楊風(fēng)光，任恩惠，楊亮，王永剛，汪靜，康學(xué)文

1.蘭州大學(xué)第二醫(yī)院骨科，甘肅蘭州730000；2.甘肅省骨與關(guān)節(jié)疾病重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅蘭州730000；3.脊柱疾患疼痛機(jī)制研究及治療甘肅省國際科技合作基地，甘肅蘭州730000

前言

人體椎間盤承載著約80%的脊柱負(fù)荷并控制椎體之間的運(yùn)動(dòng)［1］，椎間盤由內(nèi)部的髓核和外部的纖維環(huán)構(gòu)成［2］。隨著年齡的增大，腰椎間盤的含水量減少、靈活性降低、高度和承載負(fù)荷的能力下降［3］，導(dǎo)致腰椎間盤退變性疾?。↙umbar Degenerative Disc Disease,LDDD）的發(fā)生。在美國每年有6 200萬成年人因椎間盤退變導(dǎo)致的下腰背痛而就診［4-5］，主訴為持續(xù)性下腰背痛患者中有42%發(fā)現(xiàn)有椎間盤的破裂［6-7］。

治療LDDD的傳統(tǒng)方法是椎體間融合術(shù)，融合的目的是限制疼痛節(jié)段的運(yùn)動(dòng)范圍和提供即刻的穩(wěn)定性，從而緩解椎間盤源性的疼痛［8］。然而，融合手術(shù)也存在一定的限制性，除了存在無法實(shí)現(xiàn)融合的可能性外，椎間融合術(shù)后的生物力學(xué)改變會(huì)干擾相鄰節(jié)段水平的運(yùn)動(dòng)和負(fù)載向量，這種改變會(huì)加速退化級(jí)聯(lián)的自然病程，促進(jìn)鄰近節(jié)段的退變［9］。因此，非融合的方法越來越受到關(guān)注［10-11］。人工腰椎間盤置換術(shù)是經(jīng)內(nèi)科保守?zé)o效后治療LDDD的選擇之一。與腰椎融合術(shù)不同的是，人工腰椎間盤置換術(shù)后手術(shù)節(jié)段的椎體存在一定的活動(dòng)范圍，且其設(shè)計(jì)力圖模仿正常脊柱的生物力學(xué)特點(diǎn)［10］，從而減少因椎間融合而導(dǎo)致的鄰椎病等并發(fā)癥的發(fā)生，受到臨床醫(yī)生的青睞。本研究就目前人工腰椎間盤置換術(shù)治療LDDD的臨床應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行綜述。

1 人工腰椎間盤置換術(shù)治療LDDD的優(yōu)勢(shì)

Brantigan等［12］在1940年首次提出腰椎椎體間融合術(shù)（Lumbar Interbody Fusion,LIF）的概念，并用于治療下腰背痛患者。經(jīng)過不斷的發(fā)展，LIF的手術(shù)方式眾多，有經(jīng)椎間孔椎體間融合術(shù)（TLIF）、腰椎后路椎體間融合術(shù)（PLIF）、腰椎斜向微創(chuàng)椎間融合術(shù)（LLIF）等［13］。LIF可以提供即刻的脊柱穩(wěn)定性，不僅適用于LDDD的治療，而且也廣泛應(yīng)用于脊柱畸形、創(chuàng)傷、感染和腫瘤等脊柱疾患的治療，LIF已被認(rèn)為是一種治療脊柱疾患的經(jīng)典方法［14-15］。Xia等［16］對(duì)腰椎和頸椎術(shù)后領(lǐng)椎病的發(fā)生率進(jìn)行分析，納入了來自19個(gè)國家的94項(xiàng)研究，總樣本量為34 716例。分析發(fā)現(xiàn)腰椎術(shù)后影像學(xué)上鄰椎?。ˋSDeg）的發(fā)生率為26.6%（95%CI,21.3%～31.9%），鄰椎病癥狀（ASDis）的發(fā)生率為8.5%（95%CI,6.4%～10.7%）。隨著時(shí)間的延長，鄰椎病發(fā)生率也有增加的趨勢(shì)。0.5～2.0年之間的ASDeg發(fā)生率為21.8%（16.0～27.6%），ASDis的發(fā)生率為6.5%（4.8～8.1%）；2～5年之間ASDeg的發(fā)生率為33.6%（21.8～45.4%），ASDis的發(fā)生率為12.1%（8.2～16.0%）；5～10年之間ASDeg的發(fā)生率為37.4%（10.7～64.1%），ASDis的發(fā)生率為3.2%（2.5%～4.0%）。因此，在腰椎間盤切除后如何保留手術(shù)節(jié)段的運(yùn)動(dòng)功能，降低鄰近節(jié)段的應(yīng)力，最大限度模擬腰椎間盤的生物力學(xué)功能是LDDD治療時(shí)的關(guān)鍵所在，而人工腰椎間盤置換術(shù)則為解決這一問題提供了新方法。Pimenta等［9］對(duì)15例接受了人工腰椎間盤置換術(shù)的患者進(jìn)行了84個(gè)月的隨訪，結(jié)果顯示平均視覺模擬評(píng)分（Visual Analog Scale,VAS）從7.1下降到2.9，功能障礙評(píng)分（Oswestry Disability Index,ODI）從50下降到16，無假體移位及破損。Lemaire等［17］采用前瞻性研究，對(duì)60例因LDDD而接受人工腰椎間盤置換術(shù)的患者進(jìn)行平均92月的隨訪，VAS評(píng)分從術(shù)前的8.5下降到最后一次隨訪時(shí)的3.1，ODI評(píng)分從術(shù)前的55%下降到最后一次隨訪時(shí)的21%，術(shù)中無并發(fā)癥發(fā)生，術(shù)后有1例發(fā)生假體移位，1例因鄰近節(jié)段的病變而進(jìn)行椎間融合手術(shù)。Zigler等［18］使用Meta分析對(duì)人工腰椎間盤置換術(shù)和LIF治療LDDD隨訪時(shí)間在5年以上的研究作了比較，發(fā)現(xiàn)人工腰椎間盤置換術(shù)在 ODI評(píng)分改善（RR 1.091 2；95%CI：1.000 4,1.190 3）、患者滿意度（RR 1.13；95%CI：1.03,1.24）和再手術(shù)發(fā)生率（RR 0.52；95%CI：0.35,0.77）方面優(yōu)于LIF。人工腰椎間盤置換術(shù)在治療LDDD時(shí)，盡可能地保留了脊柱的生物力學(xué)功能，較LIF減少了鄰近節(jié)段的應(yīng)力，降低了鄰椎病的發(fā)生率，臨床療效較好，是治療LDDD的較好選擇。

2 常見腰椎間盤假體的生物力學(xué)特點(diǎn)及臨床應(yīng)用

自20世紀(jì)50年代末，F(xiàn)ernstr?m等［19］最早描述了用不銹鋼作為假體材料的人工椎間盤以來，經(jīng)過60多年的發(fā)展，人工椎間盤在材料、外形和生物力學(xué)特性等方面有了長足的發(fā)展。目前已經(jīng)有上百種人工椎間盤獲得了專利，然而進(jìn)行生物體內(nèi)實(shí)驗(yàn)和臨床應(yīng)用的人工椎間盤相對(duì)較少［20］?，F(xiàn)就臨床常用人工椎間盤的生物力學(xué)特點(diǎn)和臨床應(yīng)用情況作一介紹。

2.1 Charité

Charité是最早應(yīng)用到臨床的人工椎間盤，也是目前研究較為深入的人工椎間盤之一，最初使用的材料是不銹鋼，后改用鈦［20］。CharitéⅠ最初由德國柏林Charité醫(yī)院的Schellnack和Büttner-Janz在1982年設(shè)計(jì)而成［21］，最初設(shè)計(jì)的核心原則是“低摩擦”。這種人工椎間盤的基本結(jié)構(gòu)是由中間超高分子聚乙烯材質(zhì)的滑動(dòng)核心和兩邊的端板構(gòu)成，端板設(shè)計(jì)有錨齒結(jié)構(gòu)并涂有鈦/羥基磷灰石以增強(qiáng)假體與椎體之間的固定。經(jīng)過力學(xué)測(cè)試以后，在1984年10月CharitéⅠ在德國柏林的Charité醫(yī)院進(jìn)行了首次臨床應(yīng)用［22］。在1985年由于植入后發(fā)生軸向移動(dòng)，設(shè)計(jì)者對(duì)CharitéⅠ作了修改，CharitéⅡ的設(shè)計(jì)理念與CharitéⅠ基本相同，只是增加了兩邊端板的面積，使其與椎體終板有更多的接觸面積，從而起到更好的支撐作用［23］。CharitéⅠ和CharitéⅡ最初僅在德國Charité醫(yī)院使用，沒有商業(yè)化。CharitéⅢ具有更好的力學(xué)性能，其兩邊端板各有3個(gè)錨齒，便于固定。有學(xué)者通過尸體研究，發(fā)現(xiàn)Charité假體可以維持L4-L5之間的正常運(yùn)動(dòng)，而且旋轉(zhuǎn)中心與正常人體腰椎相似，是一個(gè)可移動(dòng)橢圓形［23］。2004年10月美國食品藥品監(jiān)督管理局（Food and Drug Administration,FDA）批準(zhǔn)CharitéⅢ可用于治療L4-S1的LDDD［24］。Putzier等［25］對(duì)采用Charité系列的3種人工椎間盤治療LDDD的53例患者進(jìn)行了長達(dá)17年的隨訪，這53例患者共有63個(gè)椎間盤進(jìn)行人工腰椎間盤置換術(shù)，經(jīng)對(duì)比發(fā)現(xiàn)3種類型的Charité系列人工椎間盤治療LDDD的臨床效果沒有顯著性差異。60%的患者在置換后發(fā)生椎體間的融合，有11%的患者進(jìn)行了二次手術(shù)，雖然有17%的患者沒有發(fā)現(xiàn)鄰近節(jié)段的退變，但是這部分病人對(duì)治療的滿意度明顯低于發(fā)生椎體間融合的病人。人工腰椎間盤置換術(shù)的短期治療效果令人滿意，但長期的隨訪研究較少。因此Putzier等［25］認(rèn)為現(xiàn)有證據(jù)不足以說明LDDD患者行人工腰椎間盤置換術(shù)的療效優(yōu)于或至少等同于脊柱融合術(shù)。2012年，Charité系列人工椎間盤逐漸從市場(chǎng)撤出。

2.2 ProDisc

ProDisc系列的人工腰椎間盤也經(jīng)過了幾代改進(jìn)，目前臨床常用的是ProDiscⅡ和ProDisc-L，是由3個(gè)部分組成的椎間盤假體，端板噴涂有鈦鈷鉻合金，兩個(gè)尾翼用于在椎體上固定，其滑動(dòng)核心是超高分子聚乙烯。Huang等［26］通過Cobb法測(cè)量術(shù)前和術(shù)后平均8.7年隨訪時(shí)腰椎屈伸位的活動(dòng)范圍，術(shù)前L2-L3、L3-L4、L4-L5、L5-S1的活動(dòng)范圍分別是5.5°、7.5°、10.7°和10.0°，ProDisc人工腰椎間盤置換后，L2-L3、L3-L4、L4-L5、L5-S1的活動(dòng)范圍分別是6.0°、13.0°、14.2°和19.2°，表明人工腰椎間盤置換術(shù)后腰椎活動(dòng)范圍在較長時(shí)間內(nèi)得到了一定程度的保留。ProDisc-L在2006年被FDA批準(zhǔn)用于治療LDDD［27］。

2.3 Activ-L

2015年6月新一代的人工椎間盤Activ-L得到了FDA批準(zhǔn)，進(jìn)入市場(chǎng)［28］。Activ-L增加了上一代人工椎間盤所沒有的一些優(yōu)點(diǎn)，目的是可以適應(yīng)人類腰椎解剖的變化，更好地模擬人體腰椎的運(yùn)動(dòng)模式［8］。Activ-L的兩個(gè)端板由金屬材料制成，中間的滑動(dòng)核心是聚乙烯，端板靠近椎體面是鈷鉻鈦合金以及鈣涂層。每個(gè)端板的前方有3個(gè)齒突，用于假體的固定。在L5-S1椎間盤置換時(shí)，S1一側(cè)的端板后緣是圓形設(shè)計(jì)，可以避免端板突向椎管內(nèi)。Activ-L有4種型號(hào)，即26 mm×31 mm、28 mm×34.5 mm、30 mm×39 mm和33 mm×40 mm，以供外科醫(yī)生選擇合適的假體，減少假體沉降和神經(jīng)根刺激的風(fēng)險(xiǎn)。Activ-L的滑動(dòng)核心內(nèi)含有金屬標(biāo)記，可用于X線檢測(cè)，滑動(dòng)核心有4種不同的高度（8.5、10.0、12.0和14.0 mm）備選，并且每個(gè)高度都可以與不同型號(hào)的端板匹配，提供了更多選擇的余地。而且端板之間為囊袋裝設(shè)計(jì)，可以防止滑動(dòng)核心的脫出。有臨床實(shí)驗(yàn)表明8.5 mm高度的滑動(dòng)核心符合87%的病人，而ProDisc-L則沒有這種高度的滑動(dòng)核心，ProDisc-L的備選高度只有10、12和14 mm［29］。除此之外，Activ-L前后方向的活動(dòng)范圍較大，側(cè)方的活動(dòng)范圍較小，更接近腰椎生理?xiàng)l件下的運(yùn)動(dòng)范圍，減小鄰近節(jié)段小關(guān)節(jié)的應(yīng)力。

3 人工腰椎間盤置換術(shù)治療LDDD的臨床療效及并發(fā)癥

雖然目前人工腰椎間盤置換沒有明確的適應(yīng)癥和禁忌癥，但多數(shù)學(xué)者已經(jīng)有普遍的共識(shí)［30］。一般認(rèn)為年輕、單節(jié)段椎間盤退變、無骨質(zhì)疏松、不伴嚴(yán)重的小關(guān)節(jié)病變、不伴腰椎不穩(wěn)、無椎管狹窄或后方神經(jīng)根受壓是人工腰椎間盤置換的手術(shù)適應(yīng)癥。Lazennec等［31］對(duì)61例接受人工腰椎間盤置換術(shù)的患者進(jìn)行了5年隨訪，VAS評(píng)分從6.6±1.7降到3.3±2.5,ODI評(píng)分從（51.2±14.6）%降到（20±17.9）%，明顯改善了患者的生活質(zhì)量。Zigler等［32］采用網(wǎng)狀Meta分析比較了人工腰椎間盤置換、LIF以及保守治療這3種方法治療單節(jié)段LDDD時(shí)的有效性和安全性，總樣本量為1 417例，結(jié)果發(fā)現(xiàn)采用Activ-L假體的人工腰椎間盤置換在ODI評(píng)分、腰背痛緩解以及病人滿意度方面優(yōu)于LIF和保守治療，3種方法的再手術(shù)率和患者再就業(yè)率沒有差異。Rao等［33］基于隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)的Meta分析表明人工腰椎間盤置換術(shù)在安全性和有效性方面優(yōu)于LIF。

雖然人工腰椎間盤置換術(shù)作為LDDD治療的一種新方法在臨床上被廣泛應(yīng)用，但與LIF相比，人工腰椎間盤置換術(shù)可以有效保留置換節(jié)段的活動(dòng)度，降低鄰近節(jié)段的發(fā)生率，但是假體下沉、移位、磨損、異位骨化及晚期置換節(jié)段融合等并發(fā)癥的發(fā)生亦不容忽視［25］。Van Ooij等［34］對(duì)26例接受人工腰椎間盤置換術(shù)的患者進(jìn)行了平均91個(gè)月的隨訪，1例患者在術(shù)后1周內(nèi)發(fā)生假體移位，改用cage植入融合。1例患者行L4-L5和L5-S1兩個(gè)節(jié)段的置換，術(shù)后12月因L5-S1假體移位取出假體；4例患者發(fā)生了腹壁血腫，1例逆行性射精，1例勃起功能障礙。隨訪期內(nèi)12例較為滿意，14例認(rèn)為沒有明顯獲益，主要原因是各種并發(fā)癥所致。Lu等［35］通過超過11年的隨訪發(fā)現(xiàn)，雖然患者的整體治療效果比較滿意，但是71.4%的手術(shù)節(jié)段發(fā)生了異位骨化。異位骨化可因?yàn)楣腔恢貌煌鴮?duì)人體有不同的影響，發(fā)生在椎間隙周圍的骨化會(huì)使椎體的活動(dòng)范圍受到影響，部分患者則會(huì)因神經(jīng)根和血管等受壓而引起臨床癥狀，影響患者的預(yù)后［36］。因此，減少并發(fā)癥的發(fā)生是人工腰椎間盤置換術(shù)相關(guān)研究需要關(guān)注的一個(gè)問題。

4 人工腰椎間盤置換術(shù)治療LDDD存在的問題

人工腰椎間盤置換術(shù)通過對(duì)退變椎間盤的置換，恢復(fù)椎間隙高度，保持手術(shù)節(jié)段穩(wěn)定性和一定的活動(dòng)范圍，取得了良好的中短期療效，但隨著臨床應(yīng)用的增多和隨訪時(shí)間的延長，顯現(xiàn)出來的問題引起了臨床醫(yī)生和研究者的重視［36-37］。目前應(yīng)用于市場(chǎng)的人工腰椎間盤多由歐美國家生產(chǎn)［38］，主要解剖數(shù)據(jù)的來源和臨床試驗(yàn)的人群均來自歐美國家，因此假體與我國人群的椎體存在匹配不佳的問題，增大了手術(shù)的難度和風(fēng)險(xiǎn)。王子軒等［39］通過尸體研究發(fā)現(xiàn)在腰椎正側(cè)位X線片上正常成年人腰椎間盤軟骨板厚度、椎體上下橫徑、矢狀徑和椎間隙高度不存在性別差異。除L1-L2相鄰椎體矢狀徑、L3-L4相鄰椎體橫徑和L4-L5相鄰椎體矢狀徑外，其余椎間盤相鄰椎體橫徑或矢狀徑存在顯著差異。腰椎間隙自L1-L2至L4-L5逐漸增寬，前緣高度大于后緣高度。L5-S1椎間隙與其他腰椎間隙存在較大差異，其相鄰終板間夾角明顯增大，認(rèn)為需要定制假體。類似研究可為符合我國解剖參數(shù)假體的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)積累數(shù)據(jù)，從而避免因假體不匹配而引起的假體下沉、移位、異位骨化等并發(fā)癥的發(fā)生。然而目前國內(nèi)相關(guān)研究較少，需要進(jìn)一步的研究積累更多的數(shù)據(jù)。

人工腰椎間盤假體既需要承載負(fù)荷又要保持一定的運(yùn)動(dòng)范圍，模擬人體的椎間盤的功能，但是截至目前，仍無假體可以完全模擬人體椎間盤的生物力學(xué)特性［38］。

5 總結(jié)及展望

人工腰椎間盤置換術(shù)對(duì)LDDD的中短期療效較為滿意，但長期臨床療效以及潛在并發(fā)癥如異位骨化、假體移位、下沉及晚期融合等仍需要長期的、大樣本的隨訪研究。