袁照 ，梁體洪 孫紅 ，寧旭

1 貴州醫(yī)科大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院，貴陽 550004；2 貴州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院骨科

腰椎退變性疾病（Lumbar Degenerative Disease，LDD）是骨科的常見病，是臨床上最常見的腰腿痛病因［1-2］。嚴(yán)重的LDD常需手術(shù)干預(yù)。后路腰椎椎間融合術(shù)（posterior lumbar interbody fusion，PLIF）是目前臨床治療LDD的主要手術(shù)方式，可重建患者的脊柱穩(wěn)定性，具有減壓效果可靠、植骨融合率高等優(yōu)點［3］。為恢復(fù)椎間高度、保持脊柱穩(wěn)定性，PLIF術(shù)中常會進(jìn)行植骨融合。臨床上常用的植骨融合方式有單純植骨及使用椎間融合器（cage）進(jìn)行植骨兩種。與單純植骨者比較，使用cage進(jìn)行植骨后植骨融合率較高，且保持椎間隙及椎間孔高度，增強(qiáng)脊柱穩(wěn)定性方面效果較好，因此，使用cage進(jìn)行植骨是臨床最常用的植骨融合方式［4］。部分患者PLIF術(shù)后出現(xiàn)cage下沉現(xiàn)象。Cage下沉?xí)欢ǔ潭壬辖档妥甸g隙高度，影響手術(shù)減壓效果［2-3］，導(dǎo)致疼痛、椎骨對位不良、椎體節(jié)段不穩(wěn)及骨不連［5］。了解PLIF術(shù)后cage下沉的影響因素，有助于預(yù)防PLIF術(shù)后cage下沉?，F(xiàn)從cage的選擇、術(shù)中手術(shù)操作及患者自身因素等方面，對PLIF術(shù)后cage下沉的影響因素研究進(jìn)展綜述如下。

1 Cage下沉的診斷及分型

“Cage下沉”是描述腰椎融合術(shù)后，cage陷入鄰近椎體內(nèi)部進(jìn)而導(dǎo)致椎間隙高度降低的影像學(xué)術(shù)語［1］。目前，臨床關(guān)于cage下沉的定義尚未完全統(tǒng)一。有學(xué)者［5］認(rèn)為，脊柱融合術(shù)后X線片上的任何終板結(jié)構(gòu)的破壞都可定義為cage下沉。目前多數(shù)文獻(xiàn)［6-8］采用量化標(biāo)準(zhǔn)對cage下沉進(jìn)行定義，將術(shù)后椎間隙高度降低超過2 mm定義為cage下沉。

X線及CT影像學(xué)檢查結(jié)果是cage下沉的主要診斷依據(jù)。如鈦合金等非放射通透性cage下沉可表現(xiàn)為終板正常結(jié)構(gòu)的破壞，cage出現(xiàn)在相鄰終板內(nèi)部，部分患者可伴隨骨小梁不連續(xù)、植骨吸收等現(xiàn)象［9］。而對于如聚醚醚酮（PEEK）等放射通透性cage而言，在X線片上則很難發(fā)現(xiàn)輕度的下沉，而在CT掃描上可表現(xiàn)為終板結(jié)構(gòu)破壞、骨溶解吸收、椎間隙塌陷及cage移位等［9］。

目前cage下沉的分型方法主要有以下幾種：①根據(jù)患者是否伴隨臨床癥狀，將cage下沉分為臨床學(xué)下沉和放射學(xué)下沉［5］。②根據(jù)術(shù)后椎間隙降低的距離，其分為輕、中、重度下沉，輕度下沉指術(shù)后椎間隙降低＜2 mm；中度下沉為3～5 mm；下沉＞6 mm則為重度下沉［10］。③根據(jù)術(shù)后腰椎X線片上椎間隙高度降低的比值將下沉分為0、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級。椎間隙高度降低比值＜25%為0級下沉，25%～50%為Ⅰ級，50%～75%為Ⅱ級，75%～100%為Ⅲ級；降低比值＜50%（即0和Ⅰ級）為低級下沉，＞50%（即Ⅱ和Ⅲ級）為高級下沉［2］。

2 PLIF術(shù)后cage下沉的影響因素

PLIF術(shù)后cage下沉是多因素共同作用的結(jié)果，cage相關(guān)因素如合成材料、大小及形態(tài)；手術(shù)操作因素如cage放置的位置、終板的處理、手術(shù)節(jié)段、椎間高度矯正值和節(jié)段性前凸角矯正值；患者自身因素如骨質(zhì)疏松、體質(zhì)量指數(shù)、年齡、性別、吸煙及糖尿病等。

2.1 Cage相關(guān)因素

2.1.1 Cage合成材料 合成材料是影響PLIF術(shù)后cage下沉的重要因素，隨著椎間融合技術(shù)的發(fā)展，cage合成材料的種類日益繁多。臨床上使用的cage的合成材料來源主要分為鈦合金（Titanium alloy）、PEEK、鈦涂層聚醚醚酮（Titanium-coated PEEK TCP）、納米羥基磷灰石/聚酰胺66（n-HA/PA66）、鉭（tantalum）、可降解類高分子聚合物如聚左旋消旋乳酸共聚物（PLDLLA）等。

鈦及其合金自20世紀(jì)40年代以來就已廣泛用于臨床，目前仍是cage制造的主流材料之一［11］。然而鈦合金彈性模量較大（70～100 GPa），而皮質(zhì)骨彈性模量一般為 18.6 GPa［12］，致使鈦合金 cage具有更大的下沉風(fēng)險。NEMOTO等［9］通過對術(shù)中使用鈦合金cage進(jìn)行腰椎融合術(shù)的患者隨訪發(fā)現(xiàn)，其2年下沉率高達(dá)35%。CAMPBELL等［13］通過對腰椎融合術(shù)后患者進(jìn)行1年的隨訪，并采用Marchi分型標(biāo)準(zhǔn)對cage下沉進(jìn)行分級，結(jié)果發(fā)現(xiàn)0級下沉率高達(dá)80%，Ⅰ級下沉率為15.6%，Ⅱ、Ⅲ級下沉為2.2%。除了因彈性模量較大致使術(shù)后cage下沉率較高外，鈦合金還具有射通透性較差，不便于術(shù)后急性影像學(xué)評估，這使得傳統(tǒng)鈦合金cage逐漸被PEEK等彈性模量較小且放射通透性好的材質(zhì)取代。3D打印技術(shù)可將鈦合金制成多孔狀結(jié)構(gòu)，3D打印的鈦合金（3D-printed titanium）或稱三維多孔鈦合金（3D Porous Titanium Alloy 3D PTA）不僅具有較低的彈性模量，其優(yōu)點還包括：①保留了鈦合金良好的生物相容性；②具有較好的放射通透性，便于術(shù)后影像學(xué)評估；③其粗糙的表面，有利于初始穩(wěn)定性、骨細(xì)胞黏附及增殖；④相互貫通的微孔結(jié)構(gòu)利于細(xì)胞增殖、血管形成及維持腰椎的長期穩(wěn)定［14］。研究［8］發(fā)現(xiàn)，與PEEK組相比，3D打印鈦合金組Ⅰ～Ⅲ級下沉患者的總體下沉率顯著降低。對于，3D打印的鈦合金Ⅱ、Ⅲ級的高級別下沉下沉率（3.0%）也顯著低于PEEK（18.5%）。進(jìn)一步多因素分析結(jié)果顯示，與PEEK組相比，3D打印的鈦合金組患者發(fā)生嚴(yán)重Cage下沉的可能性較小。

PEEK 是一種疏水聚合物，在生物力學(xué)上類似于人皮質(zhì)骨，具有良好的放射通透性，有利于術(shù)后影像學(xué)評估融合狀態(tài)，且彈性模量相當(dāng)于人骨的彈性模量，可有效防止下沉等，目前臨床應(yīng)用廣泛。研究［5］發(fā)現(xiàn)，腰椎融合術(shù)后PEEK cage下沉率約為14%。NEMOTO等［9］通過對術(shù)中使用不同材質(zhì)cage的患者進(jìn)行2年的隨訪發(fā)現(xiàn)，PEEK組下沉率為28%，而鈦合金組下沉率為35%。一項鈦合金與PEEKcage對比薈萃分析［15］發(fā)現(xiàn)，鈦合金組下沉率介于16%～35%，而PEEK組下沉率介于0%～28%。與PEEK組相比，鈦合金組的下沉率具有統(tǒng)計學(xué)意義。鈦合金cage的下沉明顯高于PEEK，這可能與兩者的彈性模量密切相關(guān)，PEEK的彈性模量接近于人骨，而鈦合金的彈性模量則遠(yuǎn)超人骨。但PEEK在化學(xué)上是惰性的，不利于促進(jìn)細(xì)胞粘附以及骨接觸［11］。TCP則兼顧了鈦和PEEK兩者的優(yōu)點，其表面的鈦涂層能夠提供良好的生物相容性及耐腐蝕性，而PEEK則為其提供和骨質(zhì)相當(dāng)?shù)膹椥阅Ａ浚?6］。一項關(guān)于PLIF術(shù)中使用TCP和三維多孔鈦合金（3D PTA）材質(zhì)cgae的臨床對照研究［17］結(jié)果表明，3D PTA 組的cage下沉程度明顯低于TCP 組。

羥基磷灰石是動物骨骼的主要無機(jī)成分，在骨代謝過程中起著重要作用，并具有一定誘導(dǎo)新骨形成能力。DENG等［18］通過對術(shù)中使用納n-HA/PA66和聚醚醚酮材質(zhì)cage的患者進(jìn)行隨訪發(fā)現(xiàn)，兩組之間的臨床和影像學(xué)結(jié)果無顯著差異。最終隨訪時，n-HA/PA66組和組cage下沉率分別為7.55%和8.99%。兩種材質(zhì)在最終隨訪時的cage下沉率相近，這可能與兩者的彈性模量相近有關(guān)，PEEK彈性模量接近于人骨，在生物力學(xué)上類似于人皮質(zhì)骨，而羥基磷灰石則是動物骨骼的主要無機(jī)成分，其彈性模量與人骨相當(dāng)。通過其他不同材質(zhì)之間cage下沉率的對比也不難發(fā)現(xiàn)，彈性模量是導(dǎo)致不同材質(zhì)的cage下沉率不同的重要因素，彈性模量越接近人骨，其術(shù)后cage下沉率越低。

鉭作為一種新型骨科內(nèi)植材料。臨床上，為避免應(yīng)力遮擋常將鉭制成多孔狀，多孔鉭外觀類似于人松質(zhì)骨，具有良好的生物相容性、高孔隙率以及與骨相似的彈性模量等優(yōu)點［19］。PATEL等［20］認(rèn)為多孔鉭材質(zhì)的cage彈性模量與人骨的彈性模量相近，可以更好地傳遞載荷，增加植骨融合率，減少術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生率。研究［21］發(fā)現(xiàn)，鉭材質(zhì)cage下沉（＞3 mm）發(fā)生率為26.82%。隨訪時間≥3年的患者中，在第2年之后cage下沉沒有明顯進(jìn)展。但該研究中將cage下沉定義為術(shù)后椎間隙高度降低＞3 mm，不同于目前多數(shù)研究界定的＞2 mm，所以該研究結(jié)果有待于進(jìn)一步商榷。多孔鉭材質(zhì)的cage在減少術(shù)后cage下沉方面是否更具優(yōu)勢還需進(jìn)一步研究證實。

可降解類高分子聚合物材料如聚乳酸及其衍生物如聚左旋消旋乳酸共聚物（PLDLLA）等，具有較好的組織相容性，能被逐漸分解成小分子物質(zhì)。JIYA等［22］在一項前瞻性隨機(jī)對照試驗中將可吸收的70/30聚左旋消旋乳酸（PLDLLA）和PEEK材質(zhì)cage分別各植入13例腰椎疾病患者，隨訪發(fā)現(xiàn)PLDLLA組cage下沉率明顯高于PEEK組，且PLDLLA組中發(fā)生了2例骨溶解，作者認(rèn)為骨質(zhì)溶解與術(shù)后存在輕度感染有關(guān)，而骨質(zhì)溶解會導(dǎo)致cage下沉。

2.1.2 Cage大小及形態(tài) PLIF術(shù)后cage下沉與cage的大小及形態(tài)密切相關(guān)。較大的cage可以更好地承擔(dān)壓力，減小cage與終板接觸界面單位面積的壓力，進(jìn)而減少cage下沉的發(fā)生率。Lang等［23］通過對21例椎間融合術(shù)后患者進(jìn)行隨訪，以研究術(shù)中使用不同尺寸的cage對術(shù)后的影響，作者發(fā)現(xiàn)與尺寸較小的cage相比，寬大的cage術(shù)后下沉率更低。一項生物力學(xué)實驗研究［24］發(fā)現(xiàn)，更大的cage需要更大的力來承受5mm的下沉，cage的軸向面積與5 mm下沉?xí)r的受力有很強(qiáng)的相關(guān)性，軸向面積每增加1 mm2對應(yīng)的力約增加8N。PEKMEZCI等［25］研究發(fā)現(xiàn)，cage的表面積越大越能夠提供更好的生物力學(xué)性能，可一定程度上減少cage下沉，且cage形態(tài)對術(shù)后下沉也有影響，矩形cage較環(huán)形cage具有更強(qiáng)的破壞負(fù)荷。PALEPU等［6］認(rèn)為與終板凹度相匹配的cage有助于將壓縮力更均勻地分布在終板上，并可減少cage下沉。

2.2 手術(shù)操作因素

2.2.1 Cage的放置位置 PLIF術(shù)后cage下沉與其在終板上放置的位置顯著相關(guān)。HUENG等［26］通過體外生物力學(xué)實驗發(fā)現(xiàn)，椎體終板后外側(cè)能提供更好的支撐強(qiáng)度，可降低cage下沉率。HOU等［27］研究也發(fā)現(xiàn)腰椎終板外周區(qū)域支撐強(qiáng)度高于中心區(qū)域，椎弓根后外側(cè)部位支撐強(qiáng)度最高，作者認(rèn)為應(yīng)將cage放置在周圍區(qū)域，特別是后外側(cè)，以獲得更高的支撐強(qiáng)度，盡可能減少下沉。然而研究［28-30］發(fā)現(xiàn)，在椎體終板后側(cè)放置cage是術(shù)后cage下沉的危險因素。這可能與體外生物力學(xué)實驗主要通過測量終板不同位置的支撐強(qiáng)度來預(yù)測其cage下沉率有關(guān)，而PLIF手術(shù)操作時，容易損傷椎體后側(cè)終板，使其支撐強(qiáng)度下降，從而增加下沉風(fēng)險。

2.2.2 終板的處理方法 終板作為椎體與cage之間的界面，在分擔(dān)椎體壓力及誘導(dǎo)植骨融合方面起著非常重要的作用。研究［28-29］發(fā)現(xiàn)，椎體終板損傷會導(dǎo)致cage下沉發(fā)生率顯著增加，完整的終板結(jié)構(gòu)可減少cage下沉的發(fā)生。MARCHI等［31］研究發(fā)現(xiàn)，完整的終板雖能保證其最大支撐強(qiáng)度，但不能為植骨區(qū)域提供充足的血供，導(dǎo)致融合率下降，而終板下的松質(zhì)骨血供豐富，具有良好的骨誘導(dǎo)性，能促進(jìn)植骨融合，但過多地刮除終板的骨性結(jié)構(gòu)會增加cage下沉風(fēng)險。因此，術(shù)中可適當(dāng)刮除終板的骨性結(jié)構(gòu)致終板少量滲血，以期在保障終板支撐強(qiáng)度的情況下，增加植骨區(qū)域的血供，促進(jìn)植骨融合，減少cage下沉風(fēng)險。

2.2.3 手術(shù)節(jié)段 Cage下沉是否與手術(shù)節(jié)段有關(guān)，目前仍存在較大爭議。AMORIM等［30］研究發(fā)現(xiàn)，術(shù)后cage下沉與手術(shù)節(jié)段有關(guān)，在L2-3椎體之間放置cage是術(shù)后cage下沉的危險因素。沈鯤等［32］報道，L5-S1椎間手術(shù)是術(shù)后cage下沉的危險因素，作者認(rèn)為這與L5-S1節(jié)段承受更大的腰椎壓縮負(fù)荷有關(guān)。陳雙等［29］通過Meta分析發(fā)現(xiàn)L5-S1節(jié)段手術(shù)與術(shù)后cage下沉的關(guān)聯(lián)無統(tǒng)計學(xué)意義。張慰［33］研究則表明術(shù)后cage下沉與手術(shù)節(jié)段之間沒有相關(guān)性。然而這些研究都存在單中心、樣本量小等不足，PLIF術(shù)后cage下沉是否與手術(shù)節(jié)段相關(guān)還需多中心、大樣本的臨床研究證實。

2.2.4 椎間高度矯正值和節(jié)段性前凸角矯正值椎間高度矯正值和節(jié)段性前凸角矯正值是指術(shù)后椎間高度及節(jié)段性前突角與術(shù)前的差值。在行PLIF手術(shù)時，為恢復(fù)腰椎椎間隙高度及節(jié)段性前凸角，通常會使用椎間撐開器將椎間隙撐開，經(jīng)處理完椎間盤及終板后植入大小適合的cage，并依靠腰椎的彈性回縮實現(xiàn)椎間加壓，以起到穩(wěn)定cage的效果。適度的矯正椎間高度及節(jié)段性前突角能使終板與cage之間受力均勻，減少術(shù)后 cage下沉率。研究［29，33］證實，椎間高度矯正值及節(jié)段性前凸角矯正值是術(shù)后cage下沉的危險因素。

2.3 患者自身因素 除上述外部因素外，患者自身因素也會影響術(shù)后cage下沉。骨質(zhì)疏松是報道較多的術(shù)后cage下沉的危險因素。骨質(zhì)疏松使患者骨量減少、骨微結(jié)構(gòu)破壞及骨脆性增加，這些病理變化使得cage更容易陷入鄰近椎體終板，從而出現(xiàn)cage下沉。研究［28］發(fā)現(xiàn)，與無骨質(zhì)疏松患者相比，骨質(zhì)疏松患者發(fā)生cage下沉的風(fēng)險更大。PALEPU等［6］指出，骨密度與PLIF術(shù)后cage下沉具有顯著相關(guān)性，作者認(rèn)為與終板形態(tài)相比，椎體內(nèi)的骨小梁體積分?jǐn)?shù)對cage下沉有更大的影響。HOU等［27］研究也發(fā)現(xiàn)骨密度與終板的破壞載荷緊密相關(guān)，骨密度降低會導(dǎo)致終板的破壞負(fù)荷下降，進(jìn)而增加cage下沉風(fēng)險。終板體積骨密度（EP-vBMD）及Hounsfield（HU）值是目前運(yùn)用較多的反映患者椎體骨質(zhì)疏松程度的指標(biāo)。JONEs等［34］通過回顧性隊列研究發(fā)現(xiàn)EP-vBMD下降是術(shù)后cage下沉的重要危險因素。另一項研究［35］也發(fā)現(xiàn)EP-vBMD與術(shù)后cage下沉有關(guān)，作者還介紹了一種新的基于CT的vBMD測量方法，并用于評估cage下沉風(fēng)險。XI等［36］研究發(fā)現(xiàn)術(shù)前CT掃描中較低的HU值（＜135.02），是術(shù)后cage下沉的危險因素，因為HU值越低，患者骨質(zhì)越疏松。Amorim等［30］通過對165例患者（123例TLIF和42例PLIF）進(jìn)行回顧性研究發(fā)現(xiàn)HU值＜135是術(shù)后cage下沉的獨立危險因素，骨密度低是效果不佳的預(yù)測因子。因此，對于老年患者在行PLIF手術(shù)前應(yīng)常規(guī)進(jìn)行骨密度檢測或腰椎CT檢查并測量其EP-vBMD及HU值，對存在骨質(zhì)疏松或CT提示其EP-vBMD及HU值下降的患者應(yīng)進(jìn)行抗骨質(zhì)疏松治療，以減少術(shù)后cage下沉的發(fā)生。

目前，關(guān)于患者BMI、年齡、性別、吸煙及糖尿病等與術(shù)后cage下沉的相關(guān)性仍存在一定爭議。YAO等［7］通過對腰椎融合術(shù)后患者進(jìn)行2年的隨訪發(fā)現(xiàn)，術(shù)后cage下沉組的BMI顯著高于未下沉組。而另一項研究［37］卻發(fā)現(xiàn)，BMI值正常的患者與BMI升高的患者cage下沉率相似，作者認(rèn)為術(shù)后cage下沉與患者BMI無相關(guān)性。CHEN等［38］研究發(fā)現(xiàn)，術(shù)后cage下沉與女性和較高的BMI有關(guān)，但也有學(xué)者認(rèn)為患者性別及MBI與cage下沉無明顯相關(guān)性［28］。AMORIM等［30］研究表明，年齡是術(shù)后cage下沉的危險因素。然而，XI等［36］通過對腰椎融合術(shù)后的患者進(jìn)行1年的隨訪發(fā)現(xiàn)，BMI、年齡、性別和吸煙不是術(shù)后cage下沉的危險因素。JONES等［34］研究也發(fā)現(xiàn)BMI和糖尿病與術(shù)后cage下沉沒有相關(guān)性。

綜上所述，cage下沉是PLIF術(shù)后常見并發(fā)癥之一，多數(shù)學(xué)者將術(shù)后椎間隙高度降低超過2 mm定義為cage下沉，并通過術(shù)后椎間隙高度降低距離、降低比例及是否伴隨臨床癥狀進(jìn)行分型。PLIF術(shù)后cage下沉與cage的合成材料、大小及形態(tài)、cage放置位置、終板處理、椎間高度矯正值和節(jié)段性前凸角矯正值以及患者骨質(zhì)疏松等有關(guān)。Cage下沉是否與手術(shù)節(jié)段及患者自身因素如BMI、年齡、性別、吸煙及糖尿病等有關(guān)，今后仍需進(jìn)一步探究。在行PLIF手術(shù)時，應(yīng)盡量選擇彈性模量與人骨相當(dāng)?shù)娜鏟EEK、3D打印的鈦合金以及鈦涂層PEEK等材質(zhì)的寬大矩形cage；手術(shù)操作過程中應(yīng)避免在椎體終板后側(cè)放置cage，并進(jìn)行適度的終板處理，適量的矯正椎間高度及節(jié)段性前突角；術(shù)前進(jìn)行骨密度檢測或腰椎CT檢查并測量其EP-vBMD及HU值，對存在骨質(zhì)疏松或CT提示其EP-vBMD及HU值下降的患者應(yīng)進(jìn)行抗骨質(zhì)疏松治療，可預(yù)防術(shù)后cage下沉的發(fā)生。