退行性腰椎不穩(wěn)發(fā)病相關(guān)的結(jié)構(gòu)因素及治療研究進(jìn)展

李翔宇 孫祥耀 孔超 孫思遠(yuǎn) 郭馬超 丁浚哲 魯世保

腰椎不穩(wěn)定 ( lumbar instability ) 被認(rèn)為是發(fā)生下腰部疼痛的常見(jiàn)原因[1]，現(xiàn)在對(duì)于腰椎不穩(wěn)的定義及診斷尚未形成統(tǒng)一意見(jiàn)，目前主要以患者的癥狀及體格檢查結(jié)合影像學(xué)資料作為診斷腰椎不穩(wěn)的依據(jù)。常用腰椎動(dòng)力位 X 線(xiàn)片作為診斷腰椎不穩(wěn)的方法，雖然未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)診斷腰椎不穩(wěn)，多數(shù)醫(yī)生采用動(dòng)力位 X 線(xiàn)片，以腰椎體滑移＞3 mm，或成角＞15° 為腰椎節(jié)段不穩(wěn)作為診斷依據(jù)。朱勇等[2]對(duì)腰椎不穩(wěn)的定義進(jìn)行了總結(jié)，將腰椎不穩(wěn)定義為生理負(fù)荷下腰椎失去控制異常活動(dòng)的能力，腰椎處于失代償下的非平衡狀態(tài)，并會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致神經(jīng)刺激或神經(jīng)損傷癥狀的疾病。

一、腰椎穩(wěn)定的相關(guān)因素

腰椎的運(yùn)動(dòng)節(jié)段穩(wěn)定性與其結(jié)構(gòu)相關(guān)，通常以脊柱功能單位 ( function spinal unit，F(xiàn)SU ) 作為研究脊柱功能的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，對(duì)于維持腰椎機(jī)械穩(wěn)定性的系統(tǒng)可以看作一個(gè)復(fù)雜的肌肉-骨骼系統(tǒng) ( muscle-skeletal system )，所以一般認(rèn)為腰椎運(yùn)動(dòng)節(jié)段穩(wěn)定性維持與脊柱本身的骨與關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)和相關(guān)的肌肉韌帶相關(guān)，對(duì)于維持腰椎穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)組件被分為被動(dòng)組件 ( passive components ) ( 包括骨與軟骨成分、韌帶、肌腱、筋膜、小關(guān)節(jié)及關(guān)節(jié)囊等 ) 和主動(dòng)組件( active component ) ( 肌肉 )[3]。伴隨著腰椎退行性改變，上述組件會(huì)發(fā)生結(jié)構(gòu)性退變及功能障礙，這與腰椎不穩(wěn)的發(fā)病有直接關(guān)系。

二、退行性腰椎不穩(wěn)相關(guān)結(jié)構(gòu)因素

1. 椎骨：椎骨是實(shí)現(xiàn)脊柱功能的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，椎骨小梁結(jié)構(gòu)的完整性、骨密度、椎骨自身形態(tài)等均影響椎體的承載能力與穩(wěn)定性[4]。從形態(tài)學(xué)上看，相較于頸椎，腰椎的椎體體積增大使得腰椎能夠承擔(dān)更大的負(fù)荷，所以良好的腰椎椎體形態(tài)為腰椎穩(wěn)定性提供重要保證。從生物力學(xué)角度看，健康的骨密度可以保持較好椎骨彈性能力，對(duì)于出現(xiàn)骨質(zhì)疏松的患者，骨質(zhì)脆性增大進(jìn)一步影響了腰椎的承載力，若出現(xiàn)的椎體內(nèi)結(jié)構(gòu)消失、終板塌陷等會(huì)導(dǎo)致后方小關(guān)節(jié)承載力增加，并進(jìn)一步影響腰椎的穩(wěn)定性，甚至重度骨質(zhì)疏松出現(xiàn)椎體骨折會(huì)直接造成腰椎的不穩(wěn)定[5]。

2. 韌帶：腰椎間及周邊的相關(guān)韌帶包括后縱韌帶、黃韌帶、前縱韌帶、棘間韌帶和棘上韌帶等，這些韌帶將椎體連接起來(lái)并發(fā)揮限制作用，以此起到穩(wěn)定腰椎的功能[6]。Kim 等[7]通過(guò) Beighton 評(píng)分 ( 表 1 ) 調(diào)查 225 例男性患者，并總結(jié)良性關(guān)節(jié)過(guò)度活動(dòng)綜合征的患者腰椎活動(dòng)度更大，F(xiàn)ritz 等[8]采用 Beighton 評(píng)分對(duì)影像學(xué)表現(xiàn)出腰椎不穩(wěn)的患者及影像學(xué)正常的患者對(duì)比，以此評(píng)估兩組全身關(guān)節(jié)韌帶松弛程度，發(fā)現(xiàn)腰椎不穩(wěn)的患者 Beighton 評(píng)分更高，并認(rèn)為較高的韌帶松弛度與腰椎不穩(wěn)的發(fā)病相關(guān)。Luk 等[9]認(rèn)為椎間盤(pán)變性造成椎間隙變小會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致韌帶的松弛，從而引發(fā)椎間隙不穩(wěn)及腰椎不穩(wěn)的出現(xiàn)。Yoshiiwa 等[10]通過(guò)測(cè)量黃韌帶厚度發(fā)現(xiàn)，腰椎不穩(wěn)患者會(huì)導(dǎo)致繼發(fā)性黃韌帶增厚，通過(guò)這個(gè)代償機(jī)制實(shí)現(xiàn)腰椎再穩(wěn)定，并且椎間盤(pán)重度變性較輕中度變性的黃韌帶增厚更明顯。

表 1 Beighton 評(píng)分Tab.1 Beighton scale

3. 椎間盤(pán)：椎間盤(pán)是兩椎體間具有流體力學(xué)特征的結(jié)構(gòu)，健康的椎間盤(pán)可以承擔(dān)巨大的軸向力及剪切力，但成年后椎間盤(pán)會(huì)逐漸發(fā)生退行性改變，椎間盤(pán)退變被認(rèn)為是椎間盤(pán)中蛋白聚糖及水分減少，而非膠原蛋白增加的病理性變化。許多研究對(duì)腰椎不穩(wěn)及椎間盤(pán)退變的相關(guān)性進(jìn)行了分析，然而并沒(méi)有形成統(tǒng)一的意見(jiàn)。除了上述 Luk等[9]研究以及李浩鵬等[11]認(rèn)為椎間盤(pán)變性與腰椎不穩(wěn)有直接相關(guān)性外，另有部分學(xué)者認(rèn)為只有輕、中度椎間盤(pán)變性是腰椎不穩(wěn)的誘發(fā)因素，而重度椎間盤(pán)變性反而增加了腰椎穩(wěn)定性[12-13]，重度椎間盤(pán)變性可能通過(guò)黃韌帶增厚、關(guān)節(jié)繼發(fā)融合等腰椎重塑使得腰椎穩(wěn)定性再次增強(qiáng)。然而Fujiwara 等[14]研究發(fā)現(xiàn)椎間盤(pán)退變只與腰椎滑移不穩(wěn)定相關(guān)，與腰椎旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定沒(méi)有相關(guān)性。Axelsson 等[15]研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)椎間盤(pán)高度減小＞50% 時(shí)，椎體間會(huì)再度出現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)。Volkheimer 等[16]通過(guò)離體實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)不同程度的椎間盤(pán)退變對(duì)腰椎穩(wěn)定性具有不同的影響。

4. 小關(guān)節(jié)：關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)及相鄰椎間盤(pán)構(gòu)成的三關(guān)節(jié)復(fù)合體是脊柱功能和生物力學(xué)的基本解剖單位，其中小關(guān)節(jié)承載了脊柱 33% 的靜態(tài)負(fù)荷和 35% 的動(dòng)態(tài)負(fù)荷，并且對(duì)限制腰椎的過(guò)度活動(dòng)以及防止椎間盤(pán)破壞具有主要作用[17]。目前對(duì)于小關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)改變與腰椎結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的關(guān)系沒(méi)有形成統(tǒng)一意見(jiàn)。在正常腰椎結(jié)構(gòu)中，同一節(jié)段兩側(cè)小關(guān)節(jié)間的距離 ( interfacet distances，IFD ) 自 L1到 S1逐漸增大，Chung 等[18]發(fā)現(xiàn) IFD 自上而下的增大比例不足與腰椎峽部裂性滑脫相關(guān)；Bao 等[19]發(fā)現(xiàn)小關(guān)節(jié)角度不對(duì)稱(chēng)與脊柱旋轉(zhuǎn)脫位相關(guān)；Kalichman 等[20]認(rèn)為發(fā)生小關(guān)節(jié)角度矢狀化的患者更容易造成小關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)炎及退變性腰椎滑脫；Fujiwara 等[14]通過(guò) MRI T1相對(duì)小關(guān)節(jié)退變進(jìn)行分級(jí)，發(fā)現(xiàn)腰椎滑移不穩(wěn)定與小關(guān)節(jié)退變的程度相關(guān)，而腰椎旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定與小關(guān)節(jié)退變沒(méi)有相關(guān)性；同樣 Goda 等[21]采用CT 掃描評(píng)估小關(guān)節(jié)退變情況，發(fā)現(xiàn)小關(guān)節(jié)退變與腰椎峽部裂存在相關(guān)性；有研究對(duì)腰椎不穩(wěn)的患者進(jìn)行腰椎 MRI掃描，發(fā)現(xiàn)小關(guān)節(jié)中充滿(mǎn)大量關(guān)節(jié)液，并且關(guān)節(jié)內(nèi)測(cè)量＞1.5 mm 的滲出是發(fā)生腰椎滑脫的危險(xiǎn)因素[22]；Lattig 等[23]發(fā)現(xiàn)雙側(cè)小關(guān)節(jié)的滲出差異性越大，越容易發(fā)生腰椎旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定。Hasegawa 等[24]研究證明小關(guān)節(jié)的間隙增大以及關(guān)節(jié)體積增大可以作為腰椎不穩(wěn)定的先兆跡象；同樣有研究證明伴隨著椎間盤(pán)退變而發(fā)生小關(guān)節(jié)囊松弛，會(huì)造成節(jié)段性不穩(wěn)定[15]。筆者認(rèn)為小關(guān)節(jié)退變初期發(fā)生關(guān)節(jié)滲出增多以及關(guān)節(jié)間隙增大是發(fā)生腰椎不穩(wěn)的危險(xiǎn)因素，隨著小關(guān)節(jié)退變的進(jìn)展以及關(guān)節(jié)骨贅形成和其它增生等形式進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)重塑，而達(dá)到腰椎再穩(wěn)定的狀態(tài)。

5. 骨骼?。汗趋兰∈蔷S持腰椎穩(wěn)定性的惟一動(dòng)力結(jié)構(gòu)，有證據(jù)表明脊柱僅依靠骨關(guān)節(jié)及韌帶結(jié)構(gòu)只能負(fù)載90 N 的力，而正常人在此基礎(chǔ)上外加肌肉結(jié)構(gòu)可以負(fù)載1500 N 的力，因此骨骼肌被認(rèn)為是維持腰椎穩(wěn)定的重要結(jié)構(gòu)，并且對(duì)維持軀干正常形態(tài)及脊柱正常曲度有重要意義[25]。雖然骨骼肌有重要作用，但許多腰椎穩(wěn)定性測(cè)試模型都對(duì)骨骼肌進(jìn)行去除或破壞[24,26]，常常忽略骨骼肌的作用。有研究認(rèn)為包括多裂肌、半棘肌在內(nèi)的橫突棘肌群通過(guò)自身感受器的刺激而發(fā)生反射性收縮，以此起到穩(wěn)定腰椎的作用[6,27]，雷小平等[28]通過(guò)對(duì)照研究發(fā)現(xiàn)腰椎不穩(wěn)的患者腰背肌厚度低于正常人，并且其多裂肌呈現(xiàn)出不飽滿(mǎn)的形態(tài)，認(rèn)為腰椎不穩(wěn)與腰背肌退變具有相關(guān)性。郭旭朝等[29]通過(guò)研究椎旁肌 MRI 橫截面，同樣發(fā)現(xiàn)豎脊肌、多裂肌和腰大肌退變與腰椎不穩(wěn)定存在相關(guān)性，而且豎脊肌退變?cè)谘挡环€(wěn)患者中更為顯著。除了椎旁肌群外，腹部肌群作為椎旁肌的拮抗肌同樣在保持腰椎穩(wěn)定性方面發(fā)揮巨大作用，劉邦忠等[30]通過(guò)肌電研究的方法發(fā)現(xiàn)，以腹橫肌為主的腹部肌群在脊柱失平衡的瞬間可以通過(guò)收縮增加腹內(nèi)壓來(lái)達(dá)到穩(wěn)定脊柱的目的。并且劉邦忠等[31]通過(guò)總結(jié)椎旁肌群及腹部肌群在腰椎穩(wěn)定中的作用及機(jī)制，認(rèn)為軀干肌退變是發(fā)生腰椎不穩(wěn)的重要因素之一。Fraser等[32]發(fā)現(xiàn)女性多次妊娠與腹部手術(shù)史等因素造成腹部肌肉力量減退與退變性腰椎滑脫相關(guān)。此外許多研究提出了腰背、腹部及臀部骨骼肌鍛煉作為一種保守治療方法能夠維持腰椎穩(wěn)定性并緩解下腰痛癥狀[33-35]。這也間接證明了足夠的骨骼肌強(qiáng)度是維持腰椎節(jié)段穩(wěn)定的重要保證。

三、退變性腰椎不穩(wěn)發(fā)展過(guò)程

退變性腰椎不穩(wěn)的發(fā)展有三個(gè)階段：功能障礙階段、腰椎失穩(wěn)階段、再穩(wěn)定階段[36]。在退變性腰椎不穩(wěn)的功能障礙階段，筆者認(rèn)為高齡導(dǎo)致的軀干肌退變及椎間盤(pán)退變是誘發(fā)因素，Sebro 等[37]研究發(fā)現(xiàn)隨著年齡的增長(zhǎng)，軀干肌中脂肪滲入會(huì)逐漸增多，并且臀大肌以及腹橫肌中脂肪滲入增加與椎間盤(pán)退變具有相關(guān)性。Urrutia 等[38]發(fā)現(xiàn)椎旁肌及腰大肌脂肪浸潤(rùn)與椎間盤(pán)退變相關(guān)。Hangai 等[39]通過(guò)超聲測(cè)量軀干肌肉及四肢肌肉的體積發(fā)現(xiàn)大腿前方肌肉體積減小與腰椎間盤(pán)退變相關(guān)。在腰椎失穩(wěn)階段，由于軀干肌及椎間盤(pán)退變，導(dǎo)致腰椎相關(guān)韌帶及關(guān)節(jié)囊松弛，小關(guān)節(jié)應(yīng)力增加并誘發(fā)關(guān)節(jié)炎癥出現(xiàn)，使得腰椎節(jié)段穩(wěn)定性減退并出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。而在再穩(wěn)定階段，黃韌帶等腰椎相關(guān)韌帶出現(xiàn)代償性增厚及纖維化，腰椎間盤(pán)重度退變并且椎間隙進(jìn)一步減小，小關(guān)節(jié)增生甚至出現(xiàn)骨橋等結(jié)構(gòu)，此狀態(tài)下腰椎通過(guò)重塑再次恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)。

四、退變性腰椎不穩(wěn)的治療

退行性腰椎不穩(wěn)的主要癥狀是腰痛及坐骨神經(jīng)痛，目前對(duì)于具有臨床癥狀的退行性腰椎不穩(wěn)的治療方法主要包括保守治療和手術(shù)治療兩類(lèi)。對(duì)于臨床癥狀的初期一般以保守治療為主，主要包括制動(dòng)臥床休息、口服或外用非甾體抗炎藥、理療、封閉等，對(duì)于保守治療無(wú)效或出現(xiàn)下肢肌肉萎縮甚至馬尾綜合征的患者，應(yīng)采用手術(shù)治療。對(duì)于腰椎滑脫為主要表現(xiàn)的退行性腰椎滑脫腰椎失穩(wěn)節(jié)段，椎板減壓和融合術(shù)是解除神經(jīng)卡壓癥狀恢復(fù)腰椎穩(wěn)定性的主要手術(shù)方法。

后路腰椎體間融合 ( posterior lumbar interbody fusion，PLIF ) 是目前常用的手術(shù)方法，此術(shù)式融合確切，融合骨塊可分散置入螺釘?shù)膽?yīng)力并防止螺釘斷裂，同時(shí)聯(lián)合cage 的應(yīng)用可以獲得更好的手術(shù)愈后，所以 PLIF 一直受到外科醫(yī)生的青睞[40-43,36]。但是 PLIF 因廣泛破壞椎旁肌、易造成組織缺血性壞死等原因，會(huì)誘發(fā)椎旁肌肉的萎縮甚至術(shù)后長(zhǎng)期背部疼痛[44]，所以更多減少組織創(chuàng)傷的手術(shù)方式被提了出來(lái)。比如經(jīng)椎間孔腰椎椎體間融合術(shù)( transforaminal lumbar interbody fusion，TLIF ) 通過(guò)單側(cè)入路完成減壓植骨融合，減少椎旁肌肉組織的破壞，同時(shí)能降低損傷神經(jīng)的幾率，并且相較于 PLIF 可以減少術(shù)中出血以及獲得更高的 Oswestry 功能障礙指數(shù) ( oswestry disability index，ODI )，同時(shí)可以獲得較高的融合率，能保持較好的椎間高度以及融合節(jié)段前凸弧度[45-47]。微創(chuàng)小切口經(jīng)椎間孔腰椎椎間融合術(shù) ( MIS-TLIF ) 采用通道系統(tǒng)通過(guò)肌間隙入路進(jìn)行減壓，能夠減少肌肉及韌帶損傷，有效地防止術(shù)后椎旁肌萎縮，同時(shí)手術(shù)操作主要在椎間孔處，神經(jīng)損傷的可能性更小，和 PLIF、TLIF 術(shù)式相比，可以減少術(shù)中出血及手術(shù)時(shí)間，并且術(shù)后發(fā)生感染等并發(fā)癥的幾率更小[48-50]。近些年來(lái)出現(xiàn)的斜側(cè)方入路椎體間融合術(shù) ( oblique lumbar interbody fusion，OLIF ) 作為前路手術(shù)的改良，以沿腹外斜肌走行做 5 cm 切口，從腹膜后腹主動(dòng)脈與腰大肌前緣的間隙達(dá)到椎間盤(pán)并實(shí)現(xiàn)椎間盤(pán)的切除及椎間融合，完全避免了椎旁肌、關(guān)節(jié)突等結(jié)構(gòu)破壞，所以 OLIF 被認(rèn)為其手術(shù)創(chuàng)傷較 PLIF 更小，并能獲得更好的治療效果[51-52]。目前腰椎減壓及融合手術(shù)方案多種多樣，根據(jù) Mobbs 等[53]總結(jié)，雖然不同手術(shù)方式對(duì)于患者的創(chuàng)傷、椎間盤(pán)高度恢復(fù)以及矯形程度有所不同，但術(shù)后臨床療效及融合率沒(méi)有很大差異。

由于退變性腰椎不穩(wěn)處于動(dòng)態(tài)發(fā)展的變化中，最終會(huì)自身代償而達(dá)到再穩(wěn)定狀態(tài)，筆者認(rèn)為治療方式的選擇應(yīng)考慮腰椎不穩(wěn)的發(fā)展階段，對(duì)于退變性腰椎不穩(wěn)的末期，大部分患者可通過(guò)保守治療達(dá)到較好的愈后。手術(shù)治療對(duì)癥狀及影像學(xué)明確的患者有良好的效果，而腰椎不穩(wěn)的早期，動(dòng)態(tài)內(nèi)固定系統(tǒng) ( dynamic stabilization system ) 作為限制腰椎活動(dòng)及負(fù)荷的非融合治療手段，可保留椎間盤(pán)和關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)功能的完整性，在保持腰椎正常的運(yùn)動(dòng)功能前提下可以減輕間盤(pán)和關(guān)節(jié)應(yīng)力，避免了融合手術(shù)造成的節(jié)段運(yùn)動(dòng)功能喪失，緩解鄰近節(jié)段負(fù)荷，有研究證實(shí)動(dòng)態(tài)內(nèi)固定系統(tǒng)對(duì)于治療腰椎不穩(wěn)具有良好效果[54-55]。臨床上動(dòng)態(tài)內(nèi)固定系統(tǒng)種類(lèi)較多，比如 Dynesys 作為后路動(dòng)態(tài)非融合內(nèi)固定的手術(shù)方式，在控制出血量與減少手術(shù)時(shí)間方面較 PLIF 有更大優(yōu)勢(shì)，更重要的是在保證臨床療效的前提下，減少鄰近節(jié)段退變的發(fā)生[56-57]，此外 Coflex 作為棘突間彈性固定手術(shù)，同樣術(shù)中創(chuàng)傷較傳統(tǒng)融合手術(shù)更小，并且對(duì)于治療輕度腰椎不穩(wěn)可取得較好的臨床效果[58]。綜上所述，減少術(shù)中創(chuàng)傷已成為手術(shù)發(fā)展的主要趨勢(shì)，在保證減壓的前提下，如何減少肌肉及韌帶損傷，更好地保護(hù)脊柱穩(wěn)定性，防止鄰近節(jié)段退變逐漸成為目前需要解決的主要問(wèn)題。