三種腰椎后路椎間融合植骨材料的臨床對(duì)比研究

任東林，林 飛，胡天翼，胡曉亮，陳德玉

后路腰椎椎間融合術(shù)是當(dāng)今腰椎融合術(shù)的主 流［1-6］，但對(duì)其植骨材料的選擇久未達(dá)成統(tǒng)一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，各種材料融合成功率為40%～100%［7-8］。本文回顧分析使用3 種常用植骨材料行腰椎椎間融合手術(shù)患者1 121 例，通過長期隨訪，在植骨融合率、融合時(shí)間、椎間高度變化、內(nèi)固定失敗等方面進(jìn)行比較，并對(duì)其中骨質(zhì)疏松患者180 例進(jìn)行專門對(duì)比分析。

1 資料與方法

1.1 臨床資料

本研究錄入2001 年3 月～2011 年4 月，行腰椎后路椎間植骨融合患者共1 121 名，男692 例，女429 例，年齡為22～69 歲，平均56.3 歲(基本資料見表1)。其中腰椎椎間盤突出癥778 例，腰椎椎滑脫癥102 例，腰椎椎管狹窄癥(不伴腰椎滑脫)241例。756 例患者為單節(jié)段，276 例為雙節(jié)段，89 例為3 個(gè)節(jié)段或以上。患者均有不同程度的根性癥狀，790 例有腰部和下肢疼痛，294 例主訴間歇性跛行，186 例有不同程度肌肉萎縮，48 例出現(xiàn)馬尾癥狀。

表1 3 組患者臨床資料Tab.1 Clinical materials of patients in 3 groups

所有病例按椎間植骨材料分為:自體三面皮質(zhì)髂骨塊680 例(A 組)，同種異體骨塊61 例(B 組)，融合器(Cage)+ 自體松質(zhì)骨顆粒380 例(C 組)。骨質(zhì)疏松患者診斷方法:根據(jù)術(shù)前檢查時(shí)尿鈣升高程度及骨密度分析報(bào)告診斷是否為骨質(zhì)疏松癥或嚴(yán)重骨質(zhì)疏松癥。共計(jì)180 例患者伴有骨質(zhì)疏松癥:A 組有79 例，B 組19 例，C 組82 例。

1.2 影像學(xué)分析

術(shù)前常規(guī)行X 線(正側(cè)位、過伸過屈位)及MRI檢查，結(jié)合病史明確診斷。X 線檢查評(píng)估腰椎穩(wěn)定性、滑脫程度、椎間高度等;通過MRI 評(píng)價(jià)椎間盤突出的程度方向，黃韌帶增生等情況，結(jié)合病史、查體所見確定責(zé)任節(jié)段。

1.3 手術(shù)技術(shù)

手術(shù)適應(yīng)證包括:①非手術(shù)治療3～6 個(gè)月無效;②疼痛難以忍受，嚴(yán)重影響生活質(zhì)量;③肌力下降明顯，逐漸加重;④馬尾綜合癥;患者俯臥位，常規(guī)腰后路暴露，所有患者均行病變節(jié)段椎弓根螺釘釘棒系統(tǒng)固定。依據(jù)患者病情選擇腰椎后路椎間融合(posterior lumbar interbody fusion，PLIF)或經(jīng)椎間孔入路椎體間融合術(shù)(transforaminal lumbar interbody fusion，TLIF)，PLIF 減壓范圍包括雙側(cè)全椎板減壓(切除至雙側(cè)小關(guān)節(jié)內(nèi)側(cè)緣)、單側(cè)開窗、擴(kuò)大開窗。高位節(jié)段患者及椎間孔狹窄者采用切除患側(cè)小關(guān)節(jié)的TLIF。充分減壓后，選擇上述3 種植骨材料之一行椎間融合，C 形臂X 線透視機(jī)確認(rèn)內(nèi)固定及植骨位置良好后，常規(guī)逐層縫合，關(guān)閉切口。

手術(shù)所用椎弓根螺釘釘棒系統(tǒng)由美國樞法模公司或法國Eurios 公司提供;椎間融合器(Cage)采用樞法模公司產(chǎn)品，融合器內(nèi)填充骨顆粒取自手術(shù)切除的椎板或關(guān)節(jié)突;自體骨塊為取自患者本人髂嵴三面皮質(zhì)骨，同種異體骨為征得患者及倫理委員會(huì)同意后取自其他手術(shù)患者。

1.4 隨訪及評(píng)價(jià)

術(shù)后第3 天行正側(cè)位X 線檢查;術(shù)后3 個(gè)月首次復(fù)診，常規(guī)行正側(cè)位、過伸過屈位X 線檢查，并判斷如下情況:①植骨融合情況;②內(nèi)固定斷裂、移位、塌陷、脫落情況;③測(cè)量椎間高度。對(duì)于X 線下植骨顯影不清者進(jìn)一步行CT(三維重建)檢查以明確植骨融合情況。3 個(gè)月隨訪未融合者，此后每個(gè)月復(fù)診，達(dá)到融合者，則此后6 個(gè)月、1 年定期隨訪。

植骨融合標(biāo)準(zhǔn):過伸過屈位X 線片提示無椎間活動(dòng)、并可見植骨塊或Cage 上下界面及周邊有骨橋形成。2 mm 薄層CT 掃描，冠狀位及矢狀位重建確認(rèn)有連接上下終板的骨橋形成。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

利用SPSS 軟件(13.0 版本)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。采用χ2檢驗(yàn)分析植各組骨融合率、并發(fā)癥發(fā)生率差異，采用方差分析評(píng)價(jià)各組椎間高度及融合時(shí)間差異。

2 結(jié) 果

所有患者平均隨訪2.8 年，各組平均隨訪時(shí)間:A 組3.5 年，B 組2.8 年，C 組2.1 年。各組骨質(zhì)疏松患者平均隨訪時(shí)間:A 組3.7 年，B 組2.9 年，C組2.5 年。

植骨融合、內(nèi)固定失敗、椎間高度丟失、植骨融合時(shí)間等情況見表2。B 組(見圖1)61 例中，11 例患者(18.5%)出現(xiàn)植骨不融合，斷釘6 例，斷棒2例;該組在植骨融合率、內(nèi)固定失敗率、椎間高度丟失、融合時(shí)間等方面較其他2 組差(P＜0.05)。A組(見圖2)和C 組(見圖3)2 組間比較，前者在植骨融合率、內(nèi)固定失敗率、植骨融合時(shí)間方面占優(yōu)，后者在維持椎間高度方面占優(yōu)，但2 組間差異并無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P ＞0.05)。

表2 3 組結(jié)果比較Tab.2 Comparsion of outcomes of patients in 3 groups

圖1 B 組典型病例影像學(xué)資料(L5 峽部裂;椎間異體骨植骨術(shù)后4 個(gè)月斷棒，僅翻修更換內(nèi)固定)Fig.1 Radiologic data of a typical patient in Group B(L5 spondylolithesis;rod was broken 4 months after PLIF with allogeneic bone;a secondary operation was performed replacing instruments)

圖2 A 組典型病例影像學(xué)資料(L4 峽部裂I 度滑脫，椎間自體髂骨塊植骨)Fig.2 Radiologic data of a typical patient in Group A(L4 spondylolisthesis accepting PLIF with autologous iliac bone)

圖3 C 組典型病例影像學(xué)資料(L4/L5 椎間盤突出)Fig.3 Radiologic data of a typical patient in Group C(L4/L5 disc herniation)

在骨質(zhì)疏松患者中(見表3)，B 組各隨訪指標(biāo)均最差(與其他2 組比較，P＜0.05)，A 組與C 組相比融合時(shí)間(A 組5.4 個(gè)月，C 組6.3 個(gè)月)更短，融合率更高(A 組90.3%，C 組84.6%)，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。

3 討 論

3.1 現(xiàn)狀及爭(zhēng)議

腰椎椎間融合術(shù)始于20 世紀(jì)40 年代［9-10］，之后得以廣泛應(yīng)用。相比椎板間、橫突間植骨，椎體間植骨可同時(shí)提供前、中柱的支持，植骨融合率更高，且容易在X 線片上辨別，具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)［1，3，11-12］，是腰椎融合的首選。通過PLIF 或TLIF 2 種方式實(shí)現(xiàn)椎體間融合已經(jīng)成為目前最常用的手術(shù)方式。

雖然對(duì)于腰椎椎間植骨方式的認(rèn)識(shí)已取得原則上的統(tǒng)一，但是在植骨材料的選擇上一直爭(zhēng)議不斷。對(duì)常用的椎間植骨材料包括同種異體骨、自體髂骨塊及Cage+自體松質(zhì)骨，報(bào)道植骨融合成功率差異很 大(40%～100%不等)［7-8，13-14］，其主要原因是前期研究普遍樣本量較小，缺乏大宗的多中心對(duì)照研究;另外爭(zhēng)議的重要原因與植骨融合標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一有關(guān)［5，15-16］，早期研究大多采用FDA 的X 線標(biāo)準(zhǔn):即伸屈位活動(dòng)＜5°，植骨界面無透光帶，無植骨塊移位。此標(biāo)準(zhǔn)只能說明植骨穩(wěn)定，并不能完全確認(rèn)植骨融合，且由于X 線本身的精確度限制，某些透光縫隙難以發(fā)現(xiàn)。三維CT 分辨率更加精確，但大多只能反映靜態(tài)情況，對(duì)伸屈位的動(dòng)態(tài)觀察不夠;此外，年齡、骨質(zhì)疏松、是否應(yīng)用內(nèi)固定、是否加入骨誘導(dǎo)因子等“干擾”因素造成對(duì)比基線的不均衡也是造成爭(zhēng)議的原因。針對(duì)以上問題，本研究協(xié)同其他2 家醫(yī)院，回顧11 年來1 121 例患者的臨床及影像學(xué)資料，利用X 線及CT 檢查隨訪，探討不同材料對(duì)椎間植骨成功率的影響，并對(duì)骨質(zhì)疏松患者進(jìn)行專門對(duì)比分析。通過大樣本量研究，為解決相關(guān)爭(zhēng)議提供有力的證據(jù)支持，對(duì)于指導(dǎo)臨床個(gè)體化選擇手術(shù)方案具有一定參考價(jià)值。

3.2 植骨材料的選擇

理想的植骨材料具有3 種屬性。①骨傳導(dǎo)性:既要為血管的再生和新骨的形成提供一個(gè)靜態(tài)、牢靠的支架，又要對(duì)骨組織保持適當(dāng)?shù)膲毫ω?fù)載，以促進(jìn)骨小梁的重塑。②骨誘導(dǎo)性:具有活力的成骨誘導(dǎo)蛋白，能夠刺激植骨區(qū)周圍的間充質(zhì)干細(xì)胞向軟骨細(xì)胞或成骨細(xì)胞分化，形成新骨;③成骨作用:內(nèi)含足夠數(shù)量的骨原細(xì)胞(成骨細(xì)胞或者骨祖細(xì)胞)，在合適的條件下能夠生長增殖。

同種異體骨在一定的歷史階段有其重要的使用價(jià)值。在椎間融合器出現(xiàn)之前，常作為椎間植骨材料［17-18］，可有效避免自體骨供骨區(qū)并發(fā)癥。但相比自體骨，異體骨常見免疫排斥、易誘發(fā)炎癥反應(yīng)是其先天不足;經(jīng)儲(chǔ)存加工后使用，骨誘導(dǎo)活性降低;骨吸收發(fā)生率高，負(fù)載能力較差。本研究結(jié)果顯示，同種異體骨在植骨融合率、融合時(shí)間皆差于其他2 組，與之相應(yīng)的，內(nèi)固定失敗率最高(P＜0.05)。同種異體骨融合效率較為低下，并發(fā)癥較多，且有材料來源不足、移植環(huán)節(jié)繁瑣，加工費(fèi)用較高等局限性，因此現(xiàn)階段不推薦臨床應(yīng)用。

表3 3 組中骨質(zhì)疏松患者結(jié)果比較Tab.3 Comparsion of outcomes of patients with osteoporosis in 3 groups

自體骨移植是一種經(jīng)典的的椎間植骨方式，自20 世紀(jì)40 年代即被應(yīng)用，其優(yōu)點(diǎn)為［1，9，19-21］:①術(shù)中活體取骨，無加工存儲(chǔ)環(huán)節(jié)，方便快捷。②無排異反應(yīng)。③材料新鮮，骨誘導(dǎo)活力較強(qiáng)，④彈性模量最接近生理狀態(tài)。⑤造價(jià)省、費(fèi)用低。其缺點(diǎn)主要為供區(qū)疼痛、出血、髂骨骨折等。有學(xué)者報(bào)道供骨區(qū)并發(fā)癥發(fā)生率高達(dá)50%，但其不良后果輕微，大多可通過改進(jìn)取骨技術(shù)解決［22-23］。

自1988 年，人工椎間融合器(Cage)逐漸出現(xiàn)。幾十年來，Cage 在工學(xué)設(shè)計(jì)、材質(zhì)應(yīng)用等方面歷經(jīng)數(shù)代改進(jìn)，得以廣泛應(yīng)用。其優(yōu)點(diǎn)有［5，15，24-25］:①機(jī)械強(qiáng)度高，可提供強(qiáng)大的支撐力及摩擦力，對(duì)于術(shù)中提拉復(fù)位和加壓固定等操作，可更加堅(jiān)強(qiáng)牢靠的支撐力和把持力。②Cage 使用自體松質(zhì)骨顆粒填塞其中，切除的椎板可作為良好的植骨來源，不需要另行切口取骨，取材方便，創(chuàng)傷小。③自體松質(zhì)骨顆粒，相比結(jié)構(gòu)性植骨塊在骨形成、骨誘導(dǎo)、血管再生方面更有優(yōu)勢(shì)。其缺點(diǎn)有費(fèi)用較高、操作技術(shù)要求高等。

本研究的結(jié)果顯示:自體髂骨塊與Cage +自體骨2 種方式安全可靠，臨床效果滿意，可作為一線選擇應(yīng)用臨床。對(duì)于腰椎滑脫等力學(xué)強(qiáng)度要求高的病例，建議行Cage+自體骨移植。自體髂骨塊移植無組織相容性問題，且造價(jià)省、費(fèi)用低，適合于經(jīng)濟(jì)不寬裕的患者。

3.3 骨質(zhì)疏松者椎間融合

文獻(xiàn)中對(duì)于骨質(zhì)疏松患者行腰椎融合報(bào)道不多。Okuyama 等［26］對(duì)52 例接受PLIF+椎弓根釘棒固定患者進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)融合者的骨密度明顯高于不融合者，其研究結(jié)果證明骨密度與融合成功率高度相關(guān)，骨質(zhì)疏松是導(dǎo)致不融合的重要危險(xiǎn)因素。另有一些研究也發(fā)現(xiàn)老年患者椎間塌陷、延遲融合、不融合較年輕人多見，并認(rèn)為其主要原因與骨質(zhì)疏松有關(guān)［27-29］。針對(duì)骨質(zhì)疏松患者、不同融合材料對(duì)比的研究，目前尚未見報(bào)道。

本研究對(duì)骨質(zhì)疏松患者3 種不同植骨材料進(jìn)行研究，結(jié)果顯示:3 組椎體間高度丟失，融合時(shí)間、內(nèi)固定失敗率均明顯高于骨質(zhì)正常者，這與前期研究一致。3 種材料者之間比較，同種異體骨融合率最低，自體髂骨塊相對(duì)于Cage +自體松質(zhì)骨椎體塌陷更少、融合速度更快、融合成功率更高(P＜0.05)，對(duì)于骨質(zhì)疏松患者，自體髂骨塊更優(yōu)于Cage +自體松質(zhì)骨。

理論上說，椎體間高度的維持受3 個(gè)因素的影響:力學(xué)負(fù)荷、接觸面積、密度差異。腰椎融合術(shù)后，椎間高度不同程度的丟失幾乎不可避免［24-25］，這在骨質(zhì)疏松患者或無釘棒內(nèi)固定情況中尤為明顯。與自體髂骨塊相比，Cage 的材質(zhì)密度、彈性模量與椎體骨質(zhì)差異更大，由此帶來更高的椎體塌陷度。另外，在術(shù)后影像學(xué)隨訪中發(fā)現(xiàn)，在明顯椎體塌陷的情況下使用Cage 達(dá)到椎間融合的病例，其骨橋形成大多位于Cage 內(nèi)部，而在Cage 周邊骨橋形成的情況很少。筆者認(rèn)為，更大的彈性模量差異導(dǎo)致更高的椎體塌陷度、進(jìn)而導(dǎo)致融合面積減少、周邊骨橋形成率降低，可能是Cage+自體松質(zhì)骨在骨質(zhì)疏松患者中融合成功率低于自體髂骨塊的重要原因。其具體影響機(jī)制，尚待更進(jìn)一步臨床研究。

綜上所說，3 種材料應(yīng)用于后路腰椎椎間融合，同種異體骨組融合率最低，內(nèi)固定失敗、椎間隙塌陷發(fā)生率最高;自體髂骨塊與Cage +自體松質(zhì)骨2 種方式植骨融合率高，內(nèi)固定失敗發(fā)生率低，二者比較在各方面無明顯差異，可依據(jù)患者情況個(gè)體化選擇。對(duì)于骨質(zhì)疏松者，自體髂骨塊在融合時(shí)間和融合率方面更佳。

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