腰椎后路固定融合術后鄰近節(jié)段退變的研究進展

沈為光，何伯圣，龔沈初

(南通大學第二附屬醫(yī)院影像科，江蘇 南通 226001)

隨著腰椎椎弓根螺釘固定手術的發(fā)展和應用，腰椎后路固定融合術(posterior lumbar interbody fusion，PLIF)已成為脊柱外科經(jīng)典并廣泛用于腰椎退行性疾病的一種手術方式，這種手術方式對退行性腰椎病變的療效較好，但術后出現(xiàn)的鄰近節(jié)段退變(adjacent segment deterioration，ASD)的問題也引起了學者們越來越多的關注[1-3]。

ASD是一個廣義概念，指腰椎融合節(jié)段鄰近節(jié)段(上位或下位節(jié)段)椎間連接的退行性改變，包括椎間盤高度丟失、椎體滑脫、椎間盤突出、骨贅形成、關節(jié)突關節(jié)病變、椎體壓縮性骨折等[4]。ASD主要分為兩種，一種是僅有影像學表現(xiàn)，如鄰近節(jié)段的椎間盤信號降低、椎間隙狹窄、椎體骨贅形成以及椎小關節(jié)的退變等，稱為鄰近節(jié)段退行性變(adjacent segment degeneration，ASDeg)。這僅僅是影像學上的改變，患者并無相關的臨床癥狀。另一種則是影像學和相關的臨床癥狀同時存在，稱為鄰近節(jié)段退變性疾病(adjacent segment disease，ASDis)[5]。日本骨科協(xié)會評分標準降低≥4分或鄰近節(jié)段出現(xiàn)神經(jīng)根疼痛或馬尾綜合征時可診斷為ASDis[6]。PLIF后ASD在不同文獻中的稱謂不一，容易混淆，但現(xiàn)在大部分學者將ASD看作是單純影像學上的ASDeg。

關于ASD發(fā)生率的報道較多，但由于每篇文獻納入研究的樣本量、隨訪時間以及評估方法不同，所以報道的發(fā)生率也存在差異。研究發(fā)現(xiàn)，PLIF后ASDeg的發(fā)生率為11%～100%，而ASDis的發(fā)生率為0%～28%[7]。Meta分析顯示，PLIF后ASDeg的發(fā)生率為21.3%～31.9%，而ASDis的發(fā)生率為6.4%～10.7%[8]。現(xiàn)就近年來PLIF后ASD的研究進展綜述如下。

1 ASD的機制

國內外學者為明確ASD的發(fā)病機制及影響因素進行了大量研究，但由于ASD的病因比較復雜、影響因素眾多以及各研究納入的樣本量和研究方法不同，得出的結論也不同。盡管ASD的確切發(fā)病機制尚未完全明確，但大部分學者認為PLIF術后鄰近節(jié)段(上位或下位節(jié)段)活動度增加、椎間盤內壓力增高以及關節(jié)突關節(jié)負荷增大等生物力學改變是導致ASD發(fā)生的主要原因。Imagama等[9]研究表明，行腰4～5固定融合術后鄰近節(jié)段椎體的活動度較術前有所增加。Yurube等[10]的研究發(fā)現(xiàn)，術后鄰近節(jié)段椎間盤內的髓核細胞、纖維環(huán)以及脊索細胞數(shù)目較術前有所減少。

在脊柱生物力學方面，椎間盤與關節(jié)突關節(jié)都有重要作用。正常情況下，椎間盤主要承擔脊柱前部的負荷，而關節(jié)突關節(jié)主要承擔脊柱后部的負荷，同時也可抵抗椎體間的壓力、切力及扭力，保護椎間盤免于過度扭轉而造成的損傷。此外，在腰背部屈伸活動中椎間盤能限制腰椎的軸向旋轉、防止腰椎滑脫、維持椎體穩(wěn)定性。手術節(jié)段的固定融合制動會使鄰近節(jié)段的椎間盤和關節(jié)突關節(jié)的壓力負荷代償性增加，從而改變鄰近節(jié)段的生物力學特點。生物力學的改變會導致鄰近椎間盤以及關節(jié)軟骨負荷過重。炎癥可導致椎間盤退變以及軟骨內環(huán)境的調控機制受損，繼發(fā)細胞外基質降解破壞、關節(jié)滑膜破壞、供應關節(jié)的血管破壞[11]。

雖然大部分研究認為生物力學的改變是引起ASD的重要機制，但也有研究認為ASD僅僅是隨年齡增長而自然退變的過程，不是生物力學改變的結果[7]。Videbaek等[12]對PLIF手術患者進行8～13年的隨訪發(fā)現(xiàn)，行手術治療的患者與非手術治療的患者術后ASD的發(fā)生率基本一致，表明手術并未增加ASD的發(fā)生。而黃曉川等[13]的回顧性研究認為，鄰近節(jié)段的自然退變進程較融合固定更重要。因此，ASD也需要將腰椎的自然退變這一因素考慮在內，而不能將病因都歸因于生物力學改變。固定融合手術是否對ASD有影響，最理想的研究方法是在相似的人群范圍內比較手術與非手術患者ASD的發(fā)生率，但在實際臨床隨訪研究中，因年齡問題而難以將自然退變這一因素排除在外，所以無法得到確切結論。生物力學的改變和自然退變的進程都是ASD的重要發(fā)病機制，但兩者的影響程度目前還未明確。

2 ASD的影響因素

ASD的影響因素主要有患者自身因素和手術相關因素兩方面，自身因素包括術前鄰近節(jié)段已存的退變、年齡、性別、骨質疏松和絕經(jīng)狀態(tài)、體質指數(shù)(body mass index，BMI)；手術相關因素包括內固定的植入、融合節(jié)段的長短、術后矢狀面的平衡、手術對脊柱后方復合體的破壞等。

2.1患者自身因素

2.1.1術前鄰近節(jié)段已存在的退變 包括術前鄰近節(jié)段椎間盤和鄰近節(jié)段關節(jié)突關節(jié)已存在的退變。Lee等[14]的研究表明，鄰近節(jié)段如果術前已存在退變表現(xiàn)，則術后鄰近節(jié)段發(fā)生ASD或ASD加劇的概率會顯著增高。Anandjiwala等[15]的前瞻性研究回顧性分析了74例連續(xù)PLIF手術患者，隨訪5年發(fā)現(xiàn)，術前有相鄰節(jié)段椎間盤退變跡象的患者術后ASD的發(fā)生率明顯增加。

2.1.2年齡 腰椎椎間盤中蛋白多糖和水分的含量會隨著年齡的增長而逐漸下降，腰椎的載荷也會由椎間盤轉移至關節(jié)突關節(jié)，從而導致關節(jié)突的載荷增加，促進ASD的發(fā)生。Lee等[16]對行PLIF的490例患者進行平均51個月的隨訪發(fā)現(xiàn)，年齡>60歲的患者術后ASD的發(fā)生率是年齡≤60歲患者的2.5倍。之前提到ASD也需將腰椎的自然退變這一因素考慮進去，但單純考慮年齡的影響比較困難，且一般手術患者的年齡都偏大。

2.1.3性別 性別與ASD的發(fā)生無明顯相關性。Anandjiwal等[15]對74例行PLIF的患者進行前瞻性隊列研究發(fā)現(xiàn)，性別與ASD的發(fā)生并無相關性。Kim等[17]對69例腰椎手術后的患者行>5年的隨訪結果顯示性別與ASD的發(fā)生無相關性。同樣，高勝山等[18]、黃覓等[19]認為，性別與ASD的發(fā)生無明顯相關性。

2.1.4BMI BMI與ASD的發(fā)生有一定的相關性。Ou等[20]對190例行PLIF手術的患者行22～66個月隨訪發(fā)現(xiàn)，BMI>25 kg/m2的患者ASD發(fā)生率明顯增加。Liang等[21]的研究發(fā)現(xiàn)，BMI是術后ASD發(fā)生的重要危險因素之一。在目前的研究中，BMI>25 kg/m2被認為是術后ASD發(fā)生的一個重要危險因素，BMI越大，患者脊柱受到的縱向負荷力越大，發(fā)生退變的概率越高[22]。

2.1.5骨質疏松和絕經(jīng)狀態(tài) 雖然關于這兩方面與ASD發(fā)生的相關性研究較少，但大部分學者認為它們與ASD的發(fā)生有一定關系。女性絕經(jīng)后骨含量會急劇下降，導致固定螺釘松動，手術矯正的力線會再次失衡，從而導致ASD的發(fā)生。Park等[23]認為，絕經(jīng)狀態(tài)與骨質疏松是腰椎融合固定術后誘發(fā)ASD的危險因素。

2.2手術相關因素

2.2.1內固定的置入 Chen等[24]研究認為，內固定的置入制動了手術節(jié)段，代償性增加了鄰近節(jié)段椎間盤及關節(jié)突關節(jié)內的壓力，加速了其退變。但Ma等[25]的研究認為，內固定置入的風險主要源于螺釘，經(jīng)椎弓根置入螺釘時，如果穿入位點選擇不當可能會損傷到鄰近節(jié)段的終板及椎間盤，從而使鄰近節(jié)段的載荷發(fā)生改變，最終導致鄰近節(jié)段的退變。

2.2.2融合節(jié)段的長短 融合節(jié)段數(shù)也是影響ASD發(fā)生、發(fā)展的一個重要因素。與單節(jié)段相比，長節(jié)段的固定融合會使剩余節(jié)段的載荷進一步增加。趙宇等[26]對不同融合節(jié)段數(shù)的135例行PLIF手術的患者的中遠期預后進行比較發(fā)現(xiàn)，多節(jié)段融合患者ASD的發(fā)生率高于單節(jié)段和雙節(jié)段融合患者，分析可能是由于多節(jié)段融合的力臂過長，導致鄰近節(jié)段受壓增加。

2.2.3術后矢狀面的平衡 Tang等[27]對76例行PLIF手術的患者行至少5年的隨訪發(fā)現(xiàn)，手術節(jié)段前凸角重建不良會導致術后鄰近節(jié)段的前凸角增大，術后矢狀面失衡會增加后柱的負荷及鄰近節(jié)段的剪切力。Soh等[28]發(fā)現(xiàn)，PLIF術后單個手術節(jié)段前凸角<15°的患者發(fā)生了ASD。

2.2.4手術對脊柱后方復合體的破壞 脊柱后方復合體主要承擔脊柱后方的壓力負荷，起著張力帶的作用，如果手術過程中破壞了這些結構會導致脊柱失穩(wěn)，同時也增加了鄰近節(jié)段的載荷，從而增加術后ASD的發(fā)生率。手術對脊柱后方復合體的破壞主要包括關節(jié)突破壞以及后方棘突韌帶復合體破壞。

關節(jié)突除承擔著脊柱后方的外載荷，同時也能限制椎間盤的過度旋轉。Min等[29]對手術患者的隨訪發(fā)現(xiàn)，18例行腰椎前路融合固定術的患者術后ASD發(fā)生率為44%，30例經(jīng)后路手術的患者術后ASD的發(fā)生率為82.6%，后路術后ASD的發(fā)生率明顯高于前路，這可能與前路手術對關節(jié)突關節(jié)的破壞較少有關。關節(jié)突損傷多源于椎弓根螺釘置入，對神經(jīng)根進行充分減壓時往往需要咬除部分下關節(jié)突，從而影響鄰近節(jié)段的穩(wěn)定性，增加術后ASD的發(fā)生率。

李超等[30]認為，保留頭端后部韌帶復合體結構的完整性可減少術后ASD的發(fā)生。脊旁肌的牽引在手術過程中是不可避免的，如果肌肉受損不能承受足夠的力量，可能會加速ASD的發(fā)生。Hui等[31]研究表明，脊旁肌的牽拉損傷可導致相應節(jié)段的椎間盤退變。韌帶復合體張力帶的切除以及脊旁肌的損傷也可能是ASD的促發(fā)因素。傳統(tǒng)PLIF往往需行全椎板切除減壓，這樣會使上鄰節(jié)段的棘上韌帶和棘間韌帶失去“錨點”，從而導致鄰近節(jié)段穩(wěn)定性下降。

3 ASD的治療

PLIF術后ASD的發(fā)生已非常普遍，但并不是術后發(fā)生ASD的患者都會有臨床癥狀。對于僅有影像學改變但無臨床癥狀的患者可選擇保守治療；但對于術后出現(xiàn)腰痛、間歇性跛行等癥狀的ASDis 患者，須行二次手術治療，再次手術的目的仍然是減壓以及重建脊柱的穩(wěn)定性。由于ASDis再次手術在一定意義上屬“補救性手術”，一般手術效果不佳。手術主要包括充分減壓和廣泛固定融合。Chen等[32]對39例ASDis患者行再次手術治療后5年發(fā)現(xiàn)，77%的患者效果滿意，但仍有5例患者經(jīng)鄰近節(jié)段充分固定融合后臨床療效仍欠佳。

二次手術的方式有多種，最常見的是后路翻修手術，即行椎板切除減壓，更換原內固定或延長內固定融合手術，主要包括腰椎后路融合內固定術、腰椎經(jīng)椎間孔融合內固定術、腰椎后外側融合內固定術以及皮質骨軌跡螺釘內固定術。除后路入徑，腰椎前路融合內固定術也是處理ASD的一種方式，由于其不會對后方的關節(jié)突關節(jié)及韌帶造成損失，所以對脊柱的穩(wěn)定影響不大。腰椎側方融合內固定術是從腹壁側方自然腔隙入路，該術式創(chuàng)傷小，保留了前后韌帶的張力帶作用、不損失關節(jié)突關節(jié)，維持了脊柱的穩(wěn)定性。Palejwala等[33]報道了一組通過腰椎側方融合內固定術處理腰椎術后ASD患者的病例，結果發(fā)現(xiàn)效果確切，再次手術后各項評分均明顯改善。當然也有部分腰椎術后ASD患者通過單純減壓手術達到了緩解癥狀的目的，因此不需要再進行大范圍的減壓和融合。二次手術患者的年齡一般較大，手術風險相對較高。單純減壓手術主要包括后路椎板切除和內鏡下減壓手術。目前對于腰椎術后ASD的處理方式有多種，手術方式的選擇需要后續(xù)大樣本研究結果的指導，同時也須考慮患者的個體化需求、全身情況以及術者經(jīng)驗。二次手術的難度相對較大，所以ASD重在預防。

4 ASD的預防

有資料表明，因腰椎退行性病變而行PLIF手術者，20%～40%遠期療效不佳者是由ASD引起[34]。所以，脊柱外科醫(yī)師在行PLIF手術前應仔細了解鄰近節(jié)段的情況，充分考慮融合方式及內固定器械的影響，制訂出一個詳細、個性化的手術方案。如果術前已存在ASD更需考慮是否行一期融合。

隨著對PLIF術后影響ASD發(fā)生因素的逐步了解，脊柱外科醫(yī)師以及器械研發(fā)商都在尋找方法以減少術后ASD的發(fā)生，如選擇經(jīng)椎間孔鏡椎間盤切除術、單純椎間盤置換術、動態(tài)內固定系統(tǒng)(Wallis、Dynesys動態(tài)內固定系統(tǒng))等改變鄰近節(jié)段的生物力學，或選擇減少軟組織損傷的手術方式(如經(jīng)皮椎弓根螺釘固定、單側椎弓根螺釘固定聯(lián)合經(jīng)皮椎弓根螺釘固定)等，相關研究表明效果良好[35-36]。但上述方法均缺乏長期隨訪數(shù)據(jù)，同時由于術后ASD的病因尚未明確闡明，因此無法通過控制單一因素達到預期目的。

5 小 結

ASD可視為PLIF手術的遠期并發(fā)癥，因此外科醫(yī)師手術前必須對患者的整體情況進行全面了解，評估術后ASD發(fā)生的可能性，同時做好相應的預防措施。根據(jù)具體情況選擇適合的手術方式，從而達到更好的治療效果。目前研究的熱點和難點是評估和明確各因素對術后ASD發(fā)生的影響程度，如何減少和延緩術后ASD的發(fā)生，未來仍需進一步行多中心、大樣本研究。目前PLIF術后ASD研究的關注點多集中在椎間盤的退變、椎間隙高度的丟失、脊柱失穩(wěn)等方面，而對關節(jié)突關節(jié)的研究較少，其可作為進一步的研究對象。