李永超，彭寶淦

1982年Kirkaldy-Willis等［1］描述腰椎退行性疾病時，根據其退變病理特征分為3期:功能紊亂期、不穩(wěn)定期和穩(wěn)定期。功能紊亂期患者往往非手術治療可緩解，后兩期患者則需要手術減壓及糾正畸形和不穩(wěn)。腰椎融合手術自從1911年Hibbs和Albee首次提出以來，現已成為治療腰椎退行性疾病最常用的外科治療方法，從中長期隨訪資料來看，此項技術安全有效［2-3］。但堅固的融合手術并未帶來臨床療效的提高，相應的可導致融合節(jié)段運動功能喪失，相鄰節(jié)段可能會出現退變或加速原有退變，甚至引起鄰近節(jié)段退變病(adjacent segment disease，ASD)［4］。Harrop等［5］通過文獻分析系統(tǒng)評價了10年以上融合手術相鄰節(jié)段ASD的發(fā)生率，認為影像學ASD發(fā)生率為34%，臨床癥狀ASD發(fā)生率為14%。此外，融合節(jié)段還存在植骨不融合、假關節(jié)形成等可能［6］。多節(jié)段的融合會導致腰椎強直，影響腰椎活動功能，同時也存在釘棒斷裂的風險。采用自體骨植骨融合者，取骨區(qū)的疼痛、感染等并發(fā)癥也是融合手術后面臨的問題。

為解決融合技術帶來的問題，一些學者提出應當盡量恢復脊柱原有的生理功能及穩(wěn)定性，由此非融合技術應運而生。此技術保留了腰椎的正常解剖結構，限制了腰椎的異常活動，從理論上可減輕甚至避免ASD的發(fā)生［7］。目前，腰椎非融合技術主要分為前路和后路。前路非融合技術即腰椎人工髓核置換和人工椎間盤置換;后路非融合技術大體分為棘突間固定系統(tǒng)和經椎弓根固定的動態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)。本文就目前非融合技術的特點及臨床應用情況作一綜述。

1 前路非融合技術

1.1 腰椎人工髓核置換術

腰椎人工髓核置換的理念是在完成腰椎椎間盤突出的髓核摘除術后，應用人工生物材料恢復髓核對應力的傳導，將應力均勻分布傳遞至纖維環(huán)和鄰近椎體，維持脊柱節(jié)段正?；蚪咏５墓δ埽瑥亩徑馓弁?。目前被廣泛使用的髓核假體(prosthetic disc nucleus，PDN)的商品名稱為PDN-SOLO假體，它以水凝膠顆粒為核心，包裹在無彈性的聚乙烯纖維外套中，水凝膠吸收的水分相當于本身重量的80%，通過膨脹來恢復椎間盤高度，無彈性聚乙烯外套會限制假體的擴張角度和高度，以防止假體過度膨脹及避免椎體終板骨折。生物力學實驗表明，置入PDN可以完全恢復椎間隙的高度和髓核摘除前的正?；顒臃秶?］。初步實驗已證實PDN的生物安全性和機械持久性［9］。Selviaridis等［10］對忍受長期下腰痛的10位患者行腰椎人工髓核置換術，經過長達8年的隨訪后得出結論:PDN置換可有效緩解疼痛，效果能長期保持，且隨訪中無腰椎不穩(wěn)和ASD發(fā)生。假體置入時通常采用經后側手術入路，也有少數報告采用前外側經腰大肌置入［11］。無論何種入路，都應該完全將髓核摘除，并將人工髓核假體放置在纖維環(huán)內中央水平。腰椎人工髓核置換的適應證主要是年滿18歲，椎間隙高度＞5 mm，椎體終板無Schmorl結節(jié)和骨折，且存在退行性單節(jié)段椎間盤疾病產生的慢性椎間盤源性腰痛、經非手術治療 ＞6 個月無效者［12］。

1.2 人工腰椎椎間盤置換術

自從1956年法國人Van Steenbrugghe首次提出人工椎間盤置換術(artificial disc replacement，ADR)以來，經過多年的基礎研究和動物實驗，現已發(fā)展到臨床應用階段，并經歷了從材料力學、生物力學、生物相容性等的理論研究到應用研究，以達到腰椎功能重建的目標。理想的腰椎椎間盤置換應該能撐開椎間隙，恢復椎間盤高度，從而恢復椎管容積，使神經根活動更充分;能恢復腰椎節(jié)段性前彎和力學特性，并能夠傳導和吸收通過椎間盤的負荷。

目前ADR假體主要有2種類型:德國的Charité和美國的Prodisc椎間盤假體。這2種假體都是由上下金屬蓋板和中間的聚乙烯核組成，不同的是蓋板與核的固定方式。Prodisc椎間盤假體的聚乙烯核與下蓋板固定，上面可以活動;而Charité假體是雙動的，可以有一定范圍的旋轉和平移。Wei等［13］通過Meta分析得出結論:ADR是安全有效的，且能保持節(jié)段活動度在正常范圍。Skld等［14］對152例慢性下腰痛的患者隨機行ADR或后路腰椎椎間融合術(posterior lumbar interbody fusion，PLIF)，經過長達5年的隨訪發(fā)現:術后ADR組VAS評分和ODI明顯低于PLIF組。但ADR存在以下的問題:①單節(jié)段假體與多節(jié)段假體置入的適應證是否相同;②是否置入節(jié)段假體活動度保留越大，臨床效果越好;③是否導致異位骨化［15］;④假體是否會下沉、移位、松動，甚至脫落。對于ADR的適應證一直存在爭論，至目前為止，仍無統(tǒng)一標準。北美脊柱外科年會制定人工椎間盤置換術的適應證為:①因椎間盤退變導致疼痛而影響正常生活，并經非手術治療≥1年無效;②最好是單一椎間隙;③排除椎管狹窄、感染、關節(jié)突間關節(jié)退變［16］。

2 后路非融合技術

2.1 棘突間固定系統(tǒng)

隨著腰椎棘突間非融合技術的不斷發(fā)展，目前已有多種棘突間非融合器械應用于臨床，根據其特性及作用特點可分為靜態(tài)系統(tǒng)和動態(tài)系統(tǒng)2類。靜態(tài)系統(tǒng)以Wallis為代表，動態(tài)系統(tǒng)以Coflex為代表。

2.1.1 Wallis系統(tǒng)

Wallis系統(tǒng)是由 Sénégas 等［17］設計的，其置入棘突間隙后可卸載椎間盤及小關節(jié)突的壓力，不會造成節(jié)段間的融合，對退變性腰椎節(jié)段增加機械性補充作用，具有操作簡單、損傷小、手術失敗后易取出等優(yōu)點。目前用于臨床上的Wallis系統(tǒng)是由彈性更強的高分子材料聚醚醚酮(polyetheretherketone，PEEK)制成，并由滌綸韌帶繞過上下棘突將其固定在棘突之間，整個Wallis系統(tǒng)在棘突間形成一個“漂浮”裝置，起到撐開作用。Lafage等［18］通過體外生物力學研究表明，損傷脊柱(模擬椎間盤切除術)應用Wallis系統(tǒng)后，側彎和旋轉活動范圍都恢復到正常范圍，屈伸活動的范圍較完整脊柱減少26%，椎間盤壓力也下降到正常脊柱水平，同時對鄰近節(jié)段無明顯影響。Li等［19］進行生物力學分析證實，Wallis內固定術后患者鄰近節(jié)段剛性增加，從而對鄰近節(jié)段起到保護作用。Sénégas等［17］在對 241 例患者進行長達14年的回顧性研究中得出結論:該系統(tǒng)可有效延緩接受融合器置入的時間，其長期隨訪結果表明它可通過其置入節(jié)段活動度的保留而防止鄰近節(jié)段退變。Sandu等［20］回顧性分析15例行Wallis內固定術的腰椎椎管狹窄患者，進行短中期隨訪得出結論:Wallis是安全有效的，術后取得良好臨床效果的基礎是選擇大小合適的置入物。另外，該系統(tǒng)的置入也存在一些問題，例如深部感染、內置物松動移位、椎間盤突出癥術后復發(fā)［21］。Sénégas建議Wallis系統(tǒng)的適應證為:①巨大椎間盤切除術后椎間盤組織喪失較多;②椎間盤再突出再次手術者;③L5骶化產生的交界處(L4，5)椎間盤突出;④融合相鄰節(jié)段退變;⑤中度椎間盤退變(ModicⅠ期)導致的慢性腰痛。

2.1.2 Coflex 系統(tǒng)

Coflex系統(tǒng)是Samani于1994年設計，并由Paradigm公司開發(fā)的一種腰椎棘突間內固定器，為鈦合金材料，其中部為一“U”形的棘突間間隔物，具有彈性功能;上下各有2個固定翼，分別在置入棘突間隙后夾緊固定于上下棘突，每個固定翼各有1個孔，可供縫合加強固定。作為“動態(tài)系統(tǒng)”的代表產品，與“靜態(tài)系統(tǒng)”的棘突間內固定器作用原理不同的是它以一種預壓縮模式置入棘突間，維持棘突間的高度。Coflex置入最好位置是L3/L4/L5，因S1棘突過小，L5/S1棘突間不能置入。Kong等［22］對42例輕度節(jié)段不穩(wěn)定的腰椎椎管狹窄患者分別行椎管減壓、PLIF和椎管減壓、棘突間固定術(Coflex系統(tǒng))，隨訪12個月后得出結論:Coflex系統(tǒng)可替代PLIF，由于置入后其相鄰節(jié)段的應力減小而優(yōu)于PLIF。另外，Coflex系統(tǒng)可產生固定翼斷裂、棘突骨折、Coflex裝置松動，硬腦膜破裂等并發(fā)癥［23］，由于缺乏多中心、隨機的、前瞻性的長期隨訪結果的報道，有關Coflex系統(tǒng)的臨床療效有待于進一步研究。

2.2 經椎弓根固定的動態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)

2.2.1 Graf韌帶

Graf韌帶是1992年由Graf發(fā)明，是最早使用的經椎弓根固定的動態(tài)系統(tǒng)，由椎弓根螺釘和連接螺釘尾部的非彈性環(huán)狀韌帶構成。該裝置將腰椎以前凸位固定，并使腰椎小關節(jié)鎖定在過伸狀態(tài)，防止小關節(jié)旋轉，保證正常范圍內的屈伸活動，降低ASD發(fā)生。同時，利用關節(jié)突關節(jié)作為支柱，將終板和前纖維環(huán)負荷轉移到后方纖維環(huán)，通過減少椎間盤應力達到治療椎間盤源性腰痛的目的，也為椎間盤自行修復提供可能。但其不能限制后伸，加重了纖維環(huán)后方和小關節(jié)負荷，會產生側隱窩狹窄，對已存在關節(jié)突關節(jié)退行性變和黃韌帶肥厚的患者，其長期效果不佳［24］，目前國外已很少應用。Markwalder等［25］對39例應用Graf韌帶系統(tǒng)的患者進行了長期隨訪(平均7.4年)，結果顯示66.6%的患者腰痛完全消失，25.7%的患者腰痛顯著減輕，7.7%的患者腰痛輕度減輕。Kanayama等［26］應用該裝置治療退變性腰椎滑脫，術后雖然滑脫未能復位，但是臨床癥狀明顯緩解。建議Graf韌帶應用到有足夠腰背肌力量的腰椎小關節(jié)輕度退變的年輕患者［25-26］。

2.2.2 杠桿支點輔助穩(wěn)定系統(tǒng)

杠桿支點輔助穩(wěn)定系統(tǒng)(fulcrum assisted soft stabilization system，FASS)，由 Sengupta等設計的，是Graf韌帶的改進，旨在克服Graf韌帶加重的后方纖維環(huán)及小關節(jié)負荷。原理是以杠桿為后方支點，通過恢復生理前凸減小椎間盤后方壓力并且保護關節(jié)突關節(jié)。Sengupta等［27］通過尸體脊柱和脊柱模型進行了一項生物力學實驗研究，證實FASS系統(tǒng)可以最多減少50%椎間盤壓力，控制節(jié)段活動度和保護腰椎生理前凸，即使生理前凸消失，FASS也能使椎間盤壓力降低。但目前此系統(tǒng)尚處于實驗探討階段。

2.2.3 動態(tài)中和固定系統(tǒng)

動態(tài)中和固定系統(tǒng)(dynamic neutralization system，Dynesys)由法國學者Gilles Dubois于1994年對Graf韌帶系統(tǒng)進行改良而成［28］，是目前臨床使用最多的后路非融合系統(tǒng)，以多聚酯纖維(polyethylene terephthalates，PET)繩索為芯，連接鈦合金椎弓根螺釘，本身產生一定的張力，其周圍為質地較硬的聚碳酸酯-聚氨酯(polycarbonateurethane，PCU)套管，此套管可對抗壓縮力，這樣可克服Graf韌帶系統(tǒng)加重纖維環(huán)后方和小關節(jié)負荷的缺陷。該系統(tǒng)通過繩索和套管控制腰部的前屈、后伸，前屈時，繩索起到張力帶的作用;后伸時，套管起到支撐作用，限制后伸。

Dubois等［29］證實，Dynesys系統(tǒng)和正常脊柱的的彈性系數接近，重建后的脊柱穩(wěn)定性接近正常。Stoll等［28］報告多中心 83 例隨訪結果，Oswestry功能障礙指數(Oswestry disability index，ODI)［30］從55.4 降到22.9。Fay等［31］進行了一項關于 Dynesys系統(tǒng)治療腰椎椎管狹窄的回顧性研究，評估了38例患者的術前及術后腰腿疼痛、功能和影像學表現，患者平均年齡為63.7歲，平均隨訪時間為41.4月，其中24例合并腰椎滑脫。術后活動范圍(2.7°±1.5°)，與術前(10.0°±3.3°)比較差異有統(tǒng)計學意義(P＜0.001)，術后采用視覺模擬量表(visual analogue scale，VAS)評分［32］評估腰腿痛，由術前的 6.0分和7.4分降低為術后的1.9分和2.5分;采用ODI評估腰部疼痛及功能，由術前的50.6降低到27.3，但21.1%的患者發(fā)生了椎弓根螺釘松動。Yu等［33］比較了Dynesys系統(tǒng)(35例)和PLIF治療多節(jié)段腰椎退變性疾病的研究結果，所有患者(60例)完成了3年的隨訪，術后Dynesys系統(tǒng)組VAS評分和ODI比PLIF組明顯降低，且保留了更大的活動范圍，其前椎間盤高度降低，而PLIF組前椎間盤增高。但Haddad等［34］比較了 Dynesys系統(tǒng)和傳統(tǒng)融合術，并進行了4年的隨訪，發(fā)現傳統(tǒng)融合術有更高的滿意度(87.5%及 68.8%)。

雖然Dynesys系統(tǒng)保留了節(jié)段部分活動范圍，改變了異常應力傳導，卸載了椎間盤、小關節(jié)過度負荷，并阻止椎間盤退變［35］，避免了因椎間融合后引起的諸多問題，但腰椎后凸畸形、螺釘松動、裝置移位、斷索、棘突骨折、晚期感染等并發(fā)癥限制了Dynesys的應用［36］。

2.2.4 Bioflex 系統(tǒng)

Bioflex系統(tǒng)，即鎳鈦記憶合金彈簧棒動力穩(wěn)定系統(tǒng)，是由鈦制椎弓根螺釘和鎳鈦記憶合金帶螺旋連接棒構成。由韓國樸慶佑首次提出，目前該系統(tǒng)已獲準進入我國應用。Bioflex系統(tǒng)增加椎體前中柱的應力分配，更接近于正常的應力分配方式，在沒有應力遮擋的情況下獲得更高的融合率，尤其適用于多節(jié)段腰椎退行性疾病。Kim等［37］證實Bioflex系統(tǒng)能降低ASD，調整矢狀平衡，矯正后凸畸形，較好的維持腰椎前凸。Park等［38］回顧性分析了27例行Bioflex內固定術的患者，平均年齡為59.2歲，平均隨訪時間為12.3月，術前腿痛平均 VAS評分為7.39，術后1 年為 2.03(P ＜0.05);術前腰痛平均VAS評分為6.52，術后1 年為 3.32(P ＜0.05)。初步臨床應用表明，Bioflex系統(tǒng)是治療腰椎退行性疾病的一種安全有效的方法［37-38］。但需要長期的、多中心的、前瞻性隨機研究來進一步判斷Bioflex系統(tǒng)的治療效果。

綜上所述，多種非融合技術仍處于不同的發(fā)展階段和臨床研究中。無論采用何種技術，首先應解決的是脊柱的穩(wěn)定性，其次是保留一定的節(jié)段間活動，因此在使用各種非融合裝置時必須嚴格掌握適應證，盲目施行脊柱非融合技術而放棄傳統(tǒng)有效的脊柱融合術并不明智。只有用科學謹慎的態(tài)度來驗證和應用新理論、新技術，脊柱外科才能更好地發(fā)展。

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