脊柱短縮與脊髓功能關(guān)系的研究進(jìn)展

賈敘鋒　　龍苗　　戢勇　　黃光平　　周玉　　馮大雄

[摘要] 脊柱截骨短縮術(shù)是脊柱外科常用的一種術(shù)式，其能將局部神經(jīng)壓迫解除，緩解局部疼痛，促進(jìn)神經(jīng)功能改善。隨著脊柱截骨術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，手術(shù)安全性、療效也相應(yīng)提升，但其可能引起的脊髓損傷一直是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域尚未解決的難題。脊髓損傷會(huì)削弱脊髓功能，并引起運(yùn)動(dòng)能力下降、感覺功能異常等癥狀，嚴(yán)重時(shí)甚至造成完全性截癱，對(duì)患者日常生活影響非常大。目前，醫(yī)學(xué)研究中關(guān)于截骨短縮術(shù)的影響、安全范圍均未形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，仍存在較多爭議。為了進(jìn)一步明確脊柱短縮與脊髓功能的關(guān)系，本文就此作一綜述。

[關(guān)鍵詞] 脊柱短縮；脊髓功能；脊髓形態(tài)；脊髓血流

[中圖分類號(hào)] R687 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673-9701（2018）31-0165-04

Research progress on the relationship between spine shortening and spinal cord function

JIA Xufeng1，2 LONG Miao1 JI Yong1 HUANG Guangping1 ZHOU Yu1 FENG Daxiong2

1.Department of Orthopaedics， the People′s Hospital of Jianyang City in Sichuan Province， Jianyang 641400， China； 2.Department of Spinal Surgery， the Affiliated Hospital of Southwest Medical University， Luzhou 646000， China

[Abstract] Spine-shortening osteotomy is a commonly used procedure in spinal surgery. It can relieve local nerve pressure， relieve local pain and promote neurological improvement. With the increasing use of spinal osteotomy， the safety and efficacy of surgery have increased accordingly， but the possible spinal cord injury has been an unsolved problem in the medical field. Spinal cord injury can impair the function of the spinal cord and cause symptoms such as decreased exercise capacity and abnormal sensory function. In severe cases， it may even cause complete paraplegia， which has a great impact on the daily life of patients. At present， there is still no consensus on the influence and safety scope of spine-shortening osteotomy in medical research， and there are still many disputes. In order to further clarify the relationship between spine shortening and spinal cord function， this article will give a review about this.

[Key words] Spinal shortening； Spinal cord function； Spinal cord morphology； Spinal cord blood flow

截骨矯正術(shù)在脊柱畸形治療中發(fā)揮著重要作用，這類手術(shù)能矯正脊柱形態(tài)，提高患者生活質(zhì)量。然而，近年來，閆煌等[1]提出脊柱截骨矯正術(shù)可能誘發(fā)術(shù)中血壓降低、脊髓缺血等事件，導(dǎo)致脊髓損傷。此外，截骨可能降低脊柱穩(wěn)定性，或因矯正過度致脊髓受到壓迫，削弱脊髓功能。由此可見，脊髓截骨所致的脊柱短縮可能影響患者術(shù)后脊髓功能。為了了解脊柱短縮與脊髓功能的關(guān)系，本次研究綜合了大量他人的研究成果，并對(duì)此進(jìn)行綜述，進(jìn)一步明確脊柱短縮導(dǎo)致脊髓功能受損的機(jī)制。

1 脊柱短縮及神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥

脊柱截骨術(shù)的截骨范圍主要集中于小關(guān)節(jié)突、椎板以及棘突，在手術(shù)過程中，通常截骨后需擠壓截骨間隙使其對(duì)合，但椎體前緣椎間隙代償張開易導(dǎo)致血管損傷或縱韌帶撕裂[2-3]。除此之外，在截骨矯正時(shí)可能因接觸面小導(dǎo)致脊柱穩(wěn)定性下降，或致神經(jīng)根、脊髓受到壓迫。既往研究表明傳統(tǒng)脊柱截骨的并發(fā)癥發(fā)生率高達(dá)60%[4]。隨著脊柱截骨技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，國外學(xué)者提出了一種新的截骨方案，即多節(jié)段后部截骨，可以利用內(nèi)固定的方式施加矯正力度[5]。該方案能分多個(gè)節(jié)段對(duì)脊柱進(jìn)行矯正，可有效分散應(yīng)力，促使脊柱生理曲線接近正常狀態(tài)，降低并發(fā)癥風(fēng)險(xiǎn)。這種截骨方案得到推廣后，越來越多研究證實(shí)其矯正效果顯著，脊柱失穩(wěn)發(fā)生率低，安全性較高。

然而，也有研究證實(shí)該方案存在缺陷，如截骨前無法明確截骨閉合情況，一旦截骨面太狹窄，則會(huì)增加截骨難度，而截骨面太寬會(huì)導(dǎo)致閉合不完全[6]。因此，在截骨過程中存在很多難以把控的因素。目前，經(jīng)椎弓根椎體截骨方案被應(yīng)用于脊柱畸形治療中，該術(shù)式可防止因脊柱前柱延長所致的牽拉性損傷相關(guān)并發(fā)癥，但該方案出血量較多，手術(shù)實(shí)施難度大，且容易造成脊柱穩(wěn)定性下降、硬膜囊變形等不良事件，增加神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥風(fēng)險(xiǎn)[7]。國內(nèi)學(xué)者也對(duì)截骨方案進(jìn)行了改善，如將椎弓根螺釘固定與脊柱后方結(jié)構(gòu)閉合相結(jié)合，使矢狀位成角減少，降低脊髓損傷風(fēng)險(xiǎn)，但這種方式仍會(huì)牽拉脊髓軟組織及血管[8]。目前，內(nèi)固定器械在脊髓手術(shù)中應(yīng)用非常廣泛，其應(yīng)用大大提高了手術(shù)療效及治療安全性，但仍不能避免神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥的發(fā)生。

2 脊柱短縮引起脊髓損傷并削弱脊髓功能

2.1 脊柱短縮所致牽拉傷

脊髓損傷類型主要包括牽拉性損傷、壓縮性損傷兩種，其中牽拉傷大多存在壓迫性、旋轉(zhuǎn)性損傷。張春月等[9]發(fā)現(xiàn)部分脊柱矯正患者術(shù)后出現(xiàn)雙足趾活動(dòng)異常、下肢麻木等癥狀，通過進(jìn)一步檢查，發(fā)現(xiàn)患者截骨間隙寬度增加，可能是由于頭盆環(huán)牽拉所致，在擰緊椎弓根鋼絲后，間隙完全閉合，與此同時(shí)，將頭盆環(huán)放松，患者于30 min后便恢復(fù)下肢運(yùn)動(dòng)功能。由此可見，脊柱截骨短縮后因受到頭盆環(huán)牽引的影響，導(dǎo)致脊髓拉長，供血量下降，神經(jīng)細(xì)胞處于缺血、缺氧狀態(tài)，這對(duì)脊髓功能影響非常大。在脊柱截骨后，患者的截骨間隙寬度增加，下肢運(yùn)動(dòng)功能下降，表明脊髓對(duì)牽長的耐受能力較差。既往相關(guān)報(bào)道提出單純通過矯形而不截骨的方式對(duì)患者進(jìn)行治療，也會(huì)引起椎管長度發(fā)生變化，導(dǎo)致脊髓損傷[10-11]。

2.2 脊柱短縮所致壓縮性損傷

脊柱截骨的主要目的是對(duì)脊柱畸形進(jìn)行矯正，重新建立脊柱平衡，提高脊柱融合的穩(wěn)定性，促使局部神經(jīng)功能改善。值得注意的是，如果矯正過少，則無法實(shí)現(xiàn)預(yù)期的矯正效果，而矯正過多會(huì)損壞脊柱穩(wěn)定性。有學(xué)者按照Cobbs角原理，對(duì)椎板至椎體前緣距離進(jìn)行測量，并對(duì)椎板切除大小予以計(jì)算，提出在脊柱短縮超過4 cm時(shí)，硬膜管迂曲寬度增加，骨性椎管無法將其完全容納，則會(huì)導(dǎo)致脊髓受到擠壓，從而出現(xiàn)脊髓損傷癥狀[12]。研究表明在脊柱短縮為4～5 cm時(shí)，可通過掏孔法達(dá)到減壓目的，使脊髓完全容納，然而，一旦脊柱短縮達(dá)到或超出5 cm便無法容納，造成脊髓受壓[13]。另有研究提示脊柱短縮12～24 mm時(shí)可誘發(fā)脊髓功能障礙，患者脊柱短縮限度決定了脊柱截骨限度[14]。此外，脊髓血管分布、脊柱穩(wěn)定性等也與脊髓截骨限度相關(guān)。在單一平面內(nèi)進(jìn)行截骨矯正時(shí)，矯正度數(shù)以控制在35°內(nèi)最適宜，一旦超過該范圍，便會(huì)引起硬膜皺褶，需行硬膜成形術(shù)將這一狀態(tài)解除[15]。Zhang N等[16]研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)后路閉合截骨矯形術(shù)的平均矯正度數(shù)為34℃，矯正率高達(dá)90.4%，未見神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥。

脊柱短縮致脊髓損傷并導(dǎo)致脊髓功能削弱的機(jī)制可能如下：（1）機(jī)械性損傷如截骨矯正過多、牽拉骨髓等，導(dǎo)致脊髓結(jié)構(gòu)嚴(yán)重?fù)p壞，降低脊柱穩(wěn)定性，并壓迫脊髓；（2）截骨過多導(dǎo)致脊髓皺褶形成，從而致脊髓受壓；（3）截骨段脊髓處于扭轉(zhuǎn)、迂曲狀態(tài)，導(dǎo)致神經(jīng)纖維、神經(jīng)元受壓，增加脊髓內(nèi)壓，對(duì)脊髓血供影響較大；（4）截骨致使椎管長度縮短，再加上受脊髓壓迫、韌帶牽拉等影響，導(dǎo)致椎管回縮受限，致截骨段發(fā)生位移，造成脊髓牽拉；（5）手術(shù)創(chuàng)傷大，或手術(shù)時(shí)間長，容易導(dǎo)致出血量增加，血容量下降，造成脊髓血供不足。

3 脊柱短縮引起脊髓血流改變并削弱脊髓功能

目前，醫(yī)學(xué)研究中關(guān)于脊柱短縮對(duì)脊髓血流影響的探討仍具有爭議性。研究表明當(dāng)脊柱短縮不超過2/3時(shí)，脊髓血流量并無減少，反而增加[17]。謝江等[18]研究提示脊柱短縮不超過椎體高度的1/2時(shí)，脊髓血流無減少，當(dāng)超過該范圍后，脊髓血流下降。大鼠實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)脊柱短縮達(dá)4 mm時(shí)，灰質(zhì)SCBF下降30%，當(dāng)短縮達(dá)6 mm時(shí)，灰質(zhì)SCBF下降59%，而短縮達(dá)8 mm時(shí)，灰質(zhì)SCBF下降75%左右[19]。犬實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)脊柱短縮不超過10 mm時(shí)不會(huì)引起神經(jīng)功能障礙，當(dāng)短縮達(dá)到15 mm時(shí)，部分動(dòng)物發(fā)生肢體癱瘓，最終研究結(jié)果提示在短縮不超過3/4的情況下，隨著脊柱短縮增加，脊髓血流量也相應(yīng)增高，然而，一旦短縮超過這一范圍時(shí)，脊髓血流量明顯下降，且僅在短縮不超過1/2時(shí)處于最安全狀態(tài)[20]。研究表明脊柱短縮不超過25%時(shí)，椎管及脊髓依賴韌帶結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，此時(shí)脊髓縮短不足25%，其代償能力尚能承受，一旦脊柱短縮超過50%，則脊髓會(huì)出現(xiàn)明顯血流改變[21]。

國外學(xué)者將脊柱短縮分為安全短縮、警告短縮、危險(xiǎn)短縮3個(gè)階段，其中安全短縮指不超過椎體節(jié)段的1/3，主要特征為脊髓、硬腦膜無畸形；警告短縮指短縮范圍為椎體節(jié)段的1/3～2/3，特點(diǎn)為脊髓皺褶畸形、硬膜畸形；危險(xiǎn)短縮指短縮超過椎體節(jié)段的2/3，特征為硬腦膜壓縮、脊髓壓縮[22]。脊柱短縮導(dǎo)致脊髓血流下降可能與以下因素相關(guān)：（1）脊柱短縮增加了脊髓內(nèi)壓，一旦血管外壓力高于脊髓內(nèi)壓，則血管關(guān)閉；（2）脊髓缺血狀態(tài)促進(jìn)了自由基、血栓素等多種血管活性物質(zhì)釋放，從而促進(jìn)血管收縮；（3）脊髓缺血后因受到白質(zhì)組織、灰質(zhì)的影響，致脊髓內(nèi)壓進(jìn)一步增高，導(dǎo)致脊髓缺血加重；（4）手術(shù)所致出血減少了脊髓內(nèi)部的血液供應(yīng)；（5）脊柱短縮導(dǎo)致血管徑線改變，促進(jìn)血栓形成，對(duì)脊髓血液供應(yīng)影響較大。短縮未超過2/3時(shí)脊髓血流未增高，可能是由于在這種情況下，脊髓張力下降，動(dòng)脈血管舒張，血管阻力明顯下降所致。

綜合上述分析，發(fā)現(xiàn)脊柱短縮不超過椎體節(jié)段的1/3是最安全的范圍，此時(shí)有利于增加脊髓血流量，促進(jìn)脊髓血流恢復(fù)，一旦超過安全范圍，則易導(dǎo)致脊髓血流量下降，對(duì)脊髓血供造成不良影響，從而引起脊髓損傷，削弱脊髓功能。

4 脊髓缺血再灌注損傷與脊髓功能

脊柱短縮所致的脊髓缺血可能引起再灌注損傷，而細(xì)胞間黏附分子-1（ICAM-1）參與了再灌注損傷過程[23]。對(duì)健康者而言，脊髓微血管中的ICAM-1表達(dá)量非常少，當(dāng)受到炎癥刺激后，其表達(dá)量增高。研究表明在脊髓再灌注損傷達(dá)12 h后，ICAM-1表達(dá)量較損傷前高出2倍，且在72 h內(nèi)達(dá)峰值，隨著再灌注損傷時(shí)間延長，患者脊髓微血管中ICAM-1表達(dá)越高，損傷效應(yīng)被放大[24]。ICAM-1的高表達(dá)不僅影響脊髓微循環(huán)狀態(tài)，而且會(huì)加重脊髓損傷后的炎癥反應(yīng)，引起繼發(fā)性損傷。

脊髓缺血可促進(jìn)細(xì)胞凋亡，在缺血4 h內(nèi)主要表現(xiàn)為早期凋亡，當(dāng)缺血時(shí)間達(dá)24 h時(shí)，則進(jìn)展為晚期凋亡，此時(shí)壞死及凋亡率最高。細(xì)胞凋亡過程通過基因進(jìn)行控制，Donnio LM等[25]研究提出早基因（IEGs）家族參與了細(xì)胞凋亡過程，但現(xiàn)階段關(guān)于誘導(dǎo)IEGs的機(jī)制尚未完全明確，這是未來需要進(jìn)一步研究的重點(diǎn)課題。研究表明脊髓缺血再灌注后所致細(xì)胞凋亡可能與以下因素相關(guān)：（1）再灌注后可能導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)鈣離子水平上升，從而誘導(dǎo)IEGs家族中的相關(guān)基因表達(dá)；（2）再灌注損傷后IEGs家族中相關(guān)基因表達(dá)增高，并促進(jìn)細(xì)胞凋亡；（3）再灌注損傷后大量炎性介質(zhì)釋放，促進(jìn)細(xì)胞凋亡。

脊髓缺血再灌注的發(fā)生與氧自由基所致的脂質(zhì)過氧化反應(yīng)存在關(guān)聯(lián)，脂質(zhì)過氧化反應(yīng)會(huì)損害多種生物膜，如線粒體、細(xì)胞膜等，導(dǎo)致細(xì)胞壞死[26]。在缺血再灌注過程中，氧自由基增加，大量細(xì)胞因子被釋放，此時(shí)血脊髓屏障處于開放狀態(tài)，容易造成脊髓損傷。此外，在此過程中，一氧化碳過量生成與O2結(jié)合，會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)脂質(zhì)、核酸、蛋白質(zhì)等被損壞，進(jìn)而破壞脊髓功能。

脊柱截骨術(shù)的并發(fā)癥較多，其所引起的脊髓損傷、脊髓血流改變、脊髓缺血再灌注損傷可能是導(dǎo)致患者脊髓功能下降的重要影響因素。脊髓功能下降危害性非常大，會(huì)導(dǎo)致患者出現(xiàn)不適癥狀，影響其運(yùn)動(dòng)能力。本研究主要分析了脊柱短縮與脊髓功能的關(guān)系，便于了解脊柱截骨術(shù)患者脊髓功能受損機(jī)制，明確脊柱短縮的安全范圍。綜合他人研究發(fā)現(xiàn)脊柱短縮最安全范圍是不超過椎體節(jié)段的1/3，一旦超出該范圍，極易導(dǎo)致脊髓血流量下降，從而對(duì)脊髓功能造成不良影響。為了盡量減少脊柱短縮對(duì)脊髓功能的影響，在脊柱截骨術(shù)操作前必須明確脊柱短縮范圍，提高手術(shù)安全性。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 閆煌，邱勇，朱澤章，等. 脊柱截骨矯形技術(shù)治療成人復(fù)雜脊柱側(cè)后凸畸形的療效及安全性的前瞻性觀察[J].中國脊柱脊髓雜志，2016，26（1）：4-10.

[2] 朱澤章，邱勇. 全脊椎截骨術(shù)治療嚴(yán)重脊柱畸形的若干思考[J]. 中國脊柱脊髓雜志，2016，26（1）：1-3.

[3] 馬欣，張起東，姚月明，等. 脊柱截骨術(shù)治療脊髓拴系綜合征近期療效及安全性[J]. 現(xiàn)代儀器與醫(yī)療，2017， 23（6）：51-52.

[4] 劉明，陶惠人，段春光，等. 脊柱截骨術(shù)治療合并脊髓縱裂伴脊髓拴系綜合征的先天性脊柱側(cè)凸[J]. 中國脊柱脊髓雜志，2016，26（1）：30-36.

[5] Kim HJ， Piyaskulkaew C， Riew KD. Comparison of Smith-Petersen osteotomy versus pedicle subtraction osteotomy versus anterior-posterior osteotomy types for the correction of cervical spine deformities[J]. Spine， 2015， 40（3）：143-146.

[6] 孫旭，陳曦，陳忠輝，等. Ponte截骨聯(lián)合四棒交替加壓矯形技術(shù)治療休門氏病脊柱后凸畸形[J]. 中華骨科雜志，2017，37（3）：129-136.

[7] Zhuang QS，Lun DX，Xu ZW，et al. The circumferential decompression by posterior transpedicular osteotomy and segmental instrumentation with interbody fusion for thoracic ossification of posterior iongitudinal ligament[J]. Zhonghua Yi Xue Za Zhi，2016，96（15）：1196-1200.

[8] 付君，張永剛，王征，等. 強(qiáng)直性脊柱炎后凸畸形患者經(jīng)椎弓根椎體截骨術(shù)后心功能變化[J]. 中國脊柱脊髓雜志，2016，26（1）：43-47.

[9] 張春月，葉金鐸，鐘偉弘，等. 基于梁單元的漏斗胸合并脊柱側(cè)彎矯形手術(shù)過程的數(shù)值模擬[J]. 天津理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2017，33（4）：51-56.

[10] Arazpour M， Samadian M， Ebrahimzadeh K， et al. The influence of orthosis options on walking parameters in spinal cord-injured patients：A literature review[J]. Spinal Cord，2016，54（6）：412-422.

[11] 段延輯，馬俊毅，李輝，等. 有限元法分析強(qiáng)直性脊柱后凸去松質(zhì)骨截骨與全脊椎截骨矯形的生物力學(xué)特點(diǎn)[J]. 中國組織工程研究，2017，21（31）：5019-5025.

[12] 李軍，王永勝，封挺，等. 后路椎板減壓螺釘置入修復(fù)胸腰椎骨折合并脊髓受壓：Cobbs角及傷椎高度隨訪[J].中國組織工程研究，2016，20（22）：3249-3254.

[13] 張智發(fā)，楊全中，楊曉清，等. 脊柱后路去骨松質(zhì)截骨術(shù)在強(qiáng)直性脊柱炎胸腰段后凸畸形矯正手術(shù)中的應(yīng)用[J]. 解放軍醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào)，2016，37（6）：586-590.

[14] 鄭國權(quán)，王巖，王景明，等. 后路脊柱去松質(zhì)骨截骨治療Pott′s角狀后凸畸形的安全性及有效性[J]. 中國脊柱脊髓雜志，2016，26（1）：18-23.

[15] Aldave G，Hansen D， Hwang SW， et al. Spinal column shortening for tethered cord syndrome associated with myelomeningocele，lumbosacral lipoma，and lipomyelom-eningocele in children and young adults[J]. Journal of Neurosurgery Pediatrics，2017，19（6）：703-710.

[16] Zhang N，Li H，Xu ZK，et al. Computer simulation of two-level pedicle subtraction osteotomy for severe thoracolumbar kyphosis in ankylosing spondylitis[J]. Indian Journal of Orthopaedics，2017，51（6）：666-671.

[17] 馬新強(qiáng). 脊柱截骨矯形技術(shù)治療成人復(fù)雜脊柱側(cè)后凸畸形37例分析[J]. 中國矯形外科雜志，2017，25（13）：1235-1238.

[18] 謝江，張玉坤，李櫟，等. 去松質(zhì)骨截骨與全脊柱截骨治療強(qiáng)直性脊柱炎后凸畸形的有限元分析[J]. 中國組織工程研究，2018，22（3）：1102-1107.

[19] 馬濤，董毅，張惠勇，等. 脊柱后柱部分組織切除對(duì)大鼠腰椎間盤退變模型的影響[J]. 寧夏醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)，2017， 39（9）：1112-1115.

[20] 金海明，王向陽. 脊柱矢狀面畸形截骨角度計(jì)算方法的研究進(jìn)展[J]. 中華骨科雜志， 2016， 36（5）：298-306.

[21] 黃紫房，楊軍林，李佛保，等. 后路全椎體截骨治療重度脊柱畸形的療效分析[J]. 中國矯形外科雜志，2016， 24（11）：967-971.

[22] Hiroaki N，Shiro I，Hiroki M，et al. Comparative study of untethering and spine-shortening surgery for tethered cord syndrome in adults[J]. Global Spine Journal，2016，6（6）：535-541.

[23] 江華， 肖增明， 邱勇. 脊柱畸形矯形術(shù)中脊髓缺血性神經(jīng)損傷的研究進(jìn)展[J]. 中華外科雜志，2016，54（5）：397-400.

[24] 邢曉輝， 李力仙， 郭天林，等. 脊髓缺血再灌注損傷的防治概況[J]. 現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進(jìn)展， 2016， 16（5）：962-964.

[25] Donnio LM，Bidon B，Hashimoto S，et al. MED12-related XLID disorders are dose-dependent of immediate early genes（IEGs）expression[J]. Human Molecular Genetics，2017，26（11）：2062-2075.

[26] 余奇勁，解立杰，胡霽. 脊髓缺血再灌注損傷與血脊髓屏障關(guān)系的研究進(jìn)展[J]. 實(shí)用醫(yī)學(xué)雜志，2016，32（12）：2066-2068.

（收稿日期：2018-07-20）