張玉坤 劉妍 李磊 任軍

（新疆醫(yī)科大學(xué)第六附屬醫(yī)院脊柱外科，烏魯木齊 830002）

頸椎病的發(fā)生日趨嚴(yán)重，并呈現(xiàn)年輕化發(fā)病趨勢，目前頸椎病已經(jīng)成為臨床診療中的常見病和多發(fā)病，給社會、家庭和患者造成巨大的危害[1]。經(jīng)過將近60 年的發(fā)展和完善歷程，頸椎前路減壓融合術(shù)（anterior cervical discectomy and fusion,ACDF）已成為治療頸椎退行性疾病最為有效的“金標(biāo)準(zhǔn)”[2]。但是經(jīng)過對ACDF術(shù)后患者的長期隨訪，發(fā)現(xiàn)融合術(shù)后會發(fā)生植骨塊塌陷、假關(guān)節(jié)形成、慢性疼痛、鄰近節(jié)段退變等并發(fā)癥，往往需要二次手術(shù)矯正[3]。頸椎人工椎間盤置換術(shù)（cervical disc replacement,CDR）不但可以保留手術(shù)節(jié)段的活動度，并且同時(shí)提供頸椎所需的穩(wěn)定性，現(xiàn)已明確CDR 治療單節(jié)段神經(jīng)根型及脊髓型頸椎間盤病變效果較好，但對雙節(jié)段及更多節(jié)段的頸椎病尚存在爭議[4,5]。本研究在6 具新鮮尸體C1-T2 標(biāo)本上對頸椎疾病好發(fā)節(jié)段C4-C6 分別進(jìn)行雙節(jié)段人工頸椎間盤Mobi-C 植入和ACDF 重建，并對各節(jié)段的活動度（range of motion，ROM）進(jìn)行測量，比較兩種術(shù)式對鄰近節(jié)段活動度的影響，為臨床手術(shù)選擇提供生物力學(xué)依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

標(biāo)本納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡＞18 歲；②X 線檢查證實(shí)無明顯脊柱外傷；③C1-T2正常狀態(tài)各個(gè)方向的活動度均相同。排除標(biāo)準(zhǔn)：①患有脊柱腫瘤、結(jié)核等疾病的標(biāo)本；②生前有脊柱側(cè)凸、后凸等先天畸形；③雙能X 線檢查證實(shí)無頸椎內(nèi)部結(jié)核、畸形、腫瘤及明顯的骨質(zhì)疏松。

6 具新鮮尸體男女各3 例，年齡20～60 歲，平均（42.1±6.3）歲。尸體均剔除脊柱旁肌肉組織，保留完整的椎間盤、韌帶、關(guān)節(jié)囊等骨性組織，以雙層保鮮膜和塑料袋密封，放置-20℃冰箱保存。

本研究經(jīng)新疆醫(yī)科大學(xué)第六附屬醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)。

1.2 研究方法

本研究采用自身對照的方法對6 具C1-T2 尸體標(biāo)本的C4-C6 節(jié)段采取兩種不同造模方式，測定造模后頸椎不同節(jié)段的ROM，并采用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法進(jìn)行比較。

1.2.1 模型構(gòu)建

CDR模型：C4-C6節(jié)段椎間盤前方用尖刀“X”形切開完整組標(biāo)本的纖維環(huán)后用去除髓核組織，將測寬器插入椎間隙，確定適當(dāng)寬度后，將測寬器放置在椎體中央，放置中位針，使用X線確定后移去中位針，用Caspar針代替，連接牽引器，測量深度，進(jìn)行X線下試模，直至試模輕松能固定于上下椎體的中心位置。試模后移去試模，用側(cè)抓式植入器植入內(nèi)置物Mobi-C，X線驗(yàn)證內(nèi)植物位置后立即釋放Caspar撐開力。經(jīng)過X 線檢查驗(yàn)證后，松開Caspar 撐開力，改為壓縮力，使內(nèi)植物固定齒壓入椎體。壓縮完成后，即可移去Caspar。

ACDF模型：以CDR模型相同的方法切除節(jié)段椎間盤及試模后，根據(jù)融合節(jié)段及融合長度不同選取合適的鈦板與融合器，使用頸椎前路接骨板內(nèi)固定專用手術(shù)器械進(jìn)行定位、鉆孔、測量深度、扎入螺釘，最后鎖定接骨板。

1.2.2 分組

根據(jù)不同的模型構(gòu)建方法分為對照組（未實(shí)施任何構(gòu)建）、人工頸椎間盤組（對C4-C6 節(jié)段采取雙節(jié)段人工頸椎間盤Mobi-C 置換，試驗(yàn)A 組）、頸椎前路減壓融合術(shù)組（對C4-C6 節(jié)段采取頸椎前路減壓融合，試驗(yàn)B組）。

1.2.3 試驗(yàn)儀器

采用國產(chǎn)百得脊柱彎曲主動驅(qū)動型專用夾具，測試設(shè)備為MTS810材料試驗(yàn)機(jī)（睿歐生物科技有限公司提供）及電阻應(yīng)力應(yīng)變儀、美國MTS 公司的Mo?bi-C人工頸椎間盤及酷套手術(shù)器械。

1.2.4 測量方法

建模前（對照組）在脊椎一端施加1.5 NM力矩加載力矩，測量正常狀態(tài)各個(gè)方向的活動度，然后計(jì)算出C2-T1的ROM。在每段椎骨上安裝定位支架和定位球，使用紅外光學(xué)導(dǎo)航定位系統(tǒng)測量每段脊椎的位移。采用扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)的扭轉(zhuǎn)加載來測量左右旋轉(zhuǎn)扭矩，并光學(xué)定位測量位移。測試完成后，改變運(yùn)動控制模式為角位移加載，分別測量兩種模型C2-T1的ROM 并計(jì)算各節(jié)段ROM 的分布情況。每次標(biāo)本加載3次，計(jì)算平均值。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 24.0 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，采取GraphPad Prism 5 制圖軟件進(jìn)行制圖。正態(tài)性檢驗(yàn)采取Kol?mogorov-Smirnov 檢驗(yàn)，組間比較采用單因素方差分析，組內(nèi)兩兩比較采用LSD-t檢驗(yàn)，P＜0.05為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

6例樣本的各組數(shù)據(jù)的正態(tài)性檢驗(yàn)結(jié)果顯示，各組數(shù)據(jù)均為正態(tài)分布可以采用兩組的t檢驗(yàn)。

2.1 試驗(yàn)A組與對照組ROM比較

試驗(yàn)A組和對照組C4-C5的ROM在旋轉(zhuǎn)時(shí)存在差異，A組顯著增大（P＜0.05），其他各節(jié)段ROM 均無顯著性差異（P＞0.05），見表1。

2.2 試驗(yàn)B組與對照組ROM比較

與對照組相比，試驗(yàn)B組手術(shù)融合節(jié)段（C4-C6）的ROM在三種運(yùn)動情況下均顯著減?。≒＜0.05，表1）。

2.3 試驗(yàn)A組與試驗(yàn)B組ROM比較

試驗(yàn)A組C4-C6節(jié)段ROM均顯著大于試驗(yàn)B組（P＜0.05），其他各節(jié)段ROM 均無顯著性差異（P＞0.05），見表1。

表1 三組在不同運(yùn)動狀態(tài)下頸椎關(guān)節(jié)活動度比較（，°）

表1 三組在不同運(yùn)動狀態(tài)下頸椎關(guān)節(jié)活動度比較（，°）

注：與對照組相比，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，*P＜0.05；與試驗(yàn)A組相比，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，△P＜0.05

3 討論

3.1 頸椎兩種術(shù)式的優(yōu)缺點(diǎn)

頸椎由椎體、椎弓、突起和椎間盤等基本結(jié)構(gòu)組成的關(guān)節(jié)復(fù)合體。其中，椎間盤由外圍質(zhì)韌的纖維環(huán)和中央膠狀軟組織的髓核兩部分組成，屬于固相及液相復(fù)合材料物質(zhì)，這樣的生物力學(xué)特征使其具有壓縮、拉力、張力和扭轉(zhuǎn)力等特性[6]。椎間盤組織的解剖結(jié)構(gòu)既可維持頸椎的正常生理活動，又限制其過度活動。因此，術(shù)中、術(shù)后維持病變和相鄰節(jié)段頸椎的解剖結(jié)構(gòu)的生物力學(xué)特征至關(guān)重要。ACDF作為治療頸椎病的傳統(tǒng)術(shù)式，能夠解除病變節(jié)段椎間盤對神經(jīng)、血管、脊髓的壓迫，通過植骨融合內(nèi)固定以維持頸椎穩(wěn)定性和生理曲度，該術(shù)式使得術(shù)后患者的臨床癥狀明顯緩解。由于該術(shù)式采用剛性固定融合病變頸椎節(jié)段，其遠(yuǎn)期并發(fā)癥引發(fā)國內(nèi)外學(xué)者的爭議[7-9]：病變節(jié)段的生物力學(xué)特性改變，相鄰節(jié)段壓力負(fù)荷及ROM 代償性增加，長期應(yīng)力集中導(dǎo)致鄰近頸椎發(fā)生退行性變。近年來，隨著醫(yī)學(xué)技術(shù)水平的進(jìn)步，為恢復(fù)病變節(jié)段椎間盤的解剖結(jié)構(gòu)和生理功能，CDR 作為新的手術(shù)方法在臨床得到應(yīng)用。文獻(xiàn)顯示[10-12]，采用融合或置換的手術(shù)方式需要考慮患者的個(gè)體因素、手術(shù)方法之間的技術(shù)差異、外科醫(yī)生的傾向和經(jīng)驗(yàn)等許多變量，ACDF與CDR術(shù)后短期效果無明顯差異，但遠(yuǎn)期預(yù)后已成為研究的熱點(diǎn)。

3.2 頸椎手術(shù)節(jié)段及鄰近節(jié)段ROM分析

頸椎椎間隙ROM包括前屈后伸、左右側(cè)彎、左右軸向旋轉(zhuǎn)6 種運(yùn)動形式。Bhashyam 等[13]比較患者術(shù)后30 天的三維運(yùn)動分析發(fā)現(xiàn)，單節(jié)段CDR 置換組與ACDF 固定組手術(shù)節(jié)段與鄰近節(jié)段活動度比較差異顯著，人工頸椎間盤可減少相鄰節(jié)段退變的發(fā)生率。目前，雙節(jié)段甚至多節(jié)段CDR置換術(shù)對比ACDF手術(shù)相鄰節(jié)段ROM變化差異尚無定論[14]。故本研究對頸椎疾病好發(fā)的C4-C6 雙節(jié)段進(jìn)行ACDF 與CDR造模，將正常頸椎和雙節(jié)段ACDF、CDR 術(shù)后C1-T2椎體6 個(gè)椎間隙ROM 兩兩比較發(fā)現(xiàn)：通過與完整頸椎相比，ACDF 手術(shù)融合固定節(jié)段在軸向旋轉(zhuǎn)和屈曲、伸展方面均受到限制。頸椎相鄰節(jié)段術(shù)后運(yùn)動變化復(fù)雜，Lin等[15,16]認(rèn)為ACDF術(shù)后上下相鄰節(jié)段運(yùn)動均出現(xiàn)較大增幅，這是由于手術(shù)節(jié)段運(yùn)動丟失嚴(yán)重。這與臨床觀點(diǎn)相符，主要是融合后椎體切除不再具備運(yùn)動功能所致。本研究ACDF 組術(shù)后相鄰節(jié)段ROM 未見差異，下一步將擴(kuò)大樣本量進(jìn)一探討雙節(jié)段ACDF對相鄰節(jié)段生物力學(xué)性質(zhì)的影響。

本研究結(jié)果還顯示，CDR 組與正常頸椎前屈后伸、左右側(cè)彎工況基本一致，未見顯著性差異（P＞0.05）；雖然假體置換限制了局部節(jié)段的軸向工況，但在一定程度可以降低相鄰節(jié)段關(guān)節(jié)面間的剪切應(yīng)力。ACDF和CDR兩種術(shù)式相比，CDR術(shù)后鄰近節(jié)段ROM 得以保留，但ACDF 顯著減少，提示雙節(jié)段CDR似乎都能在鄰近功能性脊柱單位保持接近完整節(jié)段的運(yùn)動。Katsuura 等[17]提出CDR 治療方式所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)中心恢復(fù)到接近完整的狀態(tài)，手術(shù)節(jié)段椎間ROM 與Zhang 等[18]報(bào)道的正常健康志愿者相似。這些基于旋轉(zhuǎn)中心和運(yùn)動反應(yīng)的相鄰節(jié)段運(yùn)動的改變很可能是椎間盤旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散中心的原因，可能是相鄰節(jié)段退變的潛在原因[19,20]。

3.3 本研究不足

本研究對體外試驗(yàn)研究雙節(jié)段（C4-C6）CDR 及ACDF術(shù)后C1-T2頸椎各個(gè)節(jié)段的生物力學(xué)變化，結(jié)果表明CDR 術(shù)后各節(jié)段基本保留前屈后伸、左右側(cè)彎、左右軸向旋轉(zhuǎn)工況，一定程度上保留了手術(shù)節(jié)段和相鄰節(jié)段的生物力學(xué)特征。但這項(xiàng)研究有一些不足之處，例如樣本量相對較小，體外標(biāo)本測量指標(biāo)與臨床數(shù)據(jù)有差異。下一步將擴(kuò)大研究樣本，探討兩種手式在雙節(jié)段甚至多節(jié)段的臨床效果和對相鄰節(jié)段的生物力學(xué)影響，為臨床不同節(jié)段的手術(shù)方式選擇標(biāo)準(zhǔn)提供一定的理論依據(jù)。