椎间盘源性疼痛的机制及微创手术治疗进展

孙敬宇 综述 宓士军 司学军 审校

(唐山市丰润区人民医院骨三科,唐山 064000)

椎间盘突出一直被看作是椎间盘疾病导致疼痛的先决条件,即突出才会产生疼痛。然而近年来人们经过大量科学研究后认为椎间盘没有突出的情况下,椎间盘内部的病变也能引起疼痛,即椎间盘源性腰痛。首先由 Crock[1]描述,主要是椎间盘结构和功能紊乱刺激椎间盘疼痛感受器引起腰痛,不伴有神经根症状,无神经受压或节段活动过度的放射学证据,可引起功能的丧失。随着人们对椎间盘源性疼痛的不断认识,产生了很多治疗方法,包括：非手术,微创手术和开放手术。微创手术具有创伤小、可操作性强、并发症少等优点,目前已被广泛使用,本文将对椎间盘源性疼痛的微创手术方法进行综述。

1 椎间盘源性疼痛的发病机制

1.1 椎间盘的结构及退变

正常椎间盘主要由髓核、外层的纤维环及二者之间的过渡区构成。成纤维细胞和软骨样细胞镶嵌于细胞外基质之中。成纤维细胞主要集中于纤维环外侧;软骨样细胞集中于纤维环内侧、过渡区及髓核内。椎间盘内含有大量胶原分子,其中Ⅰ型胶原占纤维环胶原干重的 70%,占髓核胶原干重的 20%,主要起传递椎间盘内张力的作用。髓核的主要胶原成分是Ⅱ型胶原,软骨样细胞游离其间,其它还有大量的蛋白多糖分子,蛋白多糖分子通过与水分子结合保持髓核内的水分。椎间盘的上下方是由透明软骨构成的终板,椎间盘内无血供,其营养供应和代谢产物排出均通过终板扩散[2,3]。

大量研究表明：衰老、吸烟、交通工具的振动、过度的轴向负荷可以加速椎间盘的退变[4]。椎间盘退变过程中,Ⅰ型胶原的含量显著增加,Ⅱ型胶原含量减少,由其构成的聚蛋白多糖分子也明显变小。大量亲水物质的丢失导致椎间盘吸收和分散载荷的能力大大下降。最后,退变的椎间盘内的压负荷在各个方向上的分布不再均匀,这些承重和载荷分布上的改变将导致椎间盘内某些部位的高压力,从而使局部的组织结构受损。退变的椎间盘组织可以自行分泌多种炎性介质,如：NO、IL-1、IL-6、TNF-a、PGE2及基质金属蛋白酶(matrix Metalloproteinases,MMPs)等大大增加[5]。

1.2 椎间盘退变与疼痛机制

健康的椎间盘仅在纤维环外 1/3可发现有神经末梢分布。Groen等[6]通过实验证实窦椎神经几乎均起源于交通支与脊神经结合处的交通支上,进入椎间盘后到脊神经节腹侧,并发出一些细支,在椎管内向头侧尾侧走形,分布在此神经起源之上和之下2～3个椎间隙的范围,窦椎神经分布于腹侧硬膜,后纵韧带,纤维环背外侧。另有学者[7,8]通过不同实验方法证实大鼠 L5/6间盘内窦椎神经由 L1及 L2脊神经节椎旁交感干、灰交通支支配。Morinaga等[8]的研究也表明间盘前外侧与前纵韧带为灰交通支支配。大鼠的神经系统构造与人类极为相似,尽管在人类缺乏这种模式的确切根据,但临床试验中对下腰痛病人的 L2神经根封闭后疼痛消失[9],从侧面肯定了这种模式的可能性,也很好地解释了很多椎间盘疾患病人常出现腹股沟区疼痛(L1、L2皮区的反射痛)。Walsh等[10]研究表明产生疼痛的退变椎间盘的髓核、纤维环内比单纯退变的椎间盘能更多地伤害感受器末梢。Peng等[11]认为疼痛椎间盘的病理学特征是炎性血管化肉芽组织和神经纤维沿着纤维环裂隙自外层向内层长入,而生理老化的椎间盘虽然也在 MRI上表现为退变,椎间盘造影亦有纤维环撕裂,但组织学上仅在纤维环外层有血管和神经组织的分布,在纤维环内层和髓核绝没有血管肉芽组织和神经纤维的长入。Jaffary等[12]和Burke等[13]的研究显示椎间盘源性疼痛病变椎间盘内炎症介质的含量非常高,炎症介质作用于窦椎神经末端的伤害感受器可直接导致电生理变化或使其极其敏感,在轻微的机械压力刺激下也可产生神经冲动。也有学者提出“鞋内石子假说”,即退变的椎间盘的髓核由胶原或蛋白多糖构成的同源结构变为含胶原碎片或终板碎片,有时可进入松弛的椎间盘混合物内部,当身体处于某些活动体位时,这些孤立的碎片就可以成为主要负重区,引起急性疼痛。总之,目前研究的焦点集中在生物力学因素和生物化学因素上,遗传学因素研究报道不一。

2 椎间盘源性疼痛的微创手术治疗

基于以上疼痛机制的研究,人们分别开展微创手术对因施治(炎性介质、力学因素、遗传因素),取得很好的疗效。

2.1 间盘内激素治疗

椎间盘源性疼痛的主要机制是大量炎性介质的参与,理论上讲局部激素治疗应该有效,且副作用小。Saal等[14]认为：当间盘内伤害感受器被敏感物质激活后对机械刺激的阈值会迅速而持久地降低,即使正常负荷下的机械刺激下也可致痛,如切除椎间盘,如同切断疼痛的感觉神经,反而建立一个闭合的神经反馈环,不能有效地减轻疼痛。这也从侧面解释为何坚强的内固定融合术后仍有持续的间盘源性腰痛。但目前关于间盘内激素治疗未见长期有效报道。间盘内激素治疗的适应证比较广泛,禁忌证是糖尿病及局部有感染灶的患者。并发症是药物误入血管,可对症处理。

2.2 臭氧间盘内注射

机制[15,16]：臭氧注入髓核后,一方面可直接氧化蛋白聚糖复合体及髓核细胞的细胞膜和细胞内结构,造成细胞变性或坏死,从而减少蛋白聚糖复合体合成及分泌,最终导致水分丢失,髓核基质渗透压下降,椎间盘干涸、萎缩,解除对硬膜囊及窦椎神经机械压迫。另一方面,臭氧可刺激抗氧化酶过度表达,以此来中和受压神经根周围无菌性炎症反应中过量的反应性氧化物,同时也灭活了盘内的疼痛物质,从而减轻对神经组织(窦椎神经)化学性刺激。另外,臭氧可抑制无髓损伤感受器,激活机体中的抗损伤系统,释放脑腓呔而引起镇痛作用,临床上大部分患者治疗后症状缓解并痊愈,可能与此有关[17,18]。臭氧间盘内注射的适应证是除外腰椎不稳的间盘源性腰痛,禁忌证是有感染倾向及对臭氧过敏患者。主要并发症是脑脊液漏,一旦出现立即停止治疗。

2.3 间盘内电热治疗术(intradiscal electrothermal therapy,IDET)

IDET是由美国Saal[19]于1996年在尸体和临床研究的基础上提出：用一根可弯曲的电热导管插入纤维环后部,在精确的温度控制下则既可达到灭活窦椎神经末梢,又能达到使纤维环紧张而无继发炎症反应的效果。Karasek等[20]认为加热纤维环的热凝作用使纤维环胶原蛋白挛缩,胶原纤维的氢键对热很敏感,加温后氢键断裂,导致胶原纤维收缩,纤维环收缩可能使已有退行性改变的椎间盘结构加强,修复撕裂的椎间盘。IDET的另一个作用机制可能是神经纤维凝固(原伤害性感受器及长入椎间盘内的无髓鞘神经纤维),这双重作用能减轻甚至椎间盘引起的腰痛。Saal等[21]对 25例达到融合标准的椎间盘源性下腰痛试行 IDET,经过 7个月随访,所有患者的疼痛评分、功能恢复、坐位持续时间均有明显改善,2年后他们又对 58例进行了至少 2年的随访,证明远期疗效亦满意[22]。Todd等[23]报道满意率在 60%～70%,也有学者的报道结果不是很满意[24]。 Saal等[25]提出 IDET的适应证 ：难治性 、持续性下腰痛 6个月以上;系统性非手术治疗 6个月以上无明显疗效;无神经系统异常体征;直腿抬高试验阴性;MRI未见脊髓及神经根受压。禁忌证：活动性关节炎;非脊柱源性腰痛;受试节段曾另行手术;突出或游离椎间盘;邻近节段不稳[26]。由于技术要求较高,主要并发症是周围重要组织损伤,一旦发生,立即停止治疗。

2.4 等离子髓核成形术

又称椎间盘射频消融术,2000年首先在美国用于临床治疗椎间盘突出症。原理：运用 40℃低温射频能量在椎间盘髓核内部切开多个槽道,移除部分髓核组织,完成椎间盘内髓核组织重塑,并配合70℃热凝封闭,使髓核内的胶原纤维汽化、收缩和固化,缩小椎间盘总体积,减轻椎间盘内压力[27]。与 IDET相比有以下优点：工作温度较低,对周围组织结构热损伤小;消融刀头只局限在髓核范围内,安全性好;操作更为简单[28]。此技术不会破坏周边的重要脊柱结构、髓核、纤维环、终板、脊髓和神经根等,也未发现有坏死发生[29]。Sharp等[30]对 49例手术病人随访 1年,成功率为 79%。Chen等[31]对30例手术病人随访 12个月,全部病人 VAS评分平均改善达 3.14分,69%的病人腿痛得到解决。但仍需要前瞻性、随机化对照研究来证实其有效性。林斌等[32]采用等离子髓核成形术治疗 47例椎间盘源性腰痛,依据VAS评分系统评定,有效率为97%,VAS降低 53%(P＜0.05),无严重并发症。适应证、禁忌证及并发症与 IDET相同。

2.5 经皮腰椎间盘激光汽化减压术(percutaneous laser disc decompression,PLDD)

PLDD是运用激光能量汽化部分髓核体积,从而固缩椎间盘、减少退变突出椎间盘内压力。PLDD中由于激光的汽化效应,可使椎间盘内出现一过性的压力增高和温度上升,这种作用可以诱发“疼痛复制效应”[33],患者表现为既往疼痛部位类似腰痛或臀部疼痛,随着热蒸汽从穿刺针管中排出,这种诱发疼痛又会很快消失,这是 PLDD术中“疼痛复制效应”的特点,其热效应并不会影响到神经根和硬膜囊。夏勇等[34]对 36例间盘源性腰痛实施激光微创手术,随访 6～36个月,有效率 88.9%。国内外报道较多,效果理想,但有神经损伤、血管损伤、椎体感染等潜在可能,有待进一步研究。都芳涛等[35]认为PLDD禁忌证：①影像学显示椎间盘脱出或游离;②有椎间盘钙化;③有椎体不稳;④腰椎管狭窄并有相应症状;⑤有腰椎手术既往史;⑥有马尾神经症状;⑦有不正常心理因素。排除以上禁忌证后的椎间盘源性腰痛亦可列为 PLDD手术适应证。主要并发症是远期引起腰椎不稳性腰痛,治疗往往需要内固定。

2.6 细胞移植

大量临床结果表明,自体椎间盘软骨细胞体外扩增移植可使椎间盘高度得以维持“黑间盘”信号改善,临床症状缓解。其他可供移植的细胞还有干细胞等,但目前均处于实验研究阶段[36]。细胞移植是未来生物性治疗的重要方法之一。

随着人们对椎间盘源性疼痛的不断认识,治疗方法越来越多。如何选择治疗方法,还有待学者们进一步研究,尤其是发病机制,这样就可以对因施治。多种方法联合应用将会在椎间盘源性疼痛的治疗中发挥作用。当然最简单、最有效的方法才是最好的方法。将椎间融合固定作为椎间盘源性疼痛治疗的“金标准”还为时尚早。

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