腰椎間盤置換術(shù)后對鄰近節(jié)段腰椎終板的應(yīng)力影響與影響因素分析

孫云明 戚廣秀 王立民

勝利石油管理局勝利醫(yī)院骨科，山東東營 257055

腰椎間盤退行性疾病是臨床上的常見疾病，可導(dǎo)致患者失去工作能力，甚至嚴重影響患者生活質(zhì)量，對于經(jīng)過長期保守治療后仍然無改善[1]。過去治療腰椎間盤退行性疾病患者一般采用脊柱內(nèi)固定融合術(shù)，但是隨著醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展與對生活質(zhì)量要求的提高，很多脊柱內(nèi)固定融合術(shù)后患者經(jīng)過病例隨訪，有鄰近節(jié)段加速退變現(xiàn)象等嚴重并發(fā)癥，造成其生活質(zhì)量不高[2]。人工腰椎間盤置換術(shù)當(dāng)前在臨床上得到廣泛應(yīng)用，國內(nèi)外病例隨訪效果也比較良好[3-4]。然而，人工腰椎間盤材料特性與正常人體腰椎間盤還有較大的差異，可能會出現(xiàn)排斥與不適應(yīng)情況。為此針對鄰近節(jié)段腰椎終板應(yīng)力的研究有助于了解植入后鄰近節(jié)段腰椎退變發(fā)生的生物力學(xué)情況[4]。本文為此通過實驗探討了腰椎間盤置換術(shù)后對鄰近節(jié)段腰椎終板的生物影響，現(xiàn)報道如下：

1 材料與方法

1.1 標(biāo)本來源

選用4 具新鮮成人腰椎（L2～S1）節(jié)段標(biāo)本，死亡年齡最小24歲，最大46歲，平均32.5歲。 入選標(biāo)準(zhǔn)：均為意外死亡患者，經(jīng)過腰椎正側(cè)位X線攝像檢查，排除嚴重并發(fā)癥，在標(biāo)本上下端利用聚甲基丙烯酸甲酯進行包埋固定；-20℃冰箱中保存，實驗前取出室溫下解凍。

1.2 實驗假體

采用SMH-1 型人工腰椎間盤（國家專利號：97243345）。由一塊由高分子聚乙烯加工制成的塑料滑動人工髓核與兩塊鈦合金屬上下人工終板組成。本實驗將應(yīng)用7 mm高度的塑料髓核材料與L4/5型號金屬終板對測試成人腰椎標(biāo)本進行腰椎間盤髓核摘除術(shù)與人工腰椎間盤置換術(shù)操作。實驗前室溫下解凍腰椎節(jié)段標(biāo)本24 h，利用L4/5節(jié)段運動單位作為手術(shù)節(jié)段，從而測量上鄰近L3/4腰椎測試節(jié)段椎間盤的上下腰椎軟骨終板的應(yīng)力情況，制作具備可靠性良好的鄰近節(jié)段腰椎終板實驗?zāi)Ｐ汀?/p>

表1 不同手術(shù)對 L3/4腰椎終板應(yīng)力變化（±s，°，n=4）

表1 不同手術(shù)對 L3/4腰椎終板應(yīng)力變化（±s，°，n=4）

方法 終板 5 mm 15 mm 25 mm 35 mm正常腰椎間盤腰椎間盤置換術(shù)腰椎間盤摘除術(shù)上終板下終板上終板下終板上終板下終板0.812 ±0.123 0.582 ±0.102 0.838 ±0.051 0.646 ±0.236 0.863 ±0.285 0.861 ±0.262 0.963 ±0.056 0.668 ±0.062 0.914 ±0.362 0.754 ±0.002 1.036 ±0.625 0.923 ±0.125 0.965 ±0.042 0.852 ±0.032 0.992 ±0.258 1.089 ±0.425 1.338 ±0.0.95 1.139 ±0.852 0.962 ±0.011 0.639 ±0.085 0.909 ±0.362 0.890 ±0.223 1.354 ±0.521 0.969 ±0.010

1.3 實驗方法

在本實驗中，筆者把鄰近節(jié)段腰椎終板實驗?zāi)Ｐ偷臏y試操作通過均分為4個終板應(yīng)力測試定點，將標(biāo)本固定于應(yīng)力測試儀器，模擬脊柱在體運動時軸向后伸、前屈、壓縮、左側(cè)側(cè)彎和左側(cè)轉(zhuǎn)旋5個不同生理運動，利用壓力傳感器對腰椎終板表面各個應(yīng)力測試點進行加載測量應(yīng)力情況。

1.4 手術(shù)方法

鄰近L3/4節(jié)段腰椎終板盈利標(biāo)本分別依按正常腰椎間盤、腰椎間盤髓核摘除術(shù)、人工腰椎間盤置換術(shù)的順序進行測驗比較應(yīng)力情況。

1.4.1 腰椎間盤髓核摘除術(shù) 人工腰椎間盤置換術(shù)的手術(shù)入路同標(biāo)準(zhǔn)后路椎間盤髓核摘除術(shù)，清除殘余肌肉與脂肪后，顯露L4/5節(jié)段的黃韌帶和椎板，明確定位手術(shù)椎板間隙，利用組織鉗緊密夾住間隙處黃韌帶，從內(nèi)側(cè)沿椎板附著處切開黃韌帶，將黃韌帶與硬脊膜推向前方，切除黃韌帶，然后進入椎管。向上和向下咬除鄰近部分黃韌帶、椎板，顯露硬膜囊與神經(jīng)根前方的后纖維環(huán)與縱韌帶，切開后纖維環(huán)與縱韌帶，用合適的髓核鉗摘除椎間盤內(nèi)髓核組織，從而制成腰椎間盤摘除術(shù)后模型。

1.4.2 人工腰椎間盤置換術(shù) 人工腰椎間盤置換術(shù)采用全腰椎間盤切除并行SMH-1 型人工腰椎間盤假體置換術(shù)手術(shù)操作，手術(shù)入路步驟同腰椎間盤髓核摘除術(shù)，用圓頭銼、刮匙、咬骨鉗完全切除前方椎間盤組織，直到軟骨終板，利用椎間撐開器撐開椎間隙然后切除椎間盤組織，修整刮除椎間隙內(nèi)上下軟骨終板達骨性終板，選擇L4/5型號金屬終板及7mm高度的塑料髓核材料的SMH-1 型實驗假體，撐開椎間隙，確認實驗假體位置和椎間隙高度恢復(fù)理想后，縫合纖維環(huán)舌瓣，制成人工腰椎間盤置換術(shù)后模型。

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法

測試獲得的腰椎終板應(yīng)力數(shù)據(jù)結(jié)果均利用SPSS 18.0 統(tǒng)計軟件包進行分析，計量資料數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，各個應(yīng)力測試定點間的應(yīng)力差異分析，兩兩比較分析采用SNK法檢驗，檢驗方法采用多因素方差分析統(tǒng)計，以P<0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 應(yīng)力變化

在置換術(shù)中，筆者測得軸向壓縮下鄰近節(jié)段終板平均最大應(yīng)力均顯示有所增大，與腰椎間盤正常狀態(tài)組別比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05），但是明顯少于腰椎間盤摘除術(shù)（P<0.05）。終板測試定點應(yīng)力差值兩兩比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。 見表1、圖1。

2.2 多因素分析

筆者在多因素的方差分析統(tǒng)計結(jié)果，提示鄰近節(jié)段應(yīng)力測試定點、終板類型以及手術(shù)方法等不同的變異因素差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。見表2。

表2 腰椎間盤置換術(shù)后對鄰近節(jié)段腰椎終板的生物影響多因素方差分析

3 討論

腰間盤相當(dāng)于一個微動關(guān)節(jié)，是由透明軟骨板、纖維環(huán)和髓核組成，分布在腰椎骨間。腰椎間盤退行性改變或外傷所致纖維環(huán)破裂，髓核從破裂處脫出，壓迫腰椎神經(jīng)，從而出現(xiàn)腰腿放射性疼痛[5]。腰痛是大多數(shù)本癥患者最先出現(xiàn)的癥狀，發(fā)生率約91%。少數(shù)患者只有腿痛而無腰痛，所以說并不是每一個患者一定會發(fā)生腰痛。還有一些患者先出現(xiàn)腰痛，一段時間后出現(xiàn)腿痛，同時腰痛自行減輕或消失，來就診時僅主訴腿痛。痛多為刺痛，常伴有麻木、酸脹的感覺節(jié)段退變性疾病逐漸引起人們的關(guān)注[6]。同時目前對于人工椎間盤置換術(shù)后能夠有效預(yù)防鄰近節(jié)段退變性病變的確切機制還不十分清楚，且尚未見相關(guān)課題研究報道[7-8]。當(dāng)前有研究提示術(shù)后超出90%的患者在其上鄰近節(jié)段出現(xiàn)退變癥狀，在下鄰節(jié)段則無癥狀發(fā)生，表明退變癥狀是腰間盤術(shù)后比較常見與嚴重的并發(fā)癥，多發(fā)生于上鄰近節(jié)段[8]。但是有學(xué)者的研究表明在融合內(nèi)固定術(shù)后，下鄰近節(jié)段卻更容易發(fā)生退變[9]。而腰椎終板是十分重要的腰椎椎間盤構(gòu)成組織，無論是在椎間盤本身的傳遞應(yīng)力載荷等生物特性起明顯影響作用，還是緊密鄰接椎體與椎間盤之間的解剖位置密切關(guān)系上有著必然性的影響關(guān)系[10]；另外，腰椎間盤是椎間盤退行性疾病導(dǎo)致疼痛的主要部位，當(dāng)椎間盤退變及功能減退后，過度負荷會轉(zhuǎn)移至其相鄰結(jié)構(gòu)[11]。本文結(jié)果顯示軸向壓縮下鄰近節(jié)段終板平均最大應(yīng)力均顯示有所增大，與腰椎間盤正常狀態(tài)組別比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05），但是明顯少于腰椎間盤摘除術(shù)（P<0.05）。鄰近節(jié)段應(yīng)力測試定點，終板類型以及手術(shù)方法對對鄰近節(jié)段腰椎終板都有明顯的生物影響。也就是說，人工腰椎間盤置換手術(shù)后鄰近節(jié)段結(jié)構(gòu)生物力學(xué)特性研究可能對其長期臨床療效有著重要的臨床意義。

總之，腰椎間盤置換術(shù)對上鄰近節(jié)段終板應(yīng)力負荷明顯小于腰椎間盤摘除術(shù)，可有效地預(yù)防上方鄰近節(jié)段加速退變，值得推廣應(yīng)用。

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