不同颈椎前路手术方式对颈椎稳定性的影响

巩 陈，申才良，付 杰，张东升

(1 亳州市人民医院，安徽毫州 236800;2 安徽医科大学第一附属医院;3 安徽医科大学解剖学教研室;4 上海大学力学试验中心)

颈椎不稳、颈椎间盘退变是引起颈椎病最主要原因，失稳可以导致退变，退变也会加重失稳，两者互为因果，恶性循环。颈椎手术目的是减压、重建颈椎的稳定性、恢复椎间高度和生理弧度［1］，2个椎体次全切除+连续3个椎间盘切除术是治疗连续3节段脊髓型颈椎病传统的手术方式，但术后并发症较多。近年来为进一步提高融合率和增加植骨稳定性，手术方式有了进一步的改良，如3个椎间盘切除术、保留椎体后壁的椎体次全切除+连续3个椎间盘切除术、单椎体次全切除+连续3个椎间盘切除术(即混合减压术)。本研究在体外颈椎标本上分别对C4/C5、C5/C6、C6/C7节段实施不同的减压+植骨+钛板内固定术，并通过生物力学试验评价了术后即刻颈椎的稳定性。现报告如下。

1 材料与方法

1.1 标本准备 20具颈椎标本(C2～T1)，标本供者男女各10例，年龄25～38岁(平均31岁);同时截取同一尸体两侧髂骨标本。所有颈椎标本均经肉眼和X线证实无异常，去除皮肤和肌肉等软组织，保留骨与韧带的完整性，用塑料袋密封后置于-30℃冰柜中保存，测试前自然解冻，以自凝牙托粉包埋标本上下端于特制金属盒内，保持中立位，制成加载平台，平行度＜1°。注意保持颈椎上、下包埋块与C5平行。

1.2 标本分组及手术方式 将上述20具包埋好的完整颈椎标本随机分为5组各4具:①对照组(A组)不行特殊处理;②B组:经前路切除C4/C5、C5/C6、C6/C7椎间盘及后纵韧带，取三面皮质的髂骨植入，前路C4至C7钛板固定，6枚螺钉分别固定C4、C5、C6、C7椎体，保证螺钉位于 C4椎体的下半部分和C7椎体的上半部分未进入终板，中间螺钉固定在椎体或植骨块上;③C组:在B组手术基础上行保留C5椎体后壁的椎体次全切除术，取三面皮质的髂骨植入，前路C4至C7钛板固定;④D组:在C组手术基础上切除C5椎体后壁及后纵韧带，取三面皮质的髂骨植入，前路C4至C7钛板固定;⑤E组:在D组手术基础上行C6椎体次全切除术，取三面皮质的髂骨植入，前路C4至C7钛板固定。术中所用颈椎前路钛板由张家港市欣荣医疗器械有限公司生产，长度54～70 mm;螺钉长度13 mm，直径3.5 mm，均为单皮质松质骨螺钉。

1.3 非破坏性生物力学试验方法 第一步:将三维标志物分别固定于标本C4、C6、C7横突及椎体前侧;将标本固定于ZWICK-Z010/BIXI双向万能材料试验机上，安置加载板，下端固定在试验机夹具上，首先进行预加载试验确定各具颈椎的轴向中心压缩点，找准重心后，调整所有仪表。根据颈椎结构及几何对称性，确定在中心压缩点前、后、左、右各10 mm处为加载点，均匀加载到150 N，使颈椎产生非破坏的中立位、前屈、后伸、左侧屈、右侧屈运动。试验机速率控制在2.0 mm/min，准静态范围内加载。测量应变、位移、应力、刚度、角度、扭矩、扭角等。轴向压缩位移:试验的载荷为对颈椎标本逐渐施加轴向压缩力最大为150 N，当载荷达到预定值后，检测颈椎标本在矢状面上的位移即试验机横梁下移距离(轴向位移)及C6椎体前缘检测点向前移动距离(水平位移)。采用正侧面照相机摄取运动状态图像存于计算机，通过相应软件系统进行图像分析及数据转换。第二步:将第一步测试过的标本放在 WNZ-1000型微机控制扭转试验机上进行轴向扭转，扭矩为2.0 N，加载速度为15°/min，记录颈椎轴向的转角。每次试验中均先进行3次预加载，去除颈椎软组织蠕变、松弛等时间效应的影响，使骨的黏弹性影响降到最低，再重复测量3次取平均值，以保证数据记录的有效性。每次正式加载后稳定15 s记录试验结果。试验所用标本均以生理盐水湿润，以尽量减少组织变性。

1.4 统计学方法 采用SPSS13.0统计软件。计量数据以表示，组间数据行方差分析及均数间多重比较LSD t检验。P≤0.05为差异有统计学意义。

2 结果

在生理载荷下，颈椎标本均未发生骨折、脱位、韧带撕裂。不同状态下C4至C7的运动范围E组显著大于其他四组(P＜0.05)，其他四组运动范围大小依次为D组＞C组＞B组＞A组(其中前屈位及后伸位运动范围A组＞B组)，但差异无统计学意义(P＞0.05)，详见表1;在2.0 N 轴向扭转作用下E组转角显著大于其他四组(P＜0.05)，其他四组转角度数大小依次为D组＞C组＞A组＞B组，但差异无统计学意义(P＞0.05)，详见表2;颈椎中立位150 N轴向压缩载荷下E组轴向和水平位移均显著大于其他四组(P＜0.05)，其他四组位移大小依次为D组＞A组＞C组＞B组，但差异无统计学意义(P＞0.05)，详见表3;150 N载荷下不同状态颈椎的轴向刚度 A组为(51.15±63.03)N/mm、B组为(435.25 ± 44.23)N/mm、C 组为(429.31 ±55.21)N/mm、D 组为(421.91 ±57.32)N/mm、E 组为(315.59±81.61)N/mm，E 组显著小于其他四组(P ＜0.05，t=4.526)，其他四组大小依次为 B 组 ＞C组 ＞D组 ＞A组，但差异无统计学意义(P＞0.05);150 N载荷下的应变E组显著大于其他四组(P＜0.05)，其他四组大小依次为D组＞C组＞A组＞B组，但差异无统计学意义(P＞0.05)，详见表4。

表1 不同状态下C4至C7的运动范围(度，)

表1 不同状态下C4至C7的运动范围(度，)

注:与其他四组相比，*P ＜0.05(t=4.124)

颈椎状态的运动范围A组 B组 C组 D组 E组C4至C7前屈位 0.76 ±0.64 0.61 ±0.53 0.81 ±0.78 0.88 ±0.43 1.73 ±0.40*后伸位 1.70 ±0.80 1.69 ±0.30 1.72 ±0.72 1.75 ±0.66 2.84 ±0.17*左侧屈 0.63 ±0.47 0.68 ±0.26 0.71 ±0.45 0.76 ±0.62 1.15 ±0.08*右侧屈 -0.74 ±0.62 -0.78 ±0.53 -0.68 ±0.42 -0.73 ±0.91 -1.19 ±0.79*左旋转 0.98 ±0.19 1.51 ±0.44 1.64 ±0.72 1.73 ±0.81 2.23 ±0.34*右旋转 1.50 ±0.41 1.55 ±0.10 1.64 ±0.71 1.77 ±0.73 2.15 ±0.24*

表2 不同状态下颈椎在2.0 N轴向扭转作用下的转角(度，)

表2 不同状态下颈椎在2.0 N轴向扭转作用下的转角(度，)

注:与其他四组相比，*P ＜0.05(t=5.225)

组别 n 颈椎转角左转角 右转角A组4 3.33 ±1.84 -3.24 ±1.45 B 组 4 3.24 ±1.09 -3.18 ±1.12 C 组 4 3.66 ±1.91 -3.10 ±1.02 D 组 4 3.85 ±0.89 -3.61 ±0.78 E 组 4 6.42 ±0.31* -6.56 ±0.21*

3 讨论

连续3节段脊髓型颈椎病前路手术方式主要包括以下四种，即3个椎间盘切除术、保留椎体后壁的椎体次全切除术+连续3个椎间盘切除术、单椎体次全切除术+连续3个椎间盘切除术、2个椎体次全切除术+连续3个椎间盘切除术。其中3个椎间盘切除术适用于椎间盘后突或椎体后缘骨赘主要局限于椎间隙者，特点是对颈椎结构破坏少、可恢复椎间高度及生理弧度、术后颈椎相对较稳定。2个椎体次全切除术减压最彻底，但椎体破坏多、术后颈椎稳定性较差、血运破坏增多、植骨块较长，且钢板跨度大、钢板重建术的力臂较长，钢板和植骨块两端产生的应力较大，容易发生钢板松动和植骨块脱出等并发症。许卫兵等［2］报道39例采用此种术式行植骨及内固定患者的并发症发生率为17.9%。Hwang等［3］报道2节段植入物移位的发生率是9%，3节段高达50%。混合减压术是前两者的有机结合，可以发挥两者各自优点，不仅减压彻底、椎体骨质保留多、植骨融合距离缩短，且将2个植骨界面改为4个可分散界面之间的应力，可避免发生应力集中;另外，该术式使用多个螺钉固定一块长钢板，可加强钢板和植骨块及颈椎之间的结合力，植骨块不易移动，有利于维持颈椎的稳定性。

表3 颈椎中立位150 N轴向压缩载荷下的位移(mm，)

表3 颈椎中立位150 N轴向压缩载荷下的位移(mm，)

注:与其他四组相比，*P ＜0.05(t=5.102)

组别 n 颈椎位移轴向位移 水平位移A组4 0.33 ±0.13 0.24 ±0.17 B 组 4 0.31 ±0.25 0.21 ±0.12 C 组 4 0.34 ±0.26 0.22 ±0.13 D 组 4 0.38 ±0.21 0.26 ±0.22 E 组 4 0.75 ±0.19* 0.56 ±0.20*

表4 不同状态下150 N载荷的颈椎应变(×10－4，)

表4 不同状态下150 N载荷的颈椎应变(×10－4，)

注:与其他四组相比，*P ＜0.05(t=6.105)

组别 n 颈椎应变中立位 后伸位 前屈位 左侧屈位 右侧屈位A组4 12.1 ±7.5 10.5 ±6.5 7.5 ±0.9 3.6 ±0.7 3.4 ±0.8 B 组 4 11.9 ±7.4 10.3 ±6.7 7.4 ±0.7 3.4 ±0.5 3.2 ±0.4 C 组 4 12.3 ±6.4 11.6 ±5.4 7.7 ±0.6 3.8 ±0.6 3.6 ±0.7 D 组 4 13.2 ±7.1 12.1 ±6.7 7.9 ±0.8 3.9 ±0.8 3.8 ±0.9 E组4 25.6 ±1.5 24.5 ±2.3 9.1 ±0.3 6.8 ±0.3 6.9 ±0.4

本试验结果显示，在屈伸和侧弯稳定性方面，B组优于其他三组，其他三组效果分别为C组＞D组＞E 组。与 Singh等［4］及张俊杰等［5］体外生物力学试验结果相似。提示:①2个椎体次全切除术后即刻稳定性在各种状态下均最差。②3个椎间盘切除术在运动范围、位移、转角、应变方面数值最小，其相对稳定性较好;150 N载荷下刚度值最大，其抵抗弹性变形能力较强。③保留椎体后壁+单间隙切除术在运动范围、位移、转角、应变方面数值比单椎体次全切除术+单间隙切除术均小;保留椎体后壁在150 N载荷下刚度值较大，即其抵抗弹性变形能力较单椎体次全切除术强。可能原因是保留椎体后壁的术式适用于椎体后缘无明显骨化或椎体后缘骨赘主要局限于椎间隙者，保留的椎体骨性后壁有利于维持颈椎骨质的框架结构，并使颈椎应力得到分散，以承受更强的轴向及扭转负荷，从而有利于维持椎间高度及颈椎曲度;另外也可增加植骨接触面，有利于植骨块融合及防止植骨块突入椎管内压迫脊髓。

综上所述，多节段脊髓型颈椎病前路四种手术方案中，以2个椎体次全切除+连续3个椎间盘切除减压植骨钛板内固定术的术后即刻稳定性最差，建议在临床中减少应用;其余3种手术方式术后即刻稳定性均较好，临床上可针对性采用。

［1］费智敏.颈椎病手术入路的选择［J］.中国神经精神杂志，2009，35(7):446-448.

［2］许卫兵，吕刚，贾连顺，等.多节段颈椎病前路两种手术方式探讨［J］.脊柱外科杂志，2005，3(3):170-171.

［3］Hwang SL，Lee KS，Su YF，et al.Anterior corpectomy with iliac bone fusion or discectomy with interbody titanium cage fusion for multilevel cervical degenemted disc disease［J］.J Spinal Disord Tech，2007，20(8):565-570.

［4］Singh K，Vaccaro AR，Kim J，et al.Enhancement of stability following anterior cervical corpectomy:a Biomechanical Study［J］.Spine，2004，29(8):845-849.

［5］张俊杰，袁文，张竞，等.保留后壁的颈椎椎体次全切除术的生物力学研究［J］.中国脊柱脊髓杂志，2006，16(5):377-379.