人工间盘置换术治疗颈椎退行性疾患的临床进展

王铁锤，王 勇，董清平

综述

人工间盘置换术治疗颈椎退行性疾患的临床进展

王铁锤，王 勇，董清平

颈椎；脊柱疾病；椎间盘；关节成形术，置换

脊柱融合术是治疗退行性椎间盘疾患的传统方法，近期疗效肯定，但远期疗效不甚理想[1]，主要是由于其改变了脊椎正常的生理、解剖形态和生物力学环境，易导致术后椎间隙高度丢失、假关节形成、相邻节段应力集中等，进而加速脊椎融合部分椎间隙活动度的丧失及相邻节段椎间盘的退变而需要再次手术，有文献称之为 transition syndrome[2]。脊柱非融合技术是目前颈椎退行性疾患治疗研究领域中的一个新热点，主要包括颈椎人工椎间盘置换术（cervical disc replacement，CDR）、基因治疗和髓核再生技术、颈椎同种异体椎间盘置换术等，其中CDR是最常用，也是技术相对完善的一种手术方式。Hallab等[3]认为，椎间盘假体置换有以下优点：保留运动功能，维持椎间高度，生物力学特性和组织相容性良好，假体固定牢靠，失败率低，易于翻修，便于监测，使用寿命可达50年。本文将对人工间盘置换术治疗颈椎退行性疾患的相关研究作一综述。

1 颈椎人工间盘的生物力学研究

CDR应用于临床最重要的理论依据是保留颈椎置换节段的运动功能，还原颈椎的正常生理、解剖形态和生物力学环境，从而有效避免脊柱融合术带来的缺陷。Goffin等[4]报道单节段和两节段Bryan假体CDR后随访1年的结果，发现其对于患者神经症状和体征的改善与颈椎前路减压融合术基本相同，影像学资料亦证实其保持了椎体间的运动功能，但对邻近节段的影响和远期效果尚需至少5年以上的随访。因此，融合后相邻节段应力是否增加，增加的幅度如何，目前还未有定论。诸多针对颈椎椎体间固定融合术后相邻节段应力变化的生物力学测试也未得出相同的结果，这可能与试验条件、方法不同等因素有关。可以说，非融合技术的生物力学研究结果目前仍存在不确定性，迄今为止人们还难以根据这些结果对脊柱融合术和非融合技术的利弊和优劣作出准确判断。

1.1 运动学

Puttlitz等[5]采用6具新鲜冰冻尸体的颈椎（C2～C7）标本，比较颈椎完整状态以及Prodisc-C假体CDR（手术节段为C4～C5）术后状态的生物力学参数，利用视觉追踪系统测量屈曲、背伸、轴向旋转3个平面运动的颈椎活动度（range of motion，ROM），结果显示，Prodisc-C颈椎人工椎间盘系统基本模仿了颈椎生理运动形式，耦合运动ROM值在两种状态下无显著差异。HaSK等[6]基于有限元模型对CDR术后颈椎进行生物力学研究，也得到相似的结论。Wigfield等[7]报道人工间盘和模拟前路椎体内融合对颈椎间盘内部应力分布的影响，观察4种不同姿势下颈椎间盘受静态负荷的应力结果，从而证实了Bristol Disc良好的运动学特性。

1.2 压力传载

有学者利用微型CT对颈椎解剖结构进行分析，结果显示，颈椎轴向压力的传载主要在椎体的中央部分，屈曲应力的传载主要在椎体的周边部分；颈椎终板骨密度最高的区域位于周边部，尤其是后侧和后外侧区域[8]。根据这些研究结果，颈椎人工间盘在设计及制作过程中应注意：人工间盘的形状最好设计成矩形，这样可以尽可能大范围地覆盖终板，进而有利于压力的传载；还应尽量保留终板的周边区域，尤其是后侧和后外侧区域骨质，以防止椎体的下沉。

1.3 机械稳定性

当前人工间盘的机械稳定性可分为即刻稳定和长期稳定。通过钉、刺、钩等[8]结构可达到即刻固定，而长期稳定则依靠表面利于骨内向生长的渗透微孔以达到长期固定的目的。Duggal等[9]在15例颈椎标本的C5～C6节段植入Bryan人工间盘，其屈曲、背伸、轴向旋转3个平面运动的创伤性压力负荷值分别是完整颈椎组的63%、45%和69%，实验过程中无假体脱出，从而证实颈椎人工间盘良好的机械稳定性。

2 临床应用的颈椎人工椎间盘

2.1 Bristol Disc（Bristol-Myers Squibb，美国）

Bristol Disc颈人工椎间盘由Cummins等[10]最早报道，它由两个金属球形结构组成，手术时可用螺钉固定在头侧和尾侧两个椎体上。目前其材料已从开始的不锈钢改为钴铬合金。

2.2 Bryan Disc（Medtronic Sofamor Danek，美国）

Bryan Disc人工椎间盘由聚氨基甲酸酯和钛制成，是目前应用最为广泛、最能保持颈椎活动度的颈椎人工间盘之一。它由两个钛合金壳夹着一个聚亚安酯髓核组成，形成一个封闭的密室，有效限制可能发生的碎屑外漏。Bryan Disc是一种“允许全范围耦合运动”类型的假体。Anderson等[11]的体外模拟试验显示，平均每百万周期Bryan假体磨损1.2 mg，高度降低0.02 mm；动物实验亦表明，黑猩猩和山羊体内的Bryan假体生物相容性良好，未见免疫反应发生。Goffin等[12]对60例单节段颈椎间盘退变患者行Bryan假体置换的随访结果显示，术后6个月和1年的临床满意度分别为86%和90%。Pickett等[13]研究提示，标准前路减压术后放置Bryan假体并未导致手术时间的延长。国内郝定均、徐建广、王岩等[14-16]也对Bryan Disc假体的临床应用进行报道。

2.3 PCM（Waldemar Link GmbH&Co.，德国）

微孔涂层运动（porous coated motion，PCM）人工椎间盘是一个标准的压力固定设计模型。其外形是渐缩式的（正好符合椎间隙的形状），假体终板由钴铬合金制成，UHMWPE滑动核心附着在假体的尾侧。外部是TiCaP双被层附着在锯齿状的表面，紧贴相邻椎体骨性终板。这种锯齿状设计结构可以在手术置入当时通过压力获得初期固定的效果，以后通过特殊的被层促进骨的长入从而获得长期的稳定，必要时还可用边缘螺钉固定以便对抗过大的剪切力。在动物实验的基础上，2002年l2月首例PCM人体间盘置换手术在巴西圣保罗进行。之后，临床研究逐渐增多，Pimenta等[17]对53例患者82个PCM置入后l周、1个月和3个月的临床效果进行随访，优良率分别为80%、90%和90%；一项FDA初步研究对使用PCM假体进行单节段和多节段CDR效果的前瞻性比较，其中单节段组71例71节段，多节段组69例158个节段，多节段CDR的临床结果优于单节段[18]。

2.4 Prestige-LP（美敦力，美国）

PrestigeⅠ人工椎间盘假体由Cummins[10]于1998年报道，这是一种真正意义上的人工椎间盘假体，其质地为不锈钢，包括两个终板以及连接二者的球窝装置，两个终板通过螺钉固定在目标椎间隙上下椎体的前面；PrestigeⅡ人工椎间盘假体在终板设计上进行改进，使其更加符合人体的生理解剖结构要求，粗糙面设计也更适合骨小梁的长入，以达到长期固定的效果；Prestige-LP人工椎间盘假体由钛合金和陶瓷制成，其双轨设计和原浆喷涂表面有利于生物学固定和人工假体的长期稳定。Traynelis等[19-20]回顾性分析该假体在临床应用10余年的效果，证实Prestige假体置换是颈前路减压手术患者较好的治疗选择。

2.5 Prodisc-C（Synthes，瑞士）

Prodisc-C是腰椎Prodisc的颈椎版本。第一例Prodisc-C手术于2002年l2月l4日进行[8]。它由两个附带矢状面翼状物固定的钴铬合金板组成，分别固定于头侧和尾侧椎体上。Park、Rohl等[21-22]的最新临床研究表明，Prodisc-C假体CDR能够获得 满 意 的 ROM；Hrabalek等[23]对 行 CDR（Prodisc-C）的16例患者进行为期3～4年的中期随访，评价其异位骨化（Heterotopic ossification，HO）发生率、手术节段和邻近节段的ROM及术后颈部功能障碍指数（neck disability index，NDI），结果表明，NDI及VAS评分均较术前有明显改善；Tumialan等[24]对应用ProDisc-C假体行CDR的12例军人进行回顾性分析，比较其与12例行单节段前路颈椎间盘切除融合术（anterior cervical discectomy and fusion，ACDF）患者的临床效果（随访超过3年），结果显示，CDR组重返工作岗位（不受限的全日制工作）所需的时间是10.3周（7～13周），而融合组为16.5周，差异具有统计学意义（P=0.008）。

2.6 Mobi-C（LDR，美国）

作为最新一代的颈椎人工间盘，Mobi-C于2004年11月开始进入临床应用阶段。它是第一个使用可移动嵌入结构的颈椎人工间盘，这种设计减轻了对相邻节段椎体的影响；其横向排列的齿状结构亦使间盘植入后保持良好的稳定性[25]。Kim等[26]对Mobi-C假体应用于CDR的相关报道显示良好的临床和放射学结果，但仍需长期随访研究以证实其在防止邻近节段退变的能力和有效性。Park等[27]对21例Mobic假体CDR与32例ACDF的比较研究表明，尽管两组在临床结果上是类似的，但CDR组术后恢复时间（平均住院日和重返工作时间）明显少于融合组（P＜0.05）。

3 CDR的适应证

3.1 最佳适应证

单节段的神经根型颈椎病和脊髓型颈椎病患者为CDR的最佳适应证。

3.2 相对适应证

两节段或3节段的神经根型颈椎病和脊髓型颈椎病患者；融合术后相邻节段退变；间盘源性颈痛；融合术的翻修等。

4 CDR的禁忌证

椎间滑移＞3 mm；后凸大于11°；骨质疏松；关节突关节的骨关节病；受累节段感染史；对假体材料过敏；先天性颈椎管狭窄；强直性脊柱炎；颈椎后纵韧带骨化；弥漫性特发性骨肥厚症等。

5 CDR的并发症

除了颈前路手术常见的术后并发症外，CDR还有一些特有的并发症，包括减压不彻底、HO、假体位置不佳、椎体骨折等[28-32]。人工间盘的正常磨损及部分碎片的形成对间盘的稳定性基本未构成影响[33]，磨损试验显示人工间盘有很长的使用寿命[34]，但具体情况仍有待长期的临床随访证实。至今尚无人工椎间盘塌陷的临床报道[35]。尼泊尔BP Koirala健康研究协会的Jacob等[36]通过对大量文献的回顾性研究，分析术后并发症出现的原因并提出具体的预防和处理方法。

（1）减压不彻底。

颈椎前路融合术即使减压不彻底，也会因术后神经根无动态刺激而导致根性刺激症状较轻。而CDR后因神经根减压不彻底而需要翻修手术的发生率为1.4%～2.5%，高于颈椎前路融合术。翻修手术可通过颈后路的神经根管减压进行，彻底的神经根管减压需要适当剥离两侧颈长肌，以留出足够的减压宽度，从而保证钩椎关节的骨赘得到彻底切除。

（2）异位骨化。

Yi等[37]对采用Bryan（81例）、Mobi-C（61例）和ProDisc-C（28例）3种假体行CDR的170例患者进行回顾性研究，HO的总发生率为40.6%（69/ 170），其中Bryan组21.0%，Mobi-C组52.5%，ProDisc-C组71.4%；对假体生存率的分析表明，所有患者假体生存期平均为（27.1±3.7）个月，Bryan组较其他组生存期更长，为（48.4±7.4）个月。结果证实HO的发生是CDR术后不可避免的并发症之一，HO的发生率较预期为高；不同假体类型之间HO的发生率有明确的不同。然而Ryu等[29]对Prodisc-C（17例）和Bryan（19例）应用于单节段CDR后至少24个月的影像学随访结果显示，HO发生率较高，但与假体类型无关，而与术前手术节段后纵韧带的钙化有高度相关性。由此可见，CDR术后如何减少HO发生是非常重要的，目前主要的预防措施包括：①彻底清除术中切除的骨屑；②用骨蜡封闭打磨后的骨面和椎间牵开器的钉孔；③术后早期应用COX-2类抗炎药。

（3）假体位置不佳。

CDR术后假体位置不佳包括颈椎节段性后凸，假体位置偏前、偏后或偏离中线，假体向前脱出及向后脱出等。术后节段性后凸的原因是终板的后半部分打磨过度，在术中保持颈椎中立位并平行撑开椎间隙可以避免此类情况的发生。假体位置偏前的原因是由于椎间隙前缘的骨赘清除不足，通过术中透视可以保证假体位置居中；位置偏后的情况较为少见。假体向前和向后脱出的常见原因是选择的假体型号过小，术前对终板的精确测量及术中对椎间隙平行适当撑开可以有助于选择最适合患者的假体型号。

（4）椎体骨折。

CDR术中椎体骨折见于有中央嵴的假体，改用电动开槽器可以减少其发生。

6 对CDR临床作用的认识及展望

将人工间盘置换技术用于颈椎退行性疾患在骨科业界存在争议。目前不少的临床观察和研究结果均证实，CDR在颈椎退行性疾患较早期治疗中疗效满意，甚至可以与ACDF相媲美[4,12,38-39]；运动学和生物力学检测亦表明该技术可降低邻近节段的应力。因此近年来赞同和支持的声音越来越多，甚至有人认为，非融合时代已经到来，它将是脊柱融合技术的终结者[40]。但是，该技术在临床开展的时间还不足10年，目前国际上最长的随访报告也仅为术后6年，故仍需大样本的长期随访资料来证实其减少或避免邻近节段新发病变的有效性[41-44]；此外，CDR的临床应用范围较为局限，在颈椎退行性疾病的发生发展过程中，尤其是较严重阶段，脊柱融合技术仍将发挥其重要作用，这种作用是难以被取代的。

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R681.5，R687.42

A

1674-666X(2010)04-0297-05

2010-11-08；

2010-12-03）

（本文编辑 陈 娜）

10.3969/j.issn.1674-666X.2010.04.011

150040黑龙江中医药大学研究生院（王铁锤）；150080中国人民解放军211医院骨科（王勇）；150040黑龙江中医药大学附属第一医院骨科（董清平）

E-mail：suweibeauty@163.com