王逢賢 徐林 曲弋 趙赫 曹旭 楊濟洲 楊永棟 趙丁巖 俞興

頸椎病手術(shù)治療的目標是解除退變所導(dǎo)致的神經(jīng)根和/或脊髓受壓[1]，恢復(fù)正常的脊柱序列，恢復(fù)正常的頸椎椎間高度[2]。其術(shù)式主要包括兩大類：融合手術(shù)和非融合手術(shù)[3]，不同術(shù)式對鄰近節(jié)段的影響是脊柱外科的研究熱點之一[4]。其中，非融合術(shù)式的代表——人工頸椎間盤置換術(shù)在充分減壓的同時保留了頸椎的運動功能[5]，已廣泛應(yīng)用于頸椎病的手術(shù)治療。

但由于人工頸椎間盤研發(fā)的技術(shù)門檻等原因，目前國內(nèi)醫(yī)療使用的人工頸椎間盤基本都是歐美進口品牌，仍面臨許多要解決的問題：首先是目前的間盤產(chǎn)品價格昂貴，操作較復(fù)雜；其次在材料學(xué)方面，如今頸椎病發(fā)病人群越來越趨于年輕化，這就涉及人工頸椎間盤使用壽命的問題，因此對人工頸椎間盤材料的抗腐蝕、抗磨損特性要求就越來越高；另外目前的間盤產(chǎn)品設(shè)計主要基于歐美人群，尺寸及生物力學(xué)方面與亞洲人種存在差異[6]。在這種形勢下，北京中醫(yī)藥大學(xué)東直門醫(yī)院與深圳清華大學(xué)研究院等機構(gòu)共同研發(fā)新型國產(chǎn)人工頸椎間盤，產(chǎn)品設(shè)計參數(shù)與國人頸椎間盤的生理尺寸特征相符合，通過比較在山羊頸椎植入國產(chǎn)人工間盤和植骨融合內(nèi)固定術(shù)后，觀察其相鄰節(jié)段頸椎退變的情況來對其進行評價。

1 材料與方法

1.1 動物分組

試驗對象為健康純種成年山羊12只，購自北京華夏興洋生物科技有限公司[動物使用許可證號：SYXK（京）2018-0013]，雌雄不限，羊齡2 ～ 3 歲，體重（30±3.0）kg，經(jīng)過X線透視檢查證實無頸椎發(fā)育畸形、骨病及外傷等。將山羊按體重進行編號，采用隨機表法將山羊隨機分成3組，每組4 只。第1 組：間盤組（cervical disc replacement，CDR），行C3/4間盤摘除、新型國產(chǎn)人工間盤植入；第2組：融 合 組（anterior cervical decompression and fusion，ACDF），行C3/4間盤摘除、植骨融合內(nèi)固定術(shù)；第3 組：對照組，未手術(shù)，與手術(shù)組一同飼養(yǎng)。

1.2 實驗方法

麻醉成功后氣管插管，沿右側(cè)胸鎖乳突肌內(nèi)側(cè)斜切口長約8 cm，逐層切開皮膚、皮下，鈍性分離，沿肌肉與血管鞘間隙進入，直達椎前筋膜，將頸長肌向兩側(cè)牽開，在兩側(cè)頸長肌之間進入，骨膜下剝離，顯露C3、C4椎體及椎間盤。尖刀切開前縱韌帶及纖維環(huán)，以髓核鉗及刮匙交替使用摘除間盤髓核，間盤組植入新型人工頸椎間盤假體（見圖1），融合組行植骨融合內(nèi)固定術(shù)，C臂機透視確認假體位置良好，沖洗切口，逐層關(guān)閉切口，切口涂紅霉素軟膏（見圖2）。

圖1 新型人工椎間盤的設(shè)計構(gòu)造：A. 上終板的上表面；B. 上終板的下表面；C. 下終板的下表面；D. 下終板的上表面；E. 髓核；F. 組合后的示意圖

圖2 A. C3/4間盤摘除、植入新型間盤假體；B. 術(shù)后即刻拍片

術(shù)后肌注青霉素80萬U，連續(xù)3 d。術(shù)后1周每日切口處抹紅霉素軟膏預(yù)防切口感染，觀察動物肢體運動、飲食及二便情況，1周左右后拆線。

1.3 模擬低頭狀態(tài)

因為頸椎退變往往是由于長時間的低頭、頸椎骨骼肌肉系統(tǒng)平衡失調(diào)所致，所以為了評價鄰近節(jié)段的退變情況，采取兩種方法來模擬山羊低頭位。第一種方法：佩戴一種特制的保護套，使山羊頸椎處于低頭狀態(tài)（見圖3A）。但山羊在佩戴過程中有時會出現(xiàn)情緒煩躁、進食差及保護套滑脫等。遇到這種情況，采取第二種方法：將山羊放在低矮的籠子里喂養(yǎng)，使其被迫保持低頭位（見圖3B），保持山羊每日維持低頭狀態(tài)2 h，在飼養(yǎng)中，要密切觀察山羊的情緒、飲食、手術(shù)切口、體重等情況。

圖3 山羊低頭位的保持：A. 佩戴保護套；B. 低籠喂養(yǎng)

1.4 X線觀察評分

分別于術(shù)前，術(shù)后即刻，術(shù)后1、3 個月行X 線片檢查，拍攝山羊頸椎側(cè)位片，為了盡可能減少誤差，拍攝時山羊體位擺放及術(shù)后影像學(xué)評價均由同一個人完成。取右側(cè)臥位，以C4為中心線，投照距離為1 m。根據(jù)改良Kellgren評分法[7]獨立進行X線片檢查的評價（見表1）。觀察內(nèi)容包括：C2/3、C4/5節(jié)段椎體骨贅情況、軟骨終板硬化程度、椎間隙高度等。此外還要注意觀察假體的位置有無松動、沉降及有無異位骨化，并觀察椎體的位移情況。

表1 改良Kellgren評分標準

1.5 椎間盤相對高度測量

Dabbs[8]提出椎間盤高度是評價髓核退變的一個指標，呂宏等[9]為了研究頸椎間盤退行性變引入了頸椎椎間盤與椎體高度比值這個指標。本實驗為了排除投照角度、體位、體重等方面的影響，在參考他人經(jīng)驗的基礎(chǔ)上提出了改良相對間盤高度（relative disc height，RDH）的測量方法（見圖4）：分別測量C2/3、C3/4、C4/5間隙的中份高度與C3、C4、C5椎體的中份高度，將上述椎間隙的高度和與椎體的高度和之間比值作為相對間盤高度（RDH），這樣便于不同個體間進行比較。

圖4 椎間隙中份高度a（上位椎體下緣最凹點和下位椎體上緣最凸點之間距離）和椎體中份高度b（下位椎體上緣最凸點和下位椎體下緣最凹點之間距離），RDH為兩者之間比值

1.6 統(tǒng)計學(xué)方法

采用SPSS 16.0統(tǒng)計軟件包進行統(tǒng)計分析。計量資料采用均數(shù)±標準差表示，每組術(shù)前與術(shù)后不同時間點之間的比較采用配對樣本t檢驗，間盤組、融合組與對照組之間的比較采用獨立樣本t檢驗。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般觀察結(jié)果

所有山羊均成活，1 例山羊術(shù)后出現(xiàn)切口血腫，后自行吸收，均未發(fā)生切口感染，山羊四肢活動良好，未出現(xiàn)癱瘓。平均術(shù)中出血量（3.6±0.5） mL，平均手術(shù)時間（80±6） min，術(shù)后恢復(fù)活動的平均時間（4.5±1.2） h。

2.2 影像學(xué)測量結(jié)果

所有山羊均未出現(xiàn)假體的松動、沉降、斷裂或脫出的征象。各組的X 線檢查結(jié)果都根據(jù)改良Kellgren 評分法進行評定（見表2、圖5）。間盤組與對照組術(shù)后1個月與3個月Kellgren評分比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），術(shù)后1個月與術(shù)后3個月融合組Kellgren評分高于間盤組，且差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），術(shù)后1個月、3個月融合組與對照組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）；術(shù)后1個月與術(shù)后3個月C2/3間隙與C4/5間隙相比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。

表2 三組C2/3間隙與C4/5間隙Kellgren評分（n=4，±s）

表2 三組C2/3間隙與C4/5間隙Kellgren評分（n=4，±s）

注：a為間盤組，b為融合組，c為對照組。

C2/3間隙術(shù)后1個月0.00±0.00 1.00±0.82 0.00±0.00術(shù)后3個月0.00±0.00 1.75±0.50 0.00±0.00 C4/5間隙術(shù)后1個月0.00±0.00 1.00±0.82 0.00±0.00術(shù)后3個月0.00±0.00 1.50±0.58 0.00±0.00組別間盤組融合組對照組P值a-b a-c b-c 0.020 1.000 0.020 0.005 1.000 0.005 0.020 1.000 0.020 0.005 1.000 0.005

圖5 A. 間盤組術(shù)前側(cè)位X線；B. 間盤組術(shù)后3個月X線顯示鄰近節(jié)段無退變；C. 融合組術(shù)前側(cè)位X線；D. 融合組術(shù)后3個月可見鄰近節(jié)段間隙變窄及骨贅形成

2.3 椎間盤相對高度測量的結(jié)果

三組術(shù)前的RDH比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。三組的術(shù)后即刻RDH比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）；術(shù)后1個月融合組的RDH均低于間盤組、對照組，且融合組與其他兩組的比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），術(shù)后1個月間盤組與對照組的比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05），術(shù)后3 個月融合組、間盤組與對照組的兩兩比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），術(shù)后3 個月間盤組與對照組的比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P＞0.05）。具體數(shù)據(jù)見表3。

表3 三組術(shù)前及術(shù)后不同時間點椎體中份RDH（n=4，±s）

表3 三組術(shù)前及術(shù)后不同時間點椎體中份RDH（n=4，±s）

注：a為間盤組，b為融合組，c為對照組。

術(shù)前0.238±0.011 0.234±0.009 0.230±0.008術(shù)后即刻0.258±0.013 0.251±0.010 0.228±0.007術(shù)后1個月0.262±0.012 0.228±0.013 0.232±0.009術(shù)后3個月0.265±0.010 0.215±0.009 0.229±0.010組別間盤組融合組對照組P值a-b a-c b-c 0.098 1.000 1.020 1.002 1.010 1.016 0.024 1.010 0.020 0.014 1.022 0.006

3 討論

3.1 新型國產(chǎn)人工頸椎間盤的設(shè)計優(yōu)勢

新型國產(chǎn)人工頸椎間盤采用固定髓核球—槽關(guān)節(jié)設(shè)計，將超高分子量聚乙烯髓核構(gòu)成球部關(guān)節(jié)并固定于下終板，上終板采用特殊加工工藝形成高拋光度的凹面，與球部髓核間形成關(guān)節(jié)配合，上終板的上表面與下終板的下表面均有齒突，有助于與椎體牢固結(jié)合（見圖1）。間盤上下表面與頸椎終板的自然曲度相接近，解剖適應(yīng)性良好，術(shù)中對終板不需要過多的打磨即可植入，最大程度地保留了終板的完整性，提供間盤與終板間的最佳界面。上下終板表面各有兩列齒突，這樣植入后起到一個錨定的作用，增加與椎體的結(jié)合程度，同時增加了內(nèi)植物和終板的接觸面積，有利于維持植入后的穩(wěn)定性，防止間盤移位，從而預(yù)防相應(yīng)并發(fā)癥的發(fā)生。上下終板矢狀面上均有3°的傾角，這樣假體植入后保持前高后低，此設(shè)計一方面可以撐開椎間隙、恢復(fù)椎間盤高度，另一方面還有助于維持頸椎的正常生理曲度。

3.2 頸椎退變動物模型的建立及影像學(xué)評估方法

為研究頸椎術(shù)后鄰近節(jié)段退變的情況，學(xué)者們采用了許多動物造模的方法，Whitehill 等[10]通過損傷頸椎骨骼及周圍的韌帶達到破壞靜力性平衡失調(diào)，建立狗的頸椎病模型，余家闊等[11]采用長期低頭位法，建立了家兔頸椎病模型。因為山羊椎間盤和椎體的大小與人的相似，而且山羊頭部直立，垂直負重，頸椎的解剖、力學(xué)特點等與人類非常相似，因此筆者采取通過動力性失衡來建立山羊的頸椎退行性變模型，即讓山羊佩戴保護套或低籠喂養(yǎng)兩種方法，以模仿人類長期低頭會得頸椎病的情況。

頸椎間盤發(fā)生退行性變以后，髓核含水量減少[12-13]，間盤失去彈性并塌陷，椎間隙會不同程度變窄[14-15]，因此，頸椎間盤高度的降低是頸椎病形態(tài)學(xué)改變之一[16-17]，而頸椎椎體的高度是基本不變的，所以引入頸椎椎間盤與椎體高度比值這個指標可以客觀地評估頸椎間盤高度降低的程度。王洪彬等[18]通過計算各椎間隙高度與椎體高度的比值，評估頸椎病的診斷和治療效果；呂宏等[9]測量C2/7椎間盤高度并相加求和，同時測量C3/7椎體高度并相加求和，二者比值為相對間盤高度（RDH）。上述研究者都得出結(jié)論認為椎間隙高度與椎體高度的比值可以反映頸椎間盤退變的情況。本研究的目的是要觀察植入間盤鄰近節(jié)段的退變情況，所以在測量時以上述測量方法為參考，提出了改良的相對間盤高度公式，即把C3/4及其上下相鄰的各一個間盤和椎體共同作為一個脊椎運動功能單位（functional spine unit，F(xiàn)SU），即高度（C2/3+C3/4+C4/5）/高度（C3+C4+C5）=相對間盤高度（RDH）。這樣的測量結(jié)果可以排除個體差異及拍攝時投像放大率不同的干擾。

3.3 新型頸椎間盤置換與植骨融合固定對鄰近節(jié)段的影響

手術(shù)治療頸椎病的目的不只是脊髓及神經(jīng)組織的徹底減壓、緩解癥狀，還要按照頸椎的功能特點及生物力學(xué)的原則保持手術(shù)節(jié)段的運動功能，人工間盤置換術(shù)由于保留了置換節(jié)段的活動度，減少了對鄰近節(jié)段生物力學(xué)上的負面影響，從而降低了相鄰節(jié)段病變發(fā)生的可能。本研究中，筆者分別設(shè)立了間盤組、融合組和對照組，三組在術(shù)前及術(shù)后即刻的RDH比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義，而從術(shù)后1個月開始，融合組的RDH出現(xiàn)了下降，均低于間盤組、對照組，且融合組與其他兩組的比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義，說明采取頸椎植骨融合術(shù)后出現(xiàn)了椎間隙高度的丟失；術(shù)后1個月及3個月間盤組與對照組比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義，說明植入間盤假體后未出現(xiàn)椎間隙高度的丟失。因此研究結(jié)果顯示手術(shù)操作本身對椎間隙的高度不造成影響，而間盤和融合這兩種固定的不同方式對山羊術(shù)后的頸椎產(chǎn)生了影響，融合組在術(shù)后1 個月已經(jīng)不同程度地出現(xiàn)了退變，且隨著時間的延長，其退變程度增加，這個結(jié)果與影像學(xué)改良Kellgren 評分法的結(jié)果是一致的，說明和椎間植骨融合術(shù)比較，新型國產(chǎn)間盤植入后延緩了山羊鄰近節(jié)段退變的發(fā)生。當(dāng)然本研究尚處初期，許多問題還需要更大樣本及更長時間的隨訪來進一步明確。

綜上，采用新型國產(chǎn)人工頸椎間盤山羊未出現(xiàn)椎間隙高度的丟失，且延緩了山羊鄰近節(jié)段關(guān)節(jié)退變，值得在臨床推廣使用。