脊柱融合术是通过手术方法,使两个或两个以上有病变的椎骨(或丧失稳定性的脊柱节段)在生理状态下融为一体,融合的上下两端为正常活动节段,从而使脊柱发挥正常功能。
1911年,Hibbs和Albee分别报道对椎体结核患者采用脊柱后路融合术的治疗方法,为脊柱外科奠定了第一个成功的术式。20世纪60年代Paul Harrington设计了治疗脊柱侧凸的第一代脊柱后路矫形器械,开创了脊柱内固定器械用于脊柱融合术的先河。近年来,随着手术方法的日趋成熟和脊柱内固定器械的日新月异,脊柱融合术的成功率有了明显提高,脊柱融合术后邻近节段退变的问题则变的越来越突出,引起人们较多的关注。1988年,Lee[1]首先报告了一组因下腰痛和腰骶椎间盘突出而行腰椎融合术的患者,经平均8.5年的无症状期后,出现了邻近节段的退变症状。其后,陆续有国外学者报告脊柱融合术可造成邻近节段的退行性变或加剧业已存在的脊柱退行性变。本文拟对目前脊柱融合术后邻近节段退变的研究现状及进展做一简述。
1、邻近节段退变的类型及发生率:
从目前已有的报道来看,脊柱融合术后发生的邻近节段退变多种多样,其中最常见的是关节突肥大性骨关节炎及椎管狭窄。此外,还有椎间盘骨化、节段性失稳、椎间隙变窄、退行性脊柱前凸及骨赘形成等多种退变。关于退变的发生率,目前似乎尚难以定论。Hambly等[2]对一组接受腰椎或腰骶后外侧融合术的患者长期随访(平均为22.6年)显示:融合术后椎间盘骨化发生率为61.9%;节段性失稳的发生率在L2-L3平均为9%,在L3-L4为7%,在L4-L5为13%;椎间隙变窄在融合平面以上第一个节段的发生率为19%,在第二个节段上的发生率为21%;退行性脊柱前凸随融合节段的不同,其发生率也不同,从11%-14%不等。Rahm等[3]对一组接受脊柱后外侧融合并器械固定的患者随访(平均5.1年)显示:邻近节段退变的发生率为35%。还有多位学者也报道了不同的结果。此外,退变可发生在融合平面的以上或以下的临近节段,而且两者的类型和发生率也可能不同。Takahashi等[4]认为腰骶融合术后融合平面以上比融合平面以下的节段更容易发生退行性脊柱前凸、椎间隙变窄以及椎间盘退行性变。Lehman等[5]也发现在腰椎融合时,融合部位以上邻近节段椎间隙变窄的发生率远高于融合部位以下邻近节段椎间隙变窄的发生率。由于随访例数较少,就融合平面以上或以下节段退变是否存在统计学差异这一问题尚无定论。由此可见,有关脊柱融合术后临近节段退变的发生率,目前尚无大宗的、多中心的、令人信服的结果。
2、邻近节段退变发生的机制及影响因素:
2.1、邻近节段退变发生的机制:
脊柱融合术后脊柱运动学及运动力学都将不可避免的发生改变,这些改变可以造成患者术后邻近节段退变的发生或加剧患者术前业已存在的某些退行变。具体机制各家说法也不相同。Eck等[6]认为坚固融合可造成融合平面邻近节段生物力学方面的改变。通过生物力学及放射影像学上的研究,Eck等得出以下结论,融合术后邻近节段的压力、活动度和椎间盘内压力均增加,加上邻近节段原有退行性病变的影响,可引起融合部位邻近节段上退变的发生及加剧。Umehara等[7]通过随访一组因低位脊柱前凸而行腰椎器械融合术的患者发现:脊柱前凸融合部分可以加重邻近节段椎体的负荷从而引起邻近节段的退变。Krag等[8]认为坚固融合对邻近节段关节活动度的影响才是引起融合部位邻近节段加速退变的主要原因。然而,Rahm等[3]反对这种观点,他们认为融合术后造成的压力向邻近节段转移才是引起退变发生的最重要因素。Rahm等在其实验研究中发现似乎有这样一种趋势:术后形成假关节的患者,邻近节段退变的程度要比未形成假关节的患者轻的多。这种假关节形成所产生的保护性效应支持其观点。综上所述,目前关于融合术后邻近节段退变的发生机制尚在深入研究中,通常认为融合术后邻近节段上所受压力增加是引起邻近节段退变的重要因素。
2.2、邻近节段退变的影响因素:
2.2.1、融合节段的数目:
一般认为,融合节段数目越多,越容易引起邻近节段的退变。Hambly等[2]等在其研究中发现,行L4-S1融合术的患者,术后随访期间L1-S1的整体活动范围平均为23.24°;行L5-S1融合术的患者,术后随访期间L1-S1的整体活动度平均为41.40°。由于腰椎活动度对邻近节段的退变有一定影响,所以可认为融合节段越多,越容易引起邻近节段的退变。然而,Rahm等[3]认为:随着融合节段的增多,压力愈容易转移到邻近节段,但当融合节段超过两个时,压力转移与融合节段的多少之间似乎就没有必然联系了。由于邻近节段上压力转移是引起邻近节段退变的重要因素之一,Rahm等对融合节段数目越多,越容易引起邻近节段退变的说法提出了质疑。
2.2.2、融合平面的高低:
Hayes等[9]对48例采用Harrington手术治疗青少年特发性脊柱侧凸的患者进行平均11年的随访后发现,当器械融合至L3时,骶骨前移的发生率为40%,当融合至L4时,骶骨前移的发生率为81%。同样,在Large等[10]的研究中,采用Harrington手术来治疗青少年特发性脊柱侧凸,当融合至L2,未发现有骶骨前移发生,当融合平面下降至L3-S1,骶骨前移的发生率则明显提高。Cochran等[11]的报道中也有类似结果。由此可见,使用脊柱内固定器械施行脊柱融合术时,融合平面越靠下,融合部位以下骶骨前移的发生率就越高。鉴于椎骨前移也是一种退行性病变,融合平面的高低对融合部位临近节段的退变也有一定影响。
2.2.3、融合术式:
融合术式不同,术后脊柱生物力学特性也有很大不同。就目前的腰椎融合术而言,较常用的方法有有椎体间前融合、侧后方融合和后融合。Lee报告18例共22例次融合术后邻近节段退变,12例次为双侧或单侧横突间融合,9例次为后融合,仅1例次为前融合。Lehmann采用后融合33例,融合上方平面出现狭窄的发生率为30%。对腰椎融合术后远期随访有腰痛患者采用SPECT检查,邻近节段表现异常者达62.5%,其中后融合者高达87.5%,而侧后方融合仅46%。所以,一般认为后融合较易发生邻近节段退变,而椎体间前融合术后邻近节段退变的发生率较低[12]。
2.2.4、内固定的使用:
目前,多数人认为使用内固定器械将加速脊柱融合部位邻近节段的退变。Schulitz[13]所做的病例对照研究显示:一组70例采用侧后方融合无内固定,另一组69例为侧后方融合并内固定,平均随访时间分别为5.7年和4.6年,邻近节段关节突骨关节炎的发生率分别为10%和28%,邻近节段失稳的发生率分别为10%和23%。Rahm的研究也得出了类似的结论。然而,Wiltse等[14]通过对52例腰椎融合术并内固定的患者邻近节段退变情况与其对照组(仅行腰椎融合的患者)进行比较后认为:内固定并没有加重腰椎融合术后邻近节段的退变程度。
2.2.5、患者的个体因素:
患者的个体体质、年龄等个人因素对邻近节段的退变情况也有一定影响。Penta等[15]认为椎体间前路融合术后,邻近节段退变的发生更多的是取决于个体体质而不是融合术本身。此外,患者手术时的年龄也是影响邻近节段退变的一个重要因素。Rahm等[3]认为患者的年龄越大,其邻近节段本身存在的退行性病变基础也相应严重,从而更易引起机械性压力增加,加速退变的进展。
2.2.6、融合术前的患病情况:
患者因不同的疾患而行融合手术,术后邻近节段的退变的发生情况也不相同。Etebar等[16]在研究中发现:因退行性节段不稳而接受融合术的患者,其术后邻近节段退变的程度比因脊柱前凸、椎管狭窄和脊柱侧凸等接受手术治疗的患者要严重的多。
3、邻近节段退变的治疗:
目前对于脊柱融合术后临近节段退变的治疗尚是一个令人棘手的问题。Whitecloud[17]等认为持续性的腰背部及下肢疼痛是导致脊柱融合术后患者需再次手术的主要原因。此时,应首先明确患者的临床症状是否确实为临近节段退变所致,同时考虑到融合术后患者的发病机制可能会有所不同,还应进行MRI或CT检查以明确。确诊后,应首先行保守治疗,如保守治疗无效,才考虑手术治疗。目前再次手术的主要方式是脊柱减压和扩大融合。然而,由于临近节段退变的复杂性,手术治疗的同时也会引起许多潜在的并发症。例如,脊柱减压常会导致某些活动节段的不稳,常要求进一步行脊柱融合,然而,由于前次融合的存在及融合节段的增多常使手术很难达到坚固融合,会导致假关节形成的发生率增高,致使手术疗效不能令人满意。Whitecloud等对14例再手术的患者随访观察后发现,14例患者中只有5例效果尚好。Phillips等[18]对26例因腰椎融合术引起的椎管狭窄而行再次手术的患者进行了3-14年的随访后发现,26例患者中仅15例认为手术疗效较满意,有6例患者因术后神经症状严重而需第三次手术,还有5例患者认为第二次手术根本就是完全失败的。综上,我们认为采用手术干预来治疗临近节段退变只能起到亡羊补牢的作用,往往不能达到预期的疗效。因此,对临近节段退变的治疗还有待进一步的研究来解决。
4、小结:
虽然脊柱融合解除了许多患者的痛苦,但它也会引起融合部位邻近节段的退变,这种并发症无疑会影响脊柱融合术的远期疗效。考虑到该并发症的发生与进展受到各方面的影响,这要求我们在决定进行实行脊柱融合术之前就应全面考虑各方面的情况,权衡利弊,不可盲目的追求施行脊柱融合术及矫形效果,术后,还应采取积极措施预防并减少退变的发生。
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