頸椎融合術(shù)后鄰近節(jié)段退變的研究現(xiàn)狀

逄 川，海 涌，楊晉才，劉玉增

頸椎病是脊柱外科的一種常見(jiàn)病，尤其在老年人群中十分普遍。外科治療通常是切除頸椎椎間盤(pán)和骨贅，然后行椎體間融合。自20 世紀(jì)50 年代Cloward［1］和Robinson 等［2］首次介紹了頸椎前路減壓融合術(shù)(anterior cervical discectomy and fusion，ACDF)起，頸椎融合術(shù)便一直被廣泛使用，成為了外科治療頸椎疾患的標(biāo)準(zhǔn)術(shù)式。盡管融合術(shù)已較為成熟，但它可能導(dǎo)致鄰近節(jié)段椎間盤(pán)應(yīng)力升高，因而加速鄰近節(jié)段退變，導(dǎo)致臨床癥狀，即所謂的鄰近節(jié)段?。?］。近年興起的人工頸椎椎間盤(pán)置換術(shù)(cervical disc replacement，CDR)成為了脊柱外科醫(yī)生們的新寵，人們希望這種新技術(shù)能夠保留頸椎自身活動(dòng)度，降低鄰近節(jié)段退行性變(adjacent segment degeneration，ASD)的發(fā)生率。目前短期隨訪結(jié)果十分令人鼓舞［4］，長(zhǎng)期隨訪是否仍能令人滿意，取決于它是否切實(shí)減少了ASD 的發(fā)生。這就需要在長(zhǎng)期隨訪中證明人工頸椎椎間盤(pán)既保留了手術(shù)節(jié)段的活動(dòng)度，又具有較低的ASD 發(fā)生率。

1 影響融合術(shù)后ASD 的因素

多種因素影響著脊柱融合術(shù)后ASD 的發(fā)生，邱貴興等［5］總結(jié)的主要因素包括:生物力學(xué)因素(如鄰近節(jié)段活動(dòng)度及負(fù)荷增大、抗剪力作用減弱、鄰近節(jié)段繼發(fā)性損傷、小關(guān)節(jié)峽部結(jié)構(gòu)減弱)、椎間盤(pán)因素(如鄰近節(jié)段已有退變、椎間隙應(yīng)力集中)、融合和/或固定因素(如單/多節(jié)段融合、融合方式、內(nèi)固定存在與否、內(nèi)固定物強(qiáng)度)，以及機(jī)體自身解剖學(xué)異常、生理曲度變化、患者年齡、工作性質(zhì)等因素。

2 頸椎融合術(shù)對(duì)ASD 的影響

就目前的研究成果看來(lái)，頸椎融合術(shù)所致ASD的發(fā)病機(jī)制還有待明確。有關(guān)頸椎A(chǔ)SD 的研究主要包括影像學(xué)研究、生物力學(xué)研究和臨床研究。

2.1 影像學(xué)研究

ASD 的影像學(xué)發(fā)生率為14%～92%不等［6］，會(huì)有如此巨大差異的原因主要在于ASD 尚缺乏統(tǒng)一的判定標(biāo)準(zhǔn)。Goffin 等［7］在一項(xiàng)研究中對(duì)頸椎融合術(shù)后的患者進(jìn)行了平均8 年的隨訪，得出的影像學(xué)ASD 發(fā)生率為92%，這就可能是由于過(guò)度地統(tǒng)計(jì)了輕微的椎間盤(pán)改變而沒(méi)有考慮臨床癥狀。在Maldonado等［8］的回顧性研究中，190 名患者中105名行ACDF，85 名行CDR，術(shù)后進(jìn)行最少3 年的隨訪后結(jié)果顯示CDR 組頸椎活動(dòng)度得以保留(每年雖有小幅度的降低)，ASD 發(fā)生率ACDF 組為10.5%，CDR 組則為8.8%，但2 組間癥狀性ASD 無(wú)顯著差異。

2.2 生物力學(xué)研究

生物力學(xué)研究證據(jù)表明融合術(shù)后鄰近節(jié)段活動(dòng)度及所受應(yīng)力增大［9］。增加的應(yīng)力可能加速退變的進(jìn)程，導(dǎo)致臨床癥狀。Eck 等［9］在頸椎尸體標(biāo)本上進(jìn)行單節(jié)段固定，研究相鄰節(jié)段的椎間盤(pán)內(nèi)壓和運(yùn)動(dòng)。他們發(fā)現(xiàn)椎間盤(pán)內(nèi)壓在頸椎屈曲時(shí)最大，手術(shù)上位節(jié)段增加73%，下位節(jié)段增加45%。Prasarn等［10］又在單節(jié)段融合基礎(chǔ)上延長(zhǎng)為雙節(jié)段融合，結(jié)果發(fā)現(xiàn)融合延長(zhǎng)后鄰近節(jié)段活動(dòng)度改變更大。腰椎融合的生物力學(xué)研究也證明了類似的趨勢(shì)，即相鄰節(jié)段的活動(dòng)度和椎間盤(pán)內(nèi)壓力增加［11］。雖然嚴(yán)格來(lái)講這并不直接適用于頸椎，但也具有一定的參考價(jià)值。

Finn 等［12］在體外生物力學(xué)研究后證明置入保留一定活動(dòng)度的頸椎人工椎間盤(pán)假體，鄰近節(jié)段的活動(dòng)(屈、伸、側(cè)曲和旋轉(zhuǎn))沒(méi)有發(fā)生改變，而融合術(shù)后則使未融合節(jié)段活動(dòng)增加。而Rohlmann 等［13］利用有限元分析計(jì)算了椎間盤(pán)在置入堅(jiān)固內(nèi)固定后椎間盤(pán)內(nèi)壓(intradiscal pressure，IDP)，僅發(fā)現(xiàn)術(shù)后IDP 有很輕微的改變。

2.3 臨床研究

鄰近節(jié)段病最先在腰椎術(shù)后被提出，近年在頸椎術(shù)后研究中也逐漸增多。學(xué)者們經(jīng)常引用Hilibrand 等［14］的一項(xiàng)研究，他記錄了374 例ACDF 術(shù)后患者ASD 發(fā)生率，最高隨訪長(zhǎng)達(dá)21 年。研究表明每年ASD 的發(fā)生率為2.9%，10 年發(fā)生率約為25.6%。ASD 最多發(fā)于C5/C6和C6/C7間隙(發(fā)生率是C2/C3的4.9 倍)，有趣的是多節(jié)段融合后的發(fā)生率相對(duì)要低，這可能意味著ASD 并不僅僅由于融合本身，而是一種自然進(jìn)程，多節(jié)段融合為這種自然進(jìn)程提供了某種程度上的保護(hù)，例如長(zhǎng)節(jié)段往往包含了C5/C6這種“高危節(jié)?！?。Clarke 等［15］研究了303 例行頸椎后路單節(jié)段椎板切除術(shù)而未行融合的患者，平均隨訪7 年后僅4.9%出現(xiàn)ASD，每年需再次手術(shù)治療占0.7%，10 年共6.7%，低于Hilibrand所述每年2.9%的發(fā)生率。

最近美國(guó)食品藥物管理局(Food and Drug Administration，F(xiàn)DA)進(jìn)行了一項(xiàng)多角度隨機(jī)對(duì)照研究，基于136 名患者，84 名行CDR，52 名行ACDF，平均隨訪55 個(gè)月，結(jié)果術(shù)后因ASD 的再手術(shù)率CDR組明顯低于ACDF 組，分別為8.3%和21.2%，此外研究人員還統(tǒng)計(jì)了初次手術(shù)至再次手術(shù)的間隔時(shí)間，發(fā)現(xiàn)CDR 組的再手術(shù)時(shí)間要晚于ACDF 組［16］。

3 頸椎A(chǔ)SD 的自然進(jìn)程

目前可以明確的是頸椎病的發(fā)生率會(huì)隨年齡增長(zhǎng)，因此ASD 應(yīng)該也包含頸椎自身退變的結(jié)果，而非完全歸因于融合。要比較融合與自然進(jìn)程對(duì)ASD 的影響，須將已患退變性疾病的患者隨機(jī)分為ACDF 手術(shù)組與觀察組，進(jìn)行隨機(jī)對(duì)照研究，但這種研究設(shè)計(jì)在倫理上行不通。Matsumoto 等［17］在其前瞻性研究中對(duì)64 例ACDF 術(shù)后患者和201 名無(wú)癥狀志愿者進(jìn)行了平均12 年的隨訪，發(fā)現(xiàn)手術(shù)組的退變發(fā)生率要顯著高于對(duì)照組，因而得出結(jié)論:融合加速了ASD。但需手術(shù)患者本身各節(jié)段椎間盤(pán)退變率就較高，因此這項(xiàng)研究尚無(wú)法完全排除自然退變、遺傳以及環(huán)境因素。那么ASD 是否有其基因易感性呢?對(duì)雙胞胎人群的研究表明遺傳因素在椎間盤(pán)退變進(jìn)程中比環(huán)境因素(力學(xué)因素或職業(yè))重要［18］，頸椎病的家族聚集現(xiàn)象也曾被報(bào)道過(guò)［19］。

Gore［20］研究了159 名無(wú)癥狀性頸椎病志愿者的自然退變進(jìn)程。10 年間有12%的患者出現(xiàn)了不同程度的臨床癥狀(頸部或上肢疼痛等)，說(shuō)明頸椎退變的“自然”發(fā)生率還是比較高的。但考慮到前來(lái)求診于脊柱外科醫(yī)生的人群與普通人群的差別較大，這一結(jié)果也不能直接拿來(lái)與術(shù)后ASD 相關(guān)的臨床研究作比較。

4 ASD 的治療與預(yù)防

4.1 ASD 的治療

頸椎A(chǔ)SD 雖然常見(jiàn)，但此類患者并不一定產(chǎn)生相應(yīng)的臨床癥狀，對(duì)于無(wú)癥狀患者可暫不予治療，對(duì)于癥狀性ASD 的患者可先予以非手術(shù)治療，無(wú)效時(shí)再考慮手術(shù)治療。手術(shù)的主要方式有單純減壓、減壓加融合，以及減壓的同時(shí)將原有內(nèi)固定取出，再重新放置內(nèi)固定等［21］。

4.2 ASD 的預(yù)防

對(duì)于ASD 的預(yù)防，目前尚無(wú)理想的方法。近年來(lái)出現(xiàn)了一股以人工頸椎椎間盤(pán)置換來(lái)治療頸椎病的新熱潮，以期在保留頸椎活動(dòng)度之后能夠降低因融合術(shù)所導(dǎo)致的ASD。

人工頸椎椎間盤(pán)置換術(shù)現(xiàn)在已成為頸椎融合之外的另一種選擇，其短期臨床療效令人鼓舞，但尚缺乏5～10 年的長(zhǎng)期隨訪結(jié)果［4］，而且還有部分病例報(bào)道了人工頸椎椎間盤(pán)置換術(shù)后的自發(fā)性融合、假體移位和下陷等并發(fā)癥［22］。磨損、組織碎屑和炎癥反應(yīng)的存在是導(dǎo)致椎間盤(pán)置換失敗的潛在危險(xiǎn)因素。Anderson等［23］就曾報(bào)道了Bryan disc 假體在體內(nèi)和體外的磨損。在一千萬(wàn)次的模擬轉(zhuǎn)動(dòng)之后，平均有1.75%的關(guān)節(jié)組織丟失并產(chǎn)生了平均大小3.8 μm 的磨損點(diǎn)。有學(xué)者測(cè)量了PCM 假體在山羊模型中的生物學(xué)磨損，術(shù)后6 個(gè)月未發(fā)現(xiàn)組織碎屑或炎癥反應(yīng)［24］。金屬-金屬假體產(chǎn)生碎屑較少但炎癥反應(yīng)較大，還會(huì)發(fā)生血源性傳播。

理想的人工椎椎間盤(pán)應(yīng)具有抗腐蝕、抗磨損、能重獲頸椎正常活動(dòng)、易于置入并在X 線片、MRI 上可顯影等特性。目前人工頸椎間盤(pán)置換術(shù)的適應(yīng)證與融合術(shù)基本相同［25］，只不過(guò)椎間盤(pán)置換可能更多地被用于頸椎活動(dòng)度較好的年輕群體當(dāng)中。其禁忌證主要包括風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、強(qiáng)直性脊柱炎、活動(dòng)性結(jié)核和化膿性感染。相對(duì)禁忌證包括那些可能出現(xiàn)融合的情況，如后縱韌帶骨化癥、彌漫性特發(fā)性骨質(zhì)增生癥。

5 結(jié) 論

目前沒(méi)有足夠證據(jù)表明頸椎融合加速了ASD，反過(guò)來(lái)講，也沒(méi)有足夠證據(jù)表明融合與ASD 無(wú)關(guān)。由于各個(gè)研究之間的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、患者群體、方法學(xué)、資料收集和誤差等諸多差異的存在，筆者很難將諸如Hilibrand 等［14］與Clarke 等［15］的研究結(jié)果直接作比較。

ASD 應(yīng)該是自然進(jìn)程與融合的共同作用結(jié)果，但究竟哪一個(gè)因素占據(jù)著相對(duì)主導(dǎo)的位置，這一問(wèn)題對(duì)于日后頸椎疾患的治療以及外科手術(shù)方式的選擇具有重要意義。想要結(jié)束爭(zhēng)議的方法唯有在優(yōu)質(zhì)臨床隨訪基礎(chǔ)上進(jìn)行充分有力、長(zhǎng)期的隨機(jī)對(duì)照研究，否則外科醫(yī)生們只能繼續(xù)“憑感覺(jué)”做出自己的決定了。

［1］Cloward RB.The anterior approach for removal of ruptured cervical disks［J］.J Neurosurg，1958，15(6):602-617.

［2］Robinson RA，Smith GW.Anterolateral cervical disc removal and interbody fusion for cervical disc syndrome［J］.Bull Johns Hopkins Hosp，1955，5(96):223-224.

［3］Lund T，Oxland TR.Adjacent level disk disease--is it really a fusion disease?［J］.Orthop Clin North Am，2011，42(4):529-541.

［4］楊興，薛峰，盛曉文，等.人工頸椎椎間盤(pán)置換與頸前路減壓融合術(shù)治療脊髓型頸椎病的療效分析［J］.脊柱外科雜志，2012，10(6):344-347.

［5］邱貴興，徐宏光，翁習(xí)生.脊柱固定融合術(shù)后鄰近節(jié)段?。跩］.中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院學(xué)報(bào)，2005(2):249-253.

［6］Helgeson MD，Bevevino AJ，Hilibrand AS.Update on the evidence for adjacent segment degeneration and disease［J］.Spine J，2013，13(3):342-351.

［7］Goffin J，Geusens E，Vantomme N，et al.Long-term follow-up after interbody fusion of the cervical spine［J］.J Spinal Disord Tech，2004，17(2):79-85.

［8］Maldonado CV，Paz RD，Martin CB.Adjacent-level degeneration after cervical disc arthroplasty versus fusion［J］.Eur Spine J，2011，20 Suppl 3:403-407.

［9］Eck JC，Humphreys SC，Lim TH，et al.Biomechanical study on the effect of cervical spine fusion on adjacent-level intradiscal pressure and segmental motion［J］.Spine (Phila Pa 1976)，2002，27(22):2431-2434.

［10］Prasarn ML，Baria D，Milne E，et al.Adjacent-level biomechanics after single versus multilevel cervical spine fusion［J］.J Neurosurg Spine，2012，16(2):172-177.

［11］Panjabi M，Malcolmson G，Teng E，et al.Hybrid testing of lumbar CHARITE discs versus fusions［J］.Spine (Phila Pa 1976)，2007，32(9):959-966.

［12］Finn MA，Brodke DS，Daubs M，et al.Local and global subaxial cervical spine biomechanics after single-level fusion or cervical arthroplasty［J］.Eur Spine J，2009，18(10):1520-1527.

［13］Rohlmann A，Burra NK，Zander T，et al.Comparison of the effects of bilateral posterior dynamic and rigid fixation devices on the loads in the lumbar spine:a finite element analysis［J］.Eur Spine J，2007，16(8):1223-1231.

［14］Hilibrand AS，Carlson GD，Palumbo MA，et al.Radiculopathy and myelopathy at segments adjacent to the site of a previous anterior cervical arthrodesis［J］.J Bone Joint Surg Am，1999，81(4):519-528.

［15］Clarke MJ，Ecker RD，Krauss WE，et al.Same-segment and adjacent-segment disease following posterior cervical foraminotomy［J］.J Neurosurg Spine，2007，6(1):5-9.

［16］Blumenthal SL，Ohnmeiss DD，Guyer RD，et al.Re-operations in Cervical Total Disc Replacement Compared with Anterior Cervical Fusion:Results Compiled from Multiple Prospective FDA IDE Trials Conducted at a Single Site［J］.Spine (Phila Pa 1976)，2013.

［17］Matsumoto M，Okada E，Ichihara D，et al.Anterior cervical decompression and fusion accelerates adjacent segment degeneration:comparison with asymptomatic volunteers in a ten-year magnetic resonance imaging follow-up study［J］.Spine (Phila Pa 1976)，2010，35(1):36-43.

［18］Mukerji N，Sinar EJ.Identical twins with cervical myelopathy:a case for hereditary cervical spondylosis?Report of two cases and review of the literature［J］.J Neurosurg Spine，2007，6(4):344-349.

［19］Yoo K，Origitano TC.Familial cervical spondylosis.Case report［J］.J Neurosurg，1998，89(1):139-141.

［20］Gore DR.Roentgenographic findings in the cervical spine in asymptomatic persons:a ten-year follow-up［J］.Spine (Phila Pa 1976)，2001，26(22):2463-2466.

［21］Fourney DR，Skelly AC，DeVine JG.Treatment of cervical adjacent segment pathology:a systematic review［J］.Spine (Phila Pa 1976)，2012，37(22 Suppl):S113-122.

［22］Cason GW，Herkowitz HN.Cervical intervertebral disc replacement［J］.J Bone Joint Surg Am，2013，95(3):279-285.

［23］Anderson PA，Rouleau JP，Bryan VE，et al.Wear analysis of the Bryan Cervical Disc prosthesis［J］.Spine (Phila Pa 1976)，2003，28(20):S186-194.

［24］Link HD，McAfee PC，Pimenta L.Choosing a cervical disc replacement［J］.Spine J，2004，4(6 Suppl):294S-302S.

［25］Rhee J，Van Alstyne EM，Skelly AC.Cervical artificial disc replacement (C-ADR):global perspectives on use and trends［J］.Evid Based Spine Care J，2012，3(S1):53-58.