知道,神经组织具有独特的电生理特性,生长和改建过程伴随电现象,那么电刺激对神经再生有否作用呢?这个问题不清楚。

我们发现,适宜的电刺激可有效激活神经元,显著提高轴突生长速度,

这一效应具有钙依赖性,

我们还发现,钙离子、钙调蛋白激酶、PKC、PI3K、CREB等18个分子在电刺激促进神经轴突生长中发挥作用,其中,钙离子、钙调蛋白激酶和CREB发挥最关键的作用,最终确定“钙-钙调蛋白激酶-CREB”分子信号通路,是电刺激激活神经轴突生长的关键信号通路。

因为阻断钙离子,可降低钙调蛋白激酶的磷酸化,进而抑制CREB表达,阻断这三个分子中的任何一个,电刺激对神经轴突生长的激活作用均消失。

神经轴突的生长伴随着雪旺细胞的成髓鞘化,那么,在电刺激促进神经轴突生长的过程中,对雪旺细胞产生什么样的影响呢?

我们在国际上首次发现电刺激可调控雪旺细胞的生物学行为,

适宜的电刺激可促进雪旺细胞的增殖,粘附,合成及分泌神经营养因子,上调成髓鞘相关基因表达,促进神经轴突生长。

上述结果发表在神经科学权威期刊Glia上,这是国际上第一篇关于电刺激对雪旺细胞生物学行为调节作用的论文;

全球三个研究中心进行跟踪研究,最终证实了我们的研究结果。

国际周围神经学会主席Douglas教授指出:“该研究发现了雪旺细胞的新特性,具有重要意义”。

在以上研究基础上,我们成功创建了可加快神经再生速度的术中电刺激技术。

动物实验证实:该技术可使运动神经再生速度加快20%。

臂丛神经损伤研究发现:术后9个月,复合肌肉动作电位波幅较对照组提高1倍,运动功能明显恢复。上述研究解决了周围神经缺损一个“长”的难题。

结果发表在Journal of Neurotrauma等权威期刊上。

德国汉诺瓦大学神经科学中心主任Claudia教授评价:术中短时程电刺激可显著加快神经再生速度,具有重要的临床应用价值。

无论是脊髓损伤,还是周围神经损伤,只把手术做好了还不行,术后康复至关重要。尤其是脊髓损伤,因个体不同、病情不同、病期不同,差异较大,如何对患者进行有针对性地个体化康复训练呢?

我们的第五个贡献是:在国际上首创“脊髓损伤10级评估体系”和阶梯康复训练新方法。

国际脊髓损伤学会推荐的脊髓损伤步行指数,是目前用于评价患者脊髓功能的最权威方法,但分级标准繁琐,不易掌握,更不能客观反映运动的独立性,无法指导脊髓伤员的个体化康复训练。

我们根据脊髓伤员行走能力恢复的进程与特点,创建了“脊髓损伤10级评估体系”,解决了上述难题,该体系从不能站到辅助站立、独立站立、辅助行走直至独立行走,既能客观反映患者的运动独立性,又能指导个体化康复训练。

脊髓损伤步行指数创建者Read教授,推荐将本体系作为评价脊髓功能的主要标准,用于美国脊髓损伤研究学会组织的“国际脊髓损伤多中心临床研究”。

来自美国、挪威、印度等国家的研究小组派专家专程来中国接受该评估体系的培训。

在建立评估体系基础上,我们创建了以“阶梯式训练”为核心的康复训练新方法,从辅助站立、人工辅助行走、支具辅助行走,形成系统的康复训练方案,使患者从不能站,到能站不能走,能走走不稳,直至独立行走,逐步恢复运动功能。

用于脊髓损伤患者术后康复2760例,取得良好效果,

其中573例全瘫患者,术后康复训练1年,66例恢复至独立行走,达11.5%,显著高于美国报道的2.3%和欧洲报道的6.2%。

受 “美国脊髓损伤研究学会”委托,我们于2009年成功举办了该技术的国际学习班,这是该学会唯一一次在美国以外的国家举办的学习班。这部分研究较好的解决了脊髓损伤后一个“复”的难题。

这是一例高空坠落所致的高位截瘫患者,颈4脊髓严重损伤,完全性瘫痪,神经功能评分ASIA-A。

该患者损伤部位高、损伤程度重、手术风险大。

我们先行“髓内髓外联合减压术”。颈4椎板切除;切开硬脊膜,脊髓损伤部位正中切开,清除液化、坏死组织。术后“脊髓损伤10级评估体系”评分低于1级,术后15天,进行阶梯式康复训练,患者脊髓功能逐步改善,术后3个月,辅助站立,8个月,恢复独立行走,“10级评估体系”评分9级,2年后,组建了美满家庭。

本项目有五项科技创新:

一、创制成功伤员个体化现场固定与转运新装备——创伤急救搬运毯,使脊髓二次损伤的发生率由国际上的22.5%降至0,解决了脊髓损伤“搬”的难题。

二、发现脊髓继发性损害加重的关键机制,创建早期髓内髓外联合减压术和分级处理策略,全瘫患者脊髓功能得到1级以上恢复的比例由11%提高到45.4%,解决了脊髓损伤“压”的难题。

三、研制成功可定向引导神经轴突生长的新型修复材料,解决了神经定向再生“向”的难题。

四、发现电刺激可促进神经轴突生长,并阐明其关键分子机制,首次发现电刺激对雪旺细胞的调节作用,创建了加快神经再生速度的术中电刺激技术,解决了周围神经损伤“长”的难题。

五、在国际上首创“脊髓损伤10级评估体系”和阶梯康复训练新方法,显著提高了脊髓损伤康复效果,被美国脊髓损伤研究学会组织的“国际脊髓损伤多中心临床研究”采用。解决了脊髓损伤后“复”的难题。

推广应用

共发表论文172篇,其中,国外SCI论文72篇,包括Glia、Journal of Neurotrauma等本专业权威期刊。

论文被Nature、Lancet等国外SCI期刊他引1235次,单篇最高他引178次。

成果被写入36部国际专著,其中,包括英国剑桥大学教科书。

诺贝尔奖获得者Ignarro教授在其主编的专著中多次引用了我们的研究结果。

获国家发明专利2项。实用新型专利6项。

在国际学术会议做大会报告32次。

研究成果推广至22个省、市、自治区的35所三级甲等医院,救治患者8271例,效果显著。

本项目共得到包括国家973项目、863项目、国家自然科学基金等20项课题的资助,

获省部级科技一等奖2项,二等奖2项。

 

 

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