脊柱融合手術(shù)術(shù)后生物力學變化的相關(guān)并發(fā)癥

梁晶峰

天津港口醫(yī)院 （天津 300456）

脊柱融合手術(shù)是通過外科方法使原本獨立的脊柱節(jié)段在生理狀態(tài)下融為一體，使其失去活動性，由此來治療相關(guān)疾病。脊柱融合手術(shù)最早由Albee和Hibbs分別在1911年報道，Albee[1]應(yīng)用自體脛骨植骨于病變椎體治療脊柱結(jié)核，Hibbs[2]應(yīng)用植骨融合術(shù)治療脊柱側(cè)彎，開創(chuàng)了脊柱融合手術(shù)的先河，在這之后脊柱融合手術(shù)逐漸成熟并成為脊柱外科中的基礎(chǔ)手術(shù)而被廣泛應(yīng)用。現(xiàn)代的脊柱融合手術(shù)由于內(nèi)固定系統(tǒng)的發(fā)展和完善，融合成功率不斷提高。然而手術(shù)對脊柱生理結(jié)構(gòu)的損傷，造成脊柱生物力學狀態(tài)的改變，由此導致并發(fā)癥，常見為鄰近節(jié)段退變和平背綜合征。現(xiàn)對其定義及發(fā)生率、發(fā)生機制、預防和治療方面進行綜述。

1 脊柱融合術(shù)后鄰近節(jié)段退變

1.1 定義及發(fā)生率

2004年，Hilibrand和Robbins[3]將鄰近節(jié)段退變（adjacent segment degeneration，ASD）定義為與手術(shù)治療位點相鄰節(jié)段椎間隙變窄，椎間盤信號降低或骨贅形成等影像學變化，這種影像學變化不一定存在臨床癥狀；當鄰近節(jié)段退變伴隨神經(jīng)根性刺激、局部疼痛等臨床癥狀時，則被定義為鄰近節(jié)段疾病（adjacent segment disease），不能將兩者混淆。Moreau等[4]報道一組107例腰椎融合術(shù)后患者，隨訪2年后發(fā)現(xiàn)其ASD發(fā)生率為29%。Wang等[5]隨訪383例頸椎退行性疾病前路減壓和椎間融合術(shù)后ASD發(fā)生率為24%。Siemionow等[6]報道頸椎后路融合術(shù)患者的ASD發(fā)生率為17.6%。而隨著隨訪時間的增加，ASD的發(fā)生率也呈顯著增加趨勢[7]。

1.2 發(fā)生機制

脊柱的活動節(jié)段包括兩個椎體與其間的關(guān)節(jié)（椎間盤、關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)），它是脊柱的基本功能單位。在日常生活中，活動節(jié)段承擔壓縮、扭轉(zhuǎn)和彎曲的綜合載荷。載荷可能是靜態(tài)的或動態(tài)的。雖然ASD發(fā)生機制還需進一步研究和探討，但毫無疑問與融合術(shù)改變了椎間關(guān)節(jié)的生物力學關(guān)系密切相關(guān)。在常規(guī)的脊柱后路手術(shù)中，將不可避免地損傷脊柱后柱的韌帶、肌肉和（或）骨結(jié)構(gòu)，并且常常累及關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)囊或關(guān)節(jié)本身，這些損傷能夠影響整個椎間關(guān)節(jié)的生物力學關(guān)系。另一方面，融合術(shù)將原本獨立的椎體節(jié)段融為一體，原先存在于椎體間的運動能力完全喪失，機體為代償將重新調(diào)整剩余未融合節(jié)段的活動度，勢必增加鄰近節(jié)段活動度，增大間盤所受的生物應(yīng)力。Kim等[8]研究表明腰椎融合術(shù)將明顯增加遠近端鄰近節(jié)段纖維環(huán)和髓核的生物應(yīng)力，這種應(yīng)力的增加將加快局部間盤的退變過程。

1.3 相關(guān)因素

有研究將影響脊柱融合術(shù)后鄰近節(jié)段退變的因素分為兩類[9]：（1）患者因素，比如患者的性別、術(shù)前脊椎的病變程度分級、患者的年齡等；（2）醫(yī)源性因素，包括融合節(jié)段長度、手術(shù)入路、脊柱生物力學是否平衡、椎間隙加壓或撐開程度等。但Shuang和Hou[10]報道相鄰節(jié)段同時減壓、近頭側(cè)相鄰節(jié)段術(shù)前存在椎管狹窄被確定為ASD的危險因素，而患者相關(guān)因素如腰椎滑脫的類型、等級和水平、手術(shù)入路、融合術(shù)式、融合節(jié)段數(shù)量、植骨類型、骨形態(tài)發(fā)生蛋白的使用、矢狀位對齊等對ASD的發(fā)生無顯著影響。Kim等[11]報道患者體質(zhì)量指數(shù)（BMI），術(shù)前CT檢查存在小關(guān)節(jié)退變，MRI顯示椎間盤退變、脂肪變性、椎旁肌的相對橫截面面積（CSA）較小與術(shù)后發(fā)生ASD顯著相關(guān)。

1.4 預防及治療

嚴格遵守手術(shù)適應(yīng)證是預防ASD的關(guān)鍵。根據(jù)患者疾病病種、嚴重程度、治療期望值、生存期、并發(fā)癥等制定個體化治療方案，最大限度降低損傷、提高療效、改善患者的生命質(zhì)量。Tian等[12]認為保留足夠的椎間盤高度和腰椎前凸對ASD預防十分重要。針對腰椎融合術(shù)后的鄰近節(jié)段退變，如果沒有臨床癥狀，也無須特別積極治療，只需進一步觀察和隨訪。而癥狀性鄰近節(jié)段退變，往往合并嚴重的腰腿痛、神經(jīng)功能障礙，可能需要再手術(shù)治療。手術(shù)治療的方法通常是減壓和固定，或現(xiàn)有內(nèi)固定物的延伸。傳統(tǒng)上，最常用的方法仍然是后路椎板切除術(shù)和椎弓根螺釘固定術(shù)。近年來脊柱固定和減壓的新型方法也被證明在癥狀性ASD治療中是有效的，包括后路腰椎椎體間融合術(shù)（PLIF）[13]、經(jīng)椎間孔腰椎體間融合術(shù)（TLIF）、前路椎間融合器（ALIF）、棘突間間隔器和全椎體關(guān)節(jié)成形術(shù)等。Louie等[14]報道應(yīng)用單側(cè)腰椎椎體間融合術(shù)治療癥狀性ASD，認為該術(shù)式安全有效，具有較低的術(shù)后復發(fā)率和并發(fā)癥發(fā)生率。Tu等[15]應(yīng)用獨立前外側(cè)腰椎椎體間融合術(shù)治療癥狀性ASD，取得滿意的療效，此類手術(shù)安全性高、創(chuàng)傷小、恢復快，可作為癥狀性ASD的替代手術(shù)，有著廣泛的適應(yīng)證。Palejwala等[16]則提出微創(chuàng)外側(cè)椎間融合技術(shù)是治療腰椎A(chǔ)SD的一種可行的選擇，外側(cè)入路結(jié)合微創(chuàng)術(shù)式，使前縱韌帶、后縱韌帶及后張力帶保持完整，避免了脊椎穩(wěn)定性的再次破壞。

2 術(shù)后平背綜合征

2.1 定義及發(fā)生率

正常腰椎存在生理前凸，與胸椎的后凸及頸椎的前凸構(gòu)成了人體脊椎的生理曲線。平背綜合征指腰椎術(shù)后前凸減小，患者軀干前傾，若不屈曲膝關(guān)節(jié)則無法站直，由此產(chǎn)生進行性加重的腰痛或疲勞；影像學表現(xiàn)為從C7椎體向下的垂線落到骶椎的前方。確定腰椎前凸的正常范圍以及正常值下限對診斷來說必不可少。但腰椎前凸的測量方法多樣，測量的節(jié)段各有不同，從而使前凸的下限難以測定。大多數(shù)醫(yī)師將L1椎體上緣作為近端的測量水平，而遠端的測量水平則是L5椎體的下緣和S1椎體的上緣都被使用。腰椎向遠端前凸越大，兩個最遠端節(jié)段的前凸越貢獻大部分的腰椎前凸角度。有報道認為，從L1-5椎體平均前凸角度為40°～44°，正常值在20°～40°[17]。如果包括 L5/S1椎間盤，則平均前凸角度在55°～72°。因此腰椎前凸的正常值范圍很寬，為20°～80°。根據(jù)上述數(shù)值，一般認為當術(shù)后測量腰椎前凸小于20°時，對診斷平背綜合征有重要意義。平背綜合征的發(fā)生率在不同報道中存在較大差異。Swank和Mauri[18]報道應(yīng)用哈氏棒治療成年脊柱側(cè)彎，222例中5%發(fā)生明顯前凸減小。Luque系統(tǒng)最初被認為可以降低平背綜合征的發(fā)生率，但報道發(fā)現(xiàn)在L5椎體或骶骨處使用Luque系統(tǒng)有40%患者出現(xiàn)前凸減小，15%出現(xiàn)明顯的疼痛或外觀改變[19]。

2.2 病因

最初平背綜合征是在治療脊柱側(cè)彎中使用Harrington系統(tǒng)內(nèi)固定后觀察到的[20]。脊柱側(cè)彎的矯形手術(shù)，若僅使用脊柱融合術(shù)，并不會減小患者腰椎的前凸。而Harrington系統(tǒng)通過撐開棒矯正脊柱側(cè)彎，會減小腰椎的生理前凸，導致脊柱重心向前移動、矢狀面失穩(wěn)，患者通過代償活動來維持平衡，如過伸未融合區(qū)域的脊柱或屈髖屈膝等。隨著腰椎融合術(shù)在腰椎滑脫、腰椎管狹窄等疾病中的大量應(yīng)用，導致了另一種平背綜合征的出現(xiàn)。對退變性腰椎疾病進行腰椎融合術(shù)，若腰椎生理前凸恢復不良，將使鄰近節(jié)段的生物力學形態(tài)發(fā)生改變，鄰近節(jié)段受力增加，加重鄰近節(jié)段退變，進而局部喪失代償，出現(xiàn)矢狀面失衡[21]。而以下因素可促使平背綜合征的發(fā)生：（1）在L5下緣或S1椎體應(yīng)用內(nèi)固定器械撐開；（2）胸腰段后凸大于15°，特別是合并胸椎后凸減小；（3）融合節(jié)段的鄰近節(jié)段在術(shù)前已經(jīng)發(fā)生退變。

2.3 預防及治療

預防平背綜合征的重點包括：（1）避免下腰椎節(jié)段融合；（2）首次手術(shù)時應(yīng)保持正常的腰椎前凸；（3）手術(shù)設(shè)計應(yīng)考慮到全髖的活動度，特別是髖關(guān)節(jié)后伸的范圍。平背綜合征需要手術(shù)治療，手術(shù)包括畸形的矯正，即經(jīng)融合節(jié)段的一個節(jié)段或多個節(jié)段的楔形閉合截骨，同時根據(jù)情況進行前路的松解及植骨；手術(shù)目的是恢復正常矢狀位序列，使頭至髖、C7至L5/S1在一條垂線上或略偏后。Miura等[22]報道通過使用VICON系統(tǒng)對術(shù)后平背綜合征患者進行了3D步態(tài)分析并計算了動態(tài)矢狀垂直軸，以此為依據(jù)進行矯形手術(shù)，術(shù)后患者的腰痛和步態(tài)障礙明顯改善。Nagamoto等[23]回顧性分析1 112例后路腰椎椎體融合術(shù)患者，其中有0.4%的患者發(fā)生醫(yī)源性平背綜合征，對于以上患者，通過對腰骶融合及全腰椎融合進行治療，其認為單純腰椎矯形融合術(shù)很難恢復丟失的腰椎前凸，需要同時進行腰骶融合；此外腰骶融合可以矯正代償性骨盆后傾，糾正身體姿態(tài)和步態(tài)。

綜上所述，脊柱外科醫(yī)師應(yīng)該充分重視由脊柱融合手術(shù)導致的生物力學改變從而引起的并發(fā)癥，減少并發(fā)癥的主要方法仍是以預防為主。隨著脊柱融合新技術(shù)和非脊柱融合技術(shù)的發(fā)展，相關(guān)并發(fā)癥的發(fā)生率有望得到進一步的改善。