王鐵錘，王 勇，董清平

綜述

人工間盤置換術(shù)治療頸椎退行性疾患的臨床進展

王鐵錘，王 勇，董清平

頸椎；脊柱疾??；椎間盤；關(guān)節(jié)成形術(shù)，置換

脊柱融合術(shù)是治療退行性椎間盤疾患的傳統(tǒng)方法，近期療效肯定，但遠期療效不甚理想[1]，主要是由于其改變了脊椎正常的生理、解剖形態(tài)和生物力學環(huán)境，易導致術(shù)后椎間隙高度丟失、假關(guān)節(jié)形成、相鄰節(jié)段應(yīng)力集中等，進而加速脊椎融合部分椎間隙活動度的喪失及相鄰節(jié)段椎間盤的退變而需要再次手術(shù)，有文獻稱之為 transition syndrome[2]。脊柱非融合技術(shù)是目前頸椎退行性疾患治療研究領(lǐng)域中的一個新熱點，主要包括頸椎人工椎間盤置換術(shù)（cervical disc replacement，CDR）、基因治療和髓核再生技術(shù)、頸椎同種異體椎間盤置換術(shù)等，其中CDR是最常用，也是技術(shù)相對完善的一種手術(shù)方式。Hallab等[3]認為，椎間盤假體置換有以下優(yōu)點：保留運動功能，維持椎間高度，生物力學特性和組織相容性良好，假體固定牢靠，失敗率低，易于翻修，便于監(jiān)測，使用壽命可達50年。本文將對人工間盤置換術(shù)治療頸椎退行性疾患的相關(guān)研究作一綜述。

1 頸椎人工間盤的生物力學研究

CDR應(yīng)用于臨床最重要的理論依據(jù)是保留頸椎置換節(jié)段的運動功能，還原頸椎的正常生理、解剖形態(tài)和生物力學環(huán)境，從而有效避免脊柱融合術(shù)帶來的缺陷。Goffin等[4]報道單節(jié)段和兩節(jié)段Bryan假體CDR后隨訪1年的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)其對于患者神經(jīng)癥狀和體征的改善與頸椎前路減壓融合術(shù)基本相同，影像學資料亦證實其保持了椎體間的運動功能，但對鄰近節(jié)段的影響和遠期效果尚需至少5年以上的隨訪。因此，融合后相鄰節(jié)段應(yīng)力是否增加，增加的幅度如何，目前還未有定論。諸多針對頸椎椎體間固定融合術(shù)后相鄰節(jié)段應(yīng)力變化的生物力學測試也未得出相同的結(jié)果，這可能與試驗條件、方法不同等因素有關(guān)?？梢哉f，非融合技術(shù)的生物力學研究結(jié)果目前仍存在不確定性，迄今為止人們還難以根據(jù)這些結(jié)果對脊柱融合術(shù)和非融合技術(shù)的利弊和優(yōu)劣作出準確判斷。

1.1 運動學

Puttlitz等[5]采用6具新鮮冰凍尸體的頸椎（C2～C7）標本，比較頸椎完整狀態(tài)以及Prodisc-C假體CDR（手術(shù)節(jié)段為C4～C5）術(shù)后狀態(tài)的生物力學參數(shù)，利用視覺追蹤系統(tǒng)測量屈曲、背伸、軸向旋轉(zhuǎn)3個平面運動的頸椎活動度（range of motion，ROM），結(jié)果顯示，Prodisc-C頸椎人工椎間盤系統(tǒng)基本模仿了頸椎生理運動形式，耦合運動ROM值在兩種狀態(tài)下無顯著差異。HaSK等[6]基于有限元模型對CDR術(shù)后頸椎進行生物力學研究，也得到相似的結(jié)論。Wigfield等[7]報道人工間盤和模擬前路椎體內(nèi)融合對頸椎間盤內(nèi)部應(yīng)力分布的影響，觀察4種不同姿勢下頸椎間盤受靜態(tài)負荷的應(yīng)力結(jié)果，從而證實了Bristol Disc良好的運動學特性。

1.2 壓力傳載

有學者利用微型CT對頸椎解剖結(jié)構(gòu)進行分析，結(jié)果顯示，頸椎軸向壓力的傳載主要在椎體的中央部分，屈曲應(yīng)力的傳載主要在椎體的周邊部分；頸椎終板骨密度最高的區(qū)域位于周邊部，尤其是后側(cè)和后外側(cè)區(qū)域[8]。根據(jù)這些研究結(jié)果，頸椎人工間盤在設(shè)計及制作過程中應(yīng)注意：人工間盤的形狀最好設(shè)計成矩形，這樣可以盡可能大范圍地覆蓋終板，進而有利于壓力的傳載；還應(yīng)盡量保留終板的周邊區(qū)域，尤其是后側(cè)和后外側(cè)區(qū)域骨質(zhì)，以防止椎體的下沉。

1.3 機械穩(wěn)定性

當前人工間盤的機械穩(wěn)定性可分為即刻穩(wěn)定和長期穩(wěn)定。通過釘、刺、鉤等[8]結(jié)構(gòu)可達到即刻固定，而長期穩(wěn)定則依靠表面利于骨內(nèi)向生長的滲透微孔以達到長期固定的目的。Duggal等[9]在15例頸椎標本的C5～C6節(jié)段植入Bryan人工間盤，其屈曲、背伸、軸向旋轉(zhuǎn)3個平面運動的創(chuàng)傷性壓力負荷值分別是完整頸椎組的63%、45%和69%，實驗過程中無假體脫出，從而證實頸椎人工間盤良好的機械穩(wěn)定性。

2 臨床應(yīng)用的頸椎人工椎間盤

2.1 Bristol Disc（Bristol-Myers Squibb，美國）

Bristol Disc頸人工椎間盤由Cummins等[10]最早報道，它由兩個金屬球形結(jié)構(gòu)組成，手術(shù)時可用螺釘固定在頭側(cè)和尾側(cè)兩個椎體上。目前其材料已從開始的不銹鋼改為鈷鉻合金。

2.2 Bryan Disc（Medtronic Sofamor Danek，美國）

Bryan Disc人工椎間盤由聚氨基甲酸酯和鈦制成，是目前應(yīng)用最為廣泛、最能保持頸椎活動度的頸椎人工間盤之一。它由兩個鈦合金殼夾著一個聚亞安酯髓核組成，形成一個封閉的密室，有效限制可能發(fā)生的碎屑外漏。Bryan Disc是一種“允許全范圍耦合運動”類型的假體。Anderson等[11]的體外模擬試驗顯示，平均每百萬周期Bryan假體磨損1.2 mg，高度降低0.02 mm；動物實驗亦表明，黑猩猩和山羊體內(nèi)的Bryan假體生物相容性良好，未見免疫反應(yīng)發(fā)生。Goffin等[12]對60例單節(jié)段頸椎間盤退變患者行Bryan假體置換的隨訪結(jié)果顯示，術(shù)后6個月和1年的臨床滿意度分別為86%和90%。Pickett等[13]研究提示，標準前路減壓術(shù)后放置Bryan假體并未導致手術(shù)時間的延長。國內(nèi)郝定均、徐建廣、王巖等[14-16]也對Bryan Disc假體的臨床應(yīng)用進行報道。

2.3 PCM（Waldemar Link GmbH&Co.，德國）

微孔涂層運動（porous coated motion，PCM）人工椎間盤是一個標準的壓力固定設(shè)計模型。其外形是漸縮式的（正好符合椎間隙的形狀），假體終板由鈷鉻合金制成，UHMWPE滑動核心附著在假體的尾側(cè)。外部是TiCaP雙被層附著在鋸齒狀的表面，緊貼相鄰椎體骨性終板。這種鋸齒狀設(shè)計結(jié)構(gòu)可以在手術(shù)置入當時通過壓力獲得初期固定的效果，以后通過特殊的被層促進骨的長入從而獲得長期的穩(wěn)定，必要時還可用邊緣螺釘固定以便對抗過大的剪切力。在動物實驗的基礎(chǔ)上，2002年l2月首例PCM人體間盤置換手術(shù)在巴西圣保羅進行。之后，臨床研究逐漸增多，Pimenta等[17]對53例患者82個PCM置入后l周、1個月和3個月的臨床效果進行隨訪，優(yōu)良率分別為80%、90%和90%；一項FDA初步研究對使用PCM假體進行單節(jié)段和多節(jié)段CDR效果的前瞻性比較，其中單節(jié)段組71例71節(jié)段，多節(jié)段組69例158個節(jié)段，多節(jié)段CDR的臨床結(jié)果優(yōu)于單節(jié)段[18]。

2.4 Prestige-LP（美敦力，美國）

PrestigeⅠ人工椎間盤假體由Cummins[10]于1998年報道，這是一種真正意義上的人工椎間盤假體，其質(zhì)地為不銹鋼，包括兩個終板以及連接二者的球窩裝置，兩個終板通過螺釘固定在目標椎間隙上下椎體的前面；PrestigeⅡ人工椎間盤假體在終板設(shè)計上進行改進，使其更加符合人體的生理解剖結(jié)構(gòu)要求，粗糙面設(shè)計也更適合骨小梁的長入，以達到長期固定的效果；Prestige-LP人工椎間盤假體由鈦合金和陶瓷制成，其雙軌設(shè)計和原漿噴涂表面有利于生物學固定和人工假體的長期穩(wěn)定。Traynelis等[19-20]回顧性分析該假體在臨床應(yīng)用10余年的效果，證實Prestige假體置換是頸前路減壓手術(shù)患者較好的治療選擇。

2.5 Prodisc-C（Synthes，瑞士）

Prodisc-C是腰椎Prodisc的頸椎版本。第一例Prodisc-C手術(shù)于2002年l2月l4日進行[8]。它由兩個附帶矢狀面翼狀物固定的鈷鉻合金板組成，分別固定于頭側(cè)和尾側(cè)椎體上。Park、Rohl等[21-22]的最新臨床研究表明，Prodisc-C假體CDR能夠獲得 滿 意 的 ROM；Hrabalek等[23]對 行 CDR（Prodisc-C）的16例患者進行為期3～4年的中期隨訪，評價其異位骨化（Heterotopic ossification，HO）發(fā)生率、手術(shù)節(jié)段和鄰近節(jié)段的ROM及術(shù)后頸部功能障礙指數(shù)（neck disability index，NDI），結(jié)果表明，NDI及VAS評分均較術(shù)前有明顯改善；Tumialan等[24]對應(yīng)用ProDisc-C假體行CDR的12例軍人進行回顧性分析，比較其與12例行單節(jié)段前路頸椎間盤切除融合術(shù)（anterior cervical discectomy and fusion，ACDF）患者的臨床效果（隨訪超過3年），結(jié)果顯示，CDR組重返工作崗位（不受限的全日制工作）所需的時間是10.3周（7～13周），而融合組為16.5周，差異具有統(tǒng)計學意義（P=0.008）。

2.6 Mobi-C（LDR，美國）

作為最新一代的頸椎人工間盤，Mobi-C于2004年11月開始進入臨床應(yīng)用階段。它是第一個使用可移動嵌入結(jié)構(gòu)的頸椎人工間盤，這種設(shè)計減輕了對相鄰節(jié)段椎體的影響；其橫向排列的齒狀結(jié)構(gòu)亦使間盤植入后保持良好的穩(wěn)定性[25]。Kim等[26]對Mobi-C假體應(yīng)用于CDR的相關(guān)報道顯示良好的臨床和放射學結(jié)果，但仍需長期隨訪研究以證實其在防止鄰近節(jié)段退變的能力和有效性。Park等[27]對21例Mobic假體CDR與32例ACDF的比較研究表明，盡管兩組在臨床結(jié)果上是類似的，但CDR組術(shù)后恢復時間（平均住院日和重返工作時間）明顯少于融合組（P＜0.05）。

3 CDR的適應(yīng)證

3.1 最佳適應(yīng)證

單節(jié)段的神經(jīng)根型頸椎病和脊髓型頸椎病患者為CDR的最佳適應(yīng)證。

3.2 相對適應(yīng)證

兩節(jié)段或3節(jié)段的神經(jīng)根型頸椎病和脊髓型頸椎病患者；融合術(shù)后相鄰節(jié)段退變；間盤源性頸痛；融合術(shù)的翻修等。

4 CDR的禁忌證

椎間滑移＞3 mm；后凸大于11°；骨質(zhì)疏松；關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的骨關(guān)節(jié)??；受累節(jié)段感染史；對假體材料過敏；先天性頸椎管狹窄；強直性脊柱炎；頸椎后縱韌帶骨化；彌漫性特發(fā)性骨肥厚癥等。

5 CDR的并發(fā)癥

除了頸前路手術(shù)常見的術(shù)后并發(fā)癥外，CDR還有一些特有的并發(fā)癥，包括減壓不徹底、HO、假體位置不佳、椎體骨折等[28-32]。人工間盤的正常磨損及部分碎片的形成對間盤的穩(wěn)定性基本未構(gòu)成影響[33]，磨損試驗顯示人工間盤有很長的使用壽命[34]，但具體情況仍有待長期的臨床隨訪證實。至今尚無人工椎間盤塌陷的臨床報道[35]。尼泊爾BP Koirala健康研究協(xié)會的Jacob等[36]通過對大量文獻的回顧性研究，分析術(shù)后并發(fā)癥出現(xiàn)的原因并提出具體的預防和處理方法。

（1）減壓不徹底。

頸椎前路融合術(shù)即使減壓不徹底，也會因術(shù)后神經(jīng)根無動態(tài)刺激而導致根性刺激癥狀較輕。而CDR后因神經(jīng)根減壓不徹底而需要翻修手術(shù)的發(fā)生率為1.4%～2.5%，高于頸椎前路融合術(shù)。翻修手術(shù)可通過頸后路的神經(jīng)根管減壓進行，徹底的神經(jīng)根管減壓需要適當剝離兩側(cè)頸長肌，以留出足夠的減壓寬度，從而保證鉤椎關(guān)節(jié)的骨贅得到徹底切除。

（2）異位骨化。

Yi等[37]對采用Bryan（81例）、Mobi-C（61例）和ProDisc-C（28例）3種假體行CDR的170例患者進行回顧性研究，HO的總發(fā)生率為40.6%（69/ 170），其中Bryan組21.0%，Mobi-C組52.5%，ProDisc-C組71.4%；對假體生存率的分析表明，所有患者假體生存期平均為（27.1±3.7）個月，Bryan組較其他組生存期更長，為（48.4±7.4）個月。結(jié)果證實HO的發(fā)生是CDR術(shù)后不可避免的并發(fā)癥之一，HO的發(fā)生率較預期為高；不同假體類型之間HO的發(fā)生率有明確的不同。然而Ryu等[29]對Prodisc-C（17例）和Bryan（19例）應(yīng)用于單節(jié)段CDR后至少24個月的影像學隨訪結(jié)果顯示，HO發(fā)生率較高，但與假體類型無關(guān)，而與術(shù)前手術(shù)節(jié)段后縱韌帶的鈣化有高度相關(guān)性。由此可見，CDR術(shù)后如何減少HO發(fā)生是非常重要的，目前主要的預防措施包括：①徹底清除術(shù)中切除的骨屑；②用骨蠟封閉打磨后的骨面和椎間牽開器的釘孔；③術(shù)后早期應(yīng)用COX-2類抗炎藥。

（3）假體位置不佳。

CDR術(shù)后假體位置不佳包括頸椎節(jié)段性后凸，假體位置偏前、偏后或偏離中線，假體向前脫出及向后脫出等。術(shù)后節(jié)段性后凸的原因是終板的后半部分打磨過度，在術(shù)中保持頸椎中立位并平行撐開椎間隙可以避免此類情況的發(fā)生。假體位置偏前的原因是由于椎間隙前緣的骨贅清除不足，通過術(shù)中透視可以保證假體位置居中；位置偏后的情況較為少見。假體向前和向后脫出的常見原因是選擇的假體型號過小，術(shù)前對終板的精確測量及術(shù)中對椎間隙平行適當撐開可以有助于選擇最適合患者的假體型號。

（4）椎體骨折。

CDR術(shù)中椎體骨折見于有中央嵴的假體，改用電動開槽器可以減少其發(fā)生。

6 對CDR臨床作用的認識及展望

將人工間盤置換技術(shù)用于頸椎退行性疾患在骨科業(yè)界存在爭議。目前不少的臨床觀察和研究結(jié)果均證實，CDR在頸椎退行性疾患較早期治療中療效滿意，甚至可以與ACDF相媲美[4,12,38-39]；運動學和生物力學檢測亦表明該技術(shù)可降低鄰近節(jié)段的應(yīng)力。因此近年來贊同和支持的聲音越來越多，甚至有人認為，非融合時代已經(jīng)到來，它將是脊柱融合技術(shù)的終結(jié)者[40]。但是，該技術(shù)在臨床開展的時間還不足10年，目前國際上最長的隨訪報告也僅為術(shù)后6年，故仍需大樣本的長期隨訪資料來證實其減少或避免鄰近節(jié)段新發(fā)病變的有效性[41-44]；此外，CDR的臨床應(yīng)用范圍較為局限，在頸椎退行性疾病的發(fā)生發(fā)展過程中，尤其是較嚴重階段，脊柱融合技術(shù)仍將發(fā)揮其重要作用，這種作用是難以被取代的。

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R681.5，R687.42

A

1674-666X(2010)04-0297-05

2010-11-08；

2010-12-03）

（本文編輯 陳 娜）

10.3969/j.issn.1674-666X.2010.04.011

150040黑龍江中醫(yī)藥大學研究生院（王鐵錘）；150080中國人民解放軍211醫(yī)院骨科（王勇）；150040黑龍江中醫(yī)藥大學附屬第一醫(yī)院骨科（董清平）

E-mail：suweibeauty@163.com