椎間盤修復術治療根性坐骨神經痛*

吳 瑋 王祥瑞

（上海交通大學醫(yī)學院附屬仁濟醫(yī)院疼痛科，上海200127）

·特約綜述·

椎間盤修復術治療根性坐骨神經痛*

吳 瑋 王祥瑞△

（上海交通大學醫(yī)學院附屬仁濟醫(yī)院疼痛科，上海200127）

坐骨神經痛是起自臀部沿坐骨神經徑路及分布區(qū)域的疼痛，常常伴有相應皮區(qū)的感覺減退和針刺感，其終生患病率在12.2%～43%。目前越來越多的微創(chuàng)穿刺技術被用于椎間盤突出癥的臨床治療中，這篇綜述中將介紹一種微創(chuàng)的穿刺技術，椎間盤修復術(disc laser repair system, DLRS)，分別從其歷史、作用機制及臨床療效等多個方面進行介紹。

椎間盤；激光；疼痛；椎間盤修復術

臨床上經常會見到坐骨神經痛病人，其主要的臨床表現是起自臀部沿坐骨神經徑路及分布區(qū)域的疼痛，常常伴有相應皮區(qū)的感覺減退和針刺感，同時通過進一步的臨床檢查往往發(fā)現病人伴有肌力減退和腱反射異常等表現[1,2]。根據Mixter和Barr的研究，由腰椎間盤突出導致的神經根壓迫是引發(fā)坐骨神經痛最常用的病因[3,4]，通過影像學的研究也發(fā)現85%的坐骨神經痛是由椎間盤源性疾病引起。其好發(fā)于L4-5，L5-S1節(jié)段，通常坐骨神經痛的發(fā)病機制被認為是與周圍組織壓迫和刺激導致的相應神經根的炎性反應相關[5]。

坐骨神經痛的終生患病率在12.2%～43%[6]，有研究表明雖然大部分的椎間盤突出引發(fā)根性坐骨神經痛的病人在經過數周或數月的適當休息后，其癥狀能夠自行緩解，但是1年后仍然有至少30%的病人殘留有持續(xù)的疼痛，并且這其中還有20%的病人無法繼續(xù)先前的工作或勞動，5%～15%的病人最終會需要進行手術治療。當坐骨神經痛變?yōu)槁裕ù笥?2周）或癥狀反復持續(xù)發(fā)作后，它對治療的反應也會越來越差[7]。出于對傳統(tǒng)開放性手術可能的并發(fā)癥和術后較長康復期的擔憂，越來越多的微創(chuàng)穿刺技術被用于椎間盤突出癥的臨床治療中[8,9]。與傳統(tǒng)的手術治療相比，微創(chuàng)穿刺治療主要的優(yōu)勢在于能夠最大程度上保留脊柱結構完好性，對組織損傷較小和操作風險較低[10]。其中椎間盤修復術(disc laser repair system, DLRS)為治療方法之一。

1.椎間盤的解剖特點

椎間盤位于兩個椎體之間，是一個具有流體力學特性的結構，由髓核、纖維環(huán)和軟骨板三部分構成，其中髓核為中央部分，纖維環(huán)為周圍部分，包繞髓核，軟骨板為上、下部分，直接與椎體骨組織相連，腰椎間盤的厚度為8～10 mm。椎間盤的外圍是由密集交織的膠原纖維組成的纖維環(huán)，這些膠原纖維最終將形成軟骨（透明）板和相鄰椎體的軟骨環(huán)（緣）的骨膜，它們類似于椎體表面的界定邊緣，以確保椎體的生長，并保證椎間盤與毗鄰椎骨聯接的強度。腰段的纖維環(huán)由10～12層組成，它們中間是疏松的纖維組織。兩側的纖維環(huán)厚度等于前側和后側的兩倍，后側的纖維層更窄，層數更少，其間含有的結締組織的主要基質量也更少。同時，接近椎間盤中心的纖維層纖維滲入髓核并與細胞間質相融合，因此觀察不到纖維環(huán)與髓核之間清晰的界限。纖維環(huán)的形成與作用在它上面的張力和拉力密切相關，20歲以前腰椎間盤有血管分布，之后其逐漸消失，椎間盤的含水量也逐年降低，胎兒時纖維環(huán)和髓核的水分含量分別為80%和90%，30歲時分別降至60%和75%。隨著年齡的增長，纖維環(huán)內的含水量平均減少至70%。在纖維環(huán)的后部是支配后縱韌帶的神經纖維。如果由于各種原因，纖維環(huán)處于局部退變損傷的狀態(tài)，就可能在髓核的不斷拉、扭、壓力的作用下，造成壁壘結構的沖破，導致髓核突出。

2.椎間盤修復術的歷史

椎間盤修復術是由俄羅斯巴普洛夫醫(yī)科大學神經外科專家薩恩德列·鮑里斯·伊里伊奇和影像學專家蘇里亞津加·列夫·尼古拉耶維奇在 1990～1998年間通過大量的臨床研究在傳統(tǒng)經皮激光椎間盤減壓術(percutaneous laser disk decompression, PLDD)的基礎上進一步完善并提出[11]。該項技術在2003年獲得俄羅斯國家專利（專利號：2212916），并于 2006 年得到國際知識產權組織的認可。

3.激光與生物組織的互相作用

激光生物效應一般是指激光作用于生物物質可能產生的物理的、化學的或生物的反應，激光生物效應的不同，既取決于激光本身，也取決于生物體的特性，大致可分為以下幾種：

（1）生物熱效應

激光作用于生物體會使其局部溫度升高，稱為激光生物熱效應。生物體生熱機制視光子能量而定，低能量光子可引起生物體直接生熱，而高能量光子多經過一些中間過程使生物體生熱，故生熱的途徑有2種，其一為吸收生熱，生物分子吸收激光特別是紅外激光光能，本身運動動能增加，溫度升高。其二為碰撞生熱，生物分子吸收激光光能躍遷到某一激發(fā)態(tài)，在返回到原來的能態(tài)或其他低能態(tài)時與周圍其他生物分子發(fā)生多次碰撞，同樣使周圍分子運動動能增加溫度升高。激光生物熱效應的對外表現為生物體局部溫度升高、汽化、切開、凝固等。

（2）生物光化效應

激光生物光化效應又稱激光生物光化反應，是指在激光的作用下，使生物物質產生理化反應，或使其反應定向及加劇等。生物物質所以能生長發(fā)育、修復和繁育等，其中生化反應是主要因素之一。激光生物光化反應可分為原初光化反應和繼發(fā)光化反應兩個階段，當生物分子吸收一個或多個光子能量以后，受激躍遷到某一激發(fā)狀態(tài)，在它返回到基態(tài)又不返回到原來的能量狀態(tài)的馳豫過程中，多出來的能量消耗在本身化學鍵斷裂或形成新鍵上所發(fā)生的化學反應稱為原初光化反應。通常在此過程中形成大多具有高度化學活性的中間產物，這些極不穩(wěn)定的中間產物繼而進行化學反應直至形成穩(wěn)定產物，這種光化反應稱為繼發(fā)光化反應。

激光的生物效應可作用于生物體不同層次：①超短脈沖激光作用于蛋白質可引發(fā)光生化反應，改變酶的活性、定向催化而不損傷活細胞；②氬離子激光可損傷染色體，紅寶石激光會抑制DNA表達；前蘇聯學者 H.Ф.Гaмaлeя提出弱激光可調節(jié)蛋白質合成；③激光可引起膠凝，破壞細胞核和損傷線粒體；而蘇聯學者 A.A.Пpoфoнчyкoв提出，氦氖激光被膜受體吸收后可使細胞光致敏化，產生活化效應，提高蛋白質合成系統(tǒng)活性并增加有絲分裂；④氦氖激光和脈沖紅寶石激光對某些細菌生長有影響：能量小時有促進作用，能量大時有抑制作用；⑤紅寶石激光弱強度照射可提高白細胞噬菌功能，CO2激光輻照腰間穴位使細胞數增加等。

（3）生物機械效應

當生物組織吸收激光能量時，可近似地把生物組織當作單相水樣溶液，可能發(fā)生2種現象：如果能量密度超過某一閾值，就會產生蒸發(fā)并伴有機械波；若能量密度低于該閾值，就只產生機械波而無蒸發(fā)。另外激光可通過電場與生物物質起作用，可產生電致伸縮，自聚集，自俘獲及受激布里淵散射等現象。這些現象可伴生機械作用。

（4）生物電磁場效應

高功率密度激光作用于生物組織會引起生物組織的變化，這是因為激光是電磁波。激光與生物組織相互作用實質上是電磁場與生物組織相互作用，在這種作用中主要是電場起作用。激光的電場強度與激光的功率密度有關。高功率密度激光作用于生物組織，有可能在生物組織內產生光學諧波，發(fā)生電致伸縮，導致喇曼散射等，可使生物組織電系統(tǒng)發(fā)生變化。

4. DLRS與PLDD的區(qū)別

（1）激光波長

椎間盤修復術與 PLDD 相比采用的是波長是970 nm的半導體激光，對于這個波段的半導體激光能夠將輻射的功率降低到2～3 W（相對于傳統(tǒng)Nd：YAG激光10 W以上的功率），由于輻射功率的降低能夠在一定程度上避免造成無法預計的熱損傷。

（2）生理鹽水

椎間盤激光修復術在治療過程中通過向椎間盤內注射少量的等滲或高滲的生理鹽水能夠將大部分激光能量局限在激光光纖石英端頭周圍3 mm以內的范圍，在大體的研究中已經證實，注射了等滲生理鹽水的腰椎間盤標本在經過激光150 s 的持續(xù)作用之后，以未注射生理鹽水的標本相比髓核溫度下降 20 ～ 23℃[11]。

穿刺入椎間盤給予等滲的生理鹽水后，通過激光作用于生理鹽水，產生熱毛細效應和熱對流效應，使椎間盤內膠原纖維發(fā)生凝聚和回縮，從而起到減輕神經根卡壓緩解臨床癥狀的作用[11]。因椎間盤激光修復術通過激光所引起的流體力學效應起到治療作用，而非單純的對髓核組織進行汽化，所以被認為其能夠明顯減少激光所造成的熱損傷[12,13]。

在新鮮尸體的椎間盤上進行類似于DLRS的操作：在光纖在激光器開啟狀態(tài)下，首先通過直式穿刺（直穿刺針）進入椎間盤組織中，然后換成通過彎頭針進入，彎頭針以自己的軸旋轉方向(經自軸旋轉)。在操作過程中將椎間盤分為導入溶液組與未導入溶液組。研究發(fā)現通過溶液的冷卻作用，在實驗中特定的椎間盤溫度測量點上出現了明顯的隨溶液注入的溫度驟降，同時激光的主要能量，被限于光纖石英端頭周圍直徑不到3 mm的區(qū)域范圍內，表明溶液的導入能夠顯著限制椎間盤中激光能量擴散，減少了椎間盤組織不可逆損傷的范圍。圖1、2分別示兩組在經過椎間盤激光修復術操作后的椎間盤內部的形態(tài)變化（圖片來源[11]）。

對分別進行了PLDD與椎間盤激光修復術操作的尸體椎間盤組織進行Van Gieson染色后發(fā)現，椎間盤激光修復術操作后椎間盤內激光中心的壞死與水腫區(qū)域明顯減少，邊緣水腫區(qū)縮小至4～5 mm，同時壞死更加細微分散，并且部分保留了軟骨細胞的輪廓，另外纖維環(huán)也被一定程度的保留下來（見圖3、4，圖中箭頭所示為壞死部位，圖片來源[11]）。

5. DLRS的適應證與禁忌證

目前關于DLRS的適應證還沒形成統(tǒng)一的專家共識，但是大部分的學者認為首先病人需要存在神經根受累的常見臨床表現和體征，包括出現坐骨神經徑路及分布區(qū)域疼痛，出現神經根牽拉陽性體征或者伴發(fā)的神經根受累表現（腱反射改變，感覺障礙或肌力減退等）。且經3～6個月保守治療后無效。其次神經根性疼痛區(qū)域和臨床表現需與影像學檢查所相一致，椎間盤突出小于1/3椎管容積[14,15]。由于經皮激光椎間盤穿刺技術對于包含型的椎間盤突出癥的治療效果最佳[16]，因此有學者指出，對于計劃行經皮椎間盤穿刺術的病人，椎間盤造影檢查至關重要，Grasshoff的研究表明，存在造影劑外滲的病人對于經皮椎間盤穿刺治療療效欠佳[14]。

DLRS的相對禁忌證包括[11,17,18]：①其他原因引起的坐骨神經疼痛如坐骨神經炎、帶狀皰疹或坐骨神經痛由多節(jié)段突出椎間盤引起。②椎間盤突出大于1/3椎管容積，腰椎滑脫＞ II度。③馬尾綜合征表現，近期48 h內進行性運動障礙（主要肌群肌力＜ 3級）。④骨性椎管狹窄，椎間盤高度丟失50%以上。⑤其他系統(tǒng)疾病，包括妊娠，凝血功能障礙等。

圖1 未導入溶液組在進行椎間盤激光修復術后的椎間盤形態(tài)

圖2 導入溶液組在進行椎間盤激光修復術后的椎間盤形態(tài)

6. DLRS病人術后療效

Sandler對386名因腰椎間盤突出癥而行椎間盤激光修復術治療的病人進行了為期3年的隨訪，發(fā)現根據Macnab評分標準其中有85.23%的病人取得了良好的治療效果[8,11]。

圖3 PLDD處理后椎間盤組織

圖4 DLRS處理后椎間盤組織

一項采用椎間盤激光修復術對比選擇性神經根阻滯治療神經根型頸椎間盤突出的研究發(fā)現[19]，兩組病人經過不同的治療方法后，視覺模擬評分法(visual analogue score, VAS) 與頸椎功能障礙指數(Neck Disability Index, NDI) 均明較術前明顯改善，同時組間存在顯著組間差異，椎間盤激光修復術組優(yōu)于選擇性神經根阻滯組。同時比較兩組治療前后SF-36生活質量調查表數據發(fā)現，椎間盤激光修復術組的病人軀體癥狀的改善程度也是優(yōu)于選擇性神經根阻滯組。

我們采用椎間盤激光修復術對比硬膜外激素注射治療根性坐骨神經痛的研究發(fā)現[20]，兩組病人的Oswestry功能障礙指數評分和疼痛數字評分法(numerical rating scale, NRS) 在接受治療后均有下降，在隨訪52周時椎間盤激光修復術組兩項評分的改善程度優(yōu)于硬膜外激素注射組。同時研究中一些次要的研究指標發(fā)現兩組的病人在經過治療之后總體的健康狀況均有所改善，針對SF-36量表的分析，發(fā)現在52周時，椎間盤激光修復術組在多個維度（包括軀體疼痛、生理功能、社會功能、一般健康狀況、精力）的改善情況是要優(yōu)于硬膜外激素注射組。通過簡明疼痛量表 (brief pain inventory, BPI) 量表中的疼痛干擾指數和PHQ-9抑郁癥篩查量表的分析后，發(fā)現在經過了52周的隨訪后，兩組病人疼痛相關的健康狀況和抑郁狀態(tài)均能夠得到一定程度的改善，而在椎間盤激光修復術組中的病人的改善情況優(yōu)于在硬膜外激素注射組中的病人。另外兩組均未出現嚴重不良事件（包括神經損傷、椎間盤感染、周圍器官及血管損傷、腦脊液瘺、血腫等并發(fā)癥），同時兩組不良事件的發(fā)生率也不存在顯著的差異。

7.不足與展望

關于椎間盤激光修復術的治療療效目前仍然缺少設計良好的大規(guī)模多中心對照研究證實，同時對其與傳統(tǒng)開放手術治療的療效的比較還需要對照研究來探索，另外目前的一些臨床研究中，對于研究結果評估大部分采用的是主觀的評估量表，因此在今后研究中可能需要納入更多的客觀性指標，如影像學核磁共振等，進行更加全面完善的分析。另外關于椎間盤激光修復術的治療相關基礎機制研究仍然需要進一步探索。作為一項效果較好，創(chuàng)傷較小且并發(fā)癥發(fā)生率較低的治療椎間盤突出癥的微創(chuàng)治療技術，椎間盤激光修復術還有待進一步研究探索。

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10.3969/j.issn.1006-9852.2017.05.001

國家重點基礎研究發(fā)展規(guī)劃項目計劃（973計劃）：2013 CB531902

△通訊作者 xiangruiwang@vip.sina.com