腰椎椎弓根釘動(dòng)態(tài)穩(wěn)定系統(tǒng)的新進(jìn)展

肖振平 王麓山

（南華大學(xué)附屬第一醫(yī)院脊柱外科，湖南 衡陽 421001）

下腰痛是在日常生活中常見的一個(gè)問題，經(jīng)保守治療無效時(shí)，可行手術(shù)治療，常采用植骨融合內(nèi)固定術(shù)。但大量的臨床觀察研究發(fā)現(xiàn)，椎間融合手術(shù)近期療效較好，但存在植骨塊吸收、不融合、相鄰節(jié)段退變加速等問題。手術(shù)相鄰節(jié)段椎間盤退變加速是脊椎融合術(shù)后最重要的并發(fā)癥。由于椎體融合改變了原有脊柱的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致脊柱運(yùn)動(dòng)學(xué)及運(yùn)動(dòng)力學(xué)均發(fā)生明顯改變，鄰近節(jié)段活動(dòng)度代償性增大，導(dǎo)致應(yīng)力異常集中于椎間盤和關(guān)節(jié)突，促使其發(fā)生退變，為了避免上述情況的發(fā)生，Mulhollnad提出動(dòng)力性內(nèi)固定概念，其設(shè)計(jì)的目的是承載負(fù)荷以緩解疼痛，控制異?；顒?dòng)、保持運(yùn)動(dòng)功能來預(yù)防鄰近節(jié)段退變，使失穩(wěn)的腰椎達(dá)到其正常狀態(tài)的活動(dòng)特性，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)重建腰椎序列，可以單獨(dú)使用。目前后路經(jīng)椎弓根動(dòng)態(tài)固定裝置主要：Graf 韌帶系統(tǒng)、Dynesys系統(tǒng)、FASS系統(tǒng)等；ISObar 系統(tǒng)、Flex系統(tǒng)、DSS系統(tǒng)等），筆者就其研究進(jìn)展綜述如下。

1 Graf 韌帶系統(tǒng)

是最早應(yīng)用于腰椎后路內(nèi)固定裝置之一，Graf 于首先設(shè)計(jì)由鈦制椎弓根螺釘和環(huán)狀聚酯帶組成，Graf 韌帶固定的設(shè)計(jì)思路來源于“彈性固定” 的理念。

Gardner[1]認(rèn)為Graf系統(tǒng)主要適用于：①腰痛癥狀明顯，保守治療無效；②影像學(xué)提示輕、中度椎間盤退行性變；③腰背肌功能良好；④腰背神經(jīng)小關(guān)節(jié)試驗(yàn)性阻滯麻醉或佩帶腰圍可止痛；⑤峽部裂或伴有I度滑脫及I度退變性滑脫；⑥椎管狹窄或其他神經(jīng)受壓綜合征，腰痛難以忍受的；⑦已融合節(jié)段相鄰?fù)俗冏甸g盤出現(xiàn)癥狀；⑧行椎間融合術(shù)同時(shí)應(yīng)用Graf手術(shù)穩(wěn)定鄰近有癥狀的節(jié)段。禁忌證：①II度以上的峽部裂性或退變性滑脫；②骶骨前移＞2mm；③嚴(yán)重退變性椎間盤疾?。虎茏倒M?。虎葑刁w骨折脫位、腫瘤或感染。

Wild等[2]在尸體脊柱標(biāo)本上研究了Graf韌帶的生物力學(xué)作用，結(jié)果顯示Graf韌帶對(duì)脊柱前屈活動(dòng)固定作用后，對(duì)側(cè)屈活動(dòng)也有明顯的固定作用，Graf韌帶放置時(shí)脊柱處于前屈位置，這與軸向運(yùn)動(dòng)動(dòng)垂直，故對(duì)前屈活動(dòng)固定作用大，后伸時(shí)Graf韌帶處于松弛狀態(tài)，故對(duì)后伸的固定作用小，Graf韌帶的方向與旋轉(zhuǎn)軸方向一致，對(duì)旋轉(zhuǎn)活動(dòng)沒有明顯的固定作用。Quint等[3]I研究發(fā)現(xiàn)，Graf韌帶固定是通過關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)骨性邊緣接觸而產(chǎn)生固定效果，固定后關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)僅承擔(dān)后方施加張力的較小部分，椎間成角和椎間盤膨出也少。Kanayama等[4]隨訪了43例接受Graf韌帶固定術(shù)的患者，包括椎體滑脫、椎間盤突出伴屈曲不穩(wěn)、椎間狹窄伴屈曲不穩(wěn)和退行性脊柱側(cè)凸，隨訪10年發(fā)現(xiàn)患者的腰痛癥狀和JOA評(píng)分都有明顯改善，手術(shù)節(jié)段的前凸沒有明顯變化，同時(shí)有14例患者在術(shù)后1.5～10.8年隨訪中出現(xiàn)了小關(guān)節(jié)融合，其中3例接受了再次手術(shù)。

2 Dynesys（dynamic neutralization system）

1994年由Dubois設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)與Graf韌帶相似。系統(tǒng)的穩(wěn)定源于連接椎弓根螺釘?shù)姆菑椥跃垡蚁┧?，所不同的是韌帶外面的彈性套管。在屈曲位時(shí)，彈力帶提供張力帶作用；在過伸時(shí)，彈性套管提供部分壓縮并限制過伸，這樣可以阻止椎間盤后部額外的壓縮力。Rajaratnam[5]回顧了60例患者的臨床應(yīng)用情況，發(fā)現(xiàn)療效不佳的原因在于固定節(jié)段沒有恢復(fù)腰椎前凸。最近的生物力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果表明，Dynesys較Graf韌帶優(yōu)勢(shì)在于其減輕了后方纖維環(huán)的壓迫，負(fù)荷大小依賴于彈性套管的位置、長(zhǎng)度。

Schwarzcnbach[6]等認(rèn)為Dynesys系統(tǒng)逆轉(zhuǎn)第一階段和影響第一階段的生物力學(xué)變化，它可以將脊柱'節(jié)段間活動(dòng)減少到正常范圍并對(duì)抗屈曲、旋轉(zhuǎn)和剪切力，減少椎間盤和后部纖維環(huán)壓力以減輕椎間盤負(fù)重。Niosi等[7]在10具尸體脊柱上研究了Dynesys的生物力學(xué)作用，發(fā)現(xiàn)Dynesys在腰椎屈曲和側(cè)屈時(shí)能夠顯著減少小關(guān)節(jié)的峰值壓力，長(zhǎng)硅膠套管作用明顯強(qiáng)于短套管，伸展位和軸向旋轉(zhuǎn)時(shí)Dynesys對(duì)小關(guān)節(jié)作用不明顯。Cheng等[8]通過一項(xiàng)生物力學(xué)試驗(yàn)對(duì)比了的節(jié)段動(dòng)力內(nèi)固定與堅(jiān)強(qiáng)內(nèi)固定對(duì)脊柱活動(dòng)范圍的影響，同時(shí)探討了其對(duì)固定上方相鄰'節(jié)段所帶來的作用，單段動(dòng)力內(nèi)固定與融合及正常脊柱相比，上方相鄰'節(jié)段的運(yùn)動(dòng)范圍并沒有顯著性差異。Nohara等[9]的比較研究采用雙側(cè)關(guān)節(jié)和棘間棘上韌帶切除，術(shù)后測(cè)前屈和側(cè)彎力矩時(shí)各節(jié)段運(yùn)動(dòng)范圍，結(jié)果Dynesys固定組固定'節(jié)段和鄰近節(jié)段運(yùn)動(dòng)范圍接近正常，而傳統(tǒng)椎弓根釘棒固定組在固定節(jié)段的近端和遠(yuǎn)端鄰近節(jié)段運(yùn)動(dòng)范圍均增加。

Putzicr等[10]認(rèn)為Dynesys固定可以很好地防髓核摘除后腰椎運(yùn)動(dòng)節(jié)段的進(jìn)一步退變，經(jīng)過34個(gè)月的隨訪觀察，其臨床效果明顯優(yōu)于的單純髓核摘除，但其同時(shí)指出，Dynesys固定并不適用于已經(jīng)存在明顯畸形和需要廣泛減壓的患者。Stoll等[11]隨訪73例有脊柱失穩(wěn)并接受Dynesys固定的患者，平均隨訪38.1個(gè)月，結(jié)果顯示與內(nèi)固定相關(guān)的并發(fā)癥有9例，2例是因?yàn)槁葆斘恢貌患?，其?例再次手術(shù)后疼痛緩解；另外7例有螺釘松動(dòng)。在260枚螺釘中10枚出現(xiàn)松動(dòng)，松動(dòng)的螺釘多是最近端或最遠(yuǎn)端的螺釘，總的并發(fā)癥為24%。Cakir等[12]回顧性分析腰椎融合術(shù)和Dynesys內(nèi)固定術(shù)前后的影像學(xué)表現(xiàn)后認(rèn)為，腰椎融合術(shù)和Dynesys內(nèi)固定術(shù)后都沒有改變固定節(jié)段相鄰節(jié)段的腰椎活動(dòng)度，但腰椎融合術(shù)后整個(gè)腰椎及固定節(jié)段的活動(dòng)度有明顯減小，然而Dynesys內(nèi)固定術(shù)后整個(gè)腰椎及固定節(jié)段的活動(dòng)度無明顯改變。統(tǒng)計(jì)學(xué)質(zhì)料表明：Dynesys脊柱固定系統(tǒng)的應(yīng)用在很大程度上減少了疼痛，改善了功能。而且該植入術(shù)引起的失敗率很低。但是應(yīng)用Dynesys技術(shù)，正如許多動(dòng)力固定技術(shù)一樣，還有許多關(guān)鍵性的問題尚待解決。

3 FASS（fulcrum- assisted soft stabilization）系統(tǒng)

在Graf及Dynesys系統(tǒng)應(yīng)用中遇到一些問題：①Graf系統(tǒng)在椎弓根螺釘后面利用韌帶施加壓縮力可以恢復(fù)前凸并分開椎體前部空間，但是這種結(jié)構(gòu)，需要關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)和椎體后角作為支點(diǎn)，這樣使兩者出現(xiàn)過度負(fù)荷，從而導(dǎo)致神經(jīng)根受壓和關(guān)節(jié)退變；②Graft增加了后方纖維環(huán)的負(fù)荷，可導(dǎo)致椎間盤源性腰痛。③Dynesys系統(tǒng)的彈性套管，雖可防止后部椎間盤的過度載荷，但是在后路的撐開的同時(shí)導(dǎo)致腰椎前凸的喪失?；颊咝栌辛己玫难苛α?，主動(dòng)性后伸以維持腰椎前凸，臨床結(jié)果不佳。主要針對(duì)這些問題Sengupta[13]提出設(shè)想，在韌帶之前引人支撐軸，彈性支軸撐開椎間盤的后方椎間隙，同時(shí)分擔(dān)關(guān)節(jié)突負(fù)荷，而位于支軸后方的彈性韌帶可起到壓縮作用，把后方的壓縮應(yīng)力轉(zhuǎn)變?yōu)閾伍_前方椎間隙的撐開力，從而分擔(dān)椎間盤負(fù)荷，患者可以不用主動(dòng)的腰背肌收縮來維持腰椎前凸。

FASS系統(tǒng)可以改善椎間盤負(fù)向的作用，解決了以往動(dòng)力性后方椎間撐開系統(tǒng)存在的問題、第1代FASS系統(tǒng)由椎弓根螺釘、套答及后方的彈性韌帶構(gòu)成，存在問題[14]：①聚四氟乙酸套答在系統(tǒng)長(zhǎng)軸上表現(xiàn)僵硬而不容易彎曲；②彈性韌帶的彈性有待提高；③腰椎屈曲時(shí)椎間盤負(fù)荷明顯減少而腰椎伸展時(shí)負(fù)荷變化很小。

4 ISObar TTL系統(tǒng)

由Albert于1993年首先報(bào)道，其關(guān)鍵部件為一獨(dú)特的減震關(guān)節(jié)，內(nèi)部由疊加的鈦環(huán)構(gòu)成，減震元件的彈性活動(dòng)度與脊柱正常生理狀況相似，起到震蕩吸收器的作用。

Benezech等[15]推薦其應(yīng)用適應(yīng)證：①椎間盤源性不穩(wěn)；②I度或II度退行性腰椎滑脫；③醫(yī)源性不穩(wěn)（減壓性椎板切除術(shù)或者單側(cè)小關(guān)節(jié)切除術(shù)）；④脊柱骨折、脫位、椎管狹窄、脊柱后突、脊柱腫瘤以及脊柱融合失?。訇P(guān)節(jié)形成）后進(jìn)行脊柱融合手術(shù)后預(yù)防鄰近節(jié)段退變輔助應(yīng)用。禁忌證：①雙側(cè)脊柱滑脫；②III度或IV度退行性腰椎滑脫；③雙側(cè)小關(guān)'節(jié)切除術(shù)；④椎間隙狹窄大于50%；⑤脊柱側(cè)彎；⑥骨折；⑦胸腰結(jié)合處橫斷；⑧骨質(zhì)疏松。

Perrin等[16]在1993至1997年期間對(duì)34例L5，S1和L4，L5節(jié)段退行件椎體滑脫患者進(jìn)行了平均8.27年的長(zhǎng)期隨訪，PLIF后在融合之上節(jié)段應(yīng)用ISObar固定結(jié)果全部患者都達(dá)到椎間融合，融合鄰近'節(jié)段的脊柱功能得到了保護(hù)，91%的患者對(duì)療效表示滿意。

近年來，鄰近節(jié)段退變以多種形式成為研究和討論的話題。ISObar系統(tǒng)的軟穩(wěn)定性已經(jīng)成為防止這種現(xiàn)象發(fā)生的理想特性，可能最重要的一點(diǎn)是其維持了另一個(gè)生理性IAR。

5 鎳鈦合金彈簧棒穩(wěn)定系統(tǒng)（Bio-Flex）

是韓國人設(shè)計(jì)發(fā)明，由1對(duì)鎳鈦合金棒和椎弓根螺釘組成作為后路動(dòng)力穩(wěn)定系統(tǒng)，Kim等[20]對(duì)103例Bio-Flex系統(tǒng)固定術(shù)后患者進(jìn)行回顧性研究發(fā)現(xiàn)，Bio-Flex系統(tǒng)限制脊柱話動(dòng)的同時(shí)保留一定的活動(dòng)度，不增加鄰近椎體的退變。Cho等[17]報(bào)道術(shù)后1年MRI檢查提示患者椎間隙高度增加，椎間盤液化，有自行修復(fù)征象。其優(yōu)點(diǎn)：能夠重新恢復(fù)脊柱正常的矢狀面的平衡，不管患者術(shù)前的腰骶角呈前凸或后凸（平腰綜合征）；容易安裝，組織損傷少，矯正前凸并發(fā)癥少。

Twin-Flex動(dòng)態(tài)系統(tǒng)是由2對(duì)可彎曲的2.5mm不銹鋼棒和其間的平頭連接器組成，Konovesis等[18]使用Twin-Flex系統(tǒng)，硬性和另一種半硬性固定裝置治療退變性腰椎管狹窄的患者，隨訪27～68個(gè)月，發(fā)現(xiàn)3種不同內(nèi)固定器械治療的癥狀改善和鄰近'節(jié)段椎間盤退變情況無顯著性差異、他們還比較了融合固定和Twin-Flex系統(tǒng)固定患者的術(shù)前、術(shù)后3個(gè)月X線片，發(fā)現(xiàn)兩組患者固定后的腰椎前凸，骶骨傾斜、椎間角度、椎體傾斜度和椎間盤指數(shù)等參數(shù)基本相當(dāng)、臨床試驗(yàn)證實(shí)Twin-Flex固定系統(tǒng)不但可以達(dá)到與傳統(tǒng)融合固定同樣的臨床效果，而且其固定失敗率較低，還可以保持術(shù)后腰椎的矢狀位力線，減少應(yīng)力遮擋等并發(fā)癥的發(fā)生。

6 DSS系統(tǒng)[14]

由Spinal Concepts公司設(shè)計(jì)，尚未應(yīng)用于臨床，DSS-1系統(tǒng)是由椎弓根釘及其后方的3mm"C"型彈性鈦棒構(gòu)成，末端為直棒與椎弓根釘相接，它容許脊柱正常屈伸70%，而且運(yùn)動(dòng)限制較均勻，DSS-2系統(tǒng)由椎弓根釘及后方的4nnn彈性鈦線圈型結(jié)構(gòu)構(gòu)成，該裝置負(fù)荷-形變特點(diǎn)顯示它可均勻地限制脊柱屈伸、左右側(cè)屈以及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的范圍。DSS的彈性結(jié)構(gòu)均預(yù)置了張力負(fù)荷，可以分擔(dān)椎間盤負(fù)荷，而且這種彈性結(jié)構(gòu)可以在一定程度上限制脊柱屈曲、需要注意的是DSS彈性支撐架瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)軸與脊柱的IAR一定要盡可能地與接近，否則它可能承擔(dān)脊柱負(fù)荷地裝置，導(dǎo)致早期內(nèi)固定失敗或松動(dòng)）近期已有研究指出[14]，DSS-2的最佳瞬間旋轉(zhuǎn)軸可接近正常運(yùn)動(dòng)'節(jié)段，因此有可能實(shí)現(xiàn)較為理想彈性固定的效果。DSS系統(tǒng)尚處于早期階段。初步臨床研究顯示該裝置能夠緩解繼發(fā)于退行性椎間盤和椎間小關(guān)節(jié)疾病的機(jī)械性腰痛。

7 Stablilimax NZ系統(tǒng)[19]

得兩側(cè)利用2個(gè)獨(dú)立的同心彈簧，允許各個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)。彈簧通過連接棒與整個(gè)動(dòng)力固定系統(tǒng)結(jié)合為一體，Stablilimax NZ設(shè)計(jì)增加了被動(dòng)脊柱系統(tǒng)在中立位的阻力，于此同時(shí)又維持了脊柱的最大活動(dòng)度。其適應(yīng)證包括：中到重度腰椎退行性椎管狹窄，伴有神經(jīng)性跛行。禁忌證包括：超過I度脊柱前移后脊柱后移、脊柱側(cè)彎、T＜2.5的骨質(zhì)疏松、治療節(jié)段有骨折后相似疾患存在骨不完整性、嚴(yán)重的脊柱不穩(wěn)、屈伸運(yùn)動(dòng)脊柱滑移超過3mm的患者。該系統(tǒng)統(tǒng)被Khoueir等歸入全關(guān)節(jié)置換系統(tǒng)，并獲得了美國FDA臨床研究批準(zhǔn)。

8 Cosmic后路動(dòng)力系統(tǒng)

Cosmic后路動(dòng)力系統(tǒng)的螺釘通過一個(gè)特殊的鉸鏈，在釘一棒之間進(jìn)行可動(dòng)的連接。這一特點(diǎn)能夠使載荷共同分布在內(nèi)植物系統(tǒng)和前方脊柱之間。與剛性內(nèi)固定系統(tǒng)相比，鉸鏈螺釘裝置允許更多的載荷通過椎間盤，同時(shí)在不降低任何旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定性的情況下，允許更多的軸向位移。Cosmic系統(tǒng)沒有破壞脊柱的重要結(jié)構(gòu)，能夠保留椎間盤。在許多適應(yīng)證方面，它是融合手術(shù)或椎間盤置換術(shù)的備選方法。如果脊柱需要矯形，那么Cosmic則不適合，必須要附加有融合治療。

9 NFlex系統(tǒng)

是一種動(dòng)態(tài)穩(wěn)定裝置，使用一種半剛性鈦質(zhì)棒，一端設(shè)計(jì)有鈦質(zhì)、聚碳酸氨基甲酸乙酯兩種袖套，高分子袖套發(fā)揮間隔器作用。NFlex棒的鈦質(zhì)內(nèi)芯有阻止脊柱與鄰近節(jié)段間的平移活動(dòng)的作用。NFlex產(chǎn)品的構(gòu)造是相同的（拉伸剛度、壓縮剛度均相同），但連接棒的抗壓縮里、抗拉伸力并不彼此管聯(lián)，因?yàn)樗鼈冇勺倒攦蓚?cè)的高分子間隔器分別控制；抗平移力由鈦質(zhì)袖套與鈦質(zhì)內(nèi)芯間聚合物的厚度控制，與抗屈曲、抗拉伸力也相互獨(dú)立。目前尚無臨床研究結(jié)果可供分析，但該系統(tǒng)的穩(wěn)定性目前已有體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

綜上所述，無疑，要獲得對(duì)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定裝置的客觀評(píng)價(jià)、明確該類裝置在各種腰椎退行性疾病治療中的地位，還需前瞻性隨機(jī)臨床研究。隨著研究的深入和內(nèi)固定器械的改進(jìn)，新一代動(dòng)態(tài)固定系統(tǒng)會(huì)朝著恢復(fù)脊柱生理性穩(wěn)定和進(jìn)一步提高優(yōu)良率的方向發(fā)展、隨著對(duì)腰椎生物力學(xué)研究的不斷深入，相關(guān)非融合及動(dòng)力內(nèi)固定裝置的不斷完善和改進(jìn)。雖然脊柱非融合技術(shù)有許多優(yōu)點(diǎn)，但亦有其自身需要解決的問題，如:限制節(jié)段運(yùn)動(dòng)范圍的程度；需要分擔(dān)異常負(fù)荷的大小；如何防止植入物失敗；如何促進(jìn)椎間盤的自我修復(fù)。

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