人工颈椎间盘置换术研究论文

【关键词】研究进展

自20世纪50年代以来，颈前路减压植骨融合术（anteriorcervicaldiscectomyandfusion，ACDF）一直是治疗颈椎间盘突出引起的脊髓病变和神经根病变最有效的手段，随着研究的深入，其引起的并发症逐渐被人们认识，主要表现为：（1）颈椎的正常生物力学改变，手术节段丧失运动功能，相邻节段退变加速。目前认为这是由于术后相邻节段应力和活动度代偿性增加所致，颈椎屈曲时融合节段上、下节段椎间盘内压可分别增加73％和45％〔1〕。（2）植骨不愈合，假关节形成。Bohlman〔2〕的一项研究显示此并发症的发生率为13％，其中67％的患者出现相关症状，17％需要重新手术治疗。ACDF出现的并发症迫使人们探索新的手术方式，人工颈椎间盘置换术（totaldiscreplacement，TDR）因其独有的优势得到迅速发展。

1TDR的优势

TDR能够结合前路减压和椎体间关节成形的特点，即保持前路的减压效果和保持颈椎正常的活动度，弥补了ACDF的不足，近年来为越来越多的脊椎外科医生所青睐。与ACDF相比TDR有其独特之处：（1）能够维持颈椎正常的活动度，防止邻近节段因过度活动而代偿性应力增加而导致退行性变，且早期临床效果与融合术相似。Goffin〔3〕通过对40人颈椎活动度进行X线透视检查，第1组10人为正常人，第2组10人曾行C5、6融合术，第3组10人曾行C5、6颈椎间盘置换，第4组10人患有C5、6颈椎关节强硬，结果发现曾行颈椎间盘置换的患者颈椎活动度与正常人无显著性差异。（2）患者术后可早期恢复活动。ACDF术后患者一般都要佩戴矫形器防止颈椎过度活动以利于骨融合，但TDR患者一般术后1~2周可恢复一般活动，避免了因颈部长期制动引起的颈部肌肉萎缩及受限感。（3）植入假体具有与天然椎间盘相似的特性，可吸收震荡，起到缓冲的作用。（4）由于不需从髂骨取材，避免了局部并发症的出现。

2假体材料及种类

在人工颈椎间盘的发展进程中，出现了多种材料和多种形状的假体，目前应用最多的材料是钛合金、钴铬合金、不锈钢和超高分子量聚乙烯。钛合金拥有最好的抗腐蚀能力和组织相容性，而且对MRI的干扰最小，因此可作为假体表面与上下椎体接触的良好选择，有利于骨质的生长以维持假体的长期稳定性；钴铬合金硬度很高，有很好的耐磨性，在关节成形术中也得到广泛应用；超高分子量聚乙烯的耐磨性较差，但是摩擦系数较低，而且有较强的吸收震荡能力，因此能形成低摩擦的关节面；不锈钢的硬度较钴铬合金差，但延展性较好。

按照应用材料的种类，人工颈椎间盘可分为金属-金属假体和金属-聚合物假体。金属-金属假体主要有Bristol和Prestige（Ⅰ，Ⅱ，ST，LP），金属-聚合物假体有ProdiscC、PCM和Bryan。金属-金属假体跟金属-聚合物假体相比，前者具有较强的抗磨损性，磨损产生的颗粒数量上明显较后者少，但小颗粒却较后者多，吸收震荡的能力也较后者差，但是，LeHuec〔4〕研究了金属-金属和金属-聚乙烯人工腰椎间盘的震荡吸收能力，结果显示两者无明显差别，这可能提示了聚乙烯对震荡吸收的有限性。

3适应证和禁忌证

与其他手术类似，TDR也有其适应证和禁忌证，目前国内外尚无统一的标准，但存在一些普遍认同的准则。

3.1适应证

（1）椎间盘变性并且出现颈部疼痛或脊髓病变或神经根病变，非手术治疗无效；（2）拟手术节段位于C3、4~C6、7；（3）骨已发育成熟；（4）颈椎中、后柱结构正常，侧位的过屈、过伸动力位片显示颈椎稳定等。如果患者是由于单纯的椎间盘变性而出现疼痛，但没有神经受压的情况，则不在手术适应证范围内〔5〕。

3.2禁忌证

（1）伴有骨质疏松、骨量减少或其他骨代谢性疾病;（2）病变超过2个节段；（3）邻近节段曾行融合术；（4）以前的手术留有严重的瘢痕，病变节段后部有小关节病；（5）慢性感染、肿瘤、全身代谢或者系统疾病、相关的金属过敏；（6）类风湿性关节炎或强直性脊柱炎等引起的手术节段的畸形；（7）影像学上显示脊椎屈-伸不稳，颈椎骨性椎管狭窄等。

4生物力学

颈椎的生物力学比较复杂，因为其运动需要椎骨钩突关节、椎间关节和平面小关节的协调。人工椎间盘应用的基本目的是保存受损节段的活动性同时又避免邻近节段出现退变，颈椎在矢状面和冠状面良好的活动度、适当的假体曲率半径、基本符合正常生理要求的瞬时旋转轴（instaneousaxisofrotation，IAR）的位置对于防止邻近节段的病变有着重要的影响。

目前应用于临床的颈椎间盘假体按照IAR的移动程度可分为非限制性假体（Bryan）和半限制性假体（Prestige、PCM、ProdiscC），尚未见限制性假体的临床应用报道。非限制性假体和半限制性假体依靠周围的软组织限制颈椎的过度活动。适当的软组织强度对于维持颈椎的稳定性有着重要的作用，McAfee〔6〕从生物力学的角度阐述了后纵韧带在颈椎人工椎间盘置换中维持颈椎稳定性的作用，并提出了功能性后纵韧带的概念。非限制假体和半限制性假体提供了与正常颈椎活动基本一致的可移动的IAR，增加了受损节段颈椎的活动度，允许椎体间的平移运动并且减少应力作用于椎体与假体的接触面上，降低了邻近节段退变的可能性；但是，这使得平面小关节承受更大的剪切力和旋转负荷。由于两者均拥有可移动的IAR，所以对假体植入的位置要求不是十分严格。

假体越固定，对维持颈椎的稳定性越有利，椎体-假体接触面承受负荷也越大，这样平面小关节承载的剪切力就越小。限制性假体都有固定的旋转轴，这一定程度降低了手术节段颈椎的活动度，同时对假体植入的位置要求较其余两种苛刻，这可能是其临床应用受到限制的原因。

5临床应用疗效

颈椎手术的目的一方面是去除脊髓或神经致压物，恢复正常的脊髓形态和有效的椎管容量，另一方面是恢复颈椎正常排列以及重建颈椎的生理曲度和病变节段的椎间高度〔7〕，这同时也是评价疗效的基本准则。颈椎目前在临床上应用最多的椎间盘假体为ProdiscC、Bryan和Prestige，均取得令人满意的短期临床效果。

RudolfB等〔5〕报道了27例接受27个ProdiscC椎间盘假体的临床效果，患者术前均诊断为单节段颈椎间盘变性，术后为期1年的随访显示，颈椎障碍功能指数（neckdisabilityindex，NDl）和直观模拟量表评分（visualanalogsclaes，VAS）在术后6周分别下降了35％和44％，并且在随访期内维持不变；颈椎运动范围（rangeofmotion，ROM）跟术前相比上升了240％，更重要的是ROM保持在10°左右的功能位；颈椎疼痛的强度和频率跟术前比较下降了40％，且无任何并发症出现。

我国王岩等〔7〕报道了27例（35个节段）Bryan颈椎间盘假体置换术术后1~8个月（平均5.2个月）的随访结果。所有患者症状及脊髓功能都有明显改善，随访超过3个月的15例患者JOA评分由术前平均9.2分上升至术后平均15.5分。Odom评级：优10例，良5例，可0例，差0例。置换节段前屈后伸活动范围平均为5.12°，左右侧屈活动范围分别为平均3.18°和3.28°。没有发现明显的颈椎生理弧度的丢失。

6并发症

由于颈部解剖结构复杂，人工颈椎间盘置换术可能会出现相关并发症〔9〕，主要包括两类。

6.1植入技术并发症

主要有假体大小选择不当，椎间盘组织切除不彻底，软骨终板部分残留，术中骨折、植入节段后突畸形等，颈部及肩部疼痛也见报道〔10〕。

6.2与假体有关的并发症

主要有假体引起的周围血管神经损伤、移位、松动、螺丝部分拔出、折断、达不到理想的活动度，假体周围骨化融合，盖板断裂，滑动核破裂等，过敏反应及沉降尚未见报道。

在所有的并发症中，椎旁骨化最为常见。目前认为与假体设计不当，植入技术不过关和患者术前存在的脊椎关节强硬导致的椎间高度下降有关〔11〕。据Heller〔12〕报道，术后2~3周的非甾体抗炎治疗可减少脊椎周围骨化的发生率。

7存在的问题

人工颈椎间盘置换术的研究及应用时间不如腰椎，尚缺乏长期临床资料，远期效果尚不明朗，存在影响长期疗效的潜在因素。

7.1假体磨损

在髋和膝置换术中，假体磨损碎屑是造成手术失败的重要原因之一。磨损碎屑引起的炎症反应会导致骨质溶解、假体松动，造成这些后果不仅与碎屑的数量有关，而且与其浓度、大小和形状有密切的关系。各种人工颈椎间盘假体在临床应用前均经过严格的磨损分析，虽然都取得令人满意的结果，但由于体外实验时间都不长，且体内外环境存在很大差异，目前尚不清楚假体在体内的磨损程度。同时，曾有报道在髋、膝等大关节置换术后由于磨损出现重金属物沉积的现象，并且在肾脏、肝脏、心脏、淋巴结等处可测得一定浓度的金属离子〔13〕，虽然跟踪观察未见其会引起不良反应，但在无血管和无滑液的椎间隙是否如此尚待研究。

7.2假体是否会沉降

在人工腰椎间盘置换远期效果不佳的病例中，67％存在假体沉降的问题〔14〕。TDR临床应用时间较短，大多数接受颈椎间盘置换手术的患者相对年轻，且把骨质疏松作为手术禁忌证，因此尚未见颈椎间盘假体沉降的报道。随着年龄的增加，骨密度逐渐降低，出现假体沉降的问题可能难以避免，解决方案是改进假体设计和提高手术技巧。天然椎间盘变性后应力作用转移到纤维环，这使得与纤维环接触的终板边缘跟终板中央相比可承受更大的负荷。因此假体设计时应使应力集中于终板边缘，即皮质骨，减少终板中央即松质骨的应力；另一方面可增加假体与终板的接触面积，使应力相对分散，同时在手术过程中应该小心操作，防止损伤终板。

7.3是否会出现手术节段活动度下降、相邻节段退变

虽然近期随访研究表明TDR术后颈椎活动度与生理状况下无异，但不排除随着时间的推移活动幅度减少的可能性。人工腰椎间盘置换术的长期疗效明显较融合术好，但仍有报道显示部分患者远期出现腰椎活动度减少甚至丧失的情况〔15〕。Huang〔16〕对第1代腰椎ProDisc假体为期9年的观察中发现，平均活动度只有3.8°，有34％的患者活动度在2°以下，活动度下降的病例邻近节段变性的概率增加。这意味着这部分病例术后脊柱远期的生物力学改变与融合术无差别，其原因有待探讨。

7.4能否长久缓解症状

不仅来自椎间盘，椎体后缘骨赘形成、后纵韧带的增厚、后方小关节的增生都与其有关。在TDR术中，能否彻底去除这些致压物、长久解除临床症状尚待观察〔7〕。

8总结

TDR与ACDF相比具有一定的优势，一定程度上弥补了ACDF的不足，短期应用疗效亦令人满意，但作为一项较新的技术，临床医生在应用前仍应把握其适应证、禁忌证及可能出现的并发症。TDR临床应用时间仍较短，其远期疗效仍需将来长期随访的评估。

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