颈前路多节段椎体次全切除钛笼植入重建颈椎生理弧度的实验研究
［摘要］
目的：研究颈椎前路多节段椎体次全切除减压后两种钛笼植入方法对颈椎生理弧度的影响。方法：选用7具成年防腐尸体颈段标本，术前作为空白对照组；C5、C6椎体次全切除后将钛笼剪成相关长度不预弯植入减压骨槽中作为非预弯组；最后将不预弯钛笼取出，将预弯的钛笼植入相应标本后作为预弯组。3组均拍颈椎标准侧位X线片，测量颈椎弧度、手术节段椎间角度及手术节段椎间高度。结果：钛笼预弯组的颈椎弧度及手术节段椎间角度均较钛笼非预弯组和空白对照组有显著改善（P＜0.01）；钛笼非预弯组的颈椎弧度及手术节段椎间角度与空白对照组相比无显著性差异（P＞0.05）；手术节段椎间高度钛笼预弯组与钛笼非预弯组相比无显著性差异（P＞0.05），但两组与空白对照组比较有显著性差异（P＜0.05）。结论：颈椎前路多节段椎体次全切除减压后钛笼预弯植入可以很好地恢复颈椎的生理弧度。
［关键词］ 颈椎；生理弧度；椎体次全切；钛笼；预弯
Abstract：Objective To study the influence of anterior reconstruction using titanium mesh with two methods on physiological curve of cervical spine after multilevel corpectomy. Methods 7 cervical spine specimens from adult cadaver were harvested.Cervical spine before operation were used as blank contrast group.The nonprebending titanium mesh was inserted into the decompression channel of vertebral bodies after anterior C5,C6 vertebra corpectomy,which were nonprebending group.Finally, the nonprebending titanium mesh was taken out,and then the prebending titanium mesh was inserted into the channel of the vertebral bodies which were prebending group.Radiography of cervical spine were taken in true lateral position in three groups.The curvature of cervical spine,the angle of the fused segment and the height of the fused segment were measured. Results Compared with nonprebending titanium mesh group and blank contrast group,the curvature of cervical spine and the angle of the fused segment of the prebending titanium mesh group had significant difference(P＜0.01).There was no significant difference in the angle of the fused segment between nonprebending titanium mesh group and blank contrast group(P＞0.05).The height of the fused segment between nonprebending titanium mesh group and prebending titanium mesh group had no significant difference(P＞0.05); however, there was a significant difference of the height of the fused segment between the both titanium mesh group and blank contrast group.Conclusion The curvature of cervical spine can be well restored using the prebending titanium mesh after anterior multilevel corpectomy.
Key words:cervical spine; physiological curvature; vertebra corpectomy;titanium mesh;prebending
颈椎病是严重影响患者身心健康和日常工作的疾病，20世纪50年代末Smith和Robinson提出颈前路减压融合手术，由于直接去除脊髓前方的致压物，使脊髓和神经根得以减压，获得了良好的疗效，颈前路减压融合手术已成为颈椎病的标准手术。用自体髂骨或腓骨置于椎体间进行融合，发现部分患者可出现移植物移位、下沉、塌陷、吸收、假关节形成等一系列移植物相关并发症，这些都影响融合的成功率及临床效果，有些需要再次手术。供骨区亦有血肿形成、感染、股外侧皮神经损伤、肌疝、髂嵴处持续性疼痛等并发症。
对于多节段前路减压融合，移植物大多取自体腓骨，由于腓骨主要由皮质骨构成，且单独植入稳定性较差，出现了较高的不融合率和假关节形成等并发症。为了增加移植物的稳定性，促进融合及避免供骨区并发症，目前，用钛笼（titanium mesh） 替代自体骨移植联用颈椎前路钢板日益普遍。前路钢板可以提供融合所需的稳定环境，钛笼在保持椎间高度和适当的颈椎曲度时可增加稳定性和承载载荷，两者联用是促进融合、避免供骨区并发症的理想方法。但是，临床上使用的钛笼呈圆柱形，上下两端平行，按常规方法植入后极易出现减压节段间曲度变直问题，在颈椎多节段病变钛笼植入时更加突出，是目前临床需要解决的难题。
本实验将钛笼预弯成一定弧度模拟正常椎间盘前高后低的形状和不预弯钛笼分别植入前路多节段椎体次全切的槽中，比较两者对重建颈椎生理弧度的作用，以期为临床使用提供依据。
1 材料和方法
1.1 标本来源
从东南大学基础医学院人体解剖学与组织胚胎学系购得7具2个月福尔马林防腐保湿成年尸体标本，其中男性5具，女性2具，具体年龄不详。将寰椎至胸1椎体下缘处截下，剔除其皮肤、筋膜、颈前后肌肉等，保留椎前颈长肌、前纵韧带、棘上韧带、棘间韧带结构，置－30℃冰箱内待用。拍X线片排除颈椎炎症、肿瘤、骨折、脱位、先天性异常等情况。
1.2 钛笼
所有标本均采用SofamorDanek公司提供的钛笼，商品名为PYRAMESH（图1）。其材质为钛合金，弹性模量与骨质较为接近，且重量轻、生物相容性好、不易腐蚀、无磁性、对MRI和CT检查基本没有影响。
A.直钛笼；B.颈弯钛笼
图1 钛笼照片（略）
Fig 1 Titanium mesh
1.3 颈前路椎体次全切除减压范围
前路椎体次全切减压骨槽过窄可导致脊髓减压不充分，过宽则可能损伤椎动脉,引起难以控制的致命性出血。目前主要有两种解剖标志作为术中的安全界限:一是采用两侧颈长肌内侧缘为标志［1］，与椎动脉间至少有5mm的安全距离，手术在此间进行比较安全，但在不同的颈椎水平，其内侧缘附着点不同，且术中需分离牵开之以获得足够的暴露，难以成为稳定有效的解剖标志。二是采用钩突的内侧缘作为安全界限［2］，因其与横突孔间有平均5.5mm的距离，不易损伤到椎动脉，该解剖标志稳定可靠，安全性高，近年来应用较多，本实验采用该标准行椎体次全切除手术。
1.4 手术方法
手术前将标本取出，复温后固定在手术台上，首先用手术刀将C45、C56、C67椎间隙前纵韧带及纤维环水平切开，然后用髓核钳将上述3个间隙椎间盘部分取出，分别在C4、C7椎体前拧入固定钉，置Caspar撑开器将椎间隙撑开，用咬骨钳沿两侧钩突的内侧缘咬除C5、C6椎体中份行双椎体次全切除，3mm厚枪钳咬除椎体后份剩余骨质，寻找后纵韧带裂隙用枪钳将C4椎体下缘至C7椎体上缘间后纵韧带咬除，用角度刮匙沿C5、C6椎体槽口两侧，C4、C7椎体上下缘行潜行减压，并刮除C4椎体下缘和C7椎体上缘的软骨终板，注意保护骨性终板，完成减压步骤。用游标卡尺测量C4椎体下缘至C7椎体上缘间距离，将钛笼剪成相关长度不预弯植入开口槽中，使其前缘与椎体前缘一致。拍颈椎侧位X线片后将不预弯钛笼取出，将预弯成一定弧度的钛笼植入相应标本拍颈椎侧位X线片。比较3组侧位X线片，测量颈椎Cobb角度、手术节段椎间角度及手术节段椎间高度（图2）。
1.5 标本分组
将术前颈椎侧位X线片所测颈椎弧度（Cobb角）、手术节段椎间角度及手术节段椎间高度归于空白对照组；植入非预弯钛笼后拍颈椎侧位X线片所测相应数据归于钛笼非预弯组；植入预弯钛笼后拍颈椎侧位X线片所测相应数据归于钛笼预弯组。
1.6 X线拍摄条件
采用东南大学附属中大影像科柯达CR900机X线摄片系统。该系统以精确数字成像技术取代传统的模拟成像，可提供具有高清晰度、优良对比度的数字化图像，摄片后经过计算机处理可获取高质量的图片，并可根据诊断要求对图片进行各种后期处理，同时摄片剂量小、准确率高。拍摄时中心线对准第4颈椎，投照距离1.1m，拍摄标准侧位片。可通过透视电视荧屏监视投照位置是否符合要求，曝光条件自动选取。A.手术前颈椎侧位片，颈椎整体弧度为15.8°，手术节段椎间角为6.8°；B.前路C5、C6椎体次全切后钛笼不预弯植入，颈椎整体弧度为20.8°，手术节段椎间角为14.6°；C.前路C5、C6椎体次全切后钛笼预弯后植入，颈椎整体弧度为38.1°，手术节段椎间角为30°
图2 3组颈椎标准侧位X线片（略）
Fig 2 Radiography in true lateral position of cervical spine in three groups
1.7 图像处理
所得X线片图像在计算机上用Directview影像处理软件对影像进行适当调节处理,使图像对比适当。椎体轮廓清晰后，采用图像定位扫描器对各拟定标志点连线之间的夹角及长度进行自动测量和读数，所有数据均测量3次并取其均值。
1.8 测量方法
颈椎整体弧度即C2和C7椎体下缘平行线的垂直线的交角（Cobb角）;手术节段椎间角度即手术融合节段上位椎体上缘平行线和下位椎体下缘平行线的垂直线的交角;手术节段椎间高度即手术节段上位椎体上缘中点与下位椎体下缘中点的连线,该连线的长度反映拟切除椎体的高度及相应椎间盘高度的总和。
1.9 统计学分析
采用统计软件SPSS11.5对数据进行统计分析，计量资料以±s表示。先经两因素方差分析，如得出各组均数不全相等的情况，则进一步用SNKq检验进行多个样本均数间每两个均数的比较，确定P＜0.05为有显著性差异。
2 结果
7具颈椎标本颈椎Cobb角度、手术节段椎间角度及手术节段椎间高度值见表1。颈椎弧度钛笼预弯组较钛笼非预弯组和空白对照组显著改善（P＜0.01），而钛笼非预弯组与空白对照组比较无显著性差异（P＞0.05）；手术节段椎间角度钛笼预弯组较钛笼非预弯组和空白对照组显著改善（P＜0.01），而钛笼非预弯组与空白对照组比较无显著性差异（P＞0.05）；手术节段椎间高度钛笼预弯组与钛笼非预弯组较术前分别增加了6.60mm和6.24mm（均P＜0.05），而钛笼预弯组与钛笼非预弯组之间无显著性差异（P＞0.05）。
表1 3组颈椎Cobb角度、手术节段椎间角度、手术节段椎间高度值（略）
3 讨论
3.1 颈椎生理弧度和颈椎病的关系
正常颈椎在中立位具有一定的生理前凸弧度，它能增加缓冲、吸收振荡。绝大部分正常人颈椎都存在21～22°的生理前凸。这种生理弧度的形成和维持主要依靠椎间盘的前高后低这一特性。颈椎生理前凸对于维持颈椎正常生理功能和运动功能有很重要的作用。在不同的颈椎弧度下，颈椎承受头颅重量产生的应力分布和对外力的反应是不同的，并且不同的颈椎弧度下，颈椎的力学特性也不相同。颈椎生理弧度的维持有动态因素和静态因素两种。颈部肌肉作为动态因素明显影响颈椎生理弧度，当颈椎及其周围发生炎症或急、慢性损伤时，颈肌痉挛使生理前凸变直，颈椎的这种改变也称为功能性弧度改变。静态因素包括颈椎骨、关节、韧带及椎间盘等。颈椎前柱的高度改变明显影响颈椎生理弧度，这种改变也称为结构性弧度改变。颈椎退变性疾病中，功能性和结构性弧度改变均起作用，但后者的作用更主要［3］。
颈椎病的发病早期就是正常的生物力学平衡被破坏，而较早的表现为生理弧度的改变。颈椎生理弧度的改变是颈椎整体功能的退行性变表现，它包括了椎间盘变性、生物力学及病理生理改变。临床发现，当颈椎病初发或颈椎病产生症状时，往往有颈椎曲度的变化。常见的改变是生理弧度变直或者反屈。而患者常见的症状则是颈部酸胀不适或活动受限，颈椎弧度的改变多在颈椎产生严重退变之前就已出现，因而对颈椎病早期诊断具有重要价值［4］。
颈椎病患者由于椎间盘退行性变、椎体后缘骨赘增生，大多存在椎间隙狭窄、椎间高度降低、椎间孔变小、颈椎生理曲度消失甚至反屈等病理改变。同时为了减轻神经根刺激而不自觉地维持屈曲位以增加椎间孔的高度，由于颈椎屈曲，下关节突相对于下一椎体的上关节突发生前移，使关节囊紧张，加之前屈时增加了关节的张力，长此以往将会导致关节的退行性变，使局部活动度下降，同样会造成原有生理弧度的改变。
3.2 重建颈椎生理弧度在颈椎病前路手术中的意义
目前国际公认的颈椎外科手术原则是：直接、彻底地去除颈脊髓致压物，恢复正常的脊髓形态和有效的椎管容量；恢复颈椎正常排列以及重建颈椎的生理弧度和病变节段的椎间高度；充分有效的植骨及植骨后的即刻稳定作用，最终获得牢固的骨性融合，尽可能地短节段固定以最大限度地保留颈椎功能单位(FSU)的作用。许多研究都证明了颈椎正常生理弧度的重要性。
Breig［5］对颈椎生理前凸的重要性进行了研究，发现颈椎后凸成角的增加使得脊髓内张力也相应增加，脊柱后凸节段的脊髓因受到来自前方的压迫可导致功能障碍，继之发生的血管收缩也会引起髓内缺血而加重脊髓功能障碍。Zdeblick等［6］的研究认为，在出现颈椎成角后凸时，后路椎板减压对于缓解脊髓压迫、张力以及缺血并无作用。Naderi等［7］指出颈椎生理弧度是影响术后症状改善的重要因素。因此，维持或重建颈椎生理前凸对于手术医生至关重要。
Goto等［89］认为，在脊髓型颈椎病和OPLL病例中，术后维持良好的颈椎弧度是防止神经症状恶化的重要因素之一，如果术后颈椎生理弧度不能得到恢复，维持颈椎生理弧度所依赖的多种因素，如颈周肌群的协调、未手术部位韧带和椎间盘的弹性、椎骨的形状等将发生变化，使平衡失调，稳定性发生改变，从而可能加速未手术节段，特别是邻近节段的退变。Katsuura等［10］的研究指出，颈椎前路减压融合术后颈椎和融合节段出现后凸则可促进邻近节段的退变。因此，恢复颈椎生理弧度对维持颈椎的远期稳定性及恢复颈椎本身的生物力学环境有重要意义，生理弧度的维持或重建对防止邻近节段乃至整个颈椎的进一步退变有积极作用。Wang等［11］亦认为颈椎椎间高度和生理弧度的长期维持将有助于恢复颈椎的生物力学性能，减缓因力学性能改变造成退行性变加速等具有重要意义。
3.3 颈前路多间隙椎体次全切除重建颈椎生理弧度
对于颈椎三间隙病变者，在行颈前路双椎体次全切减压融合内固定时，按常规方法植入钛笼后极易出现减压节段间弧度变直问题。为解决这个问题，更好地重建颈椎生理弧度，可在术中将钛笼预弯成一定的弧度，以模拟正常椎间盘前高后低的形状，在一定的椎间撑开的情况下，可以有效地恢复颈椎生理弧度和手术节段椎间角度。本组试验结果显示：钛笼预弯组较非预弯组能明显改善颈椎整体生理弧度，其结果经统计学分析有显著差异；在改善融合段椎间角度方面，钛笼预弯组亦明显好于非预弯组，结果经统计学分析也有显著差异。尽管防腐尸体标本实验和正常人体有一定的差别，但仍对临床工作有一定的指导意义。颈前路多节段椎体次全切重建颈椎生理弧度，能使患者长期预后较未恢复颈椎生理弧度者改善。
随着颈前路手术的广泛开展及操作技术的逐渐成熟，利用内固定技术获得牢固的骨性融合已不是难题，而颈椎生理曲度的恢复将成为继植骨融合率后一个新的判定颈椎前路减压融合术疗效的标准。
在临床实践中，每个具体的患者究竟要恢复多少颈椎前凸度数，暂无相关报道，需要进一步深入研究。
［文献］
［1］SMITH M D，EMERY S E，DUDLEY A，et al.Vertebral artery injury during anterior decompression of the cervical spine［Ｊ］.J Bone Joint Surg Br，1993，75(3):410415.
［2］HEARY R F，ALBERT T J，LUDWIG S C，et al.Surgical anatomy of the vertebral arteries［Ｊ］.Spine，1996，21(18):20742080.
［3］BANWART J C，ASHER M A，HASSANEIN R S.Iliac crest bone graft harvest donor site morbidity［Ｊ］. Spine，1995，20(9):1055.
［4］王成林，董汉彬，王敏，等.颈椎侧位平片对生理曲度异常分型及早期颈椎病诊断价值研究［Ｊ］. 现代医用影像学，2000，9(5)：201204.
［5］BREIG A.Adverse mechanical tesion in the central nervous system:an analysis of cause and effect of relief by functional neurosurgery［M］.New York:John Wiley Publishers，1978：3840.
［6］ZDEBLICK T A，BOHLMAN H H.Cervical kyphosis and myelopathy:treatment by anterior corpectomy and strutgrafting［Ｊ］.J bone Joint Surg Am，1989，71(2):170178.
［7］NADERI S，OZGEN S，PAMIR M N，et al.Cervical spondylotic myelopathy:surgical results and factors affecting prognosis［Ｊ］.Neurosurg，1998，43(1):4350.
［8］GOTO S，KITA T.Longterm followup evaluation of surgery for ossification of the posterior longitudinal ligament［Ｊ］.Spine，1995，20(20):22472256.
［9］GOTO S，MOCHIZUKI M，KITA T，et al.Anterior surgery in four consecutive technical phases cervical spondylotic myelopathy［Ｊ］.Spine，1993，18(14):19681973.
［10］KATSUURA A，HUKUDA S，SARUHASHI Y，et al. Kyphotic malalignment after anterior cervical fusion is one of the factors promoting the degenerative process in adjacent intervertebral levels［Ｊ］.Eur Spine J，2001，10(4):320324.
［11］WANG J C，MCDONOUGH P W，ENDOW K K，et al.Increased fusion rates with cervical plating for twolevel anterior cervical discectomy and fusion ［Ｊ］.Spine，2000，25(1):4145.
