腰椎間融合器的臨床研究進展分析

文/卓福歡，賓國龍，羅金杭，官世春，韓瀚

腰椎退行性疾病并非單一疾病，而是一個疾病類型的總稱，它所引發的一系列腰椎間病變都屬于脊柱外科疾病范圍。該病產生的原因大多數是因患者長時間勞累或劇烈運動，導致腰椎小關節退變或椎間盤髓核水分丟失，臨床上患者有明顯的腰痛、腰酸軟等癥狀，嚴重影響其生活和工作。治療上主要采用藥物治療、中醫理療、手術治療等方式，其中椎間融合手術是現代醫療上應用最多的治療方法，包括各類植骨融合術式，可有效解除患者的腰椎疼痛、椎間突出、腰椎屈伸、側向、旋轉不穩等痛苦[1]。

1 腰椎椎間融合器的產生和發展

Cloward（1953）率先提出后路腰椎融合術（PLIF）， 該手術作用于腰椎和下方脊椎，一般位于腰4/5處，或腰5/骶1節段，主要目的是阻止脊柱目標節段的活動，用來治療腰椎椎間盤退變性疾病[2]。但PLIF 此時僅是一種單純的椎間植骨構想，還存在一定缺陷，諸如椎體經常不融合且可能出現假關節，椎間隙高度不足，無法徹底解決根管狹窄，小關節承受異常應力等問題。Badgy (1983)在PLIF理論的指導下設計出一種名為“Bagby”的籠型物，以馬為實驗對象治療“Wobbler”綜合征，1986年與Kuslich一起研究制造出一種網籠內置器具（Cage），而作用于人類椎體的內置物被稱為“BAK-Cage”，其中空處可容納各種移植骨，且能夠承受住椎體間的強大應力，這便是最早的椎體融合器。其后隨著制造工藝的提升和新材料的不斷開發，先后又產生了很多不同類型的Cage ，按手術入路來分主要包括：前路椎間融合（ALIF）型Cage，具體有楔形（Synthys-Cage）、 圓柱形（Danek-Cage），垂直放置型（TMC-Cage）等；后路椎間融合（PLIF）型Cage，一般有圓柱中空（BAK-Cage）、線形螺紋（Ray-TFC），開放性的方柱形（CFRP-Cage）等形式，當前外側入路椎間融合主要使用單枚長柱形（BAK-Cage），其材質也多種多樣，比如碳纖維、鈦合金、不銹鋼、醚醚酮材料、可吸收材料等[3]。

2 結合Cage進行腰椎融合的優點和不足

Cage聯合椎弓根螺釘系統實施腰椎滑脫手術，以“撐開一加壓”治療理論為指導，Cage可很好地緩解患者脊柱的軸向載荷，起到輔助支撐的重要作用。Cage植入具有快速穩定滑脫椎體、展開椎間隙、保持椎間高度、恢復椎管容積的作用，可為融合椎體間植骨創造良好的生物力學條件。但是不應單獨在腰椎手術中使用Cage，因為Cage雖然具有較強的軸向承壓能力，但無法有效控制應力和張力，非常容易在屈伸狀態下出現脫落、移位、形變等問題，應將Cage與椎弓根螺釘系統有機結合，聯合應用于腰椎手術中。可利用Cage提高脊椎前、中柱的穩定性，而利用椎弓根螺釘系統彌補其后柱控制不力的缺陷，確保三柱穩定，可有效避免椎體內植骨在巨大應力下而出現斷棒、 拔釘和融合器變形、錯位等情況，對治療腰椎滑脫癥成效顯著[4]。

3 不同材質的腰椎融合器的臨床應用研究

椎體融合器在發展過程中因使用的材質不同分為多種類型，諸如生物型、金屬型、復合材料型、可吸收材料型等種類，其臨床研究內容如下：

3.1 生物型Cage

包括自體骨移植和同種異體股骨環兩種。首先，自體骨以病人自身骨塊為移植材料，一般是通過減壓咬除髂骨、椎板、關節突等部分獲得的碎骨，自體骨具有機體適應性強，移植率高等顯著優勢。雖然目前也有用硫酸鈣材料的人造替代骨來移植的實踐研究，但Hy Kristian等通過臨床研究證實，以添加了骨髓抽取液的硫酸鈣顆粒來替代自體骨用于腰椎間融合其療效并不理想，而且容易產生各種并發后遺癥。其次，同種異體股骨環（FRA）主要是按照植骨的形狀和具體尺寸的要求，通過切割、組裝同種異體股骨塊來移植，手術中通常采用前路植入椎間隙的方法實現椎體融合，這也是有效降低因采取自體骨而引發諸多并發癥的重要方法。其最大優勢就是可以杜絕在CT檢查中產生偽影問題。FRA的皮質厚度與其抵抗軸向壓力的能力呈正比例關系，這在生物學實驗中也得到了證實，而且椎板螺釘與椎弓根螺釘都有助于促進單節段同種異體股骨進行融合。但是，這種移植方法仍存在弊端，最為明顯的就是可導致疾病傳播和擴散，還因為缺少骨傳導和骨誘導能力很容易產生假關節等后遺癥，這便影響了其臨床應用和推廣。

3.2 金屬型cage

自Bagby椎體融合器誕生以來，后續又產生了很多種金屬材料的融合器，而鈦合金材質的cage為多數。以垂直放置（TMC）融合器為例，TMC融合器又被叫做“鈦籠”，它采用垂直放置形式，以鈦合金為材料外形呈網籠狀，使用時可按需要裁剪為不同的長度。這種融合器的最大優點是可及時穩固脊柱前柱，且可初步恢復椎間隙高度，通常被用于對椎體次全切除術后的脊柱穩定性重建，但TMC外緣較銳利，椎體融合后常出現下沉、斷裂、偏斜等情況。Linh Q. Vu, Ryan Z. Amick等通過研究發現，采用前路方式應用TMC結合釘棒系統進行植骨，可有效治療化膿性脊椎炎，從CT影像檢查結果來看，椎體重建效果較好，臨床證實此融合器輔助手術治療可有效降低繼發炎癥的風險。同時通過對一組腰椎結核病人采用前路病灶清除、 TMC植入并配合椎弓根螺釘穩固的方式進行治療，對治療后患者進行4年定期隨訪，結果顯示治療后患者雖然仍存在一定的TMC下沉情況，但其整體療效顯著，骨性融合效果較好，表明TMC對手術治療腰椎結核疾病效果較好。

3.3 復合材料型cage

復合材料主要包括碳纖維材料和聚醚醚酮材料，比較有代表性的有1/F融合器和PEEK融合器。1/F的特點是放射可透，在影像檢查時偽影較少，它采用矩形結構，植入過程中無需大量切除小關節，且插入椎間隙時不會對神經根造成過度影響。唐冰，張瓊等[3]在治療腰椎退行性病變疾病的研究中，采用后路椎體間融合法，在1/F融合器中混合植入患者減壓后咬除的自體骨粒和陶瓷粒，通過3年隨訪觀察，治療效果顯著，有效治療率高達85.5%。另有相關研究表明，經前路植入融合，雖有利于改善后椎間隙高度，但易造成術中出血和感染，且其軸向旋轉和后伸應力難以有效控制，需要與棒釘系統配合使用。PEEK融合器早在1997年就開始用于臨床治療，基于聚醚醚酮材料特性，其彈性模量與人體骨性更接近，產生的應力遮擋作用更小，可增強骨融合效果。PEEK融合器表面呈輕微齒狀突起咬合力不強，融合術中需要聯合椎弓根螺釘內固系統。杜國興等[4]使用PEEK融合器對60例腰椎退變且前凸患者實施360 度環形融合術，經過5年隨訪85%以上的患者治療效果良好，未見相關并發癥，椎間融合率為97.6%，但對糾正后的腰椎前凸保持效果不夠理想，個別患者仍存在一定的椎間畸形。

3.4 可吸收材料型cage

可吸收材料是可水解和酶解，與生物體高度融合，能被生物體有效吸收的高分子材料，聚乳酸（PLA）是可吸收型椎間融合器的常見材質，PLDLLA融合器是其主要形式。可吸收材料cage作為一種新技術，目前在臨床應用上還不多，其植入融合初期易發生開裂、移位、形變等問題。李繼友[5]報道，20例經后路使用PLDLLA融合器的患者，其中12例患者其融合器周圍產生了骨溶解現象，必須實施融合器取出手術，結果表明PLDLLA材料的融合器具有較強的溶骨性，不適合用于椎間融合手術治療。

4 結語

腰椎間融合器自誕生以來，經歷了多次發展和創新，產生了多種材質的不同融合器，經過臨床研究證實它們各有特點和利弊，臨床植骨治療時應結合具體椎間病癥，采用適當的手術入路，合理挑選椎間融合器，以達到最佳的治療效果。未來新型腰椎融合器必將朝著更高的生物融合性、更好的骨替代性、更便捷的骨植入性等趨勢發展。