經(jīng)皮椎間孔鏡腰椎間盤摘除術(shù)后小關(guān)節(jié)源性腰痛的發(fā)生機(jī)制研究進(jìn)展

孫頡瑋，倪金波，王銀煜，尹 航

(1.浙江中醫(yī)藥大學(xué) 第二臨床醫(yī)學(xué)院，浙江 杭州 310053；2.紹興市上虞人民醫(yī)院 骨科，浙江 紹興 312300；3.溫州醫(yī)科大學(xué)附屬蕭山醫(yī)院 科教科，浙江 杭州 311201)

經(jīng)皮椎間孔鏡腰椎間盤摘除術(shù)(percutaneous endoscopic transforaminal discectomy,PETD)是2003年Hoogland等[1]在結(jié)合前人研究的基礎(chǔ)上，通過改良并設(shè)計的一種脊柱微創(chuàng)術(shù)式。因為該術(shù)式具有效果好、創(chuàng)傷小、術(shù)后恢復(fù)快等優(yōu)勢[2]，得到眾多患者和醫(yī)生認(rèn)可，并被廣泛運(yùn)用于臨床。隨著接受PETD治療腰椎間盤突出癥的患者數(shù)增加，臨床上發(fā)現(xiàn)約有9.1%[3]的患者在術(shù)后短期內(nèi)存在腰痛的癥狀，甚至有個別患者的腰痛癥狀無法通過保守治療得到有效緩解[4]，需采取侵入性的治療手段，比如脊后神經(jīng)內(nèi)側(cè)分支阻滯術(shù)[5]，這也證實了該類疼痛與脊后神經(jīng)所支配的小關(guān)節(jié)存在一定的相關(guān)性。小關(guān)節(jié)源性腰痛作為PETD術(shù)后的并發(fā)癥之一，直到近幾年才逐步引起關(guān)注，有學(xué)者運(yùn)用有限元構(gòu)建腰椎小關(guān)節(jié)的模型，通過力學(xué)分析來研究小關(guān)節(jié)源性腰痛的發(fā)生機(jī)制[6]。本文從解剖角度分析PETD對腰椎小關(guān)節(jié)的損傷特點(diǎn)，闡述PETD術(shù)后小關(guān)節(jié)源性腰痛的發(fā)生機(jī)制。

1 腰椎小關(guān)節(jié)解剖結(jié)構(gòu)

腰椎小關(guān)節(jié)由上、下關(guān)節(jié)突和關(guān)節(jié)囊構(gòu)成，雙側(cè)基本對稱，與椎間盤一起構(gòu)成三關(guān)節(jié)復(fù)合體[7]，維持腰椎的穩(wěn)定。小關(guān)節(jié)內(nèi)還存在弧形間隙，里面包含1.0～1.5 mL的關(guān)節(jié)液，可減少關(guān)節(jié)內(nèi)的摩擦系數(shù)，維持關(guān)節(jié)突的正常活動。關(guān)節(jié)突表面存在的關(guān)節(jié)軟骨，呈中心厚、邊緣薄的形態(tài)，能起到一定的應(yīng)力緩沖作用。此外，在腰椎的小關(guān)節(jié)內(nèi)分布著大量的神經(jīng)末梢，主要受脊神經(jīng)后內(nèi)側(cè)支支配，且每個關(guān)節(jié)至少接受同一節(jié)段和上一節(jié)段的內(nèi)側(cè)支神經(jīng)雙重神經(jīng)支配，這使得小關(guān)節(jié)源性腰痛的發(fā)生和診斷變得復(fù)雜。

2 PETD對腰椎小關(guān)節(jié)的損傷特點(diǎn)

臨床在建立PETD手術(shù)通道的過程中，需切除部分關(guān)節(jié)突以擴(kuò)大操作空間[8]，通常選擇病變節(jié)段的上關(guān)節(jié)突與椎體終板的中間位置，因為此處的“kambin三角”寬度最大，可以降低手術(shù)操作對神經(jīng)根損傷的風(fēng)險[9]。然而，這項操作往往容易造成腰椎的受力結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，當(dāng)失去部分上關(guān)節(jié)突時，小關(guān)節(jié)內(nèi)上、下關(guān)節(jié)突之間的接觸面積會減少甚至消失，從而導(dǎo)致同一水平面中對側(cè)小關(guān)節(jié)所承受的應(yīng)力大幅增加[10]，特別是當(dāng)腰椎在行屈曲、背伸、旋轉(zhuǎn)等活動時，其應(yīng)力增加的程度會更為顯著[11]。有學(xué)者通過建立有限元模型證實，當(dāng)單側(cè)小關(guān)節(jié)切除超過50%甚至完全被切除時，小關(guān)節(jié)在矢狀位上的活動范圍增加了3.6%～17.9%，此時腰椎小關(guān)節(jié)內(nèi)的垂直應(yīng)力增加約10.7%[12-13]。長期的應(yīng)力變化是導(dǎo)致腰椎不穩(wěn)、加速小關(guān)節(jié)退變的重要原因，這也提示在PETD手術(shù)過程中對小關(guān)節(jié)保護(hù)的重要性。

3 PETD術(shù)后小關(guān)節(jié)源性腰痛的發(fā)生機(jī)制

PETD術(shù)中對關(guān)節(jié)突的破壞會使小關(guān)節(jié)應(yīng)力發(fā)生改變，長期的異常應(yīng)力會加速腰椎小關(guān)節(jié)的退變，從而導(dǎo)致小關(guān)節(jié)源性腰痛的發(fā)生[14]。在小關(guān)節(jié)源性腰痛的發(fā)生與發(fā)展過程中，有多方面的因素共同參與，目前臨床上已發(fā)現(xiàn)的小關(guān)節(jié)源性腰痛的發(fā)生機(jī)制大致有滑膜皺襞、神經(jīng)遞質(zhì)、小關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎。

3.1 滑膜皺襞 關(guān)節(jié)囊內(nèi)側(cè)的滑膜主要由脂肪組織構(gòu)成，突入關(guān)節(jié)間隙的滑膜形成類似于半月板結(jié)構(gòu)的皺襞，其具有分散關(guān)節(jié)受力、增強(qiáng)關(guān)節(jié)穩(wěn)定性的作用[15]。幾乎所有的腰椎小關(guān)節(jié)都包含有滑膜皺襞，并且滑膜皺襞上附著以無髓鞘神經(jīng)纖維形式存在的高閾值傷害性感受器，這類感受器對機(jī)械刺激較為敏感。當(dāng)一側(cè)的關(guān)節(jié)突被部分或者完全切除時，會使同一水平上的兩側(cè)小關(guān)節(jié)在矢狀位上發(fā)生不對稱性活動[10]，不協(xié)調(diào)的小關(guān)節(jié)活動會導(dǎo)致小關(guān)節(jié)內(nèi)滑膜皺襞的牽拉滯后，使滑膜皺襞嵌頓于小關(guān)節(jié)面之間，刺激滑膜皺襞內(nèi)的感受器而引起疼痛[16]。同時，也有學(xué)者通過力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)小關(guān)節(jié)內(nèi)發(fā)生上、下關(guān)節(jié)突之間的撞擊時，也會刺激滑膜皺襞內(nèi)的傷害性感受器導(dǎo)致疼痛的發(fā)生[17]。雖然目前對腰椎小關(guān)節(jié)撞擊的相關(guān)研究較少，但此類關(guān)節(jié)撞擊引起的疼痛機(jī)制在踝關(guān)節(jié)中已得到證實[18]，相信有關(guān)腰椎小關(guān)節(jié)的撞擊研究將是接下來的研究熱點(diǎn)。

3.2 神經(jīng)遞質(zhì) 關(guān)節(jié)囊外層分布的神經(jīng)末梢能對化學(xué)炎癥刺激產(chǎn)生反應(yīng)，同時產(chǎn)生神經(jīng)遞質(zhì)參與神經(jīng)的修復(fù)，而這些遞質(zhì)會刺激神經(jīng)的傷害感受器，導(dǎo)致疼痛的發(fā)生。Ohtori等[19]在大鼠模型的腰椎小關(guān)節(jié)中發(fā)現(xiàn)P物質(zhì)和部分降鈣素基因相關(guān)肽能神經(jīng)纖維，且這兩種物質(zhì)在L3—L5節(jié)段的小關(guān)節(jié)中具有更高比例，同時也發(fā)現(xiàn)神經(jīng)纖維在P物質(zhì)的作用下會出現(xiàn)數(shù)量的增加以及直徑的增粗，這些改變提高了神經(jīng)感受器對炎性刺激的敏感性，使其更容易出現(xiàn)疼痛的癥狀，該研究認(rèn)為這些神經(jīng)遞質(zhì)在下腰椎的小關(guān)節(jié)源性疼痛中起到更重要的作用。隨后，Ishikawa等[20]也得到相同的結(jié)論，并認(rèn)為含有降鈣素基因相關(guān)肽能神經(jīng)纖維屬于傳遞疼痛的神經(jīng)纖維，它們在小關(guān)節(jié)的痛覺的傳遞中至關(guān)重要。近年來，也有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子在小關(guān)節(jié)疼痛傳遞中扮演著重要的神經(jīng)調(diào)節(jié)作用，腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子作為一種分泌信號，通過激活突觸前trkB受體，調(diào)節(jié)痛覺傳遞中的突觸興奮性，促進(jìn)小關(guān)節(jié)疼痛的傳遞[21]。這些神經(jīng)遞質(zhì)的發(fā)現(xiàn)，不僅豐富了小關(guān)節(jié)源性疼痛機(jī)制的研究，同樣也為此類疼痛的治療提供了新方向。

3.3 小關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎 小關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎是一種常見的慢性腰椎退行性病變。除了正常的生理退變以外，異常的應(yīng)力變化也是導(dǎo)致小關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎發(fā)生的重要危險因素[22]，這一結(jié)論同時也在相關(guān)動物實驗中得到證實[23]。臨床上腰痛患者的腰椎小關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎發(fā)生率為15%～45%[24]，也有大量關(guān)于小關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎病理方面的研究證實了小關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎與腰痛的相關(guān)性[25-28]。腰椎小關(guān)節(jié)的骨性關(guān)節(jié)炎是慢性進(jìn)行性的病變過程，通常最先發(fā)生的是炎癥因子的浸潤，目前已發(fā)現(xiàn)與小關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎疼痛相關(guān)的炎癥因子有：IL-1β、IL-6和TNF-α[27]，其中IL-6還被發(fā)現(xiàn)具有降低疼痛閾值的作用，使患有小關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎的患者對刺激更為敏感[29]。除了眾多炎癥因子的浸潤，小關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎往往還伴隨著軟骨破壞、軟骨下骨質(zhì)增生、骨髓水腫的病理變化，這些病理變化同時也是骨性關(guān)節(jié)炎引起疼痛的基礎(chǔ)。

3.3.1 軟骨破壞 軟骨的破壞受到多方面因素的影響，目前較為認(rèn)可的是應(yīng)力負(fù)荷與炎癥因子兩方面。研究證實持續(xù)的應(yīng)力負(fù)荷會影響軟骨的自我修復(fù)能力，當(dāng)應(yīng)力作用的時間過長或應(yīng)力過大時，都會使軟骨發(fā)生破壞[30]。小關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎的發(fā)生與炎癥因子息息相關(guān)，而炎癥因子的表達(dá)和浸潤往往最先影響的是關(guān)節(jié)軟骨，最新研究發(fā)現(xiàn)IL-1β具有促進(jìn)關(guān)節(jié)軟骨破壞的作用，IL-1β通過誘導(dǎo)膠原酶(MMP-1)的表達(dá)，促使軟骨細(xì)胞釋放NO來抑制軟骨細(xì)胞的正常代謝，加速軟骨的破壞[31]。同時，Lu等[26]在大鼠模型中發(fā)現(xiàn)，TNF-α的表達(dá)與腰椎小關(guān)節(jié)內(nèi)軟骨細(xì)胞的破壞密切相關(guān)，軟骨細(xì)胞表達(dá)的TNF-α越高，對軟骨破壞就越明顯。軟骨的破壞會進(jìn)一步促進(jìn)炎性細(xì)胞因子、疼痛介質(zhì)和軟骨降解酶的表達(dá)，這些物質(zhì)具有提高背根神經(jīng)敏感性的作用[27]，會使軟骨下的神經(jīng)末梢更易受激而產(chǎn)生疼痛。

3.3.2 軟骨下骨質(zhì)增生 軟骨下骨質(zhì)增生是骨性關(guān)節(jié)炎的一種病理變化，該病理變化通常滯后于軟骨破壞，也是引發(fā)疼痛的主要病因。近幾年發(fā)現(xiàn)的腰椎小關(guān)節(jié)軟骨下骨質(zhì)增生有逐漸增多的趨勢，王鋒[32]通過對腰椎小關(guān)節(jié)骨性關(guān)節(jié)炎患者的MRI檢查發(fā)現(xiàn)，約有50%的患者存在關(guān)節(jié)突軟骨下骨質(zhì)增生的情況。軟骨下骨質(zhì)增生在影像學(xué)上表現(xiàn)為骨密度的增加，有學(xué)者[33]通過對比下腰痛患者和正常人的關(guān)節(jié)突軟骨下骨證實，下腰痛患者的關(guān)節(jié)突軟骨下骨普遍具有更高的骨密度，其中以關(guān)節(jié)突中心區(qū)域的軟骨下骨密度增高最明顯，因為關(guān)節(jié)突中心區(qū)域是小關(guān)節(jié)的主要受力區(qū)域，同時也是腰椎骨性關(guān)節(jié)炎的好發(fā)區(qū)。骨性關(guān)節(jié)炎在病程變化過程中，由骨質(zhì)增生形成的骨贅是引起疼痛的重要因素。近年來，也有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，軟骨下骨質(zhì)增生引起的疼痛還與軟骨下神經(jīng)支配的異常存在一定關(guān)系[34]，這可能會成為接下來研究軟骨下骨質(zhì)增生導(dǎo)致疼痛的一個新方向。

3.3.3 骨髓水腫 骨髓水腫是由于長期的外力作用或骨骼的負(fù)重改變，使骨髓產(chǎn)生水腫的一種病理征象，多伴隨于骨性關(guān)節(jié)炎的發(fā)生[35-36]。近年來，隨著腰背痛患者的增多和影像學(xué)檢查的完善，臨床上小關(guān)節(jié)的骨髓水腫發(fā)病率逐漸升高。一項有關(guān)腰背痛患者腰椎小關(guān)節(jié)的MRI檢查報道發(fā)現(xiàn)，約有41%的患者存在腰椎小關(guān)節(jié)的骨髓水腫改變[33]。骨髓水腫會引起相關(guān)炎癥因子(IL-6、TNF-α)的激活，當(dāng)髓內(nèi)的炎癥因子刺激疼痛受體時就會產(chǎn)生疼痛。此外，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)骨髓水腫程度還與疼痛存在明顯的正相關(guān)性[37]，這表明骨髓水腫造成的髓內(nèi)壓力升高，可能是直接造成疼痛發(fā)生的關(guān)鍵因素，但目前臨床上對髓內(nèi)壓力測定的相關(guān)研究較少，同時也缺少對骨髓水腫產(chǎn)生疼痛的閾值研究，這可能會是未來骨髓水腫引起疼痛的發(fā)病機(jī)制研究熱點(diǎn)。

4 展望

綜上所述，PETD對關(guān)節(jié)突的切除是導(dǎo)致小關(guān)節(jié)源性腰痛發(fā)生的重要原因，一側(cè)關(guān)節(jié)突的切除會引起腰椎小關(guān)節(jié)的生物力學(xué)變化，繼而加速小關(guān)節(jié)的退變，但目前相關(guān)的生物力學(xué)研究還僅限于模擬試驗階段，缺乏臨床數(shù)據(jù)的支持。同時，有關(guān)小關(guān)節(jié)源性腰痛的發(fā)生機(jī)制的研究也還尚未完善，以及哪種機(jī)制在小關(guān)節(jié)源性腰痛的發(fā)生與發(fā)展過程中占主導(dǎo)，也無明確定論，還需要進(jìn)一步的臨床研究。相信在不久的將來，PETD術(shù)后小關(guān)節(jié)源性腰痛的具體發(fā)生機(jī)制會被完全闡明，從而能夠在臨床上早期發(fā)現(xiàn)和治療這一類疼痛，使更多的患者受益。