吳 瑋 王祥瑞

（上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬仁濟醫(yī)院疼痛科，上海200127）

·特約綜述·

椎間盤修復(fù)術(shù)治療根性坐骨神經(jīng)痛*

吳 瑋 王祥瑞△

（上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬仁濟醫(yī)院疼痛科，上海200127）

坐骨神經(jīng)痛是起自臀部沿坐骨神經(jīng)徑路及分布區(qū)域的疼痛，常常伴有相應(yīng)皮區(qū)的感覺減退和針刺感，其終生患病率在12.2%～43%。目前越來越多的微創(chuàng)穿刺技術(shù)被用于椎間盤突出癥的臨床治療中，這篇綜述中將介紹一種微創(chuàng)的穿刺技術(shù)，椎間盤修復(fù)術(shù)(disc laser repair system, DLRS)，分別從其歷史、作用機制及臨床療效等多個方面進行介紹。

椎間盤；激光；疼痛；椎間盤修復(fù)術(shù)

臨床上經(jīng)常會見到坐骨神經(jīng)痛病人，其主要的臨床表現(xiàn)是起自臀部沿坐骨神經(jīng)徑路及分布區(qū)域的疼痛，常常伴有相應(yīng)皮區(qū)的感覺減退和針刺感，同時通過進一步的臨床檢查往往發(fā)現(xiàn)病人伴有肌力減退和腱反射異常等表現(xiàn)[1,2]。根據(jù)Mixter和Barr的研究，由腰椎間盤突出導(dǎo)致的神經(jīng)根壓迫是引發(fā)坐骨神經(jīng)痛最常用的病因[3,4]，通過影像學(xué)的研究也發(fā)現(xiàn)85%的坐骨神經(jīng)痛是由椎間盤源性疾病引起。其好發(fā)于L4-5，L5-S1節(jié)段，通常坐骨神經(jīng)痛的發(fā)病機制被認為是與周圍組織壓迫和刺激導(dǎo)致的相應(yīng)神經(jīng)根的炎性反應(yīng)相關(guān)[5]。

坐骨神經(jīng)痛的終生患病率在12.2%～43%[6]，有研究表明雖然大部分的椎間盤突出引發(fā)根性坐骨神經(jīng)痛的病人在經(jīng)過數(shù)周或數(shù)月的適當(dāng)休息后，其癥狀能夠自行緩解，但是1年后仍然有至少30%的病人殘留有持續(xù)的疼痛，并且這其中還有20%的病人無法繼續(xù)先前的工作或勞動，5%～15%的病人最終會需要進行手術(shù)治療。當(dāng)坐骨神經(jīng)痛變?yōu)槁裕ù笥?2周）或癥狀反復(fù)持續(xù)發(fā)作后，它對治療的反應(yīng)也會越來越差[7]。出于對傳統(tǒng)開放性手術(shù)可能的并發(fā)癥和術(shù)后較長康復(fù)期的擔(dān)憂，越來越多的微創(chuàng)穿刺技術(shù)被用于椎間盤突出癥的臨床治療中[8,9]。與傳統(tǒng)的手術(shù)治療相比，微創(chuàng)穿刺治療主要的優(yōu)勢在于能夠最大程度上保留脊柱結(jié)構(gòu)完好性，對組織損傷較小和操作風(fēng)險較低[10]。其中椎間盤修復(fù)術(shù)(disc laser repair system, DLRS)為治療方法之一。

1.椎間盤的解剖特點

椎間盤位于兩個椎體之間，是一個具有流體力學(xué)特性的結(jié)構(gòu)，由髓核、纖維環(huán)和軟骨板三部分構(gòu)成，其中髓核為中央部分，纖維環(huán)為周圍部分，包繞髓核，軟骨板為上、下部分，直接與椎體骨組織相連，腰椎間盤的厚度為8～10 mm。椎間盤的外圍是由密集交織的膠原纖維組成的纖維環(huán)，這些膠原纖維最終將形成軟骨（透明）板和相鄰椎體的軟骨環(huán)（緣）的骨膜，它們類似于椎體表面的界定邊緣，以確保椎體的生長，并保證椎間盤與毗鄰椎骨聯(lián)接的強度。腰段的纖維環(huán)由10～12層組成，它們中間是疏松的纖維組織。兩側(cè)的纖維環(huán)厚度等于前側(cè)和后側(cè)的兩倍，后側(cè)的纖維層更窄，層數(shù)更少，其間含有的結(jié)締組織的主要基質(zhì)量也更少。同時，接近椎間盤中心的纖維層纖維滲入髓核并與細胞間質(zhì)相融合，因此觀察不到纖維環(huán)與髓核之間清晰的界限。纖維環(huán)的形成與作用在它上面的張力和拉力密切相關(guān)，20歲以前腰椎間盤有血管分布，之后其逐漸消失，椎間盤的含水量也逐年降低，胎兒時纖維環(huán)和髓核的水分含量分別為80%和90%，30歲時分別降至60%和75%。隨著年齡的增長，纖維環(huán)內(nèi)的含水量平均減少至70%。在纖維環(huán)的后部是支配后縱韌帶的神經(jīng)纖維。如果由于各種原因，纖維環(huán)處于局部退變損傷的狀態(tài)，就可能在髓核的不斷拉、扭、壓力的作用下，造成壁壘結(jié)構(gòu)的沖破，導(dǎo)致髓核突出。

2.椎間盤修復(fù)術(shù)的歷史

椎間盤修復(fù)術(shù)是由俄羅斯巴普洛夫醫(yī)科大學(xué)神經(jīng)外科專家薩恩德列·鮑里斯·伊里伊奇和影像學(xué)專家蘇里亞津加·列夫·尼古拉耶維奇在 1990～1998年間通過大量的臨床研究在傳統(tǒng)經(jīng)皮激光椎間盤減壓術(shù)(percutaneous laser disk decompression, PLDD)的基礎(chǔ)上進一步完善并提出[11]。該項技術(shù)在2003年獲得俄羅斯國家專利（專利號：2212916），并于 2006 年得到國際知識產(chǎn)權(quán)組織的認可。

3.激光與生物組織的互相作用

激光生物效應(yīng)一般是指激光作用于生物物質(zhì)可能產(chǎn)生的物理的、化學(xué)的或生物的反應(yīng)，激光生物效應(yīng)的不同，既取決于激光本身，也取決于生物體的特性，大致可分為以下幾種：

（1）生物熱效應(yīng)

激光作用于生物體會使其局部溫度升高，稱為激光生物熱效應(yīng)。生物體生熱機制視光子能量而定，低能量光子可引起生物體直接生熱，而高能量光子多經(jīng)過一些中間過程使生物體生熱，故生熱的途徑有2種，其一為吸收生熱，生物分子吸收激光特別是紅外激光光能，本身運動動能增加，溫度升高。其二為碰撞生熱，生物分子吸收激光光能躍遷到某一激發(fā)態(tài)，在返回到原來的能態(tài)或其他低能態(tài)時與周圍其他生物分子發(fā)生多次碰撞，同樣使周圍分子運動動能增加溫度升高。激光生物熱效應(yīng)的對外表現(xiàn)為生物體局部溫度升高、汽化、切開、凝固等。

（2）生物光化效應(yīng)

激光生物光化效應(yīng)又稱激光生物光化反應(yīng)，是指在激光的作用下，使生物物質(zhì)產(chǎn)生理化反應(yīng)，或使其反應(yīng)定向及加劇等。生物物質(zhì)所以能生長發(fā)育、修復(fù)和繁育等，其中生化反應(yīng)是主要因素之一。激光生物光化反應(yīng)可分為原初光化反應(yīng)和繼發(fā)光化反應(yīng)兩個階段，當(dāng)生物分子吸收一個或多個光子能量以后，受激躍遷到某一激發(fā)狀態(tài)，在它返回到基態(tài)又不返回到原來的能量狀態(tài)的馳豫過程中，多出來的能量消耗在本身化學(xué)鍵斷裂或形成新鍵上所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)稱為原初光化反應(yīng)。通常在此過程中形成大多具有高度化學(xué)活性的中間產(chǎn)物，這些極不穩(wěn)定的中間產(chǎn)物繼而進行化學(xué)反應(yīng)直至形成穩(wěn)定產(chǎn)物，這種光化反應(yīng)稱為繼發(fā)光化反應(yīng)。

激光的生物效應(yīng)可作用于生物體不同層次：①超短脈沖激光作用于蛋白質(zhì)可引發(fā)光生化反應(yīng)，改變酶的活性、定向催化而不損傷活細胞；②氬離子激光可損傷染色體，紅寶石激光會抑制DNA表達；前蘇聯(lián)學(xué)者 H.Ф.Гaмaлeя提出弱激光可調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)合成；③激光可引起膠凝，破壞細胞核和損傷線粒體；而蘇聯(lián)學(xué)者 A.A.Пpoфoнчyкoв提出，氦氖激光被膜受體吸收后可使細胞光致敏化，產(chǎn)生活化效應(yīng)，提高蛋白質(zhì)合成系統(tǒng)活性并增加有絲分裂；④氦氖激光和脈沖紅寶石激光對某些細菌生長有影響：能量小時有促進作用，能量大時有抑制作用；⑤紅寶石激光弱強度照射可提高白細胞噬菌功能，CO2激光輻照腰間穴位使細胞數(shù)增加等。

（3）生物機械效應(yīng)

當(dāng)生物組織吸收激光能量時，可近似地把生物組織當(dāng)作單相水樣溶液，可能發(fā)生2種現(xiàn)象：如果能量密度超過某一閾值，就會產(chǎn)生蒸發(fā)并伴有機械波；若能量密度低于該閾值，就只產(chǎn)生機械波而無蒸發(fā)。另外激光可通過電場與生物物質(zhì)起作用，可產(chǎn)生電致伸縮，自聚集，自俘獲及受激布里淵散射等現(xiàn)象。這些現(xiàn)象可伴生機械作用。

（4）生物電磁場效應(yīng)

高功率密度激光作用于生物組織會引起生物組織的變化，這是因為激光是電磁波。激光與生物組織相互作用實質(zhì)上是電磁場與生物組織相互作用，在這種作用中主要是電場起作用。激光的電場強度與激光的功率密度有關(guān)。高功率密度激光作用于生物組織，有可能在生物組織內(nèi)產(chǎn)生光學(xué)諧波，發(fā)生電致伸縮，導(dǎo)致喇曼散射等，可使生物組織電系統(tǒng)發(fā)生變化。

4. DLRS與PLDD的區(qū)別

（1）激光波長

椎間盤修復(fù)術(shù)與 PLDD 相比采用的是波長是970 nm的半導(dǎo)體激光，對于這個波段的半導(dǎo)體激光能夠?qū)⑤椛涞墓β式档偷?～3 W（相對于傳統(tǒng)Nd：YAG激光10 W以上的功率），由于輻射功率的降低能夠在一定程度上避免造成無法預(yù)計的熱損傷。

（2）生理鹽水

椎間盤激光修復(fù)術(shù)在治療過程中通過向椎間盤內(nèi)注射少量的等滲或高滲的生理鹽水能夠?qū)⒋蟛糠旨す饽芰烤窒拊诩す夤饫w石英端頭周圍3 mm以內(nèi)的范圍，在大體的研究中已經(jīng)證實，注射了等滲生理鹽水的腰椎間盤標本在經(jīng)過激光150 s 的持續(xù)作用之后，以未注射生理鹽水的標本相比髓核溫度下降 20 ～ 23℃[11]。

穿刺入椎間盤給予等滲的生理鹽水后，通過激光作用于生理鹽水，產(chǎn)生熱毛細效應(yīng)和熱對流效應(yīng)，使椎間盤內(nèi)膠原纖維發(fā)生凝聚和回縮，從而起到減輕神經(jīng)根卡壓緩解臨床癥狀的作用[11]。因椎間盤激光修復(fù)術(shù)通過激光所引起的流體力學(xué)效應(yīng)起到治療作用，而非單純的對髓核組織進行汽化，所以被認為其能夠明顯減少激光所造成的熱損傷[12,13]。

在新鮮尸體的椎間盤上進行類似于DLRS的操作：在光纖在激光器開啟狀態(tài)下，首先通過直式穿刺（直穿刺針）進入椎間盤組織中，然后換成通過彎頭針進入，彎頭針以自己的軸旋轉(zhuǎn)方向(經(jīng)自軸旋轉(zhuǎn))。在操作過程中將椎間盤分為導(dǎo)入溶液組與未導(dǎo)入溶液組。研究發(fā)現(xiàn)通過溶液的冷卻作用，在實驗中特定的椎間盤溫度測量點上出現(xiàn)了明顯的隨溶液注入的溫度驟降，同時激光的主要能量，被限于光纖石英端頭周圍直徑不到3 mm的區(qū)域范圍內(nèi)，表明溶液的導(dǎo)入能夠顯著限制椎間盤中激光能量擴散，減少了椎間盤組織不可逆損傷的范圍。圖1、2分別示兩組在經(jīng)過椎間盤激光修復(fù)術(shù)操作后的椎間盤內(nèi)部的形態(tài)變化（圖片來源[11]）。

對分別進行了PLDD與椎間盤激光修復(fù)術(shù)操作的尸體椎間盤組織進行Van Gieson染色后發(fā)現(xiàn)，椎間盤激光修復(fù)術(shù)操作后椎間盤內(nèi)激光中心的壞死與水腫區(qū)域明顯減少，邊緣水腫區(qū)縮小至4～5 mm，同時壞死更加細微分散，并且部分保留了軟骨細胞的輪廓，另外纖維環(huán)也被一定程度的保留下來（見圖3、4，圖中箭頭所示為壞死部位，圖片來源[11]）。

5. DLRS的適應(yīng)證與禁忌證

目前關(guān)于DLRS的適應(yīng)證還沒形成統(tǒng)一的專家共識，但是大部分的學(xué)者認為首先病人需要存在神經(jīng)根受累的常見臨床表現(xiàn)和體征，包括出現(xiàn)坐骨神經(jīng)徑路及分布區(qū)域疼痛，出現(xiàn)神經(jīng)根牽拉陽性體征或者伴發(fā)的神經(jīng)根受累表現(xiàn)（腱反射改變，感覺障礙或肌力減退等）。且經(jīng)3～6個月保守治療后無效。其次神經(jīng)根性疼痛區(qū)域和臨床表現(xiàn)需與影像學(xué)檢查所相一致，椎間盤突出小于1/3椎管容積[14,15]。由于經(jīng)皮激光椎間盤穿刺技術(shù)對于包含型的椎間盤突出癥的治療效果最佳[16]，因此有學(xué)者指出，對于計劃行經(jīng)皮椎間盤穿刺術(shù)的病人，椎間盤造影檢查至關(guān)重要，Grasshoff的研究表明，存在造影劑外滲的病人對于經(jīng)皮椎間盤穿刺治療療效欠佳[14]。

DLRS的相對禁忌證包括[11,17,18]：①其他原因引起的坐骨神經(jīng)疼痛如坐骨神經(jīng)炎、帶狀皰疹或坐骨神經(jīng)痛由多節(jié)段突出椎間盤引起。②椎間盤突出大于1/3椎管容積，腰椎滑脫＞ II度。③馬尾綜合征表現(xiàn)，近期48 h內(nèi)進行性運動障礙（主要肌群肌力＜ 3級）。④骨性椎管狹窄，椎間盤高度丟失50%以上。⑤其他系統(tǒng)疾病，包括妊娠，凝血功能障礙等。

圖1 未導(dǎo)入溶液組在進行椎間盤激光修復(fù)術(shù)后的椎間盤形態(tài)

圖2 導(dǎo)入溶液組在進行椎間盤激光修復(fù)術(shù)后的椎間盤形態(tài)

6. DLRS病人術(shù)后療效

Sandler對386名因腰椎間盤突出癥而行椎間盤激光修復(fù)術(shù)治療的病人進行了為期3年的隨訪，發(fā)現(xiàn)根據(jù)Macnab評分標準其中有85.23%的病人取得了良好的治療效果[8,11]。

圖3 PLDD處理后椎間盤組織

圖4 DLRS處理后椎間盤組織

一項采用椎間盤激光修復(fù)術(shù)對比選擇性神經(jīng)根阻滯治療神經(jīng)根型頸椎間盤突出的研究發(fā)現(xiàn)[19]，兩組病人經(jīng)過不同的治療方法后，視覺模擬評分法(visual analogue score, VAS) 與頸椎功能障礙指數(shù)(Neck Disability Index, NDI) 均明較術(shù)前明顯改善，同時組間存在顯著組間差異，椎間盤激光修復(fù)術(shù)組優(yōu)于選擇性神經(jīng)根阻滯組。同時比較兩組治療前后SF-36生活質(zhì)量調(diào)查表數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，椎間盤激光修復(fù)術(shù)組的病人軀體癥狀的改善程度也是優(yōu)于選擇性神經(jīng)根阻滯組。

我們采用椎間盤激光修復(fù)術(shù)對比硬膜外激素注射治療根性坐骨神經(jīng)痛的研究發(fā)現(xiàn)[20]，兩組病人的Oswestry功能障礙指數(shù)評分和疼痛數(shù)字評分法(numerical rating scale, NRS) 在接受治療后均有下降，在隨訪52周時椎間盤激光修復(fù)術(shù)組兩項評分的改善程度優(yōu)于硬膜外激素注射組。同時研究中一些次要的研究指標發(fā)現(xiàn)兩組的病人在經(jīng)過治療之后總體的健康狀況均有所改善，針對SF-36量表的分析，發(fā)現(xiàn)在52周時，椎間盤激光修復(fù)術(shù)組在多個維度（包括軀體疼痛、生理功能、社會功能、一般健康狀況、精力）的改善情況是要優(yōu)于硬膜外激素注射組。通過簡明疼痛量表 (brief pain inventory, BPI) 量表中的疼痛干擾指數(shù)和PHQ-9抑郁癥篩查量表的分析后，發(fā)現(xiàn)在經(jīng)過了52周的隨訪后，兩組病人疼痛相關(guān)的健康狀況和抑郁狀態(tài)均能夠得到一定程度的改善，而在椎間盤激光修復(fù)術(shù)組中的病人的改善情況優(yōu)于在硬膜外激素注射組中的病人。另外兩組均未出現(xiàn)嚴重不良事件（包括神經(jīng)損傷、椎間盤感染、周圍器官及血管損傷、腦脊液瘺、血腫等并發(fā)癥），同時兩組不良事件的發(fā)生率也不存在顯著的差異。

7.不足與展望

關(guān)于椎間盤激光修復(fù)術(shù)的治療療效目前仍然缺少設(shè)計良好的大規(guī)模多中心對照研究證實，同時對其與傳統(tǒng)開放手術(shù)治療的療效的比較還需要對照研究來探索，另外目前的一些臨床研究中，對于研究結(jié)果評估大部分采用的是主觀的評估量表，因此在今后研究中可能需要納入更多的客觀性指標，如影像學(xué)核磁共振等，進行更加全面完善的分析。另外關(guān)于椎間盤激光修復(fù)術(shù)的治療相關(guān)基礎(chǔ)機制研究仍然需要進一步探索。作為一項效果較好，創(chuàng)傷較小且并發(fā)癥發(fā)生率較低的治療椎間盤突出癥的微創(chuàng)治療技術(shù)，椎間盤激光修復(fù)術(shù)還有待進一步研究探索。

[1]Pearce J. A brief history of sciatica. Spinal Cord, 2007,45: 592 ～ 596.

[2]Waddell G. The back pain revolution. Elsevier Health Sciences, 2004.

[3]Mixter W, Barr J. Rupture of the intervertebral disc with involvement of the spinal canal. NEJM, 1934, 211:210 ～ 215.

[4]Porchet F, Wietlisbach V, Burnand B,et al. Relationship between severity of lumbar disc disease and disability scores in sciatica patients. Neurosurgery, 2002, 50: 1253 ～ 1259.

[5]Kobayashi S, Baba H, Uchida K,et al. Effect of mechanical compression on the lumbar nerve root: localization and changes of intraradicular inflammatory cytokines, nitric oxide, and cyclooxygenase. Spine (Phila Pa 1976), 2005,30: 1699 ～ 1705.

[6]Konstantinou K, Dunn K. Sciatica: review of epidemiological studies and prevalence estimates. Spine (Phila Pa 1976), 2008, (33): 2464 ～ 2472.

[7]Fitzsimmons D, Phillips C, Bennett H,et al. Costeffectiveness of different strategies to manage patients with sciatica. Pain, 2014, 155: 1318 ～ 1327.

[8]Wang XS, Sun RF, Ji Q,et al. A meta-analysis of interlaminar minimally invasive discectomy compared to conventional microdiscectomy for lumbar disk herniation.Clin neurol neurosurg, 2014, 127: 149 ～ 157.

[9]Yeung A, Yeung C. Minimally invasive techniques for the management of lumbar disc herniation. Orthop Clin North Am, 2007, 38: 363 ～ 372.

[10]Singh V, Manchikanti L, Calodney A,et al. Percutaneous lumbar laser disc decompression: an update of current evidence. Pain Physician, 2013, 16: SE229 ～ 260.

[11]Sandler BI, Sulyandziga LN, Chudnovskii VM,et al.Prospects for Treatment of Compression Forms of Discogenic Lumbosacral Radiculitis by Means of Puncture Nonendoscopic Laser Operations. Vladivostok: Dalnauka Publ, 2004.

[12]Yusupov VI, Chudnovskii VM. Laser-Induced Hydrodynamics in Water and Biotissues Nearby Optical Fiber Tip[A]. In: Hydrodynamics-Advanced Topics. (Schulz HE,Sim?es ALA, Lobosco RJ, eds), 2011.

[13]Chudnovskii VM, Yusupov VI. Method of Laser Intervention Effects in Osteochondrosis. 2008, 2321373.

[14]Botsford J. Radiological considerations: patient selection for percutaneous laser disc decompression. J Clin Laser Med Surg, 1994, 12: 255 ～ 259.

[15]Groenemeyer D, Buschkamp H, Braun M,et al. Imageguided percutaneous laser disk decompression for herniated lumbar disks: a 4-year follow-up in 200 patients.J Clin laser Med Sur, 2003, 21: 131 ～ 138.

[16]Zhao X, Fu Z, Xu Y,et al. Treatment of lumbar intervertebral disc herniation using C-arm fl uoroscopy guided target percutaneous laser disc decompression. Photomed Laser Surg, 2012 Feb, 30(2): 92 ～ 95.

[17]Grasshoff H, Kayser R, Mahlfeld U. Diskography fi ndings and results of percutaneous laser disk decompression (PLDD). Rofo, 2001 Mar, 173(3): 191 ～ 194.

[18]Duarte R, Costa J. Percutaneous laser disc decompression for lumbar discogenic radicular pain. Radiologia, 2012,54(4): 336 ～ 341.

[19]呂煥然. 頸椎間盤激光修復(fù)術(shù)與頸神經(jīng)根阻滯治療神經(jīng)根型頸椎間盤突出癥的療效比較. 2015-04-01.

[20]吳瑋, 奧列嘎·瓦西里耶夫娜, 陳雪青. 腰椎間盤激光修復(fù)術(shù)治療根性坐骨神經(jīng)痛的有效性和安全性.上海醫(yī)學(xué), 2016, 6: 10.

10.3969/j.issn.1006-9852.2017.05.001

國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項目計劃（973計劃）：2013 CB531902

△通訊作者 xiangruiwang@vip.sina.com