適應于脊柱融合的動態系統的循證研究

曹 文，薛桂松

(天津市天和醫院骨科，天津300050)

脊柱的動態是對于脊柱功能單位的力學限制，允許運動單元有選擇的活動范圍［1-4］。頸椎動態固定是采用動態鋼板系統，旨在避免節段移位，通過加壓達到限制運動。選擇性加壓可以促進椎間愈合，提高椎間融合率。在腰椎，后路動態系統可以提供節段的牽引而沒有融合，或限制不穩定節段的運動。全人工椎間盤可以限制屈伸活動、旋轉活動。相對于正常活動范圍而言［5-8］，運動節段堅強固定可以導致鄰近節段運動學發生改變，增加旋轉中心區域以及盤內壓力。限制性脊柱動態系統，包括頸椎、腰椎的全人工椎間盤，可以減少內固定系統對鄰近節段的力學干擾［9］。鄰近節段退變和節段運動學的改變之間的相關性，仍存在爭議。但是，通過動態系統恢復鄰近節段的運動態學、降低運動節段退變和病理變化的臨床療效的長期隨訪尚未被報道［10］。該文旨在提供關于頸、腰椎動態固定系統文獻的回顧，評價其治療效果。

1 頸椎

頸椎前路鋼板不僅可以降低植骨塊脫出、頸椎后凸、終板骨折，還可以提高頸椎前路多節段融合率［11，12］。多節段的堅強鋼板是可以通過減少椎間隙而提高融合率［12］。但是，文獻報道，對于超過2個節段的融合，運用內固定與不運用內固定的假關節形成率接近。頸椎前路堅強鋼板可以防止節段沉降，降低椎間植骨的應力，導致植骨塊與椎體之間縫隙的形成，從而導致融合失敗［13］。頸椎動態融合鋼板的設計，目的是實現軸向加壓、限制水平線性移位。目前有3種主要類型在臨床上應用，原理主要是通過萬向軸螺釘或者鋼板的軸向加壓來實現植骨塊的軸向加壓［14］。頸椎動態板的生物力學優點，已通過基礎科學試驗得到驗證。在一個頸5椎體切除的尸體標本模型上，Reidy等［15］比較了堅強固定和頸椎動態板的軸向壓縮力。在植骨塊尺寸大小合適的情況下，堅強內固定板承擔23%的負荷，與之相比動態板為9%。運用動態板椎間植骨多分擔23%的應力，此點證明了動態板增加了椎間植骨塊的應力。當植骨塊大小不理想時，雖然植骨塊塌陷或者接觸性骨溶解的發生率方面，兩者相似，但是動態板導致植骨塊水平剪切力增加以及后方附件應力極大增加。

關于頸椎動態鋼板的臨床證據仍然不是很明確。雖然文獻支持動態鋼板的縱向加壓作用，但是動態鋼板是否提高融合率或者改善臨床療效，仍缺乏有力證據。節段生理前曲的丟失、與鄰近節段撞擊的潛在風險，是頸椎動態鋼板的明顯不利因素。

2 腰椎

堅強的脊柱內固定裝置，面臨的是在治療退變性脊柱疾病過程中融合率提高，但是臨床療效并未得到明顯改善的尷尬局面。通過鄰近節段椎間盤內壓力的測量，堅強內固定確實增加了鄰近節段的應力［16-20］。鄰近節段應力增加在導致鄰近節段退變機器退變性疾病中的作用仍未確定。鄰近節段退變性疾病的發生率高達36%［21］。對于鄰近節段退變和退變性疾病的關注，驅使動態或者半堅強固定得到了發展。隨著頸椎內固定器械的發展，腰椎動態裝置被設計成一個載荷分享裝置，該裝置不會增加鄰近節段的應力，也能促進融合［22］。有部分動態裝置也被用于非融合。

脊柱融合動態裝置的強度由材料的選擇及其縱向連接棒來決定。盡管堅強的不銹鋼、鈦合金常用語于脊柱內固定系統，但是半堅強固定卻是選用聚醚醚酮(polyether-ether-ketone，PEEK)作為連接桿材料，或者選用鎳鈦諾(Nitinol)記憶合金、特殊的剪切棒(例如，ACCUflex)、帶關節的棒、聚乙烯索(oynesys)等等。半堅強固定系統的優化力學特性尚未確定。PEEK材料是一種聚合物，曾被用于脊柱融合。PEEK材料的以下特性使它頗受歡迎:具有良好的生物相容性，優良的強度，幾乎不會引起炎性反應，可以透過射線［23］。PEEK框架和椎間植骨塊增加了椎間植骨塊的載荷，相對鈦棒后路結構而言，PEEK棒和椎間植骨塊可以通過提高增加椎間融合的負載共享，從而增加了椎間植骨塊的壓應力。PEEK框架也減少了椎弓根螺釘與骨界面之間的應力，從而降低了椎弓根螺釘松動的風險。此外，應用PEEK材料的患者術后可以清楚看到融合骨痂。但是，目前還沒有公開的臨床資料顯示融合率或者椎弓根松動影響臨床療效。

評價植入物功效的重要工具是對患者療效的評價，也是代表植入器械的最重要的評價指標。Grob等［24］報道了接受動態固定的腰椎退變性疾病患者的2年隨訪結果。結果顯示，50%的患者認為此項手術幫助了他們。歷史文獻中的相似手術適應證患者卻采用融合術當將他們的結果與之相比，Grob的固定效果不佳。他們注意到19%的患者在短期隨訪中即需要再次手術。他們認為，在臨床結果和同一或鄰近節段需要進行翻修手術等方面，目前還沒有證據支持動態固定優于堅強固定。

脊柱的半堅強固定，逐步被運用到脊柱融合術中，或者運用固定受累節段而不是融合。后路用于融合的最佳堅強固定系統，仍然存在爭議。半堅強固定對鄰近節段病理學影響的長期隨訪，可以評估半堅強固定是否可以防止鄰近節段的退變。

3 創傷

脊柱的動態固定也可以應用于脊柱創傷，可以保護附件結構和促進骨折愈合。隨著微創脊柱外科技術及對有限融合節段的親睞，動態固定首次應用于胸椎創傷。脊柱融合，包括受累節段的上、下節段，是用于治療脊柱骨折和脫位的重要而有用的技術手段［25，26］。前路、后路以及前后聯合入路手術方法往往出血較多，合并相關并發癥。胸腰椎損傷的運動節約(注:保留運動功能)技術包括經皮前柱固定、非融合的限制性裝置用于臨時內部固定。后者所采用得椎弓根釘棒系統就好比內固定夾板，在軟組織和骨組織愈合之后可以被拆除［27］。

無論融合還是不融合，微創脊柱外科在穩定脊柱方面都可能具有重要作用。骨折或脫位節段的內固定治療，允許骨和韌帶組織愈合，同時保留鄰近節段運動。但是微創脊柱外科技術用于內部夾板固定的非融合技術方面，目前尚沒有文獻證據支持。

采用椎體成形術和椎體后凸成形術行椎體強化，對于穩定胸腰椎損傷的前柱動態是有用的技術;并且有很好的證據來支持短節段固定可以保留運動功能，無論有無融合。不融合的允許骨和韌帶組織愈合，內固定的延遲取出允許骨折鄰近節段的運動功能保留。矯形的維持與臨床結果仍需長期隨訪，以評價此項技術的臨床療效與價值。

4 小結

脊柱動態固定，已經開始運用于頸椎、腰椎退行性疾病以及胸腰椎創傷。脊柱動態固定作為融合的一種附加方法的證據有限。在頸椎，動態鋼板與堅強鋼板的臨床結果相似。頸椎動態鋼板的不足就是鄰近節段的鈣化和后凸畸形。頸椎動態板代替頸椎堅強前路固定的證據不足。用于融合的動態固定裝置仍然缺乏臨床或者前期臨床研究結果。腰椎的半堅強固定可以增加椎間植骨塊的應力，但是半堅強固定是否可以提高后路融合率尚無研究報道。后路用于融合的半堅強固定的特點仍然存在爭議。融合率、內植物松動、斷裂仍然受到極大關注，這也限制了此類設備的運用。

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