腰椎后路經(jīng)椎弓根非融合內(nèi)固定系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

程 猛 曲 揚(yáng) 董榮鵬 康明陽 周昊函 趙建武

(吉林大學(xué)第二醫(yī)院，吉林 長(zhǎng)春 130000)

腰椎后路經(jīng)椎弓根非融合內(nèi)固定系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀

程 猛 曲 揚(yáng) 董榮鵬 康明陽 周昊函 趙建武

(吉林大學(xué)第二醫(yī)院，吉林 長(zhǎng)春 130000)

腰椎；非融合；動(dòng)態(tài)穩(wěn)定；椎弓根螺釘

1911年Albee和Hibbs初次將脊柱融合手術(shù)用于治療脊柱畸形，經(jīng)過100多年的發(fā)展現(xiàn)已成為治療腰椎滑脫、腰椎間盤突出(LDH)、腰椎管狹窄等腰椎退行性病變的標(biāo)準(zhǔn)術(shù)式〔1，2〕。中長(zhǎng)期隨訪資料顯示，脊柱融合手術(shù)治療腰椎退行性疾病安全有效〔3〕，但其可能導(dǎo)致融合節(jié)段喪失運(yùn)動(dòng)功能、加速相鄰節(jié)段椎間盤退變、植骨不融合及假關(guān)節(jié)形成等并發(fā)癥〔4〕。Harrop 等〔5〕通過對(duì)10 年以上脊柱融合手術(shù)的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)鄰近節(jié)段影像學(xué)退變發(fā)生率為34%，有臨床癥狀的退變疾病發(fā)生率為14%。生物力學(xué)相關(guān)研究表明，脊柱融合術(shù)可導(dǎo)致腰椎鄰近節(jié)段椎間盤壓力及活動(dòng)度的增加；通過影像學(xué)長(zhǎng)期隨訪評(píng)估發(fā)現(xiàn)，融合術(shù)后相鄰節(jié)段椎間盤退行性變明顯加快〔6～8〕。為解決融合術(shù)帶來的問題，Sengupta 提出了動(dòng)態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)的理念，可以有效控制腰椎反常活動(dòng)、改變力學(xué)傳導(dǎo)方向、緩解臨床癥狀以及預(yù)防相鄰節(jié)段的退行性變〔9，10〕。因此，本文對(duì)各類主要腰椎動(dòng)態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)的最新研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 椎弓根螺釘-韌帶裝置

1.1 Graf系統(tǒng) Graf系統(tǒng)是Graf于1992年設(shè)計(jì)的經(jīng)椎弓根固定的人工韌帶系統(tǒng)，由鈦?zhàn)倒葆斅?lián)合8 mm非彈性環(huán)形聚酯纖維帶組成，其原理是通過將椎間小關(guān)節(jié)突鎖定在過伸位，關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)作為支點(diǎn)，將終板和前纖維環(huán)負(fù)荷轉(zhuǎn)移到后方纖維環(huán)，防止小關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)維持腰椎的穩(wěn)定性，保證正常范圍內(nèi)的屈伸活動(dòng)并限制脊柱的前屈活動(dòng)〔11〕。由于其不能限制后伸活動(dòng)，改變了力學(xué)傳導(dǎo)方向，將腰椎負(fù)荷由前柱轉(zhuǎn)移到了后側(cè)間盤，加重了纖維環(huán)后方和小關(guān)節(jié)負(fù)荷，加速了后側(cè)間盤的退行性變，導(dǎo)致易出現(xiàn)側(cè)隱窩狹窄及神經(jīng)根卡壓〔9〕。

Markwalder等〔12〕通過對(duì)39例應(yīng)用人工韌帶系統(tǒng)患者長(zhǎng)期隨訪，結(jié)果表明約66%的患者術(shù)后腰背痛消失，7.7%的患者術(shù)后輕微腰背痛，25.7%的患者仍有腰背痛。Kanayama 等〔13〕應(yīng)用Graf系統(tǒng)治療退行性腰椎滑脫，手術(shù)未能實(shí)現(xiàn)腰椎滑脫的解剖學(xué)復(fù)位，但患者的臨床癥狀改善明顯。

因此，Graf韌帶系統(tǒng)適用于輕微腰椎滑脫型或屈曲型腰椎不穩(wěn)的年輕患者，有利于長(zhǎng)期臨床癥狀的緩解〔12〕，但對(duì)由關(guān)節(jié)突增生導(dǎo)致的側(cè)隱窩狹窄及黃韌帶褶皺引起的椎管狹窄性腰背痛應(yīng)用Graf韌帶系統(tǒng)療效不明顯，對(duì)于腰椎側(cè)凸型的腰椎疾病Graf韌帶系統(tǒng)并不適用，易導(dǎo)致術(shù)后翻修率明顯加大。

1.2 FASS系統(tǒng)(Fulcrum-assisted soft stabilization system)-杠桿輔助軟穩(wěn)定系統(tǒng) FASS系統(tǒng)是由Sengupta和Mulholland設(shè)計(jì)，該裝置基于Graf韌帶系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，在鈦制椎弓根螺釘與聚酯韌帶之間置入由高密聚乙烯制成的彈性支撐棒，當(dāng)聚酯韌帶拉緊時(shí)，以支撐棒為支點(diǎn)，通過杠桿作用將后方的收縮力轉(zhuǎn)變?yōu)榍胺降臄U(kuò)張力，增加椎間隙高度，減少后纖維環(huán)及關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的應(yīng)力負(fù)荷，預(yù)防Graf韌帶系統(tǒng)中后纖維環(huán)負(fù)荷增加引起的椎間盤源性疼痛、側(cè)隱窩狹窄及導(dǎo)致的神經(jīng)根卡壓。

Sengupta 等〔14〕通過一項(xiàng)生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)，表明了FASS 系統(tǒng)在尸體脊柱和脊柱模型上可以最多減少約50%的椎間盤壓力，部分限制脊柱活動(dòng)度并保護(hù)其生理前凸，然而FASS系統(tǒng)后伸比前屈更為受限，側(cè)屈活動(dòng)受限且系統(tǒng)承受張力大，長(zhǎng)期使用易導(dǎo)致韌帶及螺釘松動(dòng)，現(xiàn)仍處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。

1.3 Dynesys系統(tǒng)(Dynamic Neutralization System)-脊柱動(dòng)態(tài)中立系統(tǒng) 動(dòng)態(tài)中和固定系統(tǒng)(Dynesys) 由Stoll等于1994年在Graf系統(tǒng)基礎(chǔ)上改良而成，該系統(tǒng)主要由鈦制椎弓根螺釘、聚酯纜(Sulene-PET)、聚碳酸酯彈性套管(Sulene-PCU)組成，該系統(tǒng)引進(jìn)了控制屈伸雙向運(yùn)動(dòng)的理念，在屈曲位時(shí)，聚酯纜與Graf人工韌帶系統(tǒng)相似，限制腰椎過屈；在過伸位時(shí)，彈性套管可起到部分支撐并限制腰椎的過伸的作用〔15〕。由于其主要依靠彈性套管卸載中柱間盤負(fù)荷，與Graf韌帶系統(tǒng)相比，Dynesys系統(tǒng)在維持椎間孔高度、預(yù)防椎間孔狹窄等方面具有優(yōu)勢(shì)。

Fay 等〔16〕對(duì)應(yīng)用Dynesys系統(tǒng)進(jìn)行治療的38 例中老年腰椎椎管狹窄癥患者(平均年齡63.7 歲)進(jìn)行了回顧性研究，評(píng)估了術(shù)前及術(shù)后的癥狀、功能和影像學(xué)表現(xiàn)，平均隨訪時(shí)間達(dá)41.4個(gè)月，腰椎活動(dòng)度(ROM)、視覺模擬量表(VAS)評(píng)分、 ODI評(píng)分均明顯改善，其中21.1%的患者術(shù)后發(fā)生了椎弓根螺釘松動(dòng)。Yu等〔17〕對(duì)60例多節(jié)段腰椎退變性疾病的患者進(jìn)行了3 年的隨訪研究，其中包括Dynesys 系統(tǒng)(35例)和PLIF(25例)，應(yīng)用Dynesys系統(tǒng)進(jìn)行治療的患者術(shù)后VAS 評(píng)分和ODI 評(píng)分比PLIF 組有明顯改善，保留了更大的活動(dòng)度。

然而，Haddad 等〔18〕對(duì)應(yīng)用Dynesys 系統(tǒng)和傳統(tǒng)融合術(shù)的患者進(jìn)行了4 年的隨訪，結(jié)果顯示患者對(duì)傳統(tǒng)融合手術(shù)的滿意度更高(87.5% vs 68.8%)，因此其認(rèn)為應(yīng)用Dynesys系統(tǒng)治療腰椎退行性疾病不具有明顯優(yōu)勢(shì)。

綜上，Dynesys系統(tǒng)主要適用于節(jié)段性腰椎不穩(wěn)所導(dǎo)致的椎管狹窄、椎間孔狹窄。該系統(tǒng)禁忌用于腰椎骨折、感染、峽部裂型腰椎滑脫、退行性變腰椎滑脫>Ⅰ°～Ⅱ°、關(guān)節(jié)突切除等。Dynesys系統(tǒng)保留了手術(shù)節(jié)段的部分活動(dòng)度，改善了生物力學(xué)性能，降低了小關(guān)節(jié)及腰椎間盤負(fù)荷，進(jìn)而延緩椎間盤退變，但其可能導(dǎo)致腰椎后凸畸形、螺釘松動(dòng)、裝置移位或斷裂等并發(fā)癥〔19〕。此外，Dynesys系統(tǒng)在X線下時(shí)聚酯纜及彈性套管不顯影，不利于術(shù)后影像評(píng)估。

2 椎弓根螺釘-半剛性連接裝置

2.1 DSS動(dòng)態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)(Dynamic Stabilization System) Sengupta等將DSS系統(tǒng)用于臨床以彌補(bǔ)FASS系統(tǒng)的不足，生物力學(xué)研究表明，在屈曲位時(shí)，強(qiáng)大的負(fù)荷可以導(dǎo)致FASS系統(tǒng)術(shù)后早起內(nèi)置物失敗。DSS系統(tǒng)目前有兩種類型，DSS-Ⅰ型主要由椎弓根螺釘及3 mm的“C”型彈性鈦棒構(gòu)成，可提供部分腰椎屈伸活動(dòng)；DSS-Ⅱ系統(tǒng)是DSS-Ⅰ型系統(tǒng)的改良版，主要由椎弓根螺釘及4 mm的彈性鈦線圈構(gòu)成，可以均勻的限制脊柱的屈伸、側(cè)屈及旋轉(zhuǎn)活動(dòng)〔20〕。兩種DSS系統(tǒng)均預(yù)置了張力負(fù)荷，可以減小前方間盤負(fù)荷，而DSS-Ⅰ型系統(tǒng)安裝時(shí)需盡可能與腰椎的瞬間旋轉(zhuǎn)軸(IAR)相一致，否則易導(dǎo)致早期內(nèi)固定失敗，而DSS-Ⅱ型IAR與正常節(jié)段基本一致，有可能成為理想的彈性系統(tǒng)。

Sengupta等〔21〕于2006年對(duì)16例腰椎間盤源性腰背痛患者進(jìn)行了臨床研究，經(jīng)過2年隨訪，ODI從術(shù)前的65%降到27%，VAS評(píng)分從術(shù)前的7.3降到3.7，術(shù)后2年無內(nèi)固定失敗病例。目前，DSS系統(tǒng)的研究處于初步節(jié)段，生物力學(xué)及臨床尚需進(jìn)一步研究。

2.2 IsobarTTL系統(tǒng) 1997 年美國(guó)Scient'X公司首次公開Isobar TTL 系統(tǒng)〔22〕并于2年后通過FDA 認(rèn)證為腰椎融合輔助系統(tǒng)，其是一種基于椎弓根螺釘?shù)陌雱傂詢?nèi)固定系統(tǒng)，該系統(tǒng)由鈦制椎弓根螺釘及包含一個(gè)受控微動(dòng)關(guān)節(jié)的鈦合金棒組成，具有±0.4 mm的縱向位移，± 2°的活動(dòng)度，可承擔(dān)固定節(jié)段不同方向和運(yùn)動(dòng)平面的載荷，進(jìn)而預(yù)防鄰近節(jié)段退行性變。

Benezech等〔23〕認(rèn)為Isobar系統(tǒng)適用于：(1)椎間盤源性腰椎不穩(wěn)；(2)Ⅰ°、Ⅱ°的腰椎滑脫；(3)醫(yī)源性腰椎不穩(wěn)(椎扳切除術(shù)、單側(cè)小關(guān)節(jié)切除術(shù))；(4)脊柱骨折及脫位、椎管狹窄及脊柱融合失敗后，預(yù)防相鄰節(jié)段退行性變，禁忌證主要有：(1)雙側(cè)腰椎滑脫；(2)Ⅲ°、Ⅳ°的腰椎滑脫；(3)雙側(cè)小關(guān)節(jié)切除；(4)椎間隙狹窄>50%；(5)腰椎側(cè)凸；(6)胸腰椎骨折；(7)嚴(yán)重骨質(zhì)疏松。Isobar系統(tǒng)接近生理曲度，可維持椎間高度及腰椎活動(dòng)度，減少應(yīng)力遮擋，預(yù)防相鄰節(jié)段間盤進(jìn)一步退變，然而，該系統(tǒng)對(duì)鄰近節(jié)段間盤的保護(hù)性作用尚需臨床進(jìn)一步證明，目前國(guó)內(nèi)外尚無有力證明，因此長(zhǎng)期結(jié)果有待進(jìn)一步觀察研究。

2.3 Bio-flex系統(tǒng)(Bio-flex dynamic stabilization system) 2004年韓國(guó)學(xué)者樸慶佑首次提出了Bio-flex系統(tǒng)，該系統(tǒng)由鈦制椎弓根螺釘和鎳鈦記憶合金帶螺旋連接棒構(gòu)成其通過連接棒使椎體前中柱的應(yīng)力分配得到平衡，更接近生理狀態(tài)的應(yīng)力分配方式，保留了腰椎的部分活動(dòng)度，材料采用“記憶合金”——鎳鈦合金，在發(fā)生形變后可以自行恢復(fù)到原來狀態(tài)。

Kim等〔24〕對(duì)103例采用Bio-flex系統(tǒng)治療的患者進(jìn)行了回顧性的分析，結(jié)果表明術(shù)后腰椎獲得動(dòng)態(tài)穩(wěn)定，可保留腰椎的部分活動(dòng)度，預(yù)防相鄰節(jié)段的退行性變。Cho等〔25〕對(duì)應(yīng)用Bio-flex系統(tǒng)做了進(jìn)一步的研究報(bào)道，術(shù)后隨訪1年并行MRI檢查發(fā)現(xiàn)椎間隙高度增加，部分間盤出現(xiàn)液化現(xiàn)象，有自愈傾向。

綜上，Bio-flex系統(tǒng)能夠最大限度的維持腰椎活動(dòng)度，預(yù)防相鄰節(jié)段間盤的退行性變，恢復(fù)脊柱矢狀面平衡，保護(hù)腰椎正常生理曲度。然由于應(yīng)用臨床時(shí)間較短，其遠(yuǎn)期臨床療效有待進(jìn)一步觀察。

2.4 K-rod動(dòng)態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)(K-rod Posterior Dynamic Rod System) K-rod動(dòng)態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)由新型聚醚醚酮樹脂(PEEK)包裹鈦纜制成的彈性棒、鈦合金椎弓根螺釘及鈦合金套管組成，其構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，手術(shù)步驟和傳統(tǒng)融合手術(shù)的釘棒系統(tǒng)相同，適合微創(chuàng)手術(shù)操作。K-rod動(dòng)態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)可以維持椎間隙高度及神經(jīng)根孔的形態(tài)，有效降低椎間盤壓力，預(yù)防相鄰節(jié)段退變。K-rod動(dòng)態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)還具有多樣化組合方式，可以行多節(jié)段的非融合手術(shù)操作，也可以與融合內(nèi)固定系統(tǒng)雜交手術(shù)。

Schnake等〔26〕研究發(fā)現(xiàn)，K-rod系統(tǒng)可以顯著減少術(shù)后鄰近節(jié)段代償活動(dòng)，降低鄰近節(jié)段壓力負(fù)荷，延緩?fù)诵行宰儭engupta等〔27〕回顧文獻(xiàn)后認(rèn)為，后方非融合內(nèi)固定系統(tǒng)在椎間盤和小關(guān)節(jié)退變的早期可采用，而在退變的晚期傳統(tǒng)融合內(nèi)固定術(shù)是最佳治療方法。Putzier等〔28〕認(rèn)為K-rod系統(tǒng)可以很好地防止術(shù)后運(yùn)動(dòng)節(jié)段的進(jìn)一步退變，與單純髓核摘除術(shù)相比，可部分限制腰椎活動(dòng)度，卸載部分壓力負(fù)荷，但它并不適用于需要多節(jié)段廣泛減壓的患者及腰椎畸形的患者。

可以認(rèn)為，K-rod動(dòng)態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)適用于：(1)中青年短節(jié)段的腰椎間盤突出癥患者；(2)腰椎管狹窄癥；(3)腰椎輕度不穩(wěn)、Ⅰ°腰椎滑脫癥；(4)復(fù)發(fā)的腰椎間盤突出癥者。而嚴(yán)重骨質(zhì)疏松、先天性腰椎管狹窄癥及Ⅱ°以上腰椎滑脫癥者為其禁忌。目前對(duì)K-rod動(dòng)態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)的臨床報(bào)道大多為短期研究，術(shù)后臨床癥狀明顯改善，短期影像學(xué)隨訪椎間隙高度、腰椎活動(dòng)度未見明顯異常，中期及長(zhǎng)期隨訪研究尚需進(jìn)一步研究。

綜上所述，多種非融合系統(tǒng)可分為椎弓根螺釘-韌帶裝置和椎弓根螺釘-半剛性連接裝置，其中，Dynesys系統(tǒng)及K-rod系統(tǒng)應(yīng)用較為廣泛，臨床療效值得肯定，兩者皆有非融合系統(tǒng)可控制腰椎反?；顒?dòng)、改變力學(xué)傳導(dǎo)方向、緩解臨床癥狀以及預(yù)防相鄰節(jié)段的退行性變等特點(diǎn)，K-rod系統(tǒng)與Dynesys系統(tǒng)除可提供非融合方案外，還提供了彈性棒組件與融合棒組件銜接功能，完成非融合與融合多樣化組合手術(shù)方式，可以行多節(jié)段的非融合手術(shù)操作，也可以與融合內(nèi)固定系統(tǒng)雜交手術(shù)，進(jìn)一步擴(kuò)大了其適應(yīng)證；非融合系統(tǒng)更復(fù)合近人體生理結(jié)構(gòu)，體外研究也證明這一點(diǎn)。

傳統(tǒng)融合術(shù)作為經(jīng)典手術(shù)治療腰椎疾病有很多的優(yōu)點(diǎn)，然而術(shù)后降低腰椎活動(dòng)度，易引起相鄰節(jié)段間盤退行性變等為其弊端，因此，非融合系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，其可最大限度地卸載相鄰節(jié)段間盤負(fù)荷，改變力學(xué)傳導(dǎo)，重建脊柱的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定，延緩相鄰節(jié)段的退行性變，將成為脊柱外科發(fā)展的趨勢(shì)。現(xiàn)在，多種非融合技術(shù)仍處于不同的發(fā)展階段和臨床研究中，作為一種創(chuàng)新型的系統(tǒng)，臨床短期療效顯著但長(zhǎng)期療效需要進(jìn)一步隨訪研究。

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〔2016-11-24修回〕

(編輯 郭 菁)

吉林省衛(wèi)生計(jì)生科研課題計(jì)劃書(青年課題)(3D514CJ93429)

趙建武(1966-)，男，博士，主任醫(yī)師，教授，碩士生導(dǎo)師，主要從事脊柱脊髓疾病的診斷與治療研究。

程 猛(1991-)，男，碩士，主要從事脊柱外科方面的研究。

R587.3+2

A

1005-9202(2017)04-1027-04；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.04.109