同種異體骨與聚醚醚酮椎間融合器應用于頸椎病的薈萃分析

陳楊帆，屈一鳴，欒富鈞，牛 雄，李 波

重慶醫科大學附屬永川醫院骨科，重慶 402160

頸椎前路椎間盤切除融合術（ACDF）是治療神經根型頸椎病（CSR）或部分脊髓型頸椎病（CSM）的金標準［1-2］。ACDF的優點包括維持頸椎曲度、通過擴大椎間孔直徑及維持椎間高度實現神經的間接減壓、穩定手術節段、防止退行性病變的進展等［3-4］。自體髂骨是ACDF術中首選的植骨材料，自體髂骨植骨雖然融合率高，但易發生供區部位疼痛、應力性骨折和股外側皮神經損傷等嚴重并發癥，并且會延長手術時間、增加出血量和手術感染風險［5-9］。近年來，各種不同形狀和材料的椎間融合器在ACDF術中得到廣泛應用，其中，同種異體骨與聚醚醚酮（PEEK）椎間融合器具有與自體骨相似的彈性模量和力學性能，與自體髂骨植骨相比具有并發癥少、供體來源不受限制等優勢［10］。本研究采用薈萃分析系統評價2種材料應用于ACDF治療頸椎病的安全性及有效性，旨在為臨床治療中植骨材料的選擇提供循證醫學證據。

1 材料與方法

1.1 文獻檢索策略

通過PubMed、Cochrane Library、Web of Science、Medline、EMBASE、中國知網、萬方數據和維普網數據庫檢索同種異體骨與PEEK椎間融合器應用于ACDF治療頸椎病的相關文獻，檢索時間范圍為各數據庫建庫至2021年7月1日。英文關鍵詞為“allograft”“structural body allograft”“femoral cortical allograft”“femoral ring allograft”“allogeneic transplant”“allogeneic graft ”“homograft”“homologous transplant”“polyetheretherketone”“PEEK”“cage”“anterior cervical discectomy”“ACDF”，中文關鍵詞為“同種異體骨”“聚醚醚酮”“椎間融合器”“頸椎前路椎間盤切除融合術”。

1.2 文獻篩選

由2名研究員獨立閱讀文題與摘要，對于可能符合納入研究的文獻進行全文閱讀，確定其是否符合納入標準，若2人意見不同則與第3名研究員討論協商決定。納入標準：①隨機對照試驗、隊列研究或回顧性研究；②比較同種異體骨與PEEK椎間融合器應用于ACDF的研究；③涉及融合率、融合器沉降率、假關節形成率、再手術率中的至少2項研究結果。排除標準：①重復發表的文獻；②系統評價、薈萃分析、文獻綜述、生物力學研究及個案報道。

1.3 數據提取

數據由2名研究員獨立提取、意見不一致時與第3名研究員討論協商決定。提取數據：①研究基本信息（作者、年份、研究類型、樣本量、隨訪時間）；②患者基本信息［年齡、性別、吸煙人數、體質量指數（BMI）］；③臨床和影像學結果，包括術后頸椎功能障礙指數（NDI）、疼痛視覺模擬量表（VAS）評分、頸椎曲度、置入物沉降率、假關節形成率、再手術率、融合率等。

1.4 文獻質量偏倚風險評估

采用紐卡斯爾-渥太華量表（NOS）［11］對納入研究的病例的選擇方法、病例資料的可比性、接觸暴露評估方法進行質量評價。評價由2名研究員獨立完成，最后交叉核對，如遇分歧則通過與第3名研究員協商決定。

1.5 統計學處理

采用RevMan 5.3軟件對數據進行薈萃分析。以比值比（OR）作為二分類資料的效應指標，均數差（MD）作為連續型變量資料的效應指標，區間估計采用95%置信區間（CI）；以P< 0.05為差異有統計學意義。異質性定量分析：若I2< 50%且P≥0.05，表明各研究間無異質性，采用固定效應模型；若I2≥50%或P< 0.05，采用隨機效應模型。

2 結 果

2.1 文獻檢索結果和質量評價

共檢索出文獻486篇，根據納入和排除標準，最終8篇文獻［12-19］納入分析，檢索文獻流程圖見圖1。納入研究的8篇文獻均為回顧性研究，各項研究中患者的一般資料都具有齊同可比性（表1）。采用NOS對文獻質量進行評分，其中7分、9分各1篇，8分6篇，均為較高質量文獻。

表1 納入研究的基本特征及患者一般信息Tab.1 Basic characteristics and general patients information of included studies

圖1 文獻篩選流程圖Fig.1 Flow chart of literature screening

2.2 薈萃分析結果

納入的8篇研究包含6 950例患者，其中4 569例應用同種異體骨植骨（同種異體骨組），2 381例應用PEEK椎間融合器植骨（PEEK組）。4篇研究［14，16-18］為多節段融合，4篇研究［12-13，15，19］為單/雙節段融合。關于頸椎曲度，Wang等［17］的研究中提到PEEK組2年后末次隨訪時頸椎前凸角丟失1.5°±2.2°，同種異體骨組丟失1.9°±2.1°，差異無統計學意義（P> 0.05）。Moo等［13］、方青等［19］及Buyuk等［12］的研究中都提到，2組術后頸椎曲度、融合節段Cobb角及末次隨訪丟失角度差異均無統計學意義（P> 0.05）。2篇研究［13，19］提到2種材料都能夠很好地維持頸椎的生理曲度。各研究涉及手術時間及估計術中出血量的數據較少，因此無法進行數據分析。

2.2.1 融合率

共7篇研究［13-19］納入術后融合率的比較分析，各研究間存在異質性（I2=79%，P< 0.05），采用隨機效應模型進行薈萃分析。結果顯示，同種異體骨組融合率高于PEEK組，差異有統計學意義（OR=3.12，95%CI 1.19 ~ 8.15，P< 0.05，圖2）。

圖2 融合率的薈萃分析Fig.2 Meta analysis of fusion rate

2.2.2 置入物沉降率

共4篇研究［12-13，18-19］納入置入物沉降率的比較分析，各研究間存在異質性（I2=50%，P> 0.05），采用隨機效應模型進行薈萃分析。結果顯示，2組術后置入物沉降率差異無統計學意義（OR=0.71，95%CI 0.37 ~ 1.36，P> 0.05，圖3）。

圖3 置入物沉降率的薈萃分析Fig.3 Meta analysis of subsidence rate

2.2.3 假關節形成率

共5篇研究［14-18］納入假關節形成率的比較分析，各研究間存在異質性（I2=83%，P< 0.05），采用隨機效應模型進行薈萃分析。結果顯示，同種異體骨組的假關節形成率低于PEEK組，差異有統計學意義（OR=0.25，95%CI 0.09 ~ 0.69，P< 0.05，圖4）。

圖4 假關節形成率的薈萃分析Fig.4 Meta analysis of pseudarthrosis rate

2.2.4 再手術率

共5篇研究［12，14-15，17-18］納入再手術率的比較分析，各研究間無異質性（I2=14%，P> 0.05），采用固定效應模型進行薈萃分析。結果顯示，同種異體骨組的再手術率低于PEEK組，差異有統計學意義（OR=0.25，95%CI 0.12 ~ 0.52，P< 0.05，圖5）。

圖5 再手術率的薈萃分析Fig.5 Meta analysis of reoperation rate

2.2.5 臨床療效

共有3篇研究［12-13，19］納入NDI的比較分析，各研究間無異質性（I2=0，P> 0.05），采用固定效應模型進行薈萃分析。結果顯示，2組術后NDI差異無統計學意義（MD=-0.32，95%CI -1.33 ~ 0.69，P>0.05，圖6）。共有3篇研究［12-13，19］納入VAS評分的比較分析，各研究間無異質性（I2=8%，P> 0.05），采用固定效應模型進行薈萃分析。結果顯示，2組術后VAS評分差異無統計學意義（MD=0.02，95%CI-0.20 ~ 0.23，P> 0.05，圖7）。

圖6 NDI的薈萃分析Fig.6 Meta analysis of NDI

圖7 VAS評分的薈萃分析Fig.7 Meta analysis of VAS score

3 討 論

理想的椎間融合器應具有良好的生物相容性和表面化學性質、便于物質交換的高孔隙率、與松質骨的植骨區相匹配的彈性模量，并且在新生骨和椎間融合器之間的動態應力能夠保持材料的支撐作用［20］。自體髂骨是植骨的金標準，自體髂骨無免疫原性，它在提供機械強度的同時還能提供成骨、骨誘導和骨傳導特性，并能夠獲得滿意的融合率，但供體部位的并發癥高發生率及供體來源的有限性都是其潛在的缺點［21］。PEEK的彈性模量接近皮質骨［22］，有利于置入物與骨組織形成穩定而牢固的骨結合；它同時還兼具化學穩定性、熱穩定性、射線穩定性和良好的生物相容性，因此，PEEK是目前在ACDF術中應用最廣泛的材料［18，23］。但PEEK作為一種高分子材料，本身并不可被吸收，也不利于細胞的生長爬行，可能會影響骨融合的速度以及力學強度［24-26］，因此，PEEK材料并不是椎間融合器最理想的材料。同種異體骨具有天然三維網孔結構，富含成骨所需的各種生長因子，兼具骨傳導和骨誘導優勢，可被爬行替代。同種異體骨在保留良好成骨能力的同時還可提供前柱軸向支撐，避免椎間隙下降，可能成為PEEK椎間融合器的良好替代品［27-29］。本研究納入的文獻中有4篇報道了頸椎曲度，結果顯示，2種材料術后頸椎曲度變化差異無統計學意義；有4篇研究［12-13，18-19］描述了患者臨床療效，其中1篇將融合器是否沉降分為2組進行討論，無法與其他3篇一起納入比較；另3篇研究納入薈萃分析，結果顯示，2種材料末次隨訪時NDI及VAS評分差異均無統計學意義，表明2種材料的臨床療效相當。

融合率是評估椎間植骨融合是否成功的關鍵指標。方青等［19］的研究使用同種異體骨治療43例單節段頸椎病患者，術后3個月全部融合，表明同種異體骨具有極佳的融合效果。Vaidya等［30］的研究顯示，PEEK組患者術后全部植骨融合，同種異體骨組24例中有23例植骨融合，2組融合率差異無統計學意義。Moo等［13］的研究顯示，PEEK組融合率為100%，同種異體骨組融合率為94.3%。本研究通過薈萃分析方法比較了同種異體骨和PEEK椎間融合器的融合率，共納入7篇研究［13-19］，結果顯示，同種異體骨有較高的融合率。

假關節形成是脊柱手術中最常見的并發癥之一，可能導致頸部疼痛、CSR、CSM等不良后果，影響術后融合率和臨床療效［31-32］。Phillips等［33］的研究發現，即使是無癥狀的經影像學證實的假關節形成患者，隨著時間的推移也有很大的風險出現癥狀（67%，32/48），尤其是接受多節段手術的患者；大多數假關節形成患者的臨床結果很差，其中69%（22/32）須行翻修手術。同樣，Buttermann等［34］在一項10年以上的前瞻性研究中發現，10%的患者接受了假關節修復的翻修手術且大多數是在初次手術后的2年內進行的。Krause等［15］的研究顯示，同種異體骨組的假關節形成率（10%，7/71）明顯低于PEEK組（52%，29/56），并且PEEK組有7例患者須再次手術治療，而同種異體骨組僅1例須再手術治療。Buyuk等［12］的研究也顯示，同種異體骨組的假關節翻修率（8%）低于PEEK組（14%）。本研究通過薈萃分析發現，同種異體骨組假關節形成率和再手術率均低于PEEK組。

關于2種材料的沉降率存在一定的爭議。有研究［35］報道，由于同種異體骨對促進骨生長具有重要的生物學作用，而為了實現骨融合，椎間盤高度大多會丟失，因此，與PEEK融合器相比，同種異體骨的沉降率更高。這一觀點被McAfee等［36］所佐證，該研究發現，在腰椎融合術后的患者中應用PEEK融合器術后2年隨訪時椎間高度增加了66%。但Moo等［13］認為PEEK融合器相較于同種異體骨有更大的沉降可能性。Yson等［18］的研究則發現，PEEK組和同種異體骨組沉降率（分別為29%和28%）無明顯差異，一種可能的解釋是兩者不同的彈性模量不足以影響最終的影像學結果，另一種解釋是所有病例的置入物尺寸相似（均為13 ~ 15 mm）。關于融合器置入物尺寸對沉降率影響的研究［37-38］表明，當使用更大尺寸的置入物時，沉降率會因此降低，在腰椎融合術中，通過經腰大肌入路插入更寬的椎間融合器可以降低融合器沉降的發生率。此外，手術中的牽張、融合節段位置、融合節段數量、手術技術和鋼板的使用等因素都可能影響到置入物沉降率［39-43］。Karikari等［44］對35篇文獻進行薈萃分析，結論為置入物的類型并不影響沉降率，且置入物沉降既不影響臨床療效也不影響融合率。本研究通過薈萃分析發現，同種異體骨組和PEEK組置入物沉降率差異無統計學意義。

本研究存在以下局限性。①國內外對同種異體骨與PEEK融合器應用于ACDF的比較研究較少，且本研究納入的文獻均為回顧性研究，這種非隨機對照研究容易受到選擇偏倚、實施偏倚、混雜偏倚等影響，因此，需要開展更多的前瞻性隨機對照研究對2種材料的沉降率、融合率和患者臨床療效的長期隨訪結果進行比較。②納入的各研究在椎間融合器填充物均質性方面存在一定缺陷，可能導致統計學結果的異質性。③納入的各研究之間存在一定的統計學異質性，盡管在分析過程中采用隨機效應模型進行平衡，但還是可能對結論產生一定的影響。④本研究僅將同種異體骨與PEEK融合器進行了籠統的比較，而沒有將不同種類的PEEK融合器分類討論。⑤根據Cochrane手冊［45］推薦，每個結局指標的薈萃分析納入的研究數不應少于10篇文獻，否則不能判斷不對稱的真實性，本研究每項結局指標均未達到10篇文獻的要求，所以未進行發表偏倚漏斗圖分析。

綜上所述，本研究通過薈萃分析發現，在ACDF術中采用同種異體骨進行植骨融合治療頸椎病與PEEK融合器相比有較高的融合率、較低的假關節形成率和較低的再手術率，為臨床治療中融合材料的選擇提供了循證醫學證據。但目前相關研究較少，未來需要納入大樣本、多中心、高質量的隨機對照試驗來進一步驗證本研究結論的科學性和嚴謹性。