Media container
3.2 實驗流程
3.4.1 流變性質
線性雙相數學模型的統御方程式(governing equation)如式 3-2 所示，HA代表 聚合模數(aggregate modulus)，ǩ 代表滲透性(permeability)，u(z, t)代表椎間盤位移 量(disc displacement)，z 代表從椎間盤從中心縱向往外延伸的直線距離，t 則代表 負載時間；其中，初始條件(initial condition)為 u(z,0) = 0，邊界條件(boundary condition)為 u(0,t) = 0。椎間盤流變學線性雙向數學模型中 HA跟ǩ 這兩項材料參 數可透過潛變測試(creep test)求解，潛變測試中椎間盤所受應力可由式 3-3 表示 (i.e., 範圍由椎間盤中心 z = 0 至椎終板邊緣 z = h/2)，其中 p(z, t)代表椎間盤受壓 狀態時內部液體壓力，應力值σ(t)於實驗中為定值(i.e., -PA)，假設邊界條件為椎 終板端液體壓力為零(i.e., p(h/2, t) = 0)，此時式 3-3 可由式 3-4 表示，最後計算得 到此式通解(general solution)如式 3-5 所示。
1
ǩ 0 式 3 2
σ , 式 3 3
式 3 4
u z, t 2 1
12
1 2
2
4 ǩ 1
2 式 3 5
25
Free vibration period
τd
26 3.5 統計分析方法
以單因子變異數分析法(One-way ANOVA)分析「健康組(I)」、「蛋白質變性組 (T)」「蛋白質變性後治療組(G)」、「蛋白質變性加破壞組(TF)」、「蛋白質變性加破 壞後治療組(GF)」五組間是否有顯著性差異，使用 LSD 後設分析法判定 p 值<0.05 代表兩組間具顯著性差異。動態性質測試中，各組疲勞負載前後(0min,30min)的 比較使用相依樣本T 檢定(pair t-test)分析，判定 p 值<0.05 有顯著性差異。
28 4.1.2 流變性質測試
健康椎間盤於培養一週後的聚合模數為1.737 (0.478) MPa、液體滲透度為 0.269 (0.038) x10-15m4/Ns，蛋白質變性水解後使得椎間盤聚合模數顯著下降為 1.304 (0.244) MPa (p=0.027)、液體滲透度也顯著下降成 0.197 (0.052) x10-15m4/Ns (p=0.007)；若再加上疲勞破壞，相對於蛋白質變性組，其椎間盤聚合模數 1.478 (0.283) MPa 沒有顯著變化 (p>0.05)，但液體滲透度顯著下降為 0.143 (0.041) x10-15m4/Ns (p=0.040)，如表 4-1 所示。加入梔子素交聯會使得蛋白質水解後的椎 間盤聚合模數及液體滲透度皆趨近於健康椎間盤(HA=1.8090.315 MPa; ǩ=0.224
0.062 x10-15m4/Ns)，與治療前比較，聚合模數上升且有顯著性差異(p=0.011)，但 液體滲透度沒有顯著變化；然而，對於水解後加入疲勞破壞的椎間盤，梔子素交 聯會使得聚合模數及液體滲透度皆有上升趨勢(HA=1.9060.479 MPa; ǩ=0.204
0.056 x10-15m4/Ns)，相對於治療前有顯著性差異(p=0.028, p=0.021)，如表 4-2 所 示。流變學性質測試之整體結果如圖 4-2 及圖 4-3 所示。
表 4-1 模擬不同退化階段對於椎間盤聚合模數及液體滲透度的影響 聚合模數HA (MPa) 液體滲透度ǩ (x10-15m4/Ns) 蛋白質變性 1.304 (0.244) 0.197 (0.052)
變性+疲勞破壞 1.478 (0.283) 0.143 (0.041)
p-value p>0.05 *p=0.040
表 4-2 使用梔子素治療對於不同退化階段之椎間盤影響
蛋白質變性 蛋白質變性+疲勞破壞
HA(MPa) ǩ(x10-15m4/Ns) HA(MPa) ǩ(x10-15m4/Ns)
治療前 1.304 (0.244) 0.197 (0.052) 1.478 (0.283) 0.143 (0.041) 治療後 1.809 (0.315) 0.224 (0.062) 1.906 (0.479) 0.204 (0.056) p-value *p=0.011 p>0.05 *p=0.028 *p=0.021
33
以下將模擬不同退化階段之椎間盤動態性質比較整理成表 4-3，另外將不同退化 階段之梔子素治療效果整理成表 4-4。
表 4-3 模擬不同退化階段對於椎間盤動態性質的影響
循環負載前 (0min) 循環負載後 (30min) K (N/mm) C (Ns/mm) K (N/mm) C (Ns/mm)
蛋白質變性 555.41 (51.46) 0.457 (0.089) 606.55 (83.41) 0.411 (0.071) 變性加破壞 601.01 (75.31) 0.380 (0.070) 675.70 (38.24) 0.299 (0.102)
p-value p>0.05 *p=0.044 p>0.05 *p=0.013
表 4-4 使用梔子素治療對於不同退化階段之椎間盤動態性質的影響
蛋白質變性 蛋白質變性+疲勞破壞
K (N/mm) C (Ns/mm) K (N/mm) C (Ns/mm)
循環負載前 (0 min)
治療前 555.41 (51.46) 0.457 (0.089) 601.01 (75.31) 0.380 (0.070) 治療後 608.09 (70.21) 0.541 (0.069) 618.17 (54.86) 0.483 (0.050) p-value p>0.05 *p=0.033 p>0.05 *p=0.009
循環負載後 (30 min)
治療前 606.55 (83.41) 0.411 (0.071) 675.70 (38.24) 0.299 (0.102) 治療後 699.22 (76.84) 0.478 (0.062) 678.01 (85.68) 0.414 (0.077) p-value *p=0.012 p>0.05 p>0.05 *p=0.010
35 4.2.2 染色切片
由於椎間核構造為凝膠狀組織，故切片過程中容易分離脫落，大部分封存之 試樣玻片中椎間核組織所剩不多，故椎間環整體組織觀察使用5X 顯微鏡，而比 起椎間環相對微量的椎間核則使用10X 顯微鏡觀察拍攝之。
健康組：由圖中可以看出椎間環組織排列整齊且分層明顯，免除掉平行的切 片刀痕，可發現各層組織間有小縫隙存在，整體椎間環走向微微向外突出，表徵 正常無破壞；椎間核部分，組織分布均勻無異樣。(圖 4-9)
蛋白質變性組：可以明顯看出打入胰蛋白酶變性的組織已經失去椎間盤原有 抗壓強度，使得椎間環組織整體向外突出，且組織邊界變得不明顯，內部分層開 始產生剝離的現象；椎間核變性水解後，可以看到結構變得不完整，組織分布有 些區域零散、有些則聚集在一起，整體表現不均勻。(圖 4-10)
蛋白質變性後治療組：蛋白質變性水解後加入梔子素治療，椎間環組織分層 依舊不如健康椎間盤明顯，但可以發現梔子素對於組織強度有回復的作用，使得 原本蛋白質變性後應該向外突出的椎間環回復至類似於健康椎間盤的組織走向；
椎間核組織經梔子素治療後，可以從圖中發現組織有被凝聚的現象，使得群聚數 量增加、零星散布的組織數量減少。(圖 4-11)
蛋白質變性加破壞組：若對已變性之椎間盤作機械式疲勞破壞，則由圖中觀 察到，椎間環組織間出現大量裂縫及缺損，且缺損部位組織走向紊亂不一致；椎 間核組織較為零散不緊密，從圖中可看出疲勞破壞對於椎間核影響不大，其組織 分布與蛋白質變性組有相同的特徵。(圖 4-12)
蛋白質變性加破壞後治療組：使用梔子素治療已被蛋白質變性且疲勞破壞的 椎間盤，可以從切片圖中看出其椎間環組織有多處明顯損傷，但椎間環彎曲突出 的曲率不大且排列走向較為一致，推測梔子素使變性水解後的組織增強鍵結，並 回復部分機械強度；從椎間核部分可以看出，組織排列變得較緊密，表徵類似於 蛋白質變性後治療的組別。(圖 4-13)
38