脊柱外科杂志  2024, Vol.22 Issue(3): 195-199   PDF    
椎弓根延长术治疗腰椎椎管狭窄症的研究进展
韩临辉, 阎琛, 孙凯强, 赵天翌, 韩郸, 史国栋, 孙璟川, 史建刚     
海军军医大学长征医院骨科,上海 200003
关键词: 腰椎    椎管狭窄    截骨术    文献综述    
Research progress in pedicle-lengthening osteotomy for treatment of lumbar spinal stenosis
Han Linhui, Yan Chen, Sun Kaiqiang, Zhao Tianyi, Han Dan, Shi Guodong, Sun Jingchuan, Shi Jiangang     
Department of Orthopaedics, Changzheng Hospital, Naval Medical University, Shanghai 200003, China
Key words: Lumbar vertebrae    Spinal Stenosis    Osteotomy    Literature review    

腰椎椎管狭窄症(LSS)是一种由脊柱退行性改变引起的致残疾病,多见于老年人群,发生率为5.1% ~ 10.0%,全世界约有1.03亿人受到影响[1-5]。传统开放式椎板切除术是治疗LSS的常用术式,可有效解除神经压迫,但对软组织损伤较大且破坏脊柱原有结构,术中出血量大,易造成医源性脊柱失稳、硬膜外瘢痕粘连,且翻修率高[6-8]。椎弓根延长术(PLO)由Anderson团队[9]提出,并于2009年在俄罗斯首次进行临床应用,术后12个月随访效果良好。作为一种全新微创技术,PLO通过离断病变节段的双侧椎弓根并适当延长距离,实现对椎管、神经管及椎间孔的有效扩容[10]。相较于传统术式,PLO极大地保留了椎体原有结构,具有创伤小、恢复快、并发症少等优势[11-12]。随着PLO中长期临床研究的开展,手术技术及器械的改进,生物力学及解剖学研究的不断深入,PLO技术的理论基础得到完善,手术安全性和可操作性逐渐提高,使得其在国内开展成为可能[11, 13-15]。本文通过查阅相关文献,对PLO的基础研究及临床应用等进行总结,以期为PLO技术的临床实践与推广提供参考,现综述如下。

1 解剖学基础 1.1 椎弓根离断

椎弓根截骨是PLO术中的关键步骤,而截骨部位与邻近神经结构的解剖关系较为复杂,容易造成严重的神经并发症,包括硬膜撕裂、神经根损伤等[13]。因此,明确截骨部位的解剖结构对于安全实施PLO具有重要意义[15-16]。李鹏等[17]对16例成人脊柱标本进行神经根染色,测量椎弓根与上、下、内、外神经根的距离,发现腰椎椎弓根距内下侧神经根相较于上外侧更近,提示截骨时对椎弓根内缘和下缘的离断要尤为注意。刘延安[15]还发现,L1~5椎弓根上缘和下缘的皮质厚度明显大于内缘和外缘,提示截骨时椎弓根上下缘的离断难度更大、耗费时间更长。而在所有节段的腰椎椎弓根截骨术中,L5节段的截骨难度最大[16, 18]。由于L5椎弓根形态与位置的特殊性,相较于其他腰椎节段,L5椎弓根上缘与神经根的间距相对较大,而内缘、外缘、下缘的间距则较小,故损伤神经根的风险更高[19]。还有研究[16]发现,L5椎弓根的长短轴线都要长于其他腰椎节段,这也增加了截骨难度。综上,LSS最常见于L4/L5节段,且L5节段的截骨难度大,对于L5椎弓根的截骨操作要特别谨慎。

1.2 椎弓根延长

杨惠林等[13]于2011年在国内首次提出PLO概念,并在10具成人尸体腰椎标本上模拟PLO后移2、4、6 mm,使用螺旋CT测量手术前后椎间孔孔径和椎管横截面积,发现椎弓根的延长能明显增加椎间孔和椎管容积,证明PLO解剖学的可行性。由于之前对PLO扩容的形态学研究都局限于二维平面,或多或少存在某些观测缺陷。因此,李鹏[19]通过三维重建技术对L4/L5的中央型、侧隐窝型及椎间孔型LSS进行PLO手术模拟,验证了杨惠林等[13]的研究结果。此外,该研究还发现,PLO对侧隐窝型LSS的扩容效果优于中央型和椎间孔型;对于椎间孔型LSS,单独对L4进行PLO扩容效果优于单独对L5进行PLO;对于中央型LSS,同时对L4和L5进行PLO扩容效果最佳。

LSS患者的椎管狭窄程度因人而异,PLO术中椎弓根延长距离过多可能会造成医源性的腰椎失稳,而延长距离不足则会导致减压不彻底。因此,个性化的PLO术前设计有助于改善手术疗效和减少手术并发症[14, 16]。钱蕾[20]通过对不同狭窄程度的LSS患者进行数字化PLO手术模拟,发现椎管狭窄程度与延长距离之间存在相关性,即突出椎间盘的体积与椎管容积之比(R)与椎弓根延长长度(L)呈正相关,回归方程L=0.06+9.06R。

2 生物力学基础 2.1 椎弓根离断

目前的PLO临床报道中,术者均选择在椎弓根前部(椎体与椎弓根连接处)进行截骨[11, 14]。然而根据Denis[21]提出的“三柱理论”,前柱和中柱承担了脊柱80%的载荷,若选择在椎弓根前部进行截骨则有可能破坏前中柱的完整性。房亚峰等[22]通过构建正常人L2~5有限元模型,比较前后部截骨的椎弓根螺钉Von Mises应力以及椎间活动度(ROM),发现在各个工况下,后部截骨的应力分布较前部更加平均,而前后部截骨的椎间ROM与正常组结果相近,表明椎弓根后部截骨的力学稳定性优于前部截骨,且对邻近节段ROM的影响没有明显差异。但考虑到目前还没有相关的临床应用,椎弓根后部截骨的解剖学与临床适用性还有待进一步证实。

2.2 椎弓根延长

房亚峰[18]的PLO延长距离的数字化研究指出,对于椎管狭窄程度不同的LSS患者,椎弓根延长的距离也要相应调整。Kiapour等[23]在8具尸体腰椎模型上模拟PLO,发现在椎弓根延长2.0、3.0及4.5 mm的情况下,腰椎整体与椎间ROM未发生明显改变,并且与完整腰椎模型的ROM类似,证明PLO治疗LSS能够在减压的同时保证术后腰椎的稳定性。在此基础上,钱蕾[20]研究了不同节段延长对PLO术后腰椎稳定性的影响,发现在L4行PLO与在L5行PLO几乎不改变腰椎ROM,再次说明PLO不同于传统开放加压手术,其对术后腰椎稳定性的影响极小[24]

然而不同于腰椎稳定性,延长距离的大小对腰椎小关节压力存在明显影响。钱蕾[20]通过压力感测片法研究发现,在L4和L5行PLO,延长椎弓根3 mm,小关节压力基本不受影响;而延长5 mm时,小关节压力相较于完整腰椎模型发生明显变化,上腰椎小关节压力增大,下腰椎小关节压力减小。且在不同节段行PLO对小关节压力的影响趋势基本一致,提示在行PLO时,需要根据患者椎管狭窄程度,尽量选择能够实现彻底减压的最小延长距离,避免由于小关节压力增加造成的腰痛症状。此外,PLO术后的左右旋转会使部分椎间盘压力转移到小关节上,进而造成小关节应力集中,因此,术后的小关节退行性变也是值得关注的问题。

基于腰椎有限元模型的研究[22]发现,L4行PLO对L3/L4椎间盘影响最大。这很可能是由于上节段小关节压力增加造成的L3/L4椎间盘被动牵拉,然而这种应力集中尚未达到Adam等[25]提出的椎间盘损毁阈值,但长期应力集中可能会造成椎间盘退行性变的加速,因此,须警惕PLO术后邻椎病的发生。

2.3 置钉

作为PLO手术中的重要器械,椎弓根延长螺钉的生物力学性能直接关系到手术的成败与疗效[26-27]。轴向拔出实验是检验螺钉内固定性能的金标准[28-29]。钱蕾[20]在30例成人腰椎标本上进行螺钉轴向拔出实验和循环疲劳载荷试验,比较了椎弓根延长螺钉(A组)、传统椎弓根螺钉(B组)及椎弓根延长螺钉+聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)骨水泥强化(C组)的螺钉最大拔出力,结果显示,在瞬时拔出和循环疲劳测试中,A组的标准化最大拔出力显著低于B、C组,B组的标准化最大拔出力则与C组相似,椎弓根延长螺钉头-杆-尾的分体式结构很可能是导致这一结果的重要原因。椎弓根延长螺钉是通过旋转内芯达到椎弓根延长的目的,而在这一过程中,为了抵抗延长力,骨与螺钉头鞘和尾鞘的咬合处会产生抵抗的阻力,从而引起骨与螺钉接触面的微小松动,降低螺钉把持力。此外,PLO术中椎弓根结构改变造成的螺钉应力集中,可能会破坏骨质并造成接触面的早期失效,而骨水泥则可以通过增加骨-螺钉接触面的稳定性弥补上述问题造成的把持力降低[26, 30]。因此,建议在PLO术中常规使用骨水泥强化椎弓根延长螺钉。

3 临床应用

Anderson团队[9]于2009年在俄罗斯进行PLO首次临床应用,并发表了一项为期12个月的前瞻性、单臂、临床试验研究,共纳入了20例LSS患者,评价指标包括腰椎Oswestry功能障碍指数(ODI)、生活质量评定量表(SF-12)、苏黎士跛行问卷(ZCQ)及疼痛视觉模拟量表(VAS)评分。研究显示,PLO术中出血量小,未发生任何术中并发症,但在术后随访过程中有4例患者发生了不良事件,其中1例主诉夜间严重的下背部肌肉痉挛,在使用肌肉松弛剂(环苯扎林)24 h后症状完全消失,另3例术后疼痛症状未缓解或复发,这可能与残留的椎管狭窄有关。临床效果方面,患者的疼痛症状和神经功能均得到明显改善。另外,影像学检查未发现置入物的沉降、移位、破损或异位骨化。术后6个月CT显示,所有患者的截骨部位均骨融合。此外,PLO术后平均椎管横截面积增加了115%。在接下来的5年随访中,这些患者的疼痛症状和神经功能改善得到了良好的保持,无任何不良事件,影像学检查也未发现任何内置物并发症[11]。Maugeri团队[31]于2018年报道了一项PLO的12个月回顾性病例研究。该研究包括了7例LSS患者,手术及内固定器械均采用PLO专用ALTUM系统(创新外科设计公司,美国),结果显示,患者术后VAS评分得到明显改善,未发生术中并发症;影像学检查提示,内固定位置良好,椎管扩容效果明显,验证了ALTUM系统的安全性以及PLO治疗LSS的有效性。

临床操作中,基于PLO手术器具和路径的特点,术者应特别注意对责任节段的精准定位,以便手术器械顺利置入,术前可采用正位透视在背部皮肤上标记出双侧椎弓根位置[32],沿标记切开约10 mm,保证刀口与椎弓根中轴线平齐,将2.7 mm克氏针沿椎弓根中轴线穿入椎体,通过正侧位透视确保克氏针距椎弓根中轴线偏差不超过2 mm,便于椎弓根骨锯的置入和截骨操作[9]。由于截骨部位与邻近神经结构具有复杂的解剖关系,术者在截骨时须通过特制骨锯的触觉反馈和C形臂X线机术中透视来监测整个操作过程。截骨位置通常选择在椎体与椎弓根连接处,伸出截骨刀片并轻轻旋转骨锯,当椎弓根外侧骨皮质被切开后就停止操作,重复上述操作直至刀片旋转切割完椎弓根一周,椎弓根被完全离断[11]。注意切割过程中要始终确保刀片不超出椎弓根的外侧骨皮质,以免造成神经并发症。

4 结语与展望

后路腰椎椎间融合术(PLIF)作为治疗LSS的传统开放性术式,暴露广泛,手术视野好,几乎能够对各种类型的LSS进行减压[33],且术后融合率高[34],患者临床症状改善明显[35]。由于PLIF术中需要对背部肌肉进行广泛剥离并长时间牵拉,易导致椎旁肌肉损伤,造成术后腰椎运动能力减退甚至丧失、伤口愈合延迟等。此外,术后纤维瘢痕的形成可能会对神经或硬膜再次产生压迫,造成慢性神经根病等[36]。PLO作为一项新的微创技术,对LSS的治疗取得了良好的临床结果,根据5年随访[11]结果显示,ODI由术前平均52.26%下降至18.70%,腰、腿痛VAS评分分别由术前5.05分和7.17分下降至术后2.70分和1.90分,患者临床症状得到明显改善;术后6个月CT显示,截骨部位出现桥接骨,椎管内或椎间孔内未出现异位骨化;术后12个月X线片显示,手术部位未出现内置物下沉、松动、移位和破损情况。PLO手术创伤小,极大减少了传统手术所致的肌肉、血管等软组织损伤,并且精确的截骨很大程度上保留了脊柱骨性结构的完整性,避免了由于结构完整性缺失所致的长期并发症,如腰椎不稳、ROM下降等[9, 11, 32]。PLO治疗LSS,创新性地延长椎弓根达到微创扩容的目的,显示出了其特有的优势,具有良好的临床应用前景[11]。而椎弓根截骨作为PLO中最为关键的一步,如何避免截骨造成的神经并发症是影响PLO临床应用与推广的重要问题。虽然目前还没有PLO损伤硬膜囊和神经根的报道[11, 23],但其操作位置相较于其他经椎弓根内固定手术距离神经根更近、危险性更大,仅通过非直视下的触觉反馈和透视显影显然是不够的,对于神经的保护仍需要更加安全的手段[17, 24]。同时,一项有限元分析[37]表明,不恰当的椎弓根延长可能导致关节突异常应力变化,引起小关节退行性变和腰椎不稳,因此,需要结合椎管狭窄程度选择最佳延长长度。此外,尽管研究[9]显示术后6个月截骨部位的有效骨融合,但人为的骨性分离可能造成的截骨不愈合也是有待研究的问题。

PLO治疗LSS的中长期随访结果显示出其良好的临床疗效和安全性。然而,目前的临床研究数量有限,实验设计均为自身对照,小样本量、单中心限制了研究结果的循证医学证据等级。因此,以传统经典LSS治疗技术作为对照的大样本量、多中心的临床研究对于PLO未来的临床应用与推广是必要的。随着PLO高证据等级临床研究结果的明确,辅助技术的成熟,手术技术及器械的更新,相信PLO将在国内迎来发展的新机遇。

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