腰椎融合術后相鄰節(jié)段退變的分析

1、腰椎融合術后相鄰節(jié)段退變的分析,1911年 Hibbs和 Albee首次針對椎間盤與關節(jié)突關節(jié)退變引起的下腰痛和脊柱失穩(wěn)提出脊柱融合概念以來，腰椎融合術一直是目前臨床治療下腰痛和脊柱失穩(wěn)疾患的“金標準”。在大多數(shù)脊柱手術中, 融合與否已成為判斷手術是否成功的主要標準之一。但隨著對脊柱生理功能和生物力學研究的不斷深入，人們發(fā)現(xiàn)脊柱融合后因融合節(jié)段運動功能喪失，導致椎間應力傳導發(fā)生異常改變，相鄰節(jié)段椎間盤和關節(jié)突的壓力明顯增加，進而出現(xiàn)鄰近

2、節(jié)段退變性疾病（adjacent segment disease，ASD）。,融合區(qū)鄰近節(jié)段病變,ASD包括小關節(jié)增生、韌帶肥厚、椎間盤退變、椎管狹窄以及滑脫、節(jié)段性不穩(wěn)、椎間盤突出、退行性側凸和相鄰節(jié)段壓縮骨折。,融合區(qū)鄰近節(jié)段病變,最早關于ASD的報道是1956年Anderson關于脊柱融合術后鄰近節(jié)段退行性滑脫的病例報道，但僅作為個案報道。 1963年Harris等注意到6例繼發(fā)性滑脫病例均于脊柱融合術后發(fā)生。 1988年Lo

3、uw等報道了前方脊柱融合后的椎管狹窄。,鄰近節(jié)段退變發(fā)生的機制,目前，鄰近節(jié)段退變發(fā)生的確切機制尚未完全明了。 多數(shù)學者認為，椎體融合后鄰近椎體生物力學的變化是導致本病的重要原因。,鄰近節(jié)段退變發(fā)生的機制,脊柱融合術后，脊柱運動學及運動力學都將不可避免地發(fā)生改變，其上兩端鄰近節(jié)段的活動度增大，椎間盤和關節(jié)突產(chǎn)生應力集中，關節(jié)突負荷加大，椎間盤壓增高，該部分的分離傾向和不穩(wěn)定性增加，這些改變都可以造成術后ASD的發(fā)生或加劇術前的退變。,

4、鄰近節(jié)段運動力學改變的影響,從應力改變來講，以融合區(qū)近端鄰近椎間盤的力學改變?yōu)橹鳌?鄰近節(jié)段運動力學改變的影響,Cunninghan等對11具人體腰骶段標本進行了研究，應用特制的探針測試L2/3(近端)、L3/4(手術融合節(jié)段)、L4/5(遠端)在不同狀態(tài)下的椎間壓力。發(fā)現(xiàn)內(nèi)固定后路融合術后，融合區(qū)近端鄰近椎間盤內(nèi)壓力增加45％以上。,鄰近節(jié)段運動力學改變的影響,Pellise等對62例患者212個未融合節(jié)段的椎間盤高度進行了放射學評估

5、，結果顯示在融合節(jié)段下方的所有未融合節(jié)段未發(fā)現(xiàn)任何改變，所有融合節(jié)段上方的未融合節(jié)段的椎間盤高度明顯丟失，且與距離融合節(jié)段的遠近密切相關。,鄰近節(jié)段運動力學改變的影響,椎間盤內(nèi)壓力的增加會導致或加速椎間盤退變，上述這些結果提示融合椎體的上位節(jié)段較下位節(jié)段更易出現(xiàn)退變。融合術后相鄰節(jié)段、尤其是小關節(jié)的壓力增加。這也是加速鄰近節(jié)段退變的因素之一。,鄰近節(jié)段運動力學改變的影響,Goto等通過建立L1-L5有限元模型，對正常組和后路椎間融合(P

6、LIF )模型進行了對照研究，發(fā)現(xiàn)融合后鄰近節(jié)段終板Von mises應力明顯增加，在屈曲壓縮載荷下，PLIF模型組增加117％；融合后鄰近節(jié)段纖維環(huán)屈曲應力增加，在屈曲壓縮載荷下，PLIF模型組增加209％．并認為融合后鄰近節(jié)段終板和纖維環(huán)的應力增加超出了生理的力學范圍而導致退變。Goto K，tajima N，Chose E，et al．Effects oflumbar spinal fusionon the other lumb

7、ar intervertebral levels(three dimensional finite element analysis)[J]．J.Orthop Sci，2003，8(4)：577—584．,鄰近節(jié)段運動學變化的影響,脊柱融合術后，在融合節(jié)段內(nèi)，剛度增加，活動幅度明顯下降或消失，而脊柱節(jié)段活動度將發(fā)生重分配，融合節(jié)段的活動度會轉移到剩余的運動節(jié)段，這將導致鄰近節(jié)段的活動度增加及運動方式的異常。,鄰近節(jié)段運動學變化的影響,C

8、how等發(fā)現(xiàn)，椎體融合后相鄰節(jié)段的運動模式發(fā)生變化，后方融合其旋轉中心向后上方移動，而在前方融合時，旋轉中心向上方、有時稍向前方移動；后路固定融合后，由于固定區(qū)域的剛度增加以及旋轉中心的移位，使鄰近關節(jié)突關節(jié)的應力明顯增加。,鄰近節(jié)段運動學變化的影響,Molz等認為內(nèi)固定融合術后，脊柱為獲得同樣的活動范圍(ROM)需要增加力矩，而增加的力矩導致各活動節(jié)段活動度增大，這種變化導致所有活動節(jié)段都有退變傾向。如果增加的負荷和活動度超過脊柱結構

9、的生理限制，累積的破壞就會出現(xiàn)，表現(xiàn)為韌帶松弛、間盤退變、骨贅形成等，這些變化將可能成為未融合節(jié)段退變的主要因素。,鄰近節(jié)段運動學變化的影響,融合后上下鄰近節(jié)段的伸屈和側彎運動范圍增加，但總節(jié)段的運動范圍(固定節(jié)段加鄰近節(jié)段)卻減少，固定節(jié)段丟失的運動范圍不能由鄰近節(jié)段完全代償，鄰近節(jié)段在超負荷應力下，反復作用，易斂退變?？傊?，脊柱融合特別足堅強內(nèi)固定后。融合節(jié)段更加僵直和相鄰節(jié)段局部旋轉中心的后移，使得相鄰節(jié)段的壓力集中更為增加，長時

10、間的力學變化導致了退變。,,盡管不同的學者研究結果報道不一，這可能與研究對象和隨訪時間的差異相關。生物力學在ASD發(fā)生發(fā)展中的作用已經(jīng)得到了大多數(shù)學者的認可。因此，可以肯定的是ASD的發(fā)生是生理性退變與生物力學因素共同作用的結果，其具體的發(fā)病機制十分復雜，尚需進一步研究。,影響鄰近節(jié)段退變的因素,1、個體因素 年齡和骨質疏松的影響 術前腰椎間盤

11、狀況的影響 2、內(nèi)固定應用及鄰近節(jié)段關節(jié)突關節(jié)的損傷3、融合節(jié)段的多少4、融合術式的影響5、繼發(fā)矢狀位平衡異常,,個體因素-年齡和骨質疏松的影響,多數(shù)學者認為鄰近節(jié)段退變的發(fā)生與年齡成正相關。因為老年人椎間盤中蛋白聚糖和水的含量下降，軸向負荷由椎間盤傳導至小關節(jié)，使小關節(jié)負荷增加，穩(wěn)定性受破壞的風險增大。,個體因素-年齡和骨質疏松的影響,Cheh等對總共188例為治療退變性疾患而使用椎弓根螺釘行脊柱融合的患者進行了最少5年

12、的隨訪，發(fā)現(xiàn)超過50歲的患者比那些50歲或小于50歲的患者更容易發(fā)生鄰近節(jié)段的退變。Cheh,G,Bridwell，KH，LenkeLG，et al．Adjacent segment disease following lumbar／thoracolumbar fusion with pedicle screw instrumentation：a minimum 5-year follow—up[J]．Spine，2007，32(20

13、)：2253—2257．,個體因素-年齡和骨質疏松的影響,Okuda等的發(fā)現(xiàn)卻與此相反，他們對101例行后路椎體間融合治療L4/5退行性滑脫患者進行了術后至少3年的隨訪，根據(jù)年齡患者被分為兩組：第1組:包括31例70歲或70歲以上的患者(平均74歲)第2組:70例年齡均小于70歲的患者(平均59歲)第1組術后鄰近節(jié)段退變的發(fā)生率明顯低于第2組Okuda S，OdaT．Miyauchi A，et al．Surgieal outco

14、mes of posterior lumbar interbody fusion in elderly patients[J]．J Bone Joint Surg Am，2006，88(12)：2714-2720．,個體因素-年齡和骨質疏松的影響,在關于骨質疏松與鄰近節(jié)段退變發(fā)生的相關性研究中，Etebar等對125例(其中31例為絕經(jīng)后女性)因為退行性節(jié)段不穩(wěn)而接受內(nèi)固定融合的患者進行了平均44．8個月的隨訪，共有18例發(fā)生ASD，其

15、中15例為絕經(jīng)后女性，這可能與絕經(jīng)后女性患者骨骼質量下降導致的內(nèi)固定物周圍腐蝕、螺釘早期松動以及持續(xù)滑脫和小關節(jié)增生，力線不平衡難以手術矯正有關。Etebar S，Cabill DW．Risk factors for adjacent-segment failure following lumbar fixation with rigid instrumentation for degenerative instability[J]．

16、JNeurosurg，1999，90(2Suppl)：163—169．,個體因素-術前腰椎間盤狀況的影響,術前鄰近椎間盤的狀況也是與ASD相關的危險因素，已經(jīng)發(fā)生退行性改變的椎間盤更容易損傷而進一步退變。Penta等，通過對術前鄰近節(jié)段椎間盤造影正常的81例腰椎融合患者術后10年的隨訪，發(fā)現(xiàn)68％的患者鄰近節(jié)段椎間盤仍為正常，其余患者椎間盤的影像檢查與無癥狀退變者相似，僅有2例出現(xiàn)鄰近節(jié)段的明顯退變。據(jù)此認為融合前鄰近節(jié)段已有的退變因素

17、及病理改變是術后發(fā)生退變的主要因素。因此，任何原因引起間盤結構上的薄弱，在局部應力集中情況下，會加重或加速間盤的損害。Penta M，Sandhu A，F(xiàn)raser RD．Magnetic resonance imaging assessment of disc degeneration 10 years after anterior lumbar interbody fusion[J]．Spine，1995，20(6)：743—74

18、7．,內(nèi)固定應用及鄰近節(jié)段關節(jié)突關節(jié)的損傷,內(nèi)固定的應用對于ASD早期的發(fā)生發(fā)展有一定促進作用。,內(nèi)固定應用及鄰近節(jié)段關節(jié)突關節(jié)的損傷,Etebar等推測，內(nèi)固定融合術后的即刻堅強固定效應導致鄰近節(jié)段負荷迅速增加，區(qū)別于非內(nèi)固定融合術后逐漸堅強固定，縮短了鄰近節(jié)段對生物力學機制改變的適應過程，從而導致ASD發(fā)生加速，而不用內(nèi)固定的融合在融合后應力緩慢增加，鄰近節(jié)段對生物力學機制的改變有個較長的適應過程，ASD的發(fā)生較為緩慢。,內(nèi)固定應用

19、及鄰近節(jié)段關節(jié)突關節(jié)的損傷,Park等研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)椎弓根螺釘固定較其他內(nèi)固定方法和不用內(nèi)固定，融合術后更易發(fā)生ASD，推測其原因可能與使用椎弓根螺釘過程中損傷了鄰近節(jié)段的關節(jié)突關節(jié)有關。,內(nèi)固定應用及鄰近節(jié)段關節(jié)突關節(jié)的損傷,Cardoso等對10例尸體標本進行了加載軸向旋轉、屈伸和側屈載荷等生物力學測試。發(fā)現(xiàn)后路穩(wěn)定術后其固定近端節(jié)段的ROM立即發(fā)生變化，當雙側上一節(jié)段關節(jié)突被破壞后，在旋轉測試中上一相鄰節(jié)段的ROM的變化更加顯著，同

20、時發(fā)現(xiàn)在固定范圍最上一個椎體的椎板全切除術會使上一相鄰節(jié)段在屈曲和軸向旋轉應力下的失穩(wěn)進一步加重。 Cardoso MJ．Dmitriev AE，Helgeson M，et al．Does superiorsegment facet violation or laminectomy destabilize the adjacent level in lumbar transpedicular fixation? An in vitro

21、 human cadaveric assessment[J]．Spine，2008，33(26)：2868—2873．,內(nèi)固定應用及鄰近節(jié)段關節(jié)突關節(jié)的損傷,因此，仔細保留頭側最上一個關節(jié)突關節(jié)的完整性對于確保相鄰節(jié)段穩(wěn)定性和預防ASD的發(fā)生發(fā)展是至關重要的。,融合節(jié)段的多少,研究表明多節(jié)段融合可能加速ASD的形成。因為多節(jié)段融合導致力臂變得更長，使相鄰節(jié)段承受更多的應力。,融合節(jié)段的多少,Yang等自2000年1月至2004年12月間

22、對217例行腰椎融合術后的患者進行了2年的隨訪評估，所有患者被分為3組：單節(jié)段融合組(A組)、2個節(jié)段融合組(B組)、3個或以上節(jié)段融合組(C組)，結果顯示鄰近節(jié)段退變發(fā)生率分別為 A組：11．6％(13／112) B組：14，5％(9／62)

23、 C組：16．3％(7／43) 提示融合節(jié)段越多，ASD的發(fā)生率越高。Yang JY，Lee JK，Song HS．The impact of adjacent segment degeneration on the clinical outcome after lumbar Spinal Fusion [J]．Spine，2008，33(5)：503-507．,融合節(jié)段的多少,Cheh等的研究得到了同樣的結論

24、，他們認為腰椎融合術后，融合的長度是引起鄰近節(jié)段退變的一個高危因素，且發(fā)現(xiàn)近端L1-3節(jié)段融合比L4、L5節(jié)段融合出現(xiàn)ASD的風險增加。然而，部分學者對此說法提出了質疑，他們認為，由于鄰近節(jié)段上壓力轉移是引起鄰近節(jié)段退變的重要因素之一，隨著融合節(jié)段的增多，壓力愈容易轉移到鄰近節(jié)段，但當融合節(jié)段超過2個時，壓力轉移與融合節(jié)段的多少之間似乎就沒有必然聯(lián)系了。Cheh,G,Bridwell，KH，LenkeLG，et al．Adjacent

25、 segment disease following lumbar／thoracolumbar fusion with pedicle screw instrumentation：a minimum 5-year follow—up[J]．Spine，2007，32(20)：2253—2257．,融合術式的影響,不同的融合術式對融合術后脊柱生物力學特性的影響也有很大不同。就目前的腰椎融合術而言，較常用的方法有椎體間前融合、后方融合。一部

26、分學者認為后路融合方式更易發(fā)生鄰近節(jié)段的退行性變，然而Cheh等對188例患者進行手術，其中117例患者進行后路腰椎間融合加椎弓根內(nèi)固定，7l例進行360°融合加椎弓根內(nèi)同定，隨訪93．6個月，影像學ASD發(fā)生率分別為29．9％(35／1 17)和31．0％(22／71)，并且認為相比于后路融合，環(huán)周融合并不是發(fā)生ASD的顯著危險因素。 Cheh,G,Bridwell，KH，LenkeLG，et al．Adjacent se

27、gment disease following lumbar／thoracolumbar fusion with pedicle screw instrumentation：a minimum 5-year follow—up[J]．Spine，2007，32(20)：2253—2257．,繼發(fā)矢狀位平衡異常,在臨床鄰近節(jié)段病變(ASD)被定義為： ①癥狀性椎管狹窄癥； ②頑固性背部疼痛； ③繼

28、發(fā)出現(xiàn)矢狀面或冠狀面失平衡。,繼發(fā)矢狀位平衡異常,Umehara等研究測量人尸體腰椎節(jié)段椎弓根螺釘內(nèi)同定術前、術后以及術中腰椎前凸角度，發(fā)現(xiàn)節(jié)段融合術后腰椎前凸角度的減小對鄰近節(jié)段的退行性改變起重要作用，其導致的生物力學機制的變化包括：后柱負荷的增加，作用于鄰近節(jié)段的剪切力的增大等。如內(nèi)困定融合術后腰椎前凸減小或消失共至出現(xiàn)后凸、冠狀面失穩(wěn)等引起脊柱三維不穩(wěn)，增加了退變發(fā)生的風險。Umehara S,Zindfick MR，Patwa

29、rdhan AG,et al The biomechanical effect of postoperative hypolordosis in instrumented lumbar fusion on inslrumented and adjacent spinal segments[J]．Spine，2000，25 (13)：1617—1624．,鄰近節(jié)段退變的治療策略,目前對于脊柱融合術后鄰近節(jié)段退變的治療仍是一個棘手的問題，持

30、續(xù)性的腰背部及下肢疼痛是脊柱融合術后再次手術的主要原因。,鄰近節(jié)段退變的治療策略,SD的治療包括保守治療和手術治療。盡管后路減壓、椎體融合、堅強內(nèi)固定在治療ASD中得到廣泛應用，但更多節(jié)段的融合將進一步加重生物力學變化，加速未融合節(jié)段的退變。再次手術的主要方式仍是脊柱減壓和擴大融合，而擴大融合又會帶來新的退變，所以如何預防ASD的發(fā)生，提高ASD手術患者的療效，是我們面臨的難點課題。,鄰近節(jié)段退變的治療策略,文獻報道療效不佳，Phill

31、ips等對26例腰椎融合術引起椎管狹窄而行再次手術的患者進行了3～14年的隨訪，僅15例患者認為手術療效較滿意，其余患者中，6例因術后神經(jīng)癥狀嚴重而需3次手術，5例認為第2次手術是失敗的。 Phillips FM，Carlson GD,Bohlman HH．et al．Results of surgery for spinal stenosis adjacent to previous lumbar fusion[J]．J Spina

32、l Disord，2000，13(5)；432—437．,鄰近節(jié)段退變的治療策略,Chen等對39例鄰近節(jié)段不穩(wěn)和椎管狹窄行手術治療的患者進行了平均5年的隨訪，77％的患者獲得了優(yōu)或良的治療效果。有5例患者行鄰近節(jié)段融合，后來出現(xiàn)再次鄰近節(jié)段疾病。 Chen WJ，Lai PL，Niu CC，et al．Surgical treatment of adjacent Instability after lumbar spine fusi

33、on[J]．Spine，2001．26(22)：519．524．,鄰近節(jié)段退變的預防,脊柱固定融合術前，充分考慮患者的個人情況如年齡、女性、骨質疏松和絕經(jīng)等因素，了解鄰近節(jié)段椎間盤的狀況、慎重考慮融合方式及內(nèi)固定可能帶來的影響，從而決定相應的手術方式。術中盡可能保護鄰近節(jié)段關節(jié)面。保留融合節(jié)段和鄰近節(jié)段后復合結構完整性，保留上正常生理曲度是減少ASD發(fā)生風險的有效方法。,鄰近節(jié)段退變的預防,Kim等對69例患者，均行L4-L5單節(jié)段椎

34、間融合術，術后臨床ASD與無癥狀ASD患者相比，顯示臨床ASD患者在L4-L5節(jié)段術后前凸角非常小，故認為對于單節(jié)段360°融合術，保持L4-L5巧節(jié)段術后前凸角大于或等于20°對預防臨床ASD有重要意義。 KimKH，Lee SH，Shim CS，et al．Adjacent segment disease after interbody fusion and pedicle screw fixations fo

35、r isolated L4-L5 sponflyloIisthesis：a minimum five-year follow-up[J]．Spine，2010，35(3)：325-634．,鄰近節(jié)段退變的預防,Kumar等研究32例患者接受了Dynesys手術并完成了2年的MRI隨訪。應用Dynesys動態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)，雖然橋接節(jié)段和相鄰節(jié)段的椎間盤退變似乎仍舊繼續(xù)，但他們認為這種持續(xù)的退變應歸因于自然疾病進展。 Kunmr A。Beas

36、tall J，Hughes J，et al．Disc changes in the bridged and adjacent segments after Dynesys dynamie slabilization system after two years[J]．Spine，2008，33(26)：2909—2914．,鄰近節(jié)段退變的預防,鄭應等出復習腰椎后路非融合固定系統(tǒng)相關文獻，認為與傳統(tǒng)的脊柱融合術相比，應用非融合系統(tǒng)可獲得很

37、好的療效。并可以減少鄰近節(jié)段退變的發(fā)生率。最近腰椎棘突間動態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)在防止ASD方面早期似乎有所效果。鄭應，譚明乍．腰椎后路非融合固定系統(tǒng)的臨床應用[J]．中國骨傷，2007，20(4)：283-285,鄰近節(jié)段退變的預防,雷仲民等腰椎棘突間動態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)(Wallis)治療符合其適應證的腰椎退行性疾病，隨訪6個月，椎間隙高度丟失不明顯，可避免融合技術引起的不良后果。但遺憾的是缺少長期隨訪。雷仲民，孫佩宇，張翔．腰椎棘突問動態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)