腰椎椎弓根釘動態穩定系統的新進展

肖振平 王麓山

（南華大學附屬第一醫院脊柱外科，湖南 衡陽 421001）

下腰痛是在日常生活中常見的一個問題，經保守治療無效時，可行手術治療，常采用植骨融合內固定術。但大量的臨床觀察研究發現，椎間融合手術近期療效較好，但存在植骨塊吸收、不融合、相鄰節段退變加速等問題。手術相鄰節段椎間盤退變加速是脊椎融合術后最重要的并發癥。由于椎體融合改變了原有脊柱的結構，導致脊柱運動學及運動力學均發生明顯改變，鄰近節段活動度代償性增大，導致應力異常集中于椎間盤和關節突，促使其發生退變，為了避免上述情況的發生，Mulhollnad提出動力性內固定概念，其設計的目的是承載負荷以緩解疼痛，控制異常活動、保持運動功能來預防鄰近節段退變，使失穩的腰椎達到其正常狀態的活動特性，實現動態重建腰椎序列，可以單獨使用。目前后路經椎弓根動態固定裝置主要：Graf 韌帶系統、Dynesys系統、FASS系統等；ISObar 系統、Flex系統、DSS系統等），筆者就其研究進展綜述如下。

1 Graf 韌帶系統

是最早應用于腰椎后路內固定裝置之一，Graf 于首先設計由鈦制椎弓根螺釘和環狀聚酯帶組成，Graf 韌帶固定的設計思路來源于“彈性固定” 的理念。

Gardner[1]認為Graf系統主要適用于：①腰痛癥狀明顯，保守治療無效；②影像學提示輕、中度椎間盤退行性變；③腰背肌功能良好；④腰背神經小關節試驗性阻滯麻醉或佩帶腰圍可止痛；⑤峽部裂或伴有I度滑脫及I度退變性滑脫；⑥椎管狹窄或其他神經受壓綜合征，腰痛難以忍受的；⑦已融合節段相鄰退變椎間盤出現癥狀；⑧行椎間融合術同時應用Graf手術穩定鄰近有癥狀的節段。禁忌證：①II度以上的峽部裂性或退變性滑脫；②骶骨前移＞2mm；③嚴重退變性椎間盤疾病；④椎弓根狹小；⑤椎體骨折脫位、腫瘤或感染。

Wild等[2]在尸體脊柱標本上研究了Graf韌帶的生物力學作用，結果顯示Graf韌帶對脊柱前屈活動固定作用后，對側屈活動也有明顯的固定作用，Graf韌帶放置時脊柱處于前屈位置，這與軸向運動動垂直，故對前屈活動固定作用大，后伸時Graf韌帶處于松弛狀態，故對后伸的固定作用小，Graf韌帶的方向與旋轉軸方向一致，對旋轉活動沒有明顯的固定作用。Quint等[3]I研究發現，Graf韌帶固定是通過關節突關節骨性邊緣接觸而產生固定效果，固定后關節突關節僅承擔后方施加張力的較小部分，椎間成角和椎間盤膨出也少。Kanayama等[4]隨訪了43例接受Graf韌帶固定術的患者，包括椎體滑脫、椎間盤突出伴屈曲不穩、椎間狹窄伴屈曲不穩和退行性脊柱側凸，隨訪10年發現患者的腰痛癥狀和JOA評分都有明顯改善，手術節段的前凸沒有明顯變化，同時有14例患者在術后1.5～10.8年隨訪中出現了小關節融合，其中3例接受了再次手術。

2 Dynesys（dynamic neutralization system）

1994年由Dubois設計，該系統與Graf韌帶相似。系統的穩定源于連接椎弓根螺釘的非彈性聚乙烯索，所不同的是韌帶外面的彈性套管。在屈曲位時，彈力帶提供張力帶作用；在過伸時，彈性套管提供部分壓縮并限制過伸，這樣可以阻止椎間盤后部額外的壓縮力。Rajaratnam[5]回顧了60例患者的臨床應用情況，發現療效不佳的原因在于固定節段沒有恢復腰椎前凸。最近的生物力學試驗結果表明，Dynesys較Graf韌帶優勢在于其減輕了后方纖維環的壓迫，負荷大小依賴于彈性套管的位置、長度。

Schwarzcnbach[6]等認為Dynesys系統逆轉第一階段和影響第一階段的生物力學變化，它可以將脊柱'節段間活動減少到正常范圍并對抗屈曲、旋轉和剪切力，減少椎間盤和后部纖維環壓力以減輕椎間盤負重。Niosi等[7]在10具尸體脊柱上研究了Dynesys的生物力學作用，發現Dynesys在腰椎屈曲和側屈時能夠顯著減少小關節的峰值壓力，長硅膠套管作用明顯強于短套管，伸展位和軸向旋轉時Dynesys對小關節作用不明顯。Cheng等[8]通過一項生物力學試驗對比了的節段動力內固定與堅強內固定對脊柱活動范圍的影響，同時探討了其對固定上方相鄰'節段所帶來的作用，單段動力內固定與融合及正常脊柱相比，上方相鄰'節段的運動范圍并沒有顯著性差異。Nohara等[9]的比較研究采用雙側關節和棘間棘上韌帶切除，術后測前屈和側彎力矩時各節段運動范圍，結果Dynesys固定組固定'節段和鄰近節段運動范圍接近正常，而傳統椎弓根釘棒固定組在固定節段的近端和遠端鄰近節段運動范圍均增加。

Putzicr等[10]認為Dynesys固定可以很好地防髓核摘除后腰椎運動節段的進一步退變，經過34個月的隨訪觀察，其臨床效果明顯優于的單純髓核摘除，但其同時指出，Dynesys固定并不適用于已經存在明顯畸形和需要廣泛減壓的患者。Stoll等[11]隨訪73例有脊柱失穩并接受Dynesys固定的患者，平均隨訪38.1個月，結果顯示與內固定相關的并發癥有9例，2例是因為螺釘位置不佳，其中1例再次手術后疼痛緩解；另外7例有螺釘松動。在260枚螺釘中10枚出現松動，松動的螺釘多是最近端或最遠端的螺釘，總的并發癥為24%。Cakir等[12]回顧性分析腰椎融合術和Dynesys內固定術前后的影像學表現后認為，腰椎融合術和Dynesys內固定術后都沒有改變固定節段相鄰節段的腰椎活動度，但腰椎融合術后整個腰椎及固定節段的活動度有明顯減小，然而Dynesys內固定術后整個腰椎及固定節段的活動度無明顯改變。統計學質料表明：Dynesys脊柱固定系統的應用在很大程度上減少了疼痛，改善了功能。而且該植入術引起的失敗率很低。但是應用Dynesys技術，正如許多動力固定技術一樣，還有許多關鍵性的問題尚待解決。

3 FASS（fulcrum- assisted soft stabilization）系統

在Graf及Dynesys系統應用中遇到一些問題：①Graf系統在椎弓根螺釘后面利用韌帶施加壓縮力可以恢復前凸并分開椎體前部空間，但是這種結構，需要關節突關節和椎體后角作為支點，這樣使兩者出現過度負荷，從而導致神經根受壓和關節退變；②Graft增加了后方纖維環的負荷，可導致椎間盤源性腰痛。③Dynesys系統的彈性套管，雖可防止后部椎間盤的過度載荷，但是在后路的撐開的同時導致腰椎前凸的喪失。患者需有良好的腰部力量，主動性后伸以維持腰椎前凸，臨床結果不佳。主要針對這些問題Sengupta[13]提出設想，在韌帶之前引人支撐軸，彈性支軸撐開椎間盤的后方椎間隙，同時分擔關節突負荷，而位于支軸后方的彈性韌帶可起到壓縮作用，把后方的壓縮應力轉變為撐開前方椎間隙的撐開力，從而分擔椎間盤負荷，患者可以不用主動的腰背肌收縮來維持腰椎前凸。

FASS系統可以改善椎間盤負向的作用，解決了以往動力性后方椎間撐開系統存在的問題、第1代FASS系統由椎弓根螺釘、套答及后方的彈性韌帶構成，存在問題[14]：①聚四氟乙酸套答在系統長軸上表現僵硬而不容易彎曲；②彈性韌帶的彈性有待提高；③腰椎屈曲時椎間盤負荷明顯減少而腰椎伸展時負荷變化很小。

4 ISObar TTL系統

由Albert于1993年首先報道，其關鍵部件為一獨特的減震關節，內部由疊加的鈦環構成，減震元件的彈性活動度與脊柱正常生理狀況相似，起到震蕩吸收器的作用。

Benezech等[15]推薦其應用適應證：①椎間盤源性不穩；②I度或II度退行性腰椎滑脫；③醫源性不穩（減壓性椎板切除術或者單側小關節切除術）；④脊柱骨折、脫位、椎管狹窄、脊柱后突、脊柱腫瘤以及脊柱融合失敗（假關節形成）后進行脊柱融合手術后預防鄰近節段退變輔助應用。禁忌證：①雙側脊柱滑脫；②III度或IV度退行性腰椎滑脫；③雙側小關'節切除術；④椎間隙狹窄大于50%；⑤脊柱側彎；⑥骨折；⑦胸腰結合處橫斷；⑧骨質疏松。

Perrin等[16]在1993至1997年期間對34例L5，S1和L4，L5節段退行件椎體滑脫患者進行了平均8.27年的長期隨訪，PLIF后在融合之上節段應用ISObar固定結果全部患者都達到椎間融合，融合鄰近'節段的脊柱功能得到了保護，91%的患者對療效表示滿意。

近年來，鄰近節段退變以多種形式成為研究和討論的話題。ISObar系統的軟穩定性已經成為防止這種現象發生的理想特性，可能最重要的一點是其維持了另一個生理性IAR。

5 鎳鈦合金彈簧棒穩定系統（Bio-Flex）

是韓國人設計發明，由1對鎳鈦合金棒和椎弓根螺釘組成作為后路動力穩定系統，Kim等[20]對103例Bio-Flex系統固定術后患者進行回顧性研究發現，Bio-Flex系統限制脊柱話動的同時保留一定的活動度，不增加鄰近椎體的退變。Cho等[17]報道術后1年MRI檢查提示患者椎間隙高度增加，椎間盤液化，有自行修復征象。其優點：能夠重新恢復脊柱正常的矢狀面的平衡，不管患者術前的腰骶角呈前凸或后凸（平腰綜合征）；容易安裝，組織損傷少，矯正前凸并發癥少。

Twin-Flex動態系統是由2對可彎曲的2.5mm不銹鋼棒和其間的平頭連接器組成，Konovesis等[18]使用Twin-Flex系統，硬性和另一種半硬性固定裝置治療退變性腰椎管狹窄的患者，隨訪27～68個月，發現3種不同內固定器械治療的癥狀改善和鄰近'節段椎間盤退變情況無顯著性差異、他們還比較了融合固定和Twin-Flex系統固定患者的術前、術后3個月X線片，發現兩組患者固定后的腰椎前凸，骶骨傾斜、椎間角度、椎體傾斜度和椎間盤指數等參數基本相當、臨床試驗證實Twin-Flex固定系統不但可以達到與傳統融合固定同樣的臨床效果，而且其固定失敗率較低，還可以保持術后腰椎的矢狀位力線，減少應力遮擋等并發癥的發生。

6 DSS系統[14]

由Spinal Concepts公司設計，尚未應用于臨床，DSS-1系統是由椎弓根釘及其后方的3mm"C"型彈性鈦棒構成，末端為直棒與椎弓根釘相接，它容許脊柱正常屈伸70%，而且運動限制較均勻，DSS-2系統由椎弓根釘及后方的4nnn彈性鈦線圈型結構構成，該裝置負荷-形變特點顯示它可均勻地限制脊柱屈伸、左右側屈以及旋轉運動的范圍。DSS的彈性結構均預置了張力負荷，可以分擔椎間盤負荷，而且這種彈性結構可以在一定程度上限制脊柱屈曲、需要注意的是DSS彈性支撐架瞬時旋轉軸與脊柱的IAR一定要盡可能地與接近，否則它可能承擔脊柱負荷地裝置，導致早期內固定失敗或松動）近期已有研究指出[14]，DSS-2的最佳瞬間旋轉軸可接近正常運動'節段，因此有可能實現較為理想彈性固定的效果。DSS系統尚處于早期階段。初步臨床研究顯示該裝置能夠緩解繼發于退行性椎間盤和椎間小關節疾病的機械性腰痛。

7 Stablilimax NZ系統[19]

得兩側利用2個獨立的同心彈簧，允許各個方向的運動。彈簧通過連接棒與整個動力固定系統結合為一體，Stablilimax NZ設計增加了被動脊柱系統在中立位的阻力，于此同時又維持了脊柱的最大活動度。其適應證包括：中到重度腰椎退行性椎管狹窄，伴有神經性跛行。禁忌證包括：超過I度脊柱前移后脊柱后移、脊柱側彎、T＜2.5的骨質疏松、治療節段有骨折后相似疾患存在骨不完整性、嚴重的脊柱不穩、屈伸運動脊柱滑移超過3mm的患者。該系統統被Khoueir等歸入全關節置換系統，并獲得了美國FDA臨床研究批準。

8 Cosmic后路動力系統

Cosmic后路動力系統的螺釘通過一個特殊的鉸鏈，在釘一棒之間進行可動的連接。這一特點能夠使載荷共同分布在內植物系統和前方脊柱之間。與剛性內固定系統相比，鉸鏈螺釘裝置允許更多的載荷通過椎間盤，同時在不降低任何旋轉穩定性的情況下，允許更多的軸向位移。Cosmic系統沒有破壞脊柱的重要結構，能夠保留椎間盤。在許多適應證方面，它是融合手術或椎間盤置換術的備選方法。如果脊柱需要矯形，那么Cosmic則不適合，必須要附加有融合治療。

9 NFlex系統

是一種動態穩定裝置，使用一種半剛性鈦質棒，一端設計有鈦質、聚碳酸氨基甲酸乙酯兩種袖套，高分子袖套發揮間隔器作用。NFlex棒的鈦質內芯有阻止脊柱與鄰近節段間的平移活動的作用。NFlex產品的構造是相同的（拉伸剛度、壓縮剛度均相同），但連接棒的抗壓縮里、抗拉伸力并不彼此管聯，因為它們由椎弓根釘兩側的高分子間隔器分別控制；抗平移力由鈦質袖套與鈦質內芯間聚合物的厚度控制，與抗屈曲、抗拉伸力也相互獨立。目前尚無臨床研究結果可供分析，但該系統的穩定性目前已有體外實驗結果。

綜上所述，無疑，要獲得對動態穩定裝置的客觀評價、明確該類裝置在各種腰椎退行性疾病治療中的地位，還需前瞻性隨機臨床研究。隨著研究的深入和內固定器械的改進，新一代動態固定系統會朝著恢復脊柱生理性穩定和進一步提高優良率的方向發展、隨著對腰椎生物力學研究的不斷深入，相關非融合及動力內固定裝置的不斷完善和改進。雖然脊柱非融合技術有許多優點，但亦有其自身需要解決的問題，如:限制節段運動范圍的程度；需要分擔異常負荷的大小；如何防止植入物失敗；如何促進椎間盤的自我修復。

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