腰椎后路固定融合術后鄰近節段退變的研究進展

沈為光，何伯圣，龔沈初

(南通大學第二附屬醫院影像科，江蘇 南通 226001)

隨著腰椎椎弓根螺釘固定手術的發展和應用，腰椎后路固定融合術(posterior lumbar interbody fusion，PLIF)已成為脊柱外科經典并廣泛用于腰椎退行性疾病的一種手術方式，這種手術方式對退行性腰椎病變的療效較好，但術后出現的鄰近節段退變(adjacent segment deterioration，ASD)的問題也引起了學者們越來越多的關注[1-3]。

ASD是一個廣義概念，指腰椎融合節段鄰近節段(上位或下位節段)椎間連接的退行性改變，包括椎間盤高度丟失、椎體滑脫、椎間盤突出、骨贅形成、關節突關節病變、椎體壓縮性骨折等[4]。ASD主要分為兩種，一種是僅有影像學表現，如鄰近節段的椎間盤信號降低、椎間隙狹窄、椎體骨贅形成以及椎小關節的退變等，稱為鄰近節段退行性變(adjacent segment degeneration，ASDeg)。這僅僅是影像學上的改變，患者并無相關的臨床癥狀。另一種則是影像學和相關的臨床癥狀同時存在，稱為鄰近節段退變性疾病(adjacent segment disease，ASDis)[5]。日本骨科協會評分標準降低≥4分或鄰近節段出現神經根疼痛或馬尾綜合征時可診斷為ASDis[6]。PLIF后ASD在不同文獻中的稱謂不一，容易混淆，但現在大部分學者將ASD看作是單純影像學上的ASDeg。

關于ASD發生率的報道較多，但由于每篇文獻納入研究的樣本量、隨訪時間以及評估方法不同，所以報道的發生率也存在差異。研究發現，PLIF后ASDeg的發生率為11%～100%，而ASDis的發生率為0%～28%[7]。Meta分析顯示，PLIF后ASDeg的發生率為21.3%～31.9%，而ASDis的發生率為6.4%～10.7%[8]。現就近年來PLIF后ASD的研究進展綜述如下。

1 ASD的機制

國內外學者為明確ASD的發病機制及影響因素進行了大量研究，但由于ASD的病因比較復雜、影響因素眾多以及各研究納入的樣本量和研究方法不同，得出的結論也不同。盡管ASD的確切發病機制尚未完全明確，但大部分學者認為PLIF術后鄰近節段(上位或下位節段)活動度增加、椎間盤內壓力增高以及關節突關節負荷增大等生物力學改變是導致ASD發生的主要原因。Imagama等[9]研究表明，行腰4～5固定融合術后鄰近節段椎體的活動度較術前有所增加。Yurube等[10]的研究發現，術后鄰近節段椎間盤內的髓核細胞、纖維環以及脊索細胞數目較術前有所減少。

在脊柱生物力學方面，椎間盤與關節突關節都有重要作用。正常情況下，椎間盤主要承擔脊柱前部的負荷，而關節突關節主要承擔脊柱后部的負荷，同時也可抵抗椎體間的壓力、切力及扭力，保護椎間盤免于過度扭轉而造成的損傷。此外，在腰背部屈伸活動中椎間盤能限制腰椎的軸向旋轉、防止腰椎滑脫、維持椎體穩定性。手術節段的固定融合制動會使鄰近節段的椎間盤和關節突關節的壓力負荷代償性增加，從而改變鄰近節段的生物力學特點。生物力學的改變會導致鄰近椎間盤以及關節軟骨負荷過重。炎癥可導致椎間盤退變以及軟骨內環境的調控機制受損，繼發細胞外基質降解破壞、關節滑膜破壞、供應關節的血管破壞[11]。

雖然大部分研究認為生物力學的改變是引起ASD的重要機制，但也有研究認為ASD僅僅是隨年齡增長而自然退變的過程，不是生物力學改變的結果[7]。Videbaek等[12]對PLIF手術患者進行8～13年的隨訪發現，行手術治療的患者與非手術治療的患者術后ASD的發生率基本一致，表明手術并未增加ASD的發生。而黃曉川等[13]的回顧性研究認為，鄰近節段的自然退變進程較融合固定更重要。因此，ASD也需要將腰椎的自然退變這一因素考慮在內，而不能將病因都歸因于生物力學改變。固定融合手術是否對ASD有影響，最理想的研究方法是在相似的人群范圍內比較手術與非手術患者ASD的發生率，但在實際臨床隨訪研究中，因年齡問題而難以將自然退變這一因素排除在外，所以無法得到確切結論。生物力學的改變和自然退變的進程都是ASD的重要發病機制，但兩者的影響程度目前還未明確。

2 ASD的影響因素

ASD的影響因素主要有患者自身因素和手術相關因素兩方面，自身因素包括術前鄰近節段已存的退變、年齡、性別、骨質疏松和絕經狀態、體質指數(body mass index，BMI)；手術相關因素包括內固定的植入、融合節段的長短、術后矢狀面的平衡、手術對脊柱后方復合體的破壞等。

2.1患者自身因素

2.1.1術前鄰近節段已存在的退變 包括術前鄰近節段椎間盤和鄰近節段關節突關節已存在的退變。Lee等[14]的研究表明，鄰近節段如果術前已存在退變表現，則術后鄰近節段發生ASD或ASD加劇的概率會顯著增高。Anandjiwala等[15]的前瞻性研究回顧性分析了74例連續PLIF手術患者，隨訪5年發現，術前有相鄰節段椎間盤退變跡象的患者術后ASD的發生率明顯增加。

2.1.2年齡 腰椎椎間盤中蛋白多糖和水分的含量會隨著年齡的增長而逐漸下降，腰椎的載荷也會由椎間盤轉移至關節突關節，從而導致關節突的載荷增加，促進ASD的發生。Lee等[16]對行PLIF的490例患者進行平均51個月的隨訪發現，年齡>60歲的患者術后ASD的發生率是年齡≤60歲患者的2.5倍。之前提到ASD也需將腰椎的自然退變這一因素考慮進去，但單純考慮年齡的影響比較困難，且一般手術患者的年齡都偏大。

2.1.3性別 性別與ASD的發生無明顯相關性。Anandjiwal等[15]對74例行PLIF的患者進行前瞻性隊列研究發現，性別與ASD的發生并無相關性。Kim等[17]對69例腰椎手術后的患者行>5年的隨訪結果顯示性別與ASD的發生無相關性。同樣，高勝山等[18]、黃覓等[19]認為，性別與ASD的發生無明顯相關性。

2.1.4BMI BMI與ASD的發生有一定的相關性。Ou等[20]對190例行PLIF手術的患者行22～66個月隨訪發現，BMI>25 kg/m2的患者ASD發生率明顯增加。Liang等[21]的研究發現，BMI是術后ASD發生的重要危險因素之一。在目前的研究中，BMI>25 kg/m2被認為是術后ASD發生的一個重要危險因素，BMI越大，患者脊柱受到的縱向負荷力越大，發生退變的概率越高[22]。

2.1.5骨質疏松和絕經狀態 雖然關于這兩方面與ASD發生的相關性研究較少，但大部分學者認為它們與ASD的發生有一定關系。女性絕經后骨含量會急劇下降，導致固定螺釘松動，手術矯正的力線會再次失衡，從而導致ASD的發生。Park等[23]認為，絕經狀態與骨質疏松是腰椎融合固定術后誘發ASD的危險因素。

2.2手術相關因素

2.2.1內固定的置入 Chen等[24]研究認為，內固定的置入制動了手術節段，代償性增加了鄰近節段椎間盤及關節突關節內的壓力，加速了其退變。但Ma等[25]的研究認為，內固定置入的風險主要源于螺釘，經椎弓根置入螺釘時，如果穿入位點選擇不當可能會損傷到鄰近節段的終板及椎間盤，從而使鄰近節段的載荷發生改變，最終導致鄰近節段的退變。

2.2.2融合節段的長短 融合節段數也是影響ASD發生、發展的一個重要因素。與單節段相比，長節段的固定融合會使剩余節段的載荷進一步增加。趙宇等[26]對不同融合節段數的135例行PLIF手術的患者的中遠期預后進行比較發現，多節段融合患者ASD的發生率高于單節段和雙節段融合患者，分析可能是由于多節段融合的力臂過長，導致鄰近節段受壓增加。

2.2.3術后矢狀面的平衡 Tang等[27]對76例行PLIF手術的患者行至少5年的隨訪發現，手術節段前凸角重建不良會導致術后鄰近節段的前凸角增大，術后矢狀面失衡會增加后柱的負荷及鄰近節段的剪切力。Soh等[28]發現，PLIF術后單個手術節段前凸角<15°的患者發生了ASD。

2.2.4手術對脊柱后方復合體的破壞 脊柱后方復合體主要承擔脊柱后方的壓力負荷，起著張力帶的作用，如果手術過程中破壞了這些結構會導致脊柱失穩，同時也增加了鄰近節段的載荷，從而增加術后ASD的發生率。手術對脊柱后方復合體的破壞主要包括關節突破壞以及后方棘突韌帶復合體破壞。

關節突除承擔著脊柱后方的外載荷，同時也能限制椎間盤的過度旋轉。Min等[29]對手術患者的隨訪發現，18例行腰椎前路融合固定術的患者術后ASD發生率為44%，30例經后路手術的患者術后ASD的發生率為82.6%，后路術后ASD的發生率明顯高于前路，這可能與前路手術對關節突關節的破壞較少有關。關節突損傷多源于椎弓根螺釘置入，對神經根進行充分減壓時往往需要咬除部分下關節突，從而影響鄰近節段的穩定性，增加術后ASD的發生率。

李超等[30]認為，保留頭端后部韌帶復合體結構的完整性可減少術后ASD的發生。脊旁肌的牽引在手術過程中是不可避免的，如果肌肉受損不能承受足夠的力量，可能會加速ASD的發生。Hui等[31]研究表明，脊旁肌的牽拉損傷可導致相應節段的椎間盤退變。韌帶復合體張力帶的切除以及脊旁肌的損傷也可能是ASD的促發因素。傳統PLIF往往需行全椎板切除減壓，這樣會使上鄰節段的棘上韌帶和棘間韌帶失去“錨點”，從而導致鄰近節段穩定性下降。

3 ASD的治療

PLIF術后ASD的發生已非常普遍，但并不是術后發生ASD的患者都會有臨床癥狀。對于僅有影像學改變但無臨床癥狀的患者可選擇保守治療；但對于術后出現腰痛、間歇性跛行等癥狀的ASDis 患者，須行二次手術治療，再次手術的目的仍然是減壓以及重建脊柱的穩定性。由于ASDis再次手術在一定意義上屬“補救性手術”，一般手術效果不佳。手術主要包括充分減壓和廣泛固定融合。Chen等[32]對39例ASDis患者行再次手術治療后5年發現，77%的患者效果滿意，但仍有5例患者經鄰近節段充分固定融合后臨床療效仍欠佳。

二次手術的方式有多種，最常見的是后路翻修手術，即行椎板切除減壓，更換原內固定或延長內固定融合手術，主要包括腰椎后路融合內固定術、腰椎經椎間孔融合內固定術、腰椎后外側融合內固定術以及皮質骨軌跡螺釘內固定術。除后路入徑，腰椎前路融合內固定術也是處理ASD的一種方式，由于其不會對后方的關節突關節及韌帶造成損失，所以對脊柱的穩定影響不大。腰椎側方融合內固定術是從腹壁側方自然腔隙入路，該術式創傷小，保留了前后韌帶的張力帶作用、不損失關節突關節，維持了脊柱的穩定性。Palejwala等[33]報道了一組通過腰椎側方融合內固定術處理腰椎術后ASD患者的病例，結果發現效果確切，再次手術后各項評分均明顯改善。當然也有部分腰椎術后ASD患者通過單純減壓手術達到了緩解癥狀的目的，因此不需要再進行大范圍的減壓和融合。二次手術患者的年齡一般較大，手術風險相對較高。單純減壓手術主要包括后路椎板切除和內鏡下減壓手術。目前對于腰椎術后ASD的處理方式有多種，手術方式的選擇需要后續大樣本研究結果的指導，同時也須考慮患者的個體化需求、全身情況以及術者經驗。二次手術的難度相對較大，所以ASD重在預防。

4 ASD的預防

有資料表明，因腰椎退行性病變而行PLIF手術者，20%～40%遠期療效不佳者是由ASD引起[34]。所以，脊柱外科醫師在行PLIF手術前應仔細了解鄰近節段的情況，充分考慮融合方式及內固定器械的影響，制訂出一個詳細、個性化的手術方案。如果術前已存在ASD更需考慮是否行一期融合。

隨著對PLIF術后影響ASD發生因素的逐步了解，脊柱外科醫師以及器械研發商都在尋找方法以減少術后ASD的發生，如選擇經椎間孔鏡椎間盤切除術、單純椎間盤置換術、動態內固定系統(Wallis、Dynesys動態內固定系統)等改變鄰近節段的生物力學，或選擇減少軟組織損傷的手術方式(如經皮椎弓根螺釘固定、單側椎弓根螺釘固定聯合經皮椎弓根螺釘固定)等，相關研究表明效果良好[35-36]。但上述方法均缺乏長期隨訪數據，同時由于術后ASD的病因尚未明確闡明，因此無法通過控制單一因素達到預期目的。

5 小 結

ASD可視為PLIF手術的遠期并發癥，因此外科醫師手術前必須對患者的整體情況進行全面了解，評估術后ASD發生的可能性，同時做好相應的預防措施。根據具體情況選擇適合的手術方式，從而達到更好的治療效果。目前研究的熱點和難點是評估和明確各因素對術后ASD發生的影響程度，如何減少和延緩術后ASD的發生，未來仍需進一步行多中心、大樣本研究。目前PLIF術后ASD研究的關注點多集中在椎間盤的退變、椎間隙高度的丟失、脊柱失穩等方面，而對關節突關節的研究較少，其可作為進一步的研究對象。