腰椎后路非融合固定系統的臨床應用進展

趙干,陳長青

(1.福建中醫藥大學骨傷學院 ,福建 福州 350108;2.解放軍第一七五醫院骨科醫院,福建 漳州 363000)

融合術是治療脊柱退變的金標準,但融合后會產生一系列問題[1]。因此,有人提出了非融合固定的概念,也可稱為動態固定系統,即保留有益運動和節段間負荷傳遞的穩定系統,不做椎體間融合。非融合固定系統可有效改善腰椎節段間的應力傳導,從而緩解疼痛并預防鄰近關節退變,其遠期效果在于異常活動被控制后,椎間盤在動態固定保護下可以自身修復或延緩退變[2]。絕大多數臨床結果顯示,非融合療效與傳統融合術相當,但創傷小,不會增加鄰近節段繼發退變等風險,更符合脊柱生理性穩定。本文就臨床應用的腰椎后路非融合固定系統的原理及應用情況作一綜述。

1 棘突間撐開系統

1.1 Wallis系統 Wallis是最早研制成功并應用于臨床的腰椎棘突間撐開裝置。第 1代 Wallis系統由鈦內固定器和 2條滌綸索帶組成。鈦內固定器由 2條滌綸索帶固定于棘突間。整個系統呈“H”形,在棘突間形成一個“漂浮”裝置,對椎體沒有直接的固定作用,但可減輕椎間盤后部纖維環的負荷,明顯增加失穩節段前伸后屈的穩定性。在 2002年,Senegas等[3]又以聚醚醚酮為原料代替鈦,改進制造出第 2代固定裝置 ,即 Wallis內植物系統。 Senegas等[3]建議 Wallis系統的適應證如下。a)大塊椎間盤突出切除術后,椎間盤組織喪失較多;b)椎間盤再次突出,需二次手術;c)L5骶化的椎間盤切除;d)融合術后相鄰節段的椎間盤退變;e)單一的 ModicⅠ型椎間盤退變導致的慢性下腰痛;f)應用部分椎板切除的方法治療椎管狹窄,包括切除部分椎板上緣。楊述華等[4]經過臨床研究后認為,Wallis棘突間動態穩定系統作為一種預防及治療腰椎疾病的“非融合-動態穩定”手術,可以保留腰椎被固定節段的活動性及解剖結構的完整性,同時維持節段穩定性,促進退變椎間盤的恢復,并通過保留手術節段脊柱運動功能而預防相鄰節段椎間盤退變,可獲得良好的臨床效果。雷仲民等[5]也認為,腰椎棘突間動態穩定系統治療符合其適應證的腰椎退行性疾病,臨床療效良好,操作簡單,手術時間短,損傷小,出血少且可避免融合技術引起的不良后果。 Senegas等[6]最新研究表明,接受 Wallis內固定患者 13年后仍表現為良好的臨床效果,并且 80%的患者免于接受融合術。

1.2 X-Stop系統 它是另一種鈦質棘突間內置物系統,由橢圓形襯墊 (中軸)、組織擴張器以及兩側的擋翼組成,其材料為鈦合金。術中將 X-Stop系統植入棘上韌帶和黃韌帶之間,其擋翼可以防止前移,棘上韌帶可以為器械提供遮擋,防止其后移。它分散了椎體間的壓力,使腰椎處于輕度屈曲位,允許患者保留一個相對正常的體位而非過度的屈曲。雖然它并沒有同棘突等骨質相連接,但是襯墊可在矢狀面上限制脊柱的活動,起到穩定脊柱的作用。在 2005年,X-Stop系統被美國食品和藥品管理局同意應用于臨床。從文獻報道來看,X-Stop系統主要用于治療有神經癥狀的特別是伴輕、中度神經源性跛行的退變性腰椎管狹窄癥[7-8],而嚴重骨質疏松、相關節段的強直、顯著脊柱側凸以及大于 25%的脊柱滑脫,則視為該裝置的禁忌證[9-10]。Siddiqui等[11]對比了患者術前和接受 X-Stop系統內置物治療術后 M RI的變化,從影像學上也證實了術后椎間孔和椎管面積的增加。而 Verhoof等[12]在一組接受 X-Stop系統治療的 12例退變性滑脫所致腰椎管狹窄癥的患者中發現,4例患者癥狀沒有任何緩解,3例患者在 2年隨訪時出現疼痛、神經源性跛行及神經癥狀加重等表現,最終有 7例患者接受了二期減壓及融合手術治療。Barbagallo等[13]也認為 ,雖然 X-Stop系統可以作為一種有效的治療選擇,但它不是所有腰椎退變患者的理想選擇,不但需要從臨床指證上考慮,更重要的是要考慮病人的解剖特征。目前,關于 X-Stop系統還存在爭議 ,缺乏中遠期的療效觀察。

1.3 Coflex系統 該系統由法國學者 Samani在 1994年提出,其材料為鈦合金。因其側面觀為橫行的“U”形,所以最初把它稱為棘突間“U”形系統。在“U”形主結構上下端有兩個“夾狀”固定翼結構(一個偏前,一個偏后)可夾緊固定上、下棘突,允許在相鄰連續節段的棘突間同時使用[14]。和 Wallis相似,術中必須移除棘上和棘間韌帶,以一種預壓縮模式置入棘突間,這樣在腰椎屈伸活動中都能對抗上下棘突間的壓迫并盡可能維持內固定物的位置。正確置入后能維持棘突間高度,在后伸位時表現為動態壓縮,允許腰椎屈曲,旋轉中心靠近椎管,增加了旋轉的穩定性。目前 paradigm公司推薦的主要適應證如下。a)影像學證實為中到重度的椎管狹窄伴神經源性跛行和 /或根性癥狀分別位于 1到 2個節段;b)在穩定的Ⅰ度滑脫等情況下 L1～5的區域伴或不伴有下腰痛癥狀;c)腰椎管狹窄癥經微創減壓后,維持植入節段穩定;d)融合后 2個鄰近節段以內。Kong等[15]將 Coflex系統和后路腰椎椎間融合術進行了對比研究,認為對于伴有輕度節段不穩的腰椎管狹窄癥患者,棘突間撐開器不僅具有同后路腰椎椎間融合術類似的臨床療效,而且由于植入后對鄰近節段的應力減小而優于后路腰椎椎間融合術。此外,李忠海等[16]最新臨床研究也顯示,腰椎退行性疾患患者行 Coflex植入后,術后椎間隙高度得到恢復,末次隨訪高度未見明顯丟失,疼痛視覺模擬評分(visualanaloguescale,V AS)由術前的(7.9±1.1)分減至末次隨訪的(2.6±0.7)分 ,Oswestry功能障礙指數由術前的(58.2±9.6)%減至末次隨訪的(26.8±3.4)%,與術前相比均有顯著性差異(P＜0.01)。作者認為腰椎退行性疾患微創減壓術后植入 Coflex棘突間穩定裝置,在腰痛、神經源性跛行以及患者滿意度上顯示出了良好的效果。盡管如此,由于缺乏中長期的隨訪結果報道,有關 Coflex系統的臨床療效有待于進一步研究。

2 棘突間壓縮系統

2.1 彈性韌帶 該系統即穿過棘突間的 Bronsard韌帶,直接環繞于棘突間,通過彈性回縮作用拉緊相鄰棘突,穩定腰椎并給椎間盤減壓,其不需要任何金屬錨定。Caserta等[17]報道單獨利用彈性韌帶穩定腰椎或作為鄰近節段的輔助固定,其適應證如下。a)輕度的腰椎不穩;b)年輕患者椎間盤的早期退變;c)椎間盤突出復發伴或不伴有瘢痕組織形成;d)腰椎管狹窄癥。他們認為在 L4～5單節段應用彈性韌帶的效果最好,L5～ S1節段應盡量避免應用。自 1994年以來已經在82例患者中應用了該系統,獲得了較好的效果,遺憾的是沒有提供關于系統材料和臨床結果的詳細資料。

2.2 環狀韌帶 Garner等[18]發明了一種張力帶裝置 ,稱為環形系統。該系統由編織的聚乙烯索和鎖定夾組成,應用時將纜繩穿過置于上下棘突基底部的兩個鎖定夾,固定于棘突間并用夾子鎖定,其基本原理與彈性韌帶相似。聚乙烯纜繩柔韌性好,操作方便,而且與骨面相容性好。 Garner等[18]研究不同的線纜固定系統的靜態張力、疲勞張力、剛度及松動性等,發現環形韌帶的強度與鈦纜相當,并有防滑的夾子來維持張力,結合了金屬和聚合物系統的優點,消除了剛性線纜環繞于棘突間在腰椎扭轉時產生的切割作用。

3 經椎弓根固定系統

3.1 Graf韌帶 它是最早使用的非融合固定系統,由非彈性的高分子聚乙烯圓環加壓后套在椎弓根釘尾端,拉緊固定,通過限制腰椎節段的前屈活動達到穩定的作用。Graf等[19]認為腰椎退變、不穩產生的疼痛是由關節突關節異常的旋轉活動引起的,本系統可以鎖住關節突關節面,限制異常旋轉活動從而緩解失穩引起的疼痛,同時保留一定的屈伸活動。 Saxler等[20]對 26例行 Graf韌帶成形術和 26例行融合內固定患者平均隨訪 79個月,發現兩組之間在 Oswestry評分、腰椎檢查結果評分及視覺類比疼痛評定分數沒有顯著性差異,并認為 Graf韌帶成形術和融合內固定臨床療效相似。 Onda等[21]利用 Graf固定系統治療退變性脊柱失穩,經過至少 5年的隨訪,認為 Graf系統能獲得很高的融合率,同時能提供腰椎三維的穩定,但 Graf系統在治療腰椎退變性病變時,需把握適應證。Kanayama等[22]通過對 56例患者 10年以上的隨訪發現,Graf韌帶對于退行性的脊柱滑脫和屈曲型不穩的效果良好,對于脊柱畸形的矯正作用有限,不適用于退行性脊柱側凸和繼發性滑脫,其適應證為輕度的脊柱滑脫、屈曲型不穩。因此 ,目前對于 Graf韌帶的適應證及療效還有待于進一步的臨床應用來明確。

3.2 動態中和固定系統(Dynesys系統) 該系統是由 Stoll等[23]對 Graf系統改進設計而成,其由鈦合金椎弓根釘、聚乙烯管芯和碳纖維套管三部分組成,通過椎弓根釘將 Dynesys系統錨定在椎體上,套管置于椎弓根釘帽之間,固定用的管芯穿過套管連接相鄰椎弓根釘。按照 Stoll的設想,管芯具有一定的張力,套管對抗壓縮力,通過椎弓根釘連接產生的動態推拉關系,提供固定節段的穩定性,整套裝置的內在穩定性可對抗折彎力和剪切力,并在各個平面控制異常活動,同時保留一定的活動度。 Sengupta等[24]認為其適應證如下。a)腰椎管狹窄或退行性腰椎滑脫導致的神經源性疼痛或腰背痛;b)單節段或多節段椎間盤退變導致的腰背痛;c)減壓手術導致的醫源性腰椎不穩;d)退行性脊柱側彎導致的腰椎管狹窄并處于進展期。Schaeren等[25]對 26例老年腰椎管狹窄伴有退行性腰椎滑脫患者采用 Dynesys和減壓術,術后平均隨訪 52個月,結果顯示術后 2年疼痛視覺模擬評分和平均行走距離明顯改善,術后 4年仍保持不變;影像學檢查顯示,退變性腰椎滑脫沒有加重,并且運動節段保持穩定。Cakir等[26]回顧性分析腰椎融合術和 Dynesys內固定術前后的影像學表現,認為腰椎融合術和 Dynesys內固定術后都沒有改變固定節段相鄰節段的腰椎活動度,但腰椎融合術后整個腰椎及固定節段的活動度有明顯減小,而 Dynesys內固定術后整個腰椎及固定節段的活動度沒有明顯改變。Mario等[27]的回顧性研究發現,Dynesys系統植入后,Oswestry指數、Roland Morris Disability問卷、V AS腰腿疼痛分級都有明顯改善,作者認為,基于椎弓根釘的動態穩定系統和減壓性椎板切除術為老年性腰椎退變患者提供了一個安全的過程,它能夠保持足夠的穩定性以阻止側凸和不穩的發展,并能夠大面積地切除椎板以預防椎管狹窄,這種非融合固定技術與融合術相比損傷小,并且在最后的隨訪中,臨床效果得到明顯的改善。

4 經關節突關節固定系統

4.1 TO PS系統 TOPS系統屬于關節突關節置換術的一種,是一個整體的裝置,由一個鈦“三明治”和一個內鎖定的聚碳酸脂聚氨脂(PcU)連接結構組成[28-29]。結構中可變形的PcU元件能使鈦板間產生相對運動,使其產生軸向旋轉、側彎、伸屈運動。內部結構限制軸向旋轉正負 1.5°、側彎正負5°、伸 2°、屈 8°。 植入物也限制了過度的前后矢狀位平移活動。TO PS系統使用 4個標準羥基磷灰石涂層的萬向椎弓根螺釘固定至椎體。PcU緩沖器的內部結構從根本上起到限制運動的作用,TOPS裝置固有的緩沖特性可以分散由脊柱節段運動產生的應力。另外,因為 PcU元件在垂直方向上具有一定的“震動吸收”的特性,垂直負荷經橫棒通過質心一定程度上也可以被吸收。這些特點不僅保留了脊柱幾乎全部的運動,而且降低了鄰近節段和釘骨界面的應力。 McAfee等[29]前瞻性多中心臨床試驗中,有 29例中到重度腰椎管狹窄的患者接受了 TO PS系統植入,經過術前及術后 6周、3個月、6個月、12個月的評價,V AS及 Oswestry功能障礙指數評分較術前明顯降低,TOPS系統不僅保留了腰椎的活動度,而且其近期臨床效果也與傳統融合術一樣好。

4.2 FENIX系統 FEN IX脊柱小關節表面置換植入物主要由三部分組成,即 FENIX脊柱上關節表面置換組件、FENIX脊柱下關節表面置換組件和 FENIX鎖定螺釘。它主要用于由于小關節退變引起的下腰痛,不僅可以改善關節炎關節面的功能而不破壞周圍組織和支撐結構,而且可以模擬出正常脊柱小關節的功能和活動度,是一種安全有效的假體。

5 展 望

綜上所述,腰椎后路非融合固定系統在腰椎退行性病變的治療中具有重要的意義,是一個值得深入研究的課題。非融合固定是對傳統手術模式的改進,在去除病變的同時,保留相應節段的功能,減少手術創傷,并最大限度地降低潛在的神經損傷風險。非融合固定時椎間盤應力分布更符合生理性狀態,其靈活性可以避免相鄰節段的退變,在減少椎間盤負荷的同時,又能保證一定范圍內的運動,也為椎間盤自身的修復或延緩退變創造了條件。目前,多種非融合固定系統已經應用于臨床,大部分獲得了與融合術相類似的效果,但由于缺乏中長期的對照研究,我們尚不能完全確定他們與融合術相比較的結果,而且非融合固定系統需要終身提供固定作用,他們是否會隨著時間的推移而出現固定強度減弱、螺釘松動甚至疲勞折斷?如何在重建腰椎穩定性的同時保留椎體間的運動?如何確立每個固定系統的最佳適應證?這些問題都有待于進一步的研究。相信隨著生物力學的發展和新固定裝置的研發,腰椎后路非融合固定系統會朝著恢復脊柱生理性穩定和提高優良率的方向發展。

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