腰椎棘突间固定技术

【关键词】  腰椎弹性内固定

    腰椎弹性内固定技术可保留腰椎术后的活动度，降低椎间盘的退变速度。棘突间内固定是弹性内固定技术的一种，由异体骨、钛合金等不同的材料组成。其主要通过撑开棘突，增大棘突间距，缓解神经根出入口的紧张度，达到减压的目的。腰椎管狭窄症、椎间盘源性下腰痛、腰椎间盘突出以及腰椎不稳症等都是其应用的指征。Whitesides是第一个提出棘突间内固定概念的人［1］。本文主要就腰椎棘突间内固定技术做一综述如下。

    1棘突间内固定器械的形态、特点和分类

    棘突间内固定的器械根据设计可以分为静态或动态两类。静态装置如X-Stop棘突间固定器械、Exten Sure和Wallis棘突间固定器械等。尽管其构成材料不同，主要的作用机理都是在棘突间保持一相对恒定的空间。目前使用静态装置，有Wallis系统等系通过刚性的材料来维持棘突间的高度。

    动态的棘突间内固定装置可以在维持棘突间的高度的同时保留一部分植入物的弹性。Coflex器械(又称为棘突间U型固定器)是一在轴位上可压缩U型金属片，可插入棘突间，在植入前需要在伸展位上进一步牵拉后植入。此类器械一般由橡胶材料制成，具有很好的活动能力。

    2静态棘突间内固定系统

    2?1X-Stop棘突间撑开器

    X-Stop棘突间撑开器是由中空的圆柱状的核心构件和两个侧翼组成。其两侧的部件可固定到对方交叉的区域内，能够提供很好的棘突间撑开力量支持。该器械全部是由钛合金构成，术后X线检查可以很好的显示其位置和形态特点。

    X-Stop的适应证是椎管狭窄所致的轻-中度神经源性间歇性跛行。有研究者认为如果患者症状典型，且下肢的放射痛在患者腰椎弯曲的时候能够诱发加重即为该方法指征。另有患者在腰椎弯曲时下肢疼痛的症状减轻，而站立或腰部伸展的时候此类症状则加重，此即“购物车征”。在腰椎管狭窄的患者中在患者前倾时症状有所改善。从病理解剖学的角度来看，在患者前倾体位时患者的黄韧带被牵拉开，同时神经孔也相应扩大。植入X-Stop棘突撑开器后，相应节段被拉伸，病变间隙高度可有效维持。该器械目前已获美国食品和药物管理局(FDA)批准使用于临床。

    2?2Exten Sure棘突撑开器

    Exten Sure是一圆柱状的同种异体骨块，从棘突后方插入棘突间达到撑开棘突的目的。该植入物通过插入棘突之间，同时维护实现双边棘突间韧带撑开和维持稳定性。该手术操作的过程中需要将器械的上部分与下部的棘突缝合到一起，以保证其位置的相对稳定。此法可提供长期的生物学植入稳定性，同时可部分保留节段性运动。

    2?3Wallis器械

    Wallis器械包含有一个PEEK栓子。虽然PEEK并非真正的可压缩材料，但是此种材料具有聚醚醚酮性能，可以更密切的配合符合弹性模量的椎板结构，起到很好的生物力学性能。另有一纶丝带结构将该器械与脊柱后方的棘突捆绑在一起，以期维持贯穿前到后柱的稳定性。Wallis器械主要用于治疗轻度—中度的腰部疼痛，退化性椎间盘源性疾病。

    3动态棘突间内固定器械系统

    3?1Coflex棘突间内固定器

    该器械是一种棘突间的U型内固定器械。在侧位X片下观察其呈现“U”型结构跨越棘突上下两端。该器械在设计的时候可以允许连续多个水平同时应用，那样可以获得更大的棘突间撑开效果，术中需切除棘间韧带组织。

    该设备植入时需存在少许的预应力模式，这使得其能在上下两面都被压缩，最大限度地撑开棘突且可维持其位置恒定。手术适应证广，包括椎间盘突出、退变性椎间盘疾病、脊柱侧凸、椎管狭窄和腰椎失稳等。其独特处在于连接脊柱的两个融合区，作为融合与非融合之间的过渡区。

    3?2DIAM器械

    此器械是由一硅核心材料组成，外周覆以涤纶套桶和Wallis棘突间撑开器类似。包括3个部分：上下两个棘突固定器和后方的棘韧带等组织。适应证是退变性腰椎管狭窄症。

    4生物力学特点

    4?1棘突间内固定的空间效应

    撑开后方的棘突可以造成固定节段的后凸，使部分黄韧带撑开，突入到椎管内的部分回纳。此外纵向牵引相邻椎骨可增加神经孔的面积。很多研究数据都支持此结论［4~7］。

    Richards等［6］测量使用X-STOP后在过伸位时椎管面积相对增加了18％，椎间孔面积增加了25％，且椎间孔增宽了41%。Siddiqui等［7］对12名患者在X-STOP植入前后行动态磁共振成像(fMRl)观察，测量硬膜囊的横截面积，结果示术前为78 mm2，术后为93 mm2，坐位和站立时分别为85 mm2和107 mm2术后93 mm2和108 mm2。屈曲坐位与术前相比从106 mm2增加至114 mm2，神经椎间孔面积增加了23 mm2至26 mm2。Lee等［4］对10例老年患者植入X-STOP前后用MRI比较硬膜囊横截面积发现术后增加了17 mm2(22％)，椎间孔面积增加了22 mm2(37％)。除了测量神经根孔和硬膜囊的横截面积之外，测量上下棘突之间的距离也可判断棘突间内固定器械的临床效果。Zucherman等［2］指出随访期内其治疗的病例都可很好的维持棘突的高度。但是该指标存在一定的误差，国外有作者报道可能出现3?1～5?1 mm和3?4～4?6 mm的误差，国内很多学者也开始关注这个问题［8］。目前认为小于1 mm的误差是难免的［2］。

    4?2脊柱后柱韧带结构的生物力学特点

    植入棘突间器械前需要彻底清除后方韧带组织结构复合体(posterior ligament complex，PLC)，包括棘上和棘间韧带。但是其重要性一直未引起大家重视。棘上韧带是PLC的重要组成部分。棘上韧带是维持伤后脊柱稳定性的关键之一。但切除PLC也是椎板切除术的常规。在植入Coflex和Wallis等时需保留棘上韧带。

    植入棘突间内固定器械的并发症之一是棘突骨折，尤其是合并有骨质疏松的老年患者，此类并发症发病率更高。骨折容易发生在术中植入棘突间内固定器械时和内固定器械大小不合适的部位。  Talwar等［9］研究发现经于棘突间植入器械时所需要的侧向力大小为66 N  (11～150 N)，而致棘突骨折的侧向力是317 N(95～786 N)，一般认为150 N左右的力可致棘突骨折，且与棘突骨密度有关。

    Shepherd等［10］测量了棘突产生移位时作用棘突上的力，致棘突骨折的平均力量是339 N。作者发现棘突骨折与多种因素有关，其中包括选择的内固定材料。27例标本中发生棘突骨折的病例只有8例，其他的骨折类型包括骨折线经椎弓根的有10例，经椎体的有9例，提示棘突和椎板交界处要比想像中的强度大。

    4?3棘突撑开、椎间盘退变及其下腰痛之间的关系

    棘突间内固定器械通过牵拉后方棘突组织可减少后方纤维环的张力，降低椎间盘源性下腰痛的发生。椎间隙高度的丢失是椎间盘退变的常见表现之一。在治疗时通过椎间植入物或人工椎间盘来恢复椎间高度可有效改善症状，可能与后方纤维环张力降低致机械刺激痛觉神经末梢张力，减轻了术后疼痛。

    椎间盘负荷降低可能与椎间盘内压力及后方纤维环的长度有关。棘突间固定可有效降低椎间盘内压力，在过屈位的时候可降低43%～63％；中立位时降低40%～41%；过伸位时可降低17%～38%，从而达到治疗的目的［11］。

    椎间盘内压力变化和椎间盘退变的关系目前依然是研究的热点。Kroeber等［12］发现髓核内压力在正常组比退变组患者高很多，动物试验已经证明此结论。最初的机械压迫可致髓核内压力增高，随后其内的压力总体上呈下降的趋势，可能与髓核内的水含量逐步减少有关。椎间盘内的压力降低是纤维环为了应力变化而做出的自身保护性反应。

    椎间盘牵引可产生很好的临床效果。椎间盘持续牵引有可逆转由于机械性压缩导致的椎间盘退变［12］。Guehring等［13］检测了在生理条件(对照组)和牵引下(试验组)椎间盘内的压力变化，作者发现对照组的髓核内的压力与节段水平有关，在L3、4水平最大。压缩和牵张两种不同的条件下，髓核压力与对照组相比明显减少。可能的解释是随着牵引力的减小在上下椎体的终板之间形成空腔，产生“真空现象”。

    是否通过牵引真的可以“逆转”的椎间盘退变的过程目前还无定论。有研究者使用fMRI检查发现棘突间内固定器械植入后椎间隙高度平均增长了0?09 mm。另由作者报道后方椎间隙高度平均增加了1?75 mm［4］。

    将来会有更多更好的棘突间内固定器械来降低关节突关节的张力以期减少关节突源性疼痛。导致痛觉产生的神经主要是来自内侧分行背根神经节，分布在关节突关节附近。Lorenz等［13］发现在过屈位的时候腰椎小关节的负荷明显增加。Wiseman等［14］在尸体标本上研究发现使用X-Stop棘突间内固定器械后关节面压力减少了近55%。

    4?4运动节段运动功能保留的意义

    运动节段保留技术在临床上应用越来越多。脊柱的失平衡致邻近节段退变的潜在危险因素，后凸畸形是相邻节段退变的一个重要的危险因素。Lindsey等［15］测试了7具腰椎标本在使用X-Stop棘突内固定器械前后的运动范围差异，结果发现使用前后固定的节段运动范围明显减少，轴向旋转和侧屈方面的功能未受影响。

    4?5棘突间内固定器械联合神经根孔减压

    棘突间内固定器械的主要作用是避免椎板减压手术。有医生提出棘突间内固定联合神经根孔减压时可切除关节突关节，从而减少关节突源性腰疼。Fuchs等［16］在标本上研究了腰椎单侧或双侧部分切除(内侧)关节联合使用X-Stop棘突间内固定器械的临床结果，作者发现所有的病例腰椎的伸展功能都受到了限制，但轴向旋转的功能没有较小。单侧的关节突全部切除后腰椎的运动功能明显增加，作者认为关节突关节切除后脊柱的稳定性受到影响，但是棘突间的内固定器械如何影响脊柱的稳定性目前依然不清楚。

    5临床结果

    5?1X-Stop棘突间内固定器械的临床结果

    Anderson等［17］，比较X-Stop棘突间内固定器械和非手术(包含硬膜外注射)在治疗神经性跛行的腰椎管狭窄患者中的临床疗效。在2年的随访过程中使用ZCQ评分和SF-36评分进行临床疗效的评价。临床结果发现实验组临床满意率为69?2％，而对照组仅为9?1%。Lee等［4］报道了10例早期腰椎管狭窄患者行X-Stop进行治疗的临床疗效，随访最少9个月结果发现70％的患者临床效果满意。

    目前有一项大样本的X-Stop临床结果报道。其中包括191例中度神经性间歇跛行的患者，对照组治疗的方法包括硬膜外皮质类固醇注射、理疗和镇痛药等［2］。X-Stop组症状改善率为45?4%；对照组为7?4％。ZCQ评分X-Stop组提高了44?3％，对照组为0?4％；在最终随访时60?2%的X-Stop组患者症状明显改善；保守治疗组为18?5%。患者对手术的满意度与患者本身对手术的期望值有关。最近的一项研究表明，腰椎管狭窄症接受手术的患者的手术满意度要比椎间盘切除重术患者的满意度高［18］。

    5?2其他棘突间内固定器械

    Exten Sure棘突间内固定器械目前正用于临床，在美国已经超过200例患者，但缺乏临床效果的报道。Wallis棘突间内固定会议摘要上有一欧洲医生报道了有长达12个月随访结果［19］，其中包括137例患者，术后所有的患者疼痛症状都显著减轻，但是目前正式的文献报道还没有。Coflex棘突间内固定系统也正面临同样的命运，深入的实验数据分析正在进行中［20，21］。有一研究观察了106名行Coflex棘突间内固定治疗退变性腰椎疾病包括退变性腰椎侧凸症、腰椎管狭窄、腰椎不稳定以及腰椎间盘突出的病例，部分患者联合使用椎弓根螺钉内固定系统进行脊柱融合，结果显示74％的患者临床效果优良，临床随访过程中仅有10％的返修率，临床疗效满意。有研究使用DIAM棘突间内固定系统治疗912例患者的临床结论，结果显示此系统可以有效减少疼痛，临床满意率较高［22］。手术并发症的发 生率为3?8％，主要包括伤口感染，棘突骨折。

    总之，腰椎棘突间内固定技术日趋成熟，各种类型的内固定器械国内的研究也日益增多［23、24］必将大大推动腰椎退变性疾病的治疗。

【文献】
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