棘突撑开与小关节、椎间孔形态变化关系的初步实验研究

常小波,罗亚平,王勤业,徐忠良,危涛,冯夏莺,宁波

(上海市南翔医院,上海 201802)

腰椎小关节、椎间孔的形态改变与神经根通道密切相关,在退变性腰椎疾病中起到了很大作用。临床上棘突间内固定撑开装置可撑开病变节段棘突间隙,改善椎管狭窄程度,改变关节突关节载荷传导模式,增加椎间孔高度,改善椎体间的退变[1]。但棘突撑开和小关节位移、椎间孔形态的变化的具体相关性缺乏相应的数据。本课题采用 6具退行性腰椎疾患的新鲜老年人尸体腰段标本为试验对象,着重通过撑开棘突,观察小关节位移、椎间孔高度及宽度的变化,为临床手术治疗提供依据。

1 资料与方法

1.1 实验材料 本实验通过摄片、直接观察等方法,筛选出6具老年新鲜尸体标本平均年龄为 67岁。确定均有不同程度腰椎退变(小关节增生、移位、椎间隙不同程度狭窄等表现),排除有先天性畸形、肿瘤等可能,分别制作成 6个脊柱功能单位。 标本在-18°冰箱保存,实验操作前 0～4°冰箱存放 12 h后,常温 6h解冻。清除椎旁肌肉,保留所有韧带、椎间盘、关节突周围关节囊及韧带等椎体周围附件。在 L3～5棘突上固定撑开装置,并使用骨水泥加固[2](见图1)。

1.2 实验方法 a)将标本骶椎整理平整后置于实验机器底座,骨水泥固定。b)通过分别撑开 L3/4,L4/5棘突,测量相应节段小关节间相对位移、椎间孔高度及宽度改变。c)棘突撑开通过撑开器 (见图2)完成,双侧同时撑开,每次撑开控制在 2 mm。如棘突间撑开过大,所需力量大,易导致标本棘突骨折断裂,故采用了 2mm、4mm标准。d)所有位移通过 KG-101光栅位移数显式位移传感器测定,同时使用 0～150 mm电子数显游标卡尺手动测量(手动测量数据仅用来验证,不用于实际分析数据)。 e)在 WDW-3型微机控制电子万能试验机上采集数据,每具标本分别有 2个节段,各 3组数据,即:原始状态、棘突间撑开 2 mm、棘突间撑开 4 mm,同一节段左右两侧分别测量,取平均值。

1.3 数据分析 使用 SPSS 12.0统计数据包对所获数据进行分析,各组数据采用双侧自身配对 t检验,P≤ 0.05认为差异有统计学意义。

图1 棘突上固定撑开装置,并使用骨水泥加固双侧同时撑开

图2 定制的颈椎前路椎体撑开器,一个齿轮为 2mm

2 结 果

棘突撑开 2mm、4mm后,L3/4、L4/5腰椎间孔高度增大、小关节位移改善均有明显差异,椎间孔宽度的改变在撑开 2 mm无明显差异,在 4 mm宽度增大有统计学差异 (见表1)。

表1 棘突撑开 2mm、4mm后椎间高度、椎间孔宽度及小关节位移变化结果

3 讨 论

3.1 小关节位移、椎间孔形态改变的特性和意义 小关节是腰椎的侧隐窝的后壁及内侧入口的重要结构,是神经根通道的重要组成部分,小关节和其他关节一样,在过高应力作用下也会出现关节面的关节炎表现(软骨剥脱、骨质软化、关节增生变厚),会出现关节方向走行异常,咬合关系失常,可引起椎体滑移或小关节半脱位,从而导致侧隐窝狭窄[3]。临床上小关节病变是引起腰痛的一个重要原因,有学者认为15%～40%的慢性腰痛与小关节病变有关[4]。本组实验,退变性腰椎均能观察到上下关节突骨质增生,关节突相对发生位移 ,平均 L3/4为 (0.63± 0.03)mm、L4/5为 (0.56± 0.05)mm。在棘突撑开后 ,上下关节突之间的位移发生改变 ,并均有统计学意义。提示棘突撑开对小关节位移有明显效果,能有效缓解小关节之间的相对压力,调整小关节紊乱,松弛关节囊及周围黄韧带。

腰椎间孔上下壁分别由上下椎弓切迹组成,其前壁为椎体及椎间盘后缘组成,后壁由关节突关节囊及关节突间黄韧带组成,内侧为硬脊膜,外侧为一层结缔组织[5]。根据椎间孔的结构形成,椎间孔的高度决定于骨性结构(即上下椎弓切迹之间的距离),宽度决定于软组织结构(即椎间盘后缘、黄韧带、关节突关节囊等软组织)。在本组实验中,通过棘突撑开 2 mm、4 mm,椎间孔高度均有改善,但椎间宽度在棘突撑开 2mm时无明显改善,在撑开 4mm时有显著改善。提示棘突撑开,能扩大上下腰椎椎弓切迹之间的距离,但对于张开内折的黄韧带等结缔组织、改善椎间盘膨出程度需要撑开足够的高度才能体现出来。

3.2 棘突撑开的应用 本课题研究是基于棘突间动态稳定装置而展开的。临床上使用后发现:a)目前的棘突间撑开装置是基于西方人的解剖特点而设计,其与国人腰椎是否相匹配尚不明确,同时对于棘突撑开程度与关节突、椎间孔形态改变的相关性也缺少国内数据。b)临床适应证尚有争议,从目前已发表的文献中可以看出,其主要适应证为间隙性跛行为主要表现的退行性腰椎管狭窄症,有文献报道将椎间盘源性腰痛、椎间盘突出症、腰椎滑脱、预防融合节段的相邻节段退变等也作为其适应证[2,6-8]。 c)术后可能发生棘突骨折、内植物松动等并发症。本实验目前数据表明棘突撑开对于小关节、及椎间孔高度确有撑开作用,对于张开内折的黄韧带、改善椎间盘膨出程度需要撑开足够的高度才能体现出来,而过度撑开棘突容易导致棘突骨折或损伤。因此基于本实验,我们认为,棘突撑开对于退变性腰椎管狭窄有一定的确切疗效,但对于因椎间盘突出、黄韧带增生肥厚等因素导致的腰腿痛疾病的治疗尚需进一步研究。同时在撑开棘突时,使用骨水泥加固,可有效预防棘突骨折。

本研究得到了上海市同济大学解剖教研室的大力支持,在此表示感谢。同时本次实验为初步结论,相关后续实验正在进行。

[1] 王洪立,姜建元.腰椎棘突间分离装置研究进展 [J].中国脊柱脊髓杂志,2008,18(8):631-634.

[2] Idler C,Zucherman JF,Yerby S,et al.A novel technique of inter-spinous process injection of PMMA to augment the strength of an inter-spinous process device such as the X-Stop[J].Spine,2008,33(4):452-456.

[3] Cohen SP,Raja SN.Pathogenesis,diagnosis,and treatment of lumbar zygapophysial(facet)joint pain[J].Anesthesiology,2007,106(3):591-614.

[4] 肖进 ,原林 ,赵卫东 ,等.身体姿势对腰椎小关节受力的影响[J].中国临床解剖学杂志,2003,21(1):87-89.

[5] 翁文杰,陈亮,朱亚文,等.腰椎椎间孔外区的解剖学研究[J].中国脊柱脊髓杂志,1998,8(1):20-23.

[6] Senegas J.Mechanical supplementation by non-rigid fixation in degenerative intervertebral lumbar segments:The Wallis system[J].Eur Spine J,2003,12(4):369-377.

[7] Bono CM,Vaccaro AR.Interspinous process devices in the lumbar spine[J].Spine Disord Tech,2007,20(3):255-261.

[8] Tsai K J,Murakami H,Lowery GL,et al.A biomechanical evaluation of an interspinous device(coflex)used to stabilize the lumbar spine[J].Surg Orthop Adv,2006,15(3):167-172.