腰椎融合术后邻近节段退化危险因素的Cox回归分析

陈景泉，李念虎，徐展望

（1.山东中医药大学第一临床学院，山东 济南 250014；2.山东省警官医院外一科，山东 济南 250002；3.山东中医药大学附属医院脊柱骨科，山东 济南 250014）

腰椎融合术后邻近节段退化危险因素的Cox回归分析

陈景泉1，2，李念虎3，徐展望3

（1.山东中医药大学第一临床学院，山东 济南 250014；2.山东省警官医院外一科，山东 济南 250002；3.山东中医药大学附属医院脊柱骨科，山东 济南 250014）

目的：探讨腰椎融合术后邻近节段退化（adjacent segment deterioration,ASDet）的危险因素及相对风险度，以求降低患者术后发生ASDet的风险。方法：选择山东中医药大学附属医院2010年9月至2014年7月行腰椎融合手术患者136例。应用MRI评估患者术前椎间盘退变情况，应用Cox比例风险回归模型分析腰椎融合术后ASDet的发生与年龄、性别、骨质疏松、术前邻近节段椎间盘退变、椎板减压术、融合节段数、椎间隙撑开、使用内固定、腰骶椎融合等9个因素的相关性和风险性。结果：术前椎间盘退变（RR=4.272，P＜0.01）和椎间隙撑开（RR=2.022，P=0.024）与术后ASDet的发生呈显著相关。结论：术前椎间盘退变及术中行椎间隙撑开可增加术后发生ASDet的风险。

脊柱融合术；椎间盘退化；比例危险度模型

脊柱内固定融合术现已成为治疗椎管狭窄、椎体滑脱、退变性椎间盘疾病及脊柱畸形等多种脊柱疾病的标准手术方法。但是融合术后出现的邻近节段退化（adjacent segment deterioration，ASDet）越来越成为影响脊柱融合术后疗效的重要因素。本研究通过对2010年9月至2014年7月在山东中医药大学附属医院脊柱骨科行腰椎融合术、且具有完整资料的患者进行回顾性调查，探讨可能导致ASDet发生的相关因素及其相对风险度。

1 资料与方法

1.1 一般资料 本研究共136例患者，男58例，女78例；年龄23～71岁，平均45.99岁；诊断为骨质疏松的患者55例；术前存在椎间盘退变的患者91例；行椎板切除减压术98例；行单节段融合107例，多节段融合29例；行椎间椎骨融合术95例，横突间融合术41例；应用内固定者121例；行腰骶椎融合术68例；随访最短时间10个月，最长时间40个月，平均20.66个月；确定为相邻节段退变（adjacent segment degeneration，ASDeg）的患者99例，确定为相邻节段病变（adjacent segment disease，ASDis）的患者2例，截尾数据35例，删失率25.74%。

1.2 影像学评估方法 为了评估患者影像学资料中邻近节段椎间盘的退变情况，我们采用Pfirrmann的椎间盘影像学分级标准（表1）和Farfan测量法。参照Pfirrmann分级标准，将椎间盘在矢状位T2WI上按照椎间盘结构、髓核与纤维环的分界、信号强度以及椎间隙变化的不同分为Ⅰ～Ⅴ级。

1.3 统计学方法 通过参考相关文献［1-5］，将随访的病例资料分类整理，筛选出可能影响ASDet发生的9种因素（表2），进行量化赋值后，应用SPSS 18.0统计学软件进行多因素Cox比例风险回归模型分析。以P＜0.05为差异有统计学意义。

随访时间自手术日起，以诊断ASDet时间或末次随访时间为终止日。以月为单位计算。死亡和失访患者按照截尾数据处理。

表1 Pfirrmann分级标准

2 结果

2.1 单因素分析 将随访观察的X1（年龄）、X2（性别）、X3（骨质疏松）、X4（术前椎间盘退变）、X5（椎板减压术）、X6（融合节段数）、X7（椎间隙撑开）、X8（使用内固定）、X9（腰骶椎融合）等9个影响因素分别引入Cox回归模型行单因素分析，结果显示X4（术前椎间盘退变）及X7（椎间隙撑开）对腰椎融合术后ASDet的发生有影响（P＜0.05）（表3）。

2.2 多因素分析 将9个影响因素一并引入Cox回归模型行多因素分析，结果显示只有X4（术前椎间盘退变）及X7（椎间隙撑开）对腰椎融合术后ASDet的发生有影响（P＜0.05）（表4）。

表2 腰椎融合术后邻近节段退化相关因素量化赋值表

表3 Cox回归模型单因素分析筛选的危险因素及参数估计

表4 Cox回归模型多因素分析筛选的危险因素及参数估计

3 讨论

到目前为止，对腰椎融合术后ASDet发生的相关危险因素的报道很多，且结论不尽相同，但归纳起来，可分为两大类。一类是手术相关因素，包括融合方式、融合节段、手术对脊柱结构的损伤、矢状面曲度改变、内固定的使用等，其中很大一部分可以减少甚至完全避免。另一类是患者的个体因素，包括年龄、骨质疏松、女性绝经状态、术前脊柱退变程度等，这些因素大多难以改变。本节着重讨论与手术相关的因素。

3.1 术前椎间盘退变 部分学者认为患者术前邻近节段存在的退行性改变对术后ASDet发生的影响超过融合术本身。Anandjiwala等［6］依据Pfirrmann标准分析患者的MRI资料后发现邻近节段椎间盘术前存在的退变与术后ASDet的发生具有很强的相关性。有研究者［2］同样应用MRI进行对照研究显示术前邻近节段小关节退变也是ASDeg的危险因素之一。

3.2 椎间隙过度撑开 Kaito等［7］对腰椎后路椎间融合并行椎弓根螺钉固定者进行的随访研究发现，术后发生ASDet患者的融合节段椎间隙高度明显大于无ASDet患者。之后，他通过分析使用允许椎间融合器下沉的棘突钢板以及使用椎弓根螺钉固定的腰椎后路椎间融合患者的影像资料［8］，比较融合节段椎间隙高度与术后ASDet的发生情况，发现了椎间隙高度较低的棘突钢板固定组其ASDeg和ASDis的发病率均明显低于椎弓根螺钉固定组。据此提出过度撑开椎间隙是ASDet发生的危险因素之一。

正常人的腰椎从上至下各运动节段存在着12°～20°的活动度，而腰椎融合术损害了融合节段正常的运动功能，使腰椎的运动方式发生显著变化。由于融合节段的活动度明显减小或消失，腰椎的活动度被重新分配，融合节段的活动度被迫转移至其余的运动节段。这增大了邻近节段的活动度，其中近侧节段活动度的增大通常更显著［9］。目前，腰椎融合术后邻近节段椎体的生物力学改变已被大多数学者公认是导致ASDet最主要的机制，主要有3个方面：

①腰椎固定融合术导致邻近椎体应力集中［10］，其活动度增大；这增加了椎间盘内压力，增大了椎体的单位面积载荷，使得邻近椎体和椎间盘的退变明显加速［11-12］。邻近节段的可变形体单位面积上承受了超负荷应力；这种应力的反复作用则会加速ASDet的进程。

②腰椎固定融合会改变邻近节段活动时的瞬时旋转中心及其运动轨迹［1］。融合术后当脊柱沿冠状轴进行屈伸运动时，邻近节段椎体的瞬时旋转中心将后移，使其活动应力向椎间盘和小关节集中。这种超负荷应力的累积作用可能引起小关节局部发生应力性骨折，进一步出现小关节退变增生、椎间高度降低、黄韧带肥厚、退变性骨赘形成及脊柱失稳等ASDeg表现，最终导致继发性椎管狭窄［13］。

③腰椎融合术后脊柱矢状位及冠状位的失平衡对ASDet的发生也有重要影响。固定融合术会导致腰椎生理性前凸丢失，机体为代偿腰椎矢状位排列顺序的改变及维持重心的稳定，使邻近椎体的活动范围增大，从而使其承受了额外载荷［10］。通过分析腰椎融合术患者的影像学资料，Kumar等［14］指出手术所造成的腰椎生理性前凸的丢失，会在术后通过骶椎倾斜角度的减小而得到部分代偿。这一变化迫使患者站立时髋关节相对屈曲，此时对股骨干的牵张力将部分转移至腰椎，使得融合椎体的邻近节段受到非生理性载荷。此外，腰椎术后下腰痛与骶椎倾斜角度减小的相关性也已被证实［15］。

现有研究已经证实，腰椎固定融合术后剩余运动的改变不可避免；这种改变将加剧患者术前腰椎间盘MRI可见的退行性变或导致术后ASDet的发生。但是由于现有研究的对象、方法、可信度不尽相同，且缺少前瞻性的临床实验研究，因此融合以后生物力学的改变在ASDet的发生中所起作用的确切程度还不十分清楚。

本研究的病例资料中具有多个相关因素，互相影响，不适宜进行线性回归分析。Cox比例风险回归模型作为多因素分析工具，不仅能够有效地控制混杂因素，而且能分析相关因素共同作用时的作用强度及其相对危险度。本研究所得的结论对临床实践工作应有一定的指导作用。但本研究仅为在前辈研究成果的基础上进行的初步探讨，存在着病例较少、随访时间较短等缺陷，对于ASDet发病机制及相关影响因素的研究，还有待日后更大样本数量和更长随访周期的回顾性研究。以对更多可疑危险因素进一步分层，并且需要有多中心大规模随机的前瞻性临床研究来进一步证实。

［1］Freccero D，Donovan DJ.Adjacent segment degeneration at T1-T2presenting as chest pain：case report［J］.Spine（Phila Pa 1976），2005，30：e655-e657.

［2］Ghiselli G，Wang JC，Bhatia NN，et al.Adjacent segment degeneration in the lumbar spine［J］.J Bone Joint Surg Am，2004，86：1497-1503.

［3］Kumar MN，Jacquot F，Hall H.Long-term follow-up of functional outcomes and radiographic changes at adjacent levels following lumbar spine fusion for degenerative disc disease［J］.Eur Spine J，2001，10：309-313.

［4］Hilibrand AS，Robbins M.Adjacent segment degeneration and adjacent segment disease：the consequences of spinal fusion［J］.Spine J，2004，4：190s-194s.

［5］Ekman P，Moller H，Shalabi A，et al.A prospective randomised study on the long-term effect of lumbar fusion on adjacent disc degeneration［J］.Eur Spine J，2009，18：1175-1186.

［6］Anandjiwala J，Seo JY，Ha KY，et al.Adjacent segment degen-eration after instrumented posterolateral lumbar fusion：a prospective cohort study with a minimum five-year follow-up［J］.Eur Spine J，2011，20：1951-1960.

［7］Kaito T，Hosono N，Mukai Y，et al.Induction of early degeneration of the adjacent segment after posterior lumbar interbody fusion by excessive distraction of lumbar disc space［J］.J Neurosurg Spine，2010，12：671-679.

［8］Kaito T，Hosono N，Fuji T，et al.Disc space distraction is a poent risk factor for adjacent disc disease after PLIF［J］.Arch Orthop Trauma Surg，2011，131：1499-1507.

［9］Shono Y，Kaneda K，Abumi K，et al.Stability of posterior spinal instrumentation and its effects on adjacent motion segments in the lumbosacral spine［J］.Spine（Phila Pa in 1976），1998，23：1550-1558.

［10］Umehara S，Zindrick MR，Patwardhan AG，et al.The biomechanical effect of postoperative hypolordosis in instrumented lumbar fusion on instrumented and adjacent spinal segments［J］. Spine（Phila Pa in 1976），2000，25：1617-1624.

［11］Eck JC，Humphreys SC，Hodges SD.Adjacent-segment degeneration after lumbar fusion：a review of clinical，biomechanical，and radiologic studies［J］.Am J Orthop（Belle Mead NJ），1999，28：336-340.

［12］Cunningham BW，Kotani Y，McNulty PS，et al.The effect of spinal destabilization and instrumentation on lumbar intradiscal pressure：an in vitro biomechanical analysis［J］.Spine（Phila Pa in 1976），1997，22：2655-2663.

［13］Lee CK，Langrana NA.Lumbosacral spinal fusion，A biomechanical study［J］.Spine（Phila Pa in 1976），1984，9：574-581.

［14］Kumar MN，Baklanov A，Chopin D.Correlation between sagittal plane changes and adjacent segment degeneration following lumbar spine fusion［J］.Eur Spine J，2001，10：314-319.

［15］Lazennec JY，Ramare S，Arafati N，et al.Sagittal alignment in lumbosarcral fusion：relations between radiological parameters and pain［J］.Eur Spine J，2000，9：47-55.

Cox regression analysis of risk factors of adjacent segment deterioration after lumbar fusion

CHEN Jingquan，LI Nian-

hu，XU Zhanwang*.*Department of Spinal Bone，the Affiliate Hospital of Shandong University of TCM，Jinan，250014，China.

Objective：To investigate the risk factors and the relative degree of postoperative occurrence of adjacent segment deterioration(ASDet)after lumbar fusion.To reduce the occurrence of ASDet，improve the clinical efficacy of surgical treatment of lumbar fusion.M ethods：136 cases who had been performed lumbar fusion were selected.All cases underwent MRI for evaluating intervertebral disc degeneration.Cox proportional hazards regression model was used to analyze the correlation and the relative risk degree from the occurrence of ASDet and 9 related factors which included age，sex，osteoporosis，intervertebral disc degeneration，laminectomy，range of lumbar fusion，intervertebral disc space distraction，internal fixation，lumbosacral fusion.Result：Multivariate Cox regression analysis showed that intervertebral disc degeneration（RR=4.272，P=0.000）and intervertebral disc space distraction（RR=2.022，P=0.024）were significant correlated with the occurrence of ASDet.Conclusion：To choose operation reasonably for the patients with intervertebral disc degeneration and not to distract the intervertebral disc space overmuch could reduce the occurrence of ASDet.

Spinal fusion；Intervertebral disk degeneration；Proportional hazards models

2014-08-26）

10.3969/j.issn.1672-0512.2015.01.007

山东省自然科学基金（Y2008C147）。

徐展望，E-mail：xzw6001@163.com。