王慶男，董大明

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院骨五科，哈爾濱 150001)

頸椎退行性病變(如頸椎間盤突出癥)是常見的頸部疾病，目前在保守治療無效的情況下多采取手術(shù)治療。1911年，研究者第一次報道了椎體融合手術(shù)，此后，又有學(xué)者發(fā)表了第一份頸前路手術(shù)報告[1]。頸前路手術(shù)可以直接解除神經(jīng)、脊髓來自腹側(cè)的壓迫，恢復(fù)頸椎生理曲度，重建頸椎穩(wěn)定性，具有很好的療效和安全性。頸椎前路椎體次全切除植骨融合內(nèi)固定術(shù)(anterior cervical corpectomy and fusion，ACCF)和頸椎前路椎間盤切除減壓植骨融合內(nèi)固定術(shù)(anterior cervical discectomy and fusion，ACDF)是最為經(jīng)典、應(yīng)用最多的兩種頸前路術(shù)式。當(dāng)壓迫僅限于椎間盤水平時，ACDF可以通過較小的手術(shù)創(chuàng)傷徹底地切除突出的頸椎間盤，但當(dāng)壓迫擴展至椎體水平后，ACDF可能存在減壓不完全、視野受限等局限性，而采用ACCF可獲得更大的減壓范圍，包括減壓節(jié)段上下的椎間盤及后縱韌帶前的椎體[2]。在切除產(chǎn)生壓迫的間盤或椎體后，需要通過內(nèi)置物來維持椎間隙高度，融合相應(yīng)頸椎節(jié)段。目前，已有許多骨移植技術(shù)和材料開發(fā)出來用于頸前路手術(shù)。鈦網(wǎng)籠(titanium mesh cages，TMCs)在頸椎手術(shù)中的應(yīng)用取得了良好的效果[3]。TMCs是目前ACDF和ACCF中應(yīng)用最多的內(nèi)置物，隨著應(yīng)用的增加，TMCs術(shù)后沉降的問題也逐漸顯露。現(xiàn)就TMCs沉降的原因及改進(jìn)策略予以綜述。

1 TMCs的應(yīng)用現(xiàn)狀及優(yōu)點

關(guān)于頸前路手術(shù)內(nèi)置物的研究有悠久的歷史，最早一般是從髂骨或腓骨取骨進(jìn)行自體骨移植。自體骨移植有較高的融合率，一直被認(rèn)為是骨材料移植的標(biāo)準(zhǔn)，但在供體部位可能會出現(xiàn)失血、感染、血腫及供區(qū)疼痛等問題，限制了自體骨移植的廣泛應(yīng)用[4]。而后，出現(xiàn)了同種異體骨移植，并作為椎體重建的一種選擇。雖然避免了供區(qū)部位的并發(fā)癥，但同種異體骨移植存在排異、低融合率和高塌陷率等問題[5]。為了避免這些問題，TMCs被研發(fā)并逐漸獲得廣泛應(yīng)用。

TMCs是由鈦合金制成的圓柱形網(wǎng)狀器材，有不同的尺寸，以滿足手術(shù)需要。用自體骨或同種異體骨填充后，為脊柱前柱提供支撐并使相應(yīng)的頸椎節(jié)段逐漸融合，重建脊柱的正常序列與結(jié)構(gòu)。Kandziora等[6]介紹了幾種TMCs，包括螺旋式TMCs、箱式TMCs和圓柱形TMCs，并在綿羊身上行ACDF后進(jìn)行了生物力學(xué)的對比研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，圓柱形TMCs能更好地承受縱向的延展和橫向的彎曲。目前，圓柱形TMCs在頸椎手術(shù)中仍是應(yīng)用的主要類型。

TMCs使用便捷、操作簡單。在術(shù)中根據(jù)椎間高度修剪至合適大小，用松質(zhì)粒狀骨填滿TMCs后即可放置于切除后的空間支撐椎體，簡化了取骨和手術(shù)過程，當(dāng)椎體病變時，可將切除椎體碎塊填充至TMCs，若病變僅局限于椎間盤，則可將小塊的髂骨或同種異體骨填充至TMCs，取代了原來大塊的結(jié)構(gòu)性自體骨或同種異體骨移植、節(jié)約費用的同時，在一定程度上避免了一些自體骨移植的并發(fā)癥。

目前，對頸椎手術(shù)臨床療效的評估通常采用日本骨科協(xié)會評估治療(the Japanese Orthopedic Association scores，JOA評分)、視覺模擬評分和頸部功能障礙指數(shù)，以比較術(shù)前和術(shù)后的疼痛程度及頸椎的功能改善程度。大量研究表明，應(yīng)用TMCs的頸前路頸椎術(shù)后以及隨訪過程中，各種評分總體上均有改善，神經(jīng)或脊髓壓迫癥狀均減輕或消失[7-12]。另有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，在使用TMCs后，患者的癥狀得到顯著改善，且在隨訪中并無患者出現(xiàn)頸椎冠狀位和矢狀位的明顯不穩(wěn)，說明TMCs的穩(wěn)定性良好[13-14]。Niedzielak等[15]研究發(fā)現(xiàn)，使用TMCs的患者JOA評分、視覺模擬評分和NDI均顯著改善，且與其他類型內(nèi)置物[如骨移植物、聚醚醚酮(poly-ether-ether-ketone，PEEK)籠]相比，并發(fā)癥的發(fā)生率也較低。

2 TMCs沉降的原因及應(yīng)對策略

2.1TMCs沉降的診斷及影響 隨著TMCs在頸前路手術(shù)中的普及，某些不足也逐漸顯露出來。TMCs術(shù)后沉降是其最常見的并發(fā)癥，不僅影響術(shù)后椎體間的融合，還可能再次產(chǎn)生神經(jīng)脊髓壓迫癥狀，嚴(yán)重者甚至需要二次手術(shù)[16]。目前對于沉降發(fā)生的定義尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，通常將椎間高度下降>3 mm視為發(fā)生TMCs沉降[17]。TMCs沉降發(fā)生的時機多在術(shù)后3個月內(nèi)，3個月后隨著TMCs中的植骨與周圍逐漸融合，發(fā)生沉降的可能性降低[18]。有文獻(xiàn)報道，大部分的TMCs可以實現(xiàn)骨性融合，達(dá)到實性骨融合的平均時間為5～7個月[12,19-21]?？梢栽谛g(shù)前、術(shù)后及隨訪中利用頸椎正側(cè)位片、CT等判斷頸椎節(jié)段在術(shù)后是否發(fā)生骨性融合或沉降[13]。目前判斷骨性融合的標(biāo)準(zhǔn)主要包括：在頸椎動立位片上融合區(qū)域無運動；融合區(qū)域可見連續(xù)小梁骨通過；融合區(qū)及螺釘周圍無透光區(qū)。由于某些時候TMCs在X線上與周圍骨質(zhì)界限不明顯，因此對沉降及融合情況的判斷可能存在誤差，此時可通過CT輔助驗證，CT能夠較清晰顯示融合椎間是否有橋接骨小梁形成[3,11]。Lin等[22]對63例使用TMCs的ACCF患者進(jìn)行了隨訪，其中有6例發(fā)生了TMCs沉降或移位。Guo等[23]的報道指出，在24例使用TMCs的ACCF患者中有3例(12.5%)發(fā)生了沉降，且有1例導(dǎo)致了上位椎體螺釘斷裂，需行二次手術(shù)治療。這一現(xiàn)象在許多頸前路手術(shù)中均有發(fā)生，應(yīng)引起臨床醫(yī)師的高度重視。

TMCs沉降可導(dǎo)致術(shù)后頸部疼痛，嚴(yán)重的沉降甚至可導(dǎo)致頸椎后凸畸形[8]。同時，沉降后所導(dǎo)致的椎間高度丟失可造成黃韌帶皺褶或神經(jīng)孔狹窄，進(jìn)而導(dǎo)致神經(jīng)或脊髓的再次壓迫，產(chǎn)生頸肩或上肢疼痛[8,24]。此外，沉降也會將TMCs的應(yīng)力分散至前板和螺釘，使前板和螺釘承受更大的壓力，導(dǎo)致前板斷裂或螺釘退釘?shù)萚25-26]。黃篤等[27]對51例行ACCF的頸椎退行性病變患者的內(nèi)置物沉降發(fā)生情況進(jìn)行統(tǒng)計，其中17例患者發(fā)生了TMCs沉降，末次隨訪時沉降組患者JOA評分的改善率顯著低于未沉降組，可見TMCs沉降的發(fā)生可影響手術(shù)效果。Chen等[28]將輕度沉降(1～3 mm)和重度沉降(>3 mm)進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)，重度沉降的患者JOA評分改善率更低，且發(fā)生沉降相關(guān)并發(fā)癥的可能性更大。這不僅說明沉降對患者的預(yù)后存在不良影響，也說明沉降引起的癥狀輕重與沉降的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)。因此，如何降低沉降的發(fā)生率及減少沉降所帶來的并發(fā)癥是目前TMCs發(fā)展中應(yīng)重點解決的問題。

2.2TMCs沉降發(fā)生的原因 沉降發(fā)生的原因主要包括：①TMCs與終板接觸面不完全吻合。有時TMCs的長度需要手工裁剪才能符合手術(shù)要求，而邊緣可能會因此變得更銳利，導(dǎo)致應(yīng)力集中而使壓強變大；另外，手術(shù)節(jié)段的上下終板存在一定的傾斜角，可能導(dǎo)致TMCs放置不平衡而不能均勻承重[24]。②患者自身終板的強度。對于相鄰終板的處理，理想的狀態(tài)是刮至點狀出血而不完全破壞，這樣既可為骨融合提供更豐富的血運，同時又能提供更強的支撐強度，過多的刮除可使終板能夠承受的強度變低，從而使TMCs發(fā)生沉降[29]。③TMCs放置的位置。通常TMCs更偏向放置于椎體的前2/3，使TMCs的后緣接觸椎體的中央?yún)^(qū)域，而這個區(qū)域又是椎體最脆弱的地方，使TMCs的邊緣更容易扦插入疏松的松質(zhì)骨從而發(fā)生沉降[30-32]；Okawa等[33]的研究顯示，如果TMCs放置的位置距離椎體前緣<1 mm，則可增加沉降的發(fā)生率；另外，由于鈦的彈性模量遠(yuǎn)高于骨質(zhì)的彈性模量，會產(chǎn)生應(yīng)力屏蔽作用，而應(yīng)力屏蔽使TMCs在椎體融合后仍承擔(dān)載荷，影響相鄰椎體的骨吸收[34]。④與患者自身骨質(zhì)有關(guān)。骨質(zhì)疏松患者的終板硬度更低，下位椎體的上終板容易在術(shù)后隨訪中發(fā)生接觸面塌陷導(dǎo)致沉降，這種情況在老年及絕經(jīng)后的女性患者中更為多見[35]。⑤術(shù)中椎間隙撐開的角度過大。馬永剛等[36]對比了TMCs頸前路手術(shù)104例患者術(shù)中不同椎體撐開角度的使用情況發(fā)現(xiàn)，隨著術(shù)中撐開角度的增加，發(fā)生術(shù)后沉降的可能性增大。由于術(shù)中可以通過椎體撐開器來承擔(dān)了椎體間的壓力，而術(shù)后大部分壓力由TMCs單獨承受，術(shù)中撐開角度過大，需放置尺寸更大的TMCs，導(dǎo)致術(shù)后TMCs承擔(dān)負(fù)荷的加重。有學(xué)者建議，撐開高度為2～4 mm，超過這個范圍后，不僅增加沉降風(fēng)險，還可能引發(fā)術(shù)后頸肩疼痛[37]。另外，術(shù)后頸椎過早地進(jìn)行活動，也會使TMCs在局部產(chǎn)生微動而影響融合，增加沉降的發(fā)生。

2.3改善TMCs沉降發(fā)生率的策略 為了降低TMCs沉降的發(fā)生率，術(shù)者應(yīng)努力減少可能導(dǎo)致術(shù)后沉降發(fā)生的因素，包括修剪TMCs時避免銳利的邊緣、避免過度撐開椎間隙和過度刮除終板以及在術(shù)后叮囑患者佩戴3～6周頸托、避免術(shù)后過早地進(jìn)行頸椎大幅度活動、建議骨質(zhì)疏松患者服用骨質(zhì)疏松藥物等。

許多新型TMCs應(yīng)用于頸前路手術(shù)。TMCs的一個改進(jìn)方向為增加TMCs與椎體面的接觸面積，接觸面積越大，局部承受的壓強越小，沉降發(fā)生的可能性越低。為了增加與相鄰終板的接觸面積，一些設(shè)計者在傳統(tǒng)的TMCs中增加了端環(huán)或端帽，這種設(shè)計既可提高TMCs的最大承受能力，又不影響其剛度[13]。Fengbin等[8]設(shè)計的新型TMCs由兩個帶有一定彎曲角度的端帽組成，與以往端帽相比，這種端帽更能契合相鄰終板的形態(tài)，且為了增加與終板的接觸面積，這種端帽的面積更大，邊緣會超過鈦網(wǎng)柱體的邊緣，應(yīng)用新型TMCs患者的術(shù)后沉降發(fā)生率及融合率均顯著優(yōu)于傳統(tǒng)TMCs。Liu等[10]設(shè)計的新型TMCs有兩個特點，一是彎曲上方端帽使其更好地與終板吻合，并設(shè)計了平行的溝槽防止TMCs后移；二是使下方端帽傾斜以更好地適應(yīng)下方終板形態(tài)；他們將新型TMCs與傳統(tǒng)TMCs治療連續(xù)性3級脊髓型頸椎病的療效和安全性進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，新型TMCs和傳統(tǒng)TMCs均可獲得良好的療效，但新型TMCs術(shù)后頸椎生理曲度和高度的恢復(fù)以及沉降的發(fā)生率均優(yōu)于傳統(tǒng)TMCs。這些研究說明，端帽或端環(huán)可有效降低沉降率，提高融合率。然而，目前有端帽設(shè)計的TMCs仍然無法完全避免沉降發(fā)生，盡管端帽增加了受力面積，但減壓間隙常存在弧度和傾斜，使TMCs端帽并不能與經(jīng)過刮除處理的終板完全吻合，從而導(dǎo)致受力不均。

另一個改進(jìn)方向是對TMCs的形狀進(jìn)行修改，使其更符合頸椎的生理曲度。TMCs的豎直圓柱形設(shè)計不能完全符合頸椎的前凸。武振方等[38]在TMCs植入前將其進(jìn)行適當(dāng)角度的預(yù)彎，并與傳統(tǒng)直鈦網(wǎng)進(jìn)行對比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，預(yù)彎后的TMCs可以有效減小上下終板角度變化、椎間前后高度丟失及降低沉降率。因為椎體在矢狀位上平面并非完全水平，而是近似梯形，且由于頸椎存在生理前凸，所以椎間隙常近似楔形。將TMCs預(yù)彎后更能貼合終板，符合生理曲度，從而更長時間牢固地固定上下椎體而不發(fā)生位置變化。這些新型TMCs的出現(xiàn)，使TMCs的設(shè)計越來越精細(xì)，更能符合人體力學(xué)，其有效性和安全性在臨床應(yīng)用中也將得到驗證、提升。

目前有許多添加了新型生物活性材料的內(nèi)置物被研發(fā)，可以將這些新材料與TMCs結(jié)合，通過升級器械材料本身降低沉降率。因為TMCs的彈性模量為110 Gpa，遠(yuǎn)高于骨的彈性模量[39]，使TMCs在融合后仍承擔(dān)載荷，但會影響相鄰椎體的骨吸收。Oliveira等[39]對PEEK材料進(jìn)行研究，在不同的涂料和熱暴露條件下對PEEK進(jìn)行動態(tài)力學(xué)分析，結(jié)果顯示，有羥基磷灰石涂層的PEEK可以降低材料的疲勞應(yīng)力衰減。這種改進(jìn)思路對TMCs同樣也具有啟發(fā)，通過添加新材料或表面涂層，使TMCs更好地承擔(dān)頸椎椎體的應(yīng)力。已有研究報道，純鈦表面加入梯度生物活性涂層材料后的生物相容性和骨誘導(dǎo)能力良好[40]。如果能夠利用該技術(shù)改進(jìn)TMCs，頸前路手術(shù)患者的骨融合率及預(yù)后恢復(fù)將得到進(jìn)一步提升。

3 小 結(jié)

在頸椎退行性病變的治療中，TMCs操作簡單便捷，符合手術(shù)需要。應(yīng)用TMCs的頸前路手術(shù)的療效滿意，但可能發(fā)生TMCs頸前路手術(shù)后沉降及沉降相關(guān)并發(fā)癥，需要繼續(xù)改良TMCs的材料及形態(tài)，并在臨床及研究中繼續(xù)尋求方法，改善患者的預(yù)后。針對患者不同骨質(zhì)、不同頸椎形態(tài)可進(jìn)行個體化治療，結(jié)合目前新興的科技技術(shù)(如3D打印)，使用應(yīng)力屏障更低的材料制備TMCs，從而增加TMCs使用的安全性。