椎間融合器研究進(jìn)展

摘要：腰椎退行性滑脫、節(jié)段性不穩(wěn)、椎間盤(pán)源性疾病、外傷性腰椎滑脫所致腰椎失穩(wěn)引起的下腰痛、肢體運(yùn)動(dòng)感覺(jué)障礙，對(duì)非手術(shù)治療無(wú)效者一般都需行腰椎固定融合術(shù)。近年來(lái)隨著材料學(xué)和生物力學(xué)的進(jìn)步，椎間融合器（cage）越來(lái)越多的用于腰椎融合術(shù)。本文擬就椎間融合器發(fā)展歷史、使用優(yōu)點(diǎn)及并發(fā)癥、不同類型椎間融合器的使用、單雙型椎間融合器使用療效對(duì)比作一綜述。

關(guān)鍵詞：椎間融合器；腰椎退行性疾病

1腰椎椎間融合器發(fā)展歷史

Cloward等[1]早在50年代便相繼提出在椎管減壓后椎體間植骨以促進(jìn)脊柱融合的設(shè)想，并應(yīng)用于臨床。然后在隨后的臨床應(yīng)用中，單純椎間植骨暴露出不少缺陷：①椎體不融合率高且易形成假關(guān)節(jié)，各家報(bào)道不一，可達(dá)5%～35%[2]；②Dennis[3]等認(rèn)為幾乎在100%的患者有術(shù)后椎間隙高度丟失，不能從根本上解決根管狹窄，小關(guān)節(jié)承受異常應(yīng)力等問(wèn)題，為了克服這些不足之處，一種被稱為\"Bagby籠子\"的不銹鋼中空內(nèi)置物由Bagby設(shè)計(jì)出，起初是用來(lái)治療馬頸椎Wobbler綜合征。從 1983年起B(yǎng)agby和Kuslich在一些機(jī)械工程師的幫助下，專門(mén)為人體設(shè)計(jì)出一種類似\"Bagby\"籠子的既堅(jiān)強(qiáng)又有空隙的網(wǎng)籠結(jié)構(gòu)，即cage裝置，作為脊柱內(nèi)置物，稱為BAK-cage ，中間可容納松軟的移植骨。這種內(nèi)置物的強(qiáng)度足以中和椎體間的巨大應(yīng)力，并于1988年首次報(bào)道[4]。此后隨著材料和工藝的不斷改進(jìn)，種類繁多的cage在椎體間融合技術(shù)中得以推廣應(yīng)用。目前使用的具代表性的 cage可按手術(shù)入路歸納為3類[5]：①用于前路椎間融合（ALIF）的cage，如楔形的Synthys-cage，圓柱形的Danek-cage，垂直放置的Moss-cage，帶鋼板的cage等；②用于后路椎間融合（PLIF）的cage，如圓柱中空BAK-cage，線形螺紋狀Ray-TFC，開(kāi)放性的方柱形CFRP-cage等。近年來(lái)國(guó)產(chǎn)不銹鋼 TEC開(kāi)始在臨床試用；③用于外側(cè)入路椎間融合的單枚長(zhǎng)柱形BAK-cage。目前通用的cage材料有不銹鋼、鈦合金和碳素纖維，可吸收材料正在研究中。Cage 的尺寸依不同部位有不同規(guī)格，在腰骶椎一般選用直徑 14～18 mm中到大號(hào)的cage作為椎間融合器。

2使用cage行腰椎融合的優(yōu)點(diǎn)及并發(fā)癥

現(xiàn)如今，椎弓根螺釘系統(tǒng)加cage椎間植骨融合已成為腰椎滑脫手術(shù)治療的經(jīng)典應(yīng)用。Cage作為植骨的載體，基于\"撐開(kāi)一加壓\"原理，以其堅(jiān)固的支撐作用，對(duì)脊柱的軸向載荷起到了有效的承擔(dān)和分擔(dān)作用。Cage植入優(yōu)點(diǎn)在于即刻穩(wěn)定滑脫椎體，撐開(kāi)椎間隙，維持椎間高度，恢復(fù)椎管容積以及神經(jīng)通道的高度和面積，為椎體間植骨融合提供了良好的生物力學(xué)環(huán)境[6]。Cage 單獨(dú)在腰椎應(yīng)用時(shí)易出現(xiàn)較高的并發(fā)癥。因?yàn)閏age雖能有效承受壓力載荷，但對(duì)牽張力卻無(wú)任何控制，因此在伸、屈運(yùn)動(dòng)牽張力作用下，極易發(fā)生移位、脫出或是穿透上、下終板進(jìn)入松質(zhì)骨內(nèi)。而椎間融合器與椎弓根螺釘系統(tǒng)相結(jié)合則可明顯降低并發(fā)癥的發(fā)生。二者聯(lián)合應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)在于：融合器承擔(dān)了椎間的軸向壓力載荷，充分分擔(dān)了椎弓根螺釘?shù)膲簯?yīng)力[7]，而椎弓根螺釘又有效控制了節(jié)段間的伸、屈運(yùn)動(dòng)，去 除了椎間融合器所受的伸、屈牽張力。融合器可使脊柱前、中柱穩(wěn)定性提高，而 后柱穩(wěn)定性差，椎弓根內(nèi)固定系統(tǒng)可使脊柱后柱穩(wěn)定，而前、中柱穩(wěn)定性差，所以二者聯(lián)合使用可獲得前、中、后三柱良好的穩(wěn)定性，最符合Dennis 三柱理論，能協(xié)同提供真正意義上的三維固定，可最大程度地防止內(nèi)植物因應(yīng)力集中所導(dǎo)致的斷棒、拔釘及cage變形、錯(cuò)位等并發(fā)癥出現(xiàn)，提高腰椎滑脫癥治療的療效。盡管使用cage可以達(dá)到較高的融合率，但仍不可避免的出現(xiàn)并發(fā)癥，包括與手術(shù)操作有關(guān)的并發(fā)癥和融合器本身的并發(fā)癥。文獻(xiàn)報(bào)道[8]的有：①神經(jīng)根或馬尾損傷，②硬膜撕裂；③內(nèi)臟損傷（如腸梗阻，血管破裂，泌尿生殖系統(tǒng)損傷等），主要見(jiàn)于前路手術(shù)；④融合器移位或脫出；⑤融合器破裂；⑥醫(yī)源性椎間盤(pán)突出（見(jiàn)于經(jīng)腹腔鏡手術(shù)者）；⑦椎間隙感染；⑧椎間隙塌陷；⑨融合失敗。

3不同類型椎間融合器（cage）比較

椎間融合器（Cage）的種類很多，如前上所述按手術(shù)入路可以分為3類，而按外形功能主要分為[9]螺紋狀融合器（以BAK，TRc為代表）；箱形融合器（以Brantigan1/Fcage為代表）和垂直環(huán)狀融合器（以Harm-mesh鈦籠為代表）3種。對(duì)比如下。

3.1螺紋狀融合器 該型cage設(shè)計(jì)基于Bagby提出的\"支撐一壓縮穩(wěn)定（distrac-don-compressionstabilization）\"原理，即在融合節(jié)段的肌肉、韌帶和纖維環(huán)的持續(xù)張力作用下，兩個(gè)椎體與嵌合于其中的融合器達(dá)到三維超靜力學(xué)固定；同時(shí)其表面螺紋在旋人上下終板后有自穩(wěn)作用。兩者結(jié)合提供足夠的支撐力和抗屈伸、側(cè)彎、旋轉(zhuǎn)應(yīng)力，為骨生長(zhǎng)提供良好的生物力學(xué)環(huán)境。李建明等[9]認(rèn)為RF系統(tǒng)和單枚BAK椎間融合器聯(lián)合應(yīng)用是治療腰椎滑脫的一種有效和可靠方法。后路椎問(wèn)植骨融合術(shù)（PLIF）一直是腰椎融合術(shù)中最經(jīng)典的手術(shù)方法，加上有內(nèi)固定的保護(hù)，愈合率較高。但術(shù)中植骨塊要求嚴(yán)格，必須帶三面皮質(zhì)骨的髂骨塊，大小形狀要合適；另外還存在術(shù)后供骨區(qū)酸痛，植骨塊被吸收，螺釘斷裂等并發(fā)癥。BAK椎間植骨融合器的出現(xiàn)，較好的解決了上述問(wèn)題，它可作為脊柱前中柱穩(wěn)定可靠的椎體間軸向載荷，既穩(wěn)定了脊柱，又為植骨提供了良好的內(nèi)環(huán)境，同時(shí)分散了椎弓根釘內(nèi)植物承擔(dān)的部分應(yīng)力。

3.2箱形融合器 該型cage材料為碳纖維，可透X射線，易于進(jìn)行融合觀察，是目前國(guó)外應(yīng)用最廣的融合器。目前有類似結(jié)構(gòu)的是以鈦金屬為材料的箱形cage。兩者均用于后路椎間融合，須結(jié)合椎弓根內(nèi)固定系統(tǒng)同時(shí)使用。相關(guān)文獻(xiàn)[10]研究發(fā)現(xiàn)與國(guó)內(nèi)普遍使用的水平圓柱狀融合器相比，使用方形的碳纖維融合器，增大了終板的接觸面積，其空心結(jié)構(gòu)大于圓柱狀融合器，可填充大量松質(zhì)骨，非常有利于植骨的融合。同時(shí)該融合器具有足夠的力學(xué)強(qiáng)度，其彈性模量接近于椎體皮質(zhì)骨，減小了金屬融合器如TFC等產(chǎn)生的應(yīng)力遮擋及下沉風(fēng)險(xiǎn)，有利于植骨融合，更適用于骨質(zhì)疏松患者。

3.3垂直環(huán)形融合器 90年代由Harms設(shè)計(jì)的Harms-mesh鈦籠是目前應(yīng)用最為廣泛的融合器之一。與前2種設(shè)計(jì)不同的是，該型融合器是垂直放置的。可在術(shù)中根據(jù)融合需要剪切鈦籠調(diào)整高度。一般應(yīng)用于前路融合，并需要配合前路或后路的固定。

4單、雙型椎間融合器使用對(duì)比

如前所述，椎間融合器的使用具有增加融合術(shù)后的穩(wěn)定性、減少術(shù)后硬膜及神經(jīng)根的黏連等優(yōu)點(diǎn)，但需要指出的是，椎間融合器作為一種生物力學(xué)材料，其價(jià)格往往不菲。尤其是在我國(guó)這樣一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，人民生活還不太富裕，因而這一問(wèn)題的研究具有極強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。為解決這個(gè)問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者做了大量的研究工作，K.T.Suh[11]等研究發(fā)現(xiàn)使用自體骨碎片充填的cage的腰椎后路融合手術(shù)都有較低的并發(fā)癥發(fā)生率和較高的融合率，與使用單cage還是雙cage無(wú)關(guān)；李欽亮等[12]發(fā)現(xiàn)使用單枚箱型cage與雙枚箱型cage行椎間融合聯(lián)合椎弓根內(nèi)同定系統(tǒng)均是治療腰椎不穩(wěn)癥的有效治療方式，二者在緩解下腰部疼痛、椎間融合率方面效果顯著。單枚箱型cage行椎間融合聯(lián)合椎弓根內(nèi)同定系統(tǒng)行PLIF手術(shù)具有手術(shù)時(shí)間短，出血量少，創(chuàng)傷小，患者醫(yī)療費(fèi)用少等優(yōu)點(diǎn)，值得臨床推廣應(yīng)用；范子文等[13]通過(guò)生物力學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，單枚椎間融合器置入與雙枚椎間融合器置入的脊柱節(jié)段在垂直方向上的生物力學(xué)差異無(wú)顯著性， 不會(huì)增加術(shù)后早期下地活動(dòng)引起螺釘折斷及椎體塌陷的機(jī)會(huì)，因此應(yīng)用椎弓根螺釘內(nèi)固定加后路單枚椎間融合器斜行植入進(jìn)行腰椎間融合的手術(shù)方法是可行的。楊軍林等[14]證明選用單枚椎間融合器斜行植入結(jié)合椎弓根螺釘固定的后路椎體間融合方法能夠達(dá)到雙枚椎間融合器置入的效果。邵詩(shī)澤等[15]認(rèn)為單枚椎間融合器植骨融合短節(jié)段椎弓根螺釘內(nèi)固定是治療腰椎失穩(wěn)癥比較可靠的方法，能很好地維持椎間隙的高度和節(jié)段的穩(wěn)定。

5結(jié)論

綜上所述，使用cage的腰椎融合內(nèi)固定術(shù)作為一項(xiàng)治療腰椎退行性疾病的成熟技術(shù)，正隨著生物力學(xué)及臨床研究的深入和完善，而被越來(lái)越多的骨科醫(yī)生所掌握。其提供優(yōu)異的節(jié)段穩(wěn)定性及為植入骨創(chuàng)造的良好融合環(huán)境等特點(diǎn)已為廣大脊柱外科醫(yī)生認(rèn)可。隨著技術(shù)的發(fā)展，椎間融合器的種類和椎間植骨填充材料將越來(lái)越多，在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，可吸收性cage將應(yīng)用于臨床，從而更好的為患者服務(wù)。但如何減少cage使用帶來(lái)的并發(fā)癥還值得我們進(jìn)一步探討和研究。而對(duì)于單、雙枚cage的使用對(duì)比結(jié)果已不言而喻，單枚cage的使用不僅能達(dá)到雙枚cage使用的融合和固定效果，而且能減少手術(shù)并發(fā)癥和縮短住院時(shí)間，更重要的是能為患者節(jié)省醫(yī)療費(fèi)用，值得大范圍推廣應(yīng)用。

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