鞘内连续输注系统植入术》由国内从事神经调控治疗z主要几家医院的疼痛科医师负责编写，图文并茂，共分 10章，涵盖了鞘内药物输注系统植入神经调控技术的发展历史、患者的筛选和评估、手术操作、围术期管理及不良反应的防治，并配有典型病例，最后展望了该项技术新理念、鞘内药物和装置发展的方向。适合需要开展或正在开展此项技术的疼痛科、神经外科、肿瘤科等医护人员阅读学习。

第 1节　脊髓解剖学

骨性椎管内的脊髓由脊膜包绕。脊膜在形态学和生理学上对脊髓发挥机械性保护、免疫、营养、代谢和保温作用。脊膜由外至内为硬脊膜、蛛网膜和软脊膜（见图 3-1）。脊髓蛛网膜与软脊膜之间有较宽阔的间隙称脊髓蛛网膜下隙（ spinal subarachnoid space），内部充满脑脊液（ cerebrospinal .uid，CSF），两层脊膜间由许多小梁相连。脊髓蛛网膜下隙药物输注（ spinal subarachnoid infusion）又称鞘内药物输注（ intrathecal drug 

图 3-1　脊髓脊膜和腔隙示意

delivery，IDD），药物到达脊髓作用靶点和在椎管内的分布、吸收与这些结构密切相关。硬脊膜、蛛网膜和软脊膜在形态学结构和性质上均不同，对药物的扩散和分布产生不同的影响。 

1．硬膜囊

由坚韧的结缔组织构成的硬脊膜形成一个包裹脊髓的密封囊腔称为硬膜囊，其内包含有脊髓间隙和各层膜之间的间隙。硬膜囊壁的厚度大约为 0.35mm，在脊髓的各个水平变化较小。 

2．硬脊膜

硬膜囊的最外层是硬脊膜，其厚度约为硬膜囊总厚度的 90%。硬脊膜为一种纤维结构的胶状膜，由脑脊膜成纤维细胞形成。硬脊膜的纤维随机地向各个方向分布形成一种屏障，决定了不同分子质量大小化合物的渗透力。 

3．蛛网膜

硬膜囊剩余的 10%的内层为蛛网膜层，其厚度大约为 60μm。硬脊膜与蛛网膜之间形成的潜在性腔隙成为硬膜下隙。蛛网膜主要为细胞层，通过特殊的细胞连接使蛛网膜细胞紧密地结合在一起，这种细胞层的厚度为 10～15μm。其对化合物的透过不产生机械性阻力，但蛛网膜层为半渗透性，脂溶性物质更易渗透，而脑脊液中水溶性药物向硬膜外腔的扩散则受到限制，因此脂溶性的药物更容易渗透过硬膜囊进入血液循环。 

4．蛛网膜小梁

蛛网膜小梁起源于蛛网膜的内层细胞，这些细胞包绕胶原纤维束并形成蛛网膜小梁轴。在脊髓周围，小梁结构的蛛网膜细胞与软脊膜细胞交织在一起。这两种细胞具有相同的组化性质，即阳性上皮细胞膜抗原。在软脊膜层，胶原纤维和成纤维细胞在软膜细胞下继续形成软膜下间隔。蛛网膜小梁自由的包绕着蛛网膜下隙中的脊髓、神经根和脉管等，形成一种保护鞘，其厚度在 10～60μm间变化。一个蛛网膜鞘可能包绕一根或多根神经根，但一些神经根也可能无蛛网膜鞘包裹。如果不慎将细小的导管植入蛛网膜神经鞘内，药物得不到脑脊液的稀释，容易造成神经毒性。 

5．蛛网膜下隙韧带

蛛网膜下隙韧带与蛛网膜小梁类似，都可能与胚胎的残留组织有关，其细胞组织逐渐被纤维组织所替代，后者含有更多的胶质纤维，因而能更多地抵抗机械应力，对脊髓起着保护作用。蛛网膜下隙韧带起源于软脊膜外层，从脊髓的侧面、前方和后方

脊髓脑脊液解剖和生理学 第3章17

将硬膜囊与之相连。后方和侧后方韧带从颈椎、胸椎到腰椎水平纵向延伸。后方韧带形成蛛网膜背侧隔，而前部韧带非常薄弱。蛛网膜下隙韧带在硬膜囊是不连续的，因此并不限制脑脊液的自由流动。

在脊髓两侧有齿状韧带，它由软膜外层发出三角形隔膜，尖端向外，附着于硬膜内面。它将脊髓软膜、蛛网膜和硬膜连在一起。它位于上下两神经根之间，上起第 1颈神经之上，下至胸 12神经和腰 1神经间，一般有 21对。齿状韧带使脊髓固定在蛛网膜下隙内防止脊髓过度旋转。齿状韧带无形中将蛛网膜下隙分割为前、后两个相通的腔隙，导致鞘内注射药物后在脊髓腹侧和背侧的不均匀分布。 

6．软脊膜

软脊膜结构包括细胞层和软膜下空间，细胞层由平坦交错的软膜细胞组成，其细胞连接数量较蛛网膜细胞少很多，因此药物更易通过软脊膜细胞间隙。软脊膜在脊髓周围有 3～5层细胞，厚度 10～15μm；在神经根周围有 2～3层细胞，厚度 3～ 4μm。此外在软膜细胞周围还存在弥漫无序的一些物质，厚度为 0.5～1μm。在脊髓层面，所有的软脊膜细胞层表面均存在齿孔。齿孔的形成可能与不成熟软脊膜在炎症反应时的迁移有关。这些齿孔表现为圆形、卵圆形或椭圆形，其大小不等，长度为 12～15μm，宽度为 4～8μm。在神经根周围也存在类似的齿孔，其尺寸更小，为 1～4μm。

软膜下空间位于软脊膜和与神经胶质细胞相连的基膜之间，其在下胸段的厚度为 130～200μm，脊髓圆锥水平为 80～10μm，并向马尾逐渐变薄至 50～60μm，而在神经根周围其厚度只有 10～12μm。软膜下空间包含大量的胶原纤维、弥散的基质、成纤维细胞及少量的巨噬细胞和毛细血管。

第 2节　脑脊液生理学 

1．脑脊液

成人 CSF的总容量为 90～150mL，主要由脉络膜和脑细胞以 0.3～0.4mL/min的速率分泌，日分泌量约 450mL。除了脉络膜和脑细胞可分泌 CSF外，胶质细胞和水通道蛋白也可分泌。分泌的 CSF均汇入第四脑室并经第四脑室的正中孔和外侧孔流入脑和脊髓的蛛网膜下隙。最后经矢状窦旁的蛛网膜粒将 CSF回渗至上矢状窦并回流至静脉系统。脑和脊髓的血管、神经周围间隙和室管膜也参与 CSF的吸收（见图 3-2）。

CSF约有 1/3存在于脊髓蛛网膜下隙。 Edsbagge等通过 MRI推测，椎管内 CSF的总容量为（ 81±13）mL，其中颈段（ 19±4）mL、胸段（ 38±8）mL、腰段（ 27±8）mL。 CSF在不同患者或不同的生理病理状态下的容量并不相同。站立位时腰段 CSF的容量明显增加。 CSF的容量对鞘内药物的分布具有重要的影响。因此，患者的体位和注射部位不同是鞘内药物产生分布差异的一个重要因素。 

CSF沿脊髓后方向下到达脊髓蛛网膜下隙，并在脊髓前方向上回流，在脊髓并没有较大体积的流动。 CSF在脊髓蛛网膜下隙受蛛网膜绒毛回吸收的调节，保持正常的 CSF压力。 

CSF循环主要以脉冲式振荡方式进行。这种振荡与颅内动脉搏动一致，对鞘内药物的分布具有显著的影响。每个 CSF循环周期的振动波幅为：颈段 9mm、胸腰联合处 4mm，腰骶尾段呈现微弱的振荡。增加腹压可使 CSF的振幅增大。 

2．神经根、CSF和鞘内导管的关系

脊柱各个节段的 CSF和神经根容量的关系并不清楚。 Galino等推测从 L5～S1到

脊髓脑脊液解剖和生理学 第3章19 

T11～12节段的 CSF容量为（ 29.95±5.66）mL，神经根的容量为（ 10.38±2.4）mL。因此在低位胸段和腰段的各个节段的 CSF平均容量约为 5mL，但在不同节段存在的差异较大。

早在 1990年就有研究显示，许多药物被注射至蛛网膜下隙后，其在 CSF中的分布沿椎管方向存在着浓度梯度。这种浓度梯度表明 CSF的运动并非像血液一样流动，而是以“钟摆式”振荡从而在椎管内推进。药物在鞘内的扩散与 CSF以振动形式通过相关障碍物有关，这些障碍物包括神经根、韧带或导管，可形成一个局部的涡流并增加局部的药物扩散。 

3．CSF动力学 

CSF流动的动力来自于心脏收缩、颅内和椎管内动脉的搏动，受到心率、血压和呼吸的影响。目前认为脊髓 CSF净流动极小，而是以“钟摆式”振荡方式流动。在一个心动周期，随着血管内压力的变化，先产生由头侧向骶尾侧的短暂的高速流动，随后产生相对低流速的较长时程的反方向流动。不同的节段 CSF的流速、流向和流动时程也不相同。由于受呼吸的影响，CSF在胸腰段的流速较快（见图 3-3）。

图 3-3　心动周期的不同时相脊髓不同节段 CSF的流速

红色：由头端向骶尾端流动；蓝色：由骶尾端向头侧流动；绿色：几乎不流动（引自 Kevin MT, Ying H, David CZ, et al. CNS wide simulation of .ow resistance and drug transport due to spinal microanatomy. J Biomechan, 2015, 48: 2144-2154．）

脊髓 CSF流体动力学对鞘内药物的分布有着重要的影响。计算机模拟显示：鞘内注射药物后，注射点药物浓度最高，同时向头侧和骶尾侧呈梯度扩散（见图 3-4中 A），无论脊髓蛛网膜下隙 CSF吸收导致的散流（ bulk .ow）是否存在，其对药物扩散的影响没有差别（见图 3-4中 B和 C）。相对于在理想的环形模型（无蛛网膜下隙微结构，如珠网膜小梁、蛛网膜韧带）中，药物向两侧扩散明显较慢，表明蛛网膜下隙的微结构阻碍了药物在 CSF中的扩散。

图 3-4　计算机模拟鞘内注射药物分布

（引自 Kevin MT, Ying H, David CZ, et al. CNS wide simulation of .ow resistance and drug transport due to spinal microanatomy. J Biomechan, 2015, 48: 2144-2154．）

实际应用中，药物在 CSF中的扩散要远远复杂于计算机模拟的模型。除了 CSF流体力学参数外，体位、呼吸运动、注射部位、单次注射的容量、持续输注的速率和时间、药物的脂溶性和浓度等均会影响药物在 CSF中的分布。

低容量的药物在鞘内的扩散主要受 CSF振动的频率和容量的影响，而单次高容量

（体积为 CSF总量的 10%以上）的药物在鞘内快速扩散，与 CSF混合，并不受 CSF振动的影响。但这个模拟的容量比临床上患者通过鞘内输注系统持续低流量给药还是单次自控给药都要大许多。因此，准确地预测药物从注射部位沿脊髓纵向扩散是十分困难的，药物在 CSF中也不可能均匀地分布。

（程祝强　高献忠　金　毅）

脊髓脑脊液解剖和生理学 第3章21

参考文献

［1］Reina MA, Lopez A, De Andres JA. Variation of human dura mater thickness [J]. Rev Esp Anestesiol Reanim, 1999, 46: 344-349. 

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［4］Dreha-Kulaczewski S, Joseph AA, Merboldt KD, et al. Inspiration is the major regulator of human CSF 

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［9］Kelly EJ. Cerebrospinal .uid .ow studies and recent advancements [J]. Semin Ultrasound CT MR, 2016, 37 (2): 92-99. 

［10］Sweetman B. Cerebrospinal fluid flow dynamics in the central nervous system [J]. An Biomed Engineer, 2011, 39 (1): 484-496. 

目录

第1章  鞘内药物输注技术在疼痛治疗领域的发展历程  1

参考文献 5

第 2章　鞘内药物输注技术治疗慢性疼痛的循证　　　　医学证据和医学经济学评价 6

第 1节　鞘内药物输注技术治疗慢性疼痛的证据 6第 2节　植入式鞘内泵的卫生经济学分析 8参考文献 13

第 3章　脊髓脑脊液解剖和生理学 15

第 1节　脊髓解剖学 15第 2节　脑脊液生理学 17参考文献 21

第 4章　鞘内药物输注系统植入术患者的筛选和准备22

第 1节　鞘内药物输注系统植入术的适应证和禁忌证22

第 2节　鞘内药物输注系统植入术前患者的评估和测25

第 3节　鞘内药物输注系统植入装置及其选择策略37 

第 4节　鞘内药物输注系统植入术前准备40

第 5节　鞘内药物输注系统植入术的知情同意42

参考文献 49

第5章  鞘内药物输注系统植入术的手术操作和围术期管理

第 1节　鞘内药物输注系统植入手术步骤 50

第 2节　术后管理 56

参考文献 57

第6章  常用鞘内治疗药物

第 1节　鞘内输注常用药物及其药理 58

第 2节　鞘内药物镇痛的剂量转换及选择 71

参考文献 76

第7章  鞘内药物输注系统术后维护和管理

第 1节　全植入式鞘内药物输注系统术后维护和管理 78

第 2节　半植入式鞘内药物输注系统术后维护和管理 88

参考文献 94

第8章  鞘内药物输注系统植入术并发症及处理 96

参考文献 104

第9章  鞘内药物输注系统植入术典型病例及文献复习 105

第 1节　鞘内药物输注系统植入术用于腰椎术后疼痛综合征 105

第 2节　鞘内药物输注系统植入术用于控制癌痛107

参考文献 113 

第10章  展望

第 1节　鞘内镇痛新理念  114 

第 2节　鞘内药物输注系统的研发进展  115 

第 3节　鞘内药物的展望  116 

参考文献  118