腰椎后路融合术后邻近节段退变的研究进展分析研究临床医学专业.doc

腰椎后路融合术后邻近节段退变的研究进展 1911年，脊柱融合术首先由Albee[1]描述用来治疗Pott病，随后Hibbs[2]应用脊柱融合术治疗脊柱畸形，随后脊柱外科迅速发展。如今，脊柱内固定融合术现已成为治疗创伤、畸形、及退行性疾病的标准术式。然而，随着患者人群的增多以及手术的普及，术后出现的一种并发症--邻近节段退变(adjacent segment deterioration, ASD)越来越受到脊柱外科医师们的关注。遗憾的是，脊柱外科专家们至今仍然没有对ASD的发生机制及影响因素得出统一意见，使之成为了困扰脊柱外科医生以及患者的重大问题，如何降低或避免ASD的发生也因此成为研究热点。本文经过复习近年来发表的关于ASD的国内外文献，对其各方面进行综述。 一、ASD概念及影像学标准 在阅读大量文献过程中我们发现，邻近节段退变和邻近节段疾病均可简称为ASD，且二者常被混淆及混用，故在此进行概念解读，有助于我们对它们之间关系和区别的理解。 邻近节段退变(ASD)是指脊柱融合术后融合区邻近运动节段的异常改变,包括椎间高度丢失、椎间盘退变或突出、椎体滑脱、椎体不稳、骨赘形成、及椎体压缩性骨折等。根据是否出现临床症状，又可分为邻近节段退变(ASDeg)和邻近节段疾病(ASDis)。ASDeg定义为融合术后邻近节段出现影像学退变而无临床症状，ASDis则发生了与融合区域邻近节段影像学改变相对应的新症状[3，4]。ASDeg将发展为ASDis，导致疼痛、功能障碍或需要再次手术。目前尚无普遍接受、且经过验证的标准来诊断或量化ASDis[5]。 国外学者Min[6]等总结前人研究后提出了ASD影像学诊断标准:邻近节段椎间盘高度降低大于10%；邻近椎体形成大于3 mm的骨赘或压缩性骨折；脊柱侧弯；邻近节段在动力位X线片上出现大于4 mm的滑移或椎体间的角度变化大于10°；腰椎CT或MRI示邻近节段间盘突出、椎管狭窄及后方小关节增生内聚。出现其中之一者即可确认。由于此标准条理清晰，故被大多数研究所采用。 二、发病率 文献中对于ASD发病率的报道各不相同，究其原因，可能与研究对象不同及随访时间长短有关。1993年10月至2009年11月，曾有一项流行病学研究调查了912例腰椎退行性疾病患者，共1000个融合节段，且由同一位医生行腰椎后路融合术。研究发现ASDis发病率在术后第5年和第10年分别为13.6%和22.2%，术后第一个10年的年平均发病率为2.5%（95% CI 1.9-3.1）[7]。Xia等[8]系统的回顾了关于术后ASD曾发表过的患病率，经过荟萃分析后得出结果：腰椎ASDeg和ASDis的发生率分别为26.6％（95％CI，21.3％-31.9％）和8.5％（95％CI，6.4％-10.7％）。通过上述研究可知，ASD发病率随着随访时间的延长而增加，且ASDeg发病率远高于ASDis。 三、发病机制 针对脊柱退行性疾病而实行的手术，目的在于在对中央椎管和神经根管进行减压从而减轻神经源性症状，同时还要保持脊柱的完整性和稳定性。作为稳定脊柱的必要组成部分之一的椎间盘，不仅承担着生物减震器的功能，同时将力量从一个节段传递到下一个节段，从而实现适当的移动性。脊柱受到多种负荷条件的影响，其中不变的规律是联合运动。一个节段的运动对应于另一个节段内的相互运动，这是理解骨骼，韧带和椎间盘之间的相互作用的必要前提。1个运动节段包括2个相邻的椎体，1个椎间盘，2个小关节面，关节囊和横跨两个节段的韧带。这些结构的解剖关系共同构成了脊柱运动的生理范围，发挥了保护脆弱的脊髓及神经根的作用。运动节段不稳定是脊柱融合术的主要适应症，而脊柱不稳定性通常是病理过程或是手术不稳定的结果。而对脊髓和神经根进行减压通常要去除某些维持脊柱稳定的结构，例如椎板和小关节突，这就使邻近节段的生物力学发生了改变。 研究表明，运动节段的融合固定使得头侧邻近节段的应力增加[9]，Smith-Robinson和Bailey-Badgley对融合术后进行有限元分析也显示头侧节段内部应力增加[10]。Matsunaga等[11]报道多节段融合术1年后邻近节段剪切应力增加20％。而越来越多的证据已经量化了邻近节段剪切力对术后矢状面平衡的影响。Senteler等[12]报道腰椎融合后水平剪应力增加29％，这组数据得到了Alentado及其同事[13]的支持，他们发现ASD患者的骶骨倾斜角明显较低从而认识到骶骨斜坡的可变性，并认为它间接表明腰椎融合后的矢状位失衡。虽然缺乏明确的证据，但初次融合后的矢状位平衡越来越影响到ASD的发展。Lee和Langrana [14]表明在前、后（椎间）和侧向（横突间）腰椎融合术后，运动中心向头侧邻近节段移动，而且所有的融合方法均会导致邻近节段的运动增加。同样，Cunningham等[15]发现，融合术后头侧邻近节段椎间盘内压力增加45％。 四、影响因素 （一）术前自身因素 随着年龄的增长，椎间盘中的蛋白聚糖、水分和椎体的骨量减少，使脊柱的稳定性受到削弱并容易发生压缩骨折。Sears[16]和Kumar[17]均通过研究表明大于60岁的患者ASD发病率高于低龄人，并且随年龄增长而增加。虽然也有人持反对意见，但年龄对ASD的影响还是得到了大部分学者的肯定。 Aota[18]研究发现女性ASD的发生率为30%，是男性ASD的发生率的两倍。Etebar等[19]发现绝经后女性ASD的发生率高于年轻女性，可能由于女性绝经后钙质流失加速，骨量急剧下降所致。由此判断女性绝经可能亦为ASD发生的一个影响因素。 Ou等[20]发现体重指数是ASDis的影响因素。有研究表明，骨盆入射角较大为ASD的影响因素，可惜没有报道确切的参数[21]。已有大规模基因组研究中证明了退变性椎间盘疾病具有遗传易感性[22]，这可能有助于将高危人群细分为原发性病变和继发性ASD。 一些研究表明已存在的腰椎退行性疾病是ASD的危险因素[23,24]， Hoogendoom等[25]通过动物模型研究也得出相似结论。邻近节段正常的椎间盘具有缓冲及分布载荷的作用，极有可能避免ASD的发生。先天和创伤后融合的患者ASD发生率较低，这支持了先前存在的疾病是ASD影响因素的假设[26,27]。 （二）手术相关因素 融合长度被认为是ASD的危险因素，且融合时间越长，ASD发生率越高[28]。 但一项回顾性研究发现，融合范围长的患者与范围短的患者相比，再次手术率较低[29]。孤立的L4-5 “悬浮固定”被认为是ASD的风险因素[30]，但尚未从相关研究中得到验证。相反的是，研究发现L4到S1的融合导致ASD增加[31]。 在一项前瞻性病例对照研究中，腰椎板切除术经与未经器械融合比较，两组术后2年再手术率无差异[32]。一项前瞻性研究将111例峡部裂腰椎滑脱患者随机分为未使用植入物的后外侧融合组与使用植入物后外侧融合组，结果表明发病率没有差异，但融合和椎板切除加速了ASDeg[33]。Lee和他的同事[34]通过比较接受后路腰椎椎间融合（PLIF被认为是更坚硬的结构）和传统后外侧融合（PLF）的患者后发现，10年内需再次手术的ASDis患病率为10.4％，但与PLF相比，PLIF导致需要再次手术的ASDis风险显着增加3.4倍。 一些学者认为开放式手术中解剖分离可能会诱发ASD，因为相对于经皮方法增加了对棘旁肌和韧带的损伤[35]。然而，尚无明确证据证明经皮与开放手术相比ASD发生率降低。因此为了减少手术入路引起的医源性ASD，新技术不断发展。 固定融合术通常会导致腰椎的生理性前凸减小或消失，腰椎前凸角变小。在一项病例对照研究中发现， 在ASD再手术患者当中，出现骨盆入射角与腰椎前凸角度错配大于10度的可能性高出10倍[36]。这也得到了一项关于融合前后邻近节段剪切力的生物力学模拟研究的支持，表明骨盆入射角与腰椎前凸角错配度大于15度的患者的剪切力增加[37]。机体为代偿腰椎矢状位平衡的改变及维持重心的稳定，造成邻近椎体的活动范围增大，从而使其承受了额外载荷。因此可以推断出，融合术前的自身因素和术中改变的生物力学在腰椎ASD的发展中起协同作用。越来越多的学者开始建议在术中尽量重建生理前凸，恢复脊柱矢状位平衡。 （三）术后劳动因素 除了术前及手术相关因素的影响，术后的体力劳动及强度亦起到加速ASD的作用。Lehmann 等[38]曾在文章中提出，腰椎融合术后的脊柱力线及屈伸等活动度发生了重大改变，高强度劳动对术后 ASD 的发生会起到了加速作用。 五、治疗 当术后患者再次出现临床症状时，最为关键的一点是首先明确其是否为ASDis。对于确诊后且症状较轻的患者首选保守治疗，严格保守治疗无效或症状呈进行性加重时考虑手术治疗。 ASDis再次手术可以选择微创或后路翻修两种术式。微创手术可以减少术中对肌肉的破坏，可能会避免ASD的发生[39]。另外，微创手术的优势在伴有基础病的老年患者中更加明显，因为他们已不能耐受大型开放手术。通过横向椎间融合技术间接减压和恢复椎间盘高度已被建议作为不同脊柱病变的治疗方法，其中也包括ASD[40]。无论采取何种术式，治疗的目标应该是以最有效的方式来解决患者的症状，可惜目前的文献并没有明确地提出一个更好的治疗策略。 六、预防 腰椎间盘置换术被认为是可以避免ASD的手术方案，但已有国外研究表明置换术组与融合术组的ASD再手术率无明显差异[41]。与常规融合术相比，后路动态固定装置的确可以减少坚强固定，但相关研究也显示了Dynesys动态稳定系统术后2年ASD和桥接处退变的进展[42]，腰椎动态固定系统可能无法完全防止ASD。由此可以证明，间盘置换与动态固定装置的效果还需要更长时间的随访来验证。 七、结语及展望 毋庸置疑，腰椎融合内固定手术仍然是目前治疗脊柱疾病的主要术式。也不能否认，术后ASD仍是目前未解决的难题。如今对ASD的发生机制及影响因素仍未能完全认识，还需要进一步开展多中心、大样本的前瞻性研究。邻近节段退变的发生应该是多因素共同作用的结果，在不同的患者身上不同的因素起到的作用大小亦不相同。因此临床医生应该结合患者自身情况，充分权衡各种利弊，个性化制定手术方案。另外，指导术后患者如何正确科学的恢复和利用腰部功能，还需要康复科医生的协助。当患者出现ASDeg后，应摒弃不良运动习惯，以及加强腰背肌锻炼，争取最大程度的避免或延缓ASDis的发生。尽管采用以人工椎间盘置换和动态稳定为代表的非融合技术可以取得较好的短期结果，但在获得更多长期研究及令人满意的结果前应该慎重考虑。随着越来越多的研究即将开展，以及更加先进的手术器械不断在研发，我们应对攻克ASD这一难题保持信心。 参考文献 [1] Diebo B G, Passias P G, Marascalchi B J, et al. Primary Versus Revision Surgery in the Setting of Adult Spinal Deformity: A Nationwide Study on 10,912 Patients[J]. Spine, 2015, 40(21):1674-80. [2] Fallatah S. Posterior inter-body fusion in lumbar spine surgery: A systematic review[J]. Journal of Taibah University Medical Sciences, 2013, 8(1):7-11. [3] Ueda H, Huang R C, Lebl D R. Iatrogenic Contributions to Cervical Adjacent Segment Pathology[J]. Hss Journal the Musculoskeletal Journal of Hospital for Spec