腰椎后路經椎弓根非融合內固定系統發展現狀

程 猛 曲 揚 董榮鵬 康明陽 周昊函 趙建武

(吉林大學第二醫院，吉林 長春 130000)

腰椎后路經椎弓根非融合內固定系統發展現狀

程 猛 曲 揚 董榮鵬 康明陽 周昊函 趙建武

(吉林大學第二醫院，吉林 長春 130000)

腰椎；非融合；動態穩定；椎弓根螺釘

1911年Albee和Hibbs初次將脊柱融合手術用于治療脊柱畸形，經過100多年的發展現已成為治療腰椎滑脫、腰椎間盤突出(LDH)、腰椎管狹窄等腰椎退行性病變的標準術式〔1，2〕。中長期隨訪資料顯示，脊柱融合手術治療腰椎退行性疾病安全有效〔3〕，但其可能導致融合節段喪失運動功能、加速相鄰節段椎間盤退變、植骨不融合及假關節形成等并發癥〔4〕。Harrop 等〔5〕通過對10 年以上脊柱融合手術的相關文獻進行分析，發現鄰近節段影像學退變發生率為34%，有臨床癥狀的退變疾病發生率為14%。生物力學相關研究表明，脊柱融合術可導致腰椎鄰近節段椎間盤壓力及活動度的增加；通過影像學長期隨訪評估發現，融合術后相鄰節段椎間盤退行性變明顯加快〔6～8〕。為解決融合術帶來的問題，Sengupta 提出了動態穩定系統的理念，可以有效控制腰椎反常活動、改變力學傳導方向、緩解臨床癥狀以及預防相鄰節段的退行性變〔9，10〕。因此，本文對各類主要腰椎動態穩定系統的最新研究進展進行綜述。

1 椎弓根螺釘-韌帶裝置

1.1 Graf系統 Graf系統是Graf于1992年設計的經椎弓根固定的人工韌帶系統，由鈦椎弓根螺釘聯合8 mm非彈性環形聚酯纖維帶組成，其原理是通過將椎間小關節突鎖定在過伸位，關節突關節作為支點，將終板和前纖維環負荷轉移到后方纖維環，防止小關節旋轉維持腰椎的穩定性，保證正常范圍內的屈伸活動并限制脊柱的前屈活動〔11〕。由于其不能限制后伸活動，改變了力學傳導方向，將腰椎負荷由前柱轉移到了后側間盤，加重了纖維環后方和小關節負荷，加速了后側間盤的退行性變，導致易出現側隱窩狹窄及神經根卡壓〔9〕。

Markwalder等〔12〕通過對39例應用人工韌帶系統患者長期隨訪，結果表明約66%的患者術后腰背痛消失，7.7%的患者術后輕微腰背痛，25.7%的患者仍有腰背痛。Kanayama 等〔13〕應用Graf系統治療退行性腰椎滑脫，手術未能實現腰椎滑脫的解剖學復位，但患者的臨床癥狀改善明顯。

因此，Graf韌帶系統適用于輕微腰椎滑脫型或屈曲型腰椎不穩的年輕患者，有利于長期臨床癥狀的緩解〔12〕，但對由關節突增生導致的側隱窩狹窄及黃韌帶褶皺引起的椎管狹窄性腰背痛應用Graf韌帶系統療效不明顯，對于腰椎側凸型的腰椎疾病Graf韌帶系統并不適用，易導致術后翻修率明顯加大。

1.2 FASS系統(Fulcrum-assisted soft stabilization system)-杠桿輔助軟穩定系統 FASS系統是由Sengupta和Mulholland設計，該裝置基于Graf韌帶系統的設計思路，在鈦制椎弓根螺釘與聚酯韌帶之間置入由高密聚乙烯制成的彈性支撐棒，當聚酯韌帶拉緊時，以支撐棒為支點，通過杠桿作用將后方的收縮力轉變為前方的擴張力，增加椎間隙高度，減少后纖維環及關節突關節的應力負荷，預防Graf韌帶系統中后纖維環負荷增加引起的椎間盤源性疼痛、側隱窩狹窄及導致的神經根卡壓。

Sengupta 等〔14〕通過一項生物力學實驗，表明了FASS 系統在尸體脊柱和脊柱模型上可以最多減少約50%的椎間盤壓力，部分限制脊柱活動度并保護其生理前凸，然而FASS系統后伸比前屈更為受限，側屈活動受限且系統承受張力大，長期使用易導致韌帶及螺釘松動，現仍處于實驗室研究階段。

1.3 Dynesys系統(Dynamic Neutralization System)-脊柱動態中立系統 動態中和固定系統(Dynesys) 由Stoll等于1994年在Graf系統基礎上改良而成，該系統主要由鈦制椎弓根螺釘、聚酯纜(Sulene-PET)、聚碳酸酯彈性套管(Sulene-PCU)組成，該系統引進了控制屈伸雙向運動的理念，在屈曲位時，聚酯纜與Graf人工韌帶系統相似，限制腰椎過屈；在過伸位時，彈性套管可起到部分支撐并限制腰椎的過伸的作用〔15〕。由于其主要依靠彈性套管卸載中柱間盤負荷，與Graf韌帶系統相比，Dynesys系統在維持椎間孔高度、預防椎間孔狹窄等方面具有優勢。

Fay 等〔16〕對應用Dynesys系統進行治療的38 例中老年腰椎椎管狹窄癥患者(平均年齡63.7 歲)進行了回顧性研究，評估了術前及術后的癥狀、功能和影像學表現，平均隨訪時間達41.4個月，腰椎活動度(ROM)、視覺模擬量表(VAS)評分、 ODI評分均明顯改善，其中21.1%的患者術后發生了椎弓根螺釘松動。Yu等〔17〕對60例多節段腰椎退變性疾病的患者進行了3 年的隨訪研究，其中包括Dynesys 系統(35例)和PLIF(25例)，應用Dynesys系統進行治療的患者術后VAS 評分和ODI 評分比PLIF 組有明顯改善，保留了更大的活動度。

然而，Haddad 等〔18〕對應用Dynesys 系統和傳統融合術的患者進行了4 年的隨訪，結果顯示患者對傳統融合手術的滿意度更高(87.5% vs 68.8%)，因此其認為應用Dynesys系統治療腰椎退行性疾病不具有明顯優勢。

綜上，Dynesys系統主要適用于節段性腰椎不穩所導致的椎管狹窄、椎間孔狹窄。該系統禁忌用于腰椎骨折、感染、峽部裂型腰椎滑脫、退行性變腰椎滑脫>Ⅰ°～Ⅱ°、關節突切除等。Dynesys系統保留了手術節段的部分活動度，改善了生物力學性能，降低了小關節及腰椎間盤負荷，進而延緩椎間盤退變，但其可能導致腰椎后凸畸形、螺釘松動、裝置移位或斷裂等并發癥〔19〕。此外，Dynesys系統在X線下時聚酯纜及彈性套管不顯影，不利于術后影像評估。

2 椎弓根螺釘-半剛性連接裝置

2.1 DSS動態穩定系統(Dynamic Stabilization System) Sengupta等將DSS系統用于臨床以彌補FASS系統的不足，生物力學研究表明，在屈曲位時，強大的負荷可以導致FASS系統術后早起內置物失敗。DSS系統目前有兩種類型，DSS-Ⅰ型主要由椎弓根螺釘及3 mm的“C”型彈性鈦棒構成，可提供部分腰椎屈伸活動；DSS-Ⅱ系統是DSS-Ⅰ型系統的改良版，主要由椎弓根螺釘及4 mm的彈性鈦線圈構成，可以均勻的限制脊柱的屈伸、側屈及旋轉活動〔20〕。兩種DSS系統均預置了張力負荷，可以減小前方間盤負荷，而DSS-Ⅰ型系統安裝時需盡可能與腰椎的瞬間旋轉軸(IAR)相一致，否則易導致早期內固定失敗，而DSS-Ⅱ型IAR與正常節段基本一致，有可能成為理想的彈性系統。

Sengupta等〔21〕于2006年對16例腰椎間盤源性腰背痛患者進行了臨床研究，經過2年隨訪，ODI從術前的65%降到27%，VAS評分從術前的7.3降到3.7，術后2年無內固定失敗病例。目前，DSS系統的研究處于初步節段，生物力學及臨床尚需進一步研究。

2.2 IsobarTTL系統 1997 年美國Scient'X公司首次公開Isobar TTL 系統〔22〕并于2年后通過FDA 認證為腰椎融合輔助系統，其是一種基于椎弓根螺釘的半剛性內固定系統，該系統由鈦制椎弓根螺釘及包含一個受控微動關節的鈦合金棒組成，具有±0.4 mm的縱向位移，± 2°的活動度，可承擔固定節段不同方向和運動平面的載荷，進而預防鄰近節段退行性變。

Benezech等〔23〕認為Isobar系統適用于：(1)椎間盤源性腰椎不穩；(2)Ⅰ°、Ⅱ°的腰椎滑脫；(3)醫源性腰椎不穩(椎扳切除術、單側小關節切除術)；(4)脊柱骨折及脫位、椎管狹窄及脊柱融合失敗后，預防相鄰節段退行性變，禁忌證主要有：(1)雙側腰椎滑脫；(2)Ⅲ°、Ⅳ°的腰椎滑脫；(3)雙側小關節切除；(4)椎間隙狹窄>50%；(5)腰椎側凸；(6)胸腰椎骨折；(7)嚴重骨質疏松。Isobar系統接近生理曲度，可維持椎間高度及腰椎活動度，減少應力遮擋，預防相鄰節段間盤進一步退變，然而，該系統對鄰近節段間盤的保護性作用尚需臨床進一步證明，目前國內外尚無有力證明，因此長期結果有待進一步觀察研究。

2.3 Bio-flex系統(Bio-flex dynamic stabilization system) 2004年韓國學者樸慶佑首次提出了Bio-flex系統，該系統由鈦制椎弓根螺釘和鎳鈦記憶合金帶螺旋連接棒構成其通過連接棒使椎體前中柱的應力分配得到平衡，更接近生理狀態的應力分配方式，保留了腰椎的部分活動度，材料采用“記憶合金”——鎳鈦合金，在發生形變后可以自行恢復到原來狀態。

Kim等〔24〕對103例采用Bio-flex系統治療的患者進行了回顧性的分析，結果表明術后腰椎獲得動態穩定，可保留腰椎的部分活動度，預防相鄰節段的退行性變。Cho等〔25〕對應用Bio-flex系統做了進一步的研究報道，術后隨訪1年并行MRI檢查發現椎間隙高度增加，部分間盤出現液化現象，有自愈傾向。

綜上，Bio-flex系統能夠最大限度的維持腰椎活動度，預防相鄰節段間盤的退行性變，恢復脊柱矢狀面平衡，保護腰椎正常生理曲度。然由于應用臨床時間較短，其遠期臨床療效有待進一步觀察。

2.4 K-rod動態穩定系統(K-rod Posterior Dynamic Rod System) K-rod動態穩定系統由新型聚醚醚酮樹脂(PEEK)包裹鈦纜制成的彈性棒、鈦合金椎弓根螺釘及鈦合金套管組成，其構造相對簡單，手術步驟和傳統融合手術的釘棒系統相同，適合微創手術操作。K-rod動態穩定系統可以維持椎間隙高度及神經根孔的形態，有效降低椎間盤壓力，預防相鄰節段退變。K-rod動態穩定系統還具有多樣化組合方式，可以行多節段的非融合手術操作，也可以與融合內固定系統雜交手術。

Schnake等〔26〕研究發現，K-rod系統可以顯著減少術后鄰近節段代償活動，降低鄰近節段壓力負荷，延緩退行性變。Sengupta等〔27〕回顧文獻后認為，后方非融合內固定系統在椎間盤和小關節退變的早期可采用，而在退變的晚期傳統融合內固定術是最佳治療方法。Putzier等〔28〕認為K-rod系統可以很好地防止術后運動節段的進一步退變，與單純髓核摘除術相比，可部分限制腰椎活動度，卸載部分壓力負荷，但它并不適用于需要多節段廣泛減壓的患者及腰椎畸形的患者。

可以認為，K-rod動態穩定系統適用于：(1)中青年短節段的腰椎間盤突出癥患者；(2)腰椎管狹窄癥；(3)腰椎輕度不穩、Ⅰ°腰椎滑脫癥；(4)復發的腰椎間盤突出癥者。而嚴重骨質疏松、先天性腰椎管狹窄癥及Ⅱ°以上腰椎滑脫癥者為其禁忌。目前對K-rod動態穩定系統的臨床報道大多為短期研究，術后臨床癥狀明顯改善，短期影像學隨訪椎間隙高度、腰椎活動度未見明顯異常，中期及長期隨訪研究尚需進一步研究。

綜上所述，多種非融合系統可分為椎弓根螺釘-韌帶裝置和椎弓根螺釘-半剛性連接裝置，其中，Dynesys系統及K-rod系統應用較為廣泛，臨床療效值得肯定，兩者皆有非融合系統可控制腰椎反常活動、改變力學傳導方向、緩解臨床癥狀以及預防相鄰節段的退行性變等特點，K-rod系統與Dynesys系統除可提供非融合方案外，還提供了彈性棒組件與融合棒組件銜接功能，完成非融合與融合多樣化組合手術方式，可以行多節段的非融合手術操作，也可以與融合內固定系統雜交手術，進一步擴大了其適應證；非融合系統更復合近人體生理結構，體外研究也證明這一點。

傳統融合術作為經典手術治療腰椎疾病有很多的優點，然而術后降低腰椎活動度，易引起相鄰節段間盤退行性變等為其弊端，因此，非融合系統應運而生，其可最大限度地卸載相鄰節段間盤負荷，改變力學傳導，重建脊柱的動態穩定，延緩相鄰節段的退行性變，將成為脊柱外科發展的趨勢。現在，多種非融合技術仍處于不同的發展階段和臨床研究中，作為一種創新型的系統，臨床短期療效顯著但長期療效需要進一步隨訪研究。

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〔2016-11-24修回〕

(編輯 郭 菁)

吉林省衛生計生科研課題計劃書(青年課題)(3D514CJ93429)

趙建武(1966-)，男，博士，主任醫師，教授，碩士生導師，主要從事脊柱脊髓疾病的診斷與治療研究。

程 猛(1991-)，男，碩士，主要從事脊柱外科方面的研究。

R587.3+2

A

1005-9202(2017)04-1027-04；

10.3969/j.issn.1005-9202.2017.04.109