腰椎极外侧椎间融合术神经影像学研究进展

曾令国，王麓山



腰椎极外侧椎间融合术神经影像学研究进展

曾令国，王麓山

【摘要】神经损伤是腰椎极外侧椎间融合术（XLIF）常见的并发症之一。人们将神经影像学技术用于XLIF术前对患者腰骶丛神经根的清晰显示，以减少术中神经损伤的几率，提高手术安全性和准确性。该文就神经影像学技术在XLIF手术的应用优势、神经影像学技术对腰骶丛神经的显像以及其在临床计量数据和分区数据中的具体应用作一综述。

【关键词】腰椎；脊柱融合术；手术中并发症；神经损伤；神经放射摄影术；磁共振成像

作者单位：421001湖南衡阳，南华大学附属第一医院脊柱外科

腰椎椎体间融合术是治疗腰椎退行性疾病的常见手术方式，主要包括前路腰椎椎体间融合术、后路腰椎椎体间融合术、经椎间孔腰椎椎体间融合术等。腰椎极外侧椎间融合术（extreme lateral interbody fusion，XLIF）是一种经正外侧穿过腹膜后间隙和腰大肌到达腰椎的新型微创腰椎椎间融合技术，也有学者称其为直接外侧腰椎椎体间融合术[1]。神经损伤是此类手术的常见术中并发症之一，如何预防和监控，是脊柱外科领域关注的焦点[2-4]。为降低XLIF术中神经损伤的发生率，本文对神经影像学技术在XLIF的应用进展进行综述，以期提高手术的安全性和可靠性。

1　XLIF手术概述

XLIF不经腹膜腔，不需分离大血管和神经丛，通过小切口及扩张管工作通道即可完成椎间盘切除和椎体间融合，不损伤前方椎间盘纤维环结构和前纵韧带，微创优势明显，有效避免了前路手术相关并发症的发生；该术式也不需切除对腰椎背伸、轴向旋转运动起重要限制作用的椎间小关节，避免了后路手术对脊柱稳定性的破坏，使脊柱融合节段获得最大程度的前柱支撑和力学稳定，有效恢复椎间孔高度和脊柱矢状位、冠状位轴线，分散终板载荷应力，减少融合器下沉发生率[1]。

但该术式亦存在一定缺陷，由于术中需要分离腰大肌，因此存在损伤神经的潜在风险。即使是富有经验的术者，谨慎细致的操作，仍不能完全避免损伤神经。有学者报道神经损伤发生率为0.7%～23%，其入路安全性和相关并发症一直是业界关注的焦点[5-10]。

2　神经影像学与XLIF手术

在XLIF手术过程中，术者必须明确患者腰椎节段血管的走行位置，腰骶丛神经、生殖股神经的走行路径，腰节段血管、交感干和腰神经之间的毗邻关系，以及后腹膜与手术入路的关系等，因此，术前必须充分了解手术相关区域的神经分布情况，以避免术中发生神经损伤。

虽然基于传统的尸体解剖学研究数据，我们可以从统计学角度获得大部分人群的神经分布情况，但腰骶丛的构成，特别是腰骶段神经根在结构上存在少部分变异情况[11]，上述数据无法适用于所有人群；传统解剖学研究亦无法针对每一位活体患者进行观察。神经电生理监测仪的应用从某种程度上降低了神经损伤的发生[12-13]，但无法在术前获得个体化的神经分布情况。

MRI神经成像等影像学技术的快速发展在一定程度上为神经结构的深入研究提供了条件与基础。作为一种无创伤、个体化、可活体应用的检查方式，神经影像学技术能够清晰直观地显示患者腰骶丛神经的分布、走行和解剖变异，因此在XLIF等脊柱外科手术中的应用价值逐渐受到学者们的关注。

3　神经影像学成像技术对腰骶丛神经的显像

随着计算机科学和医学影像学的发展，神经影像学技术经历了检查手段从粗略到精细，成像效果由二维到三维，神经分布结果由简单分区到精准定位的过程，甚至可以发现结构变异，获得个体化的结果。目前，最常用的神经影像学成像技术是MRI检查。与CT、X线片等影像学检查比较，MRI具有绝对优势。常用的扫描序列包括T1 和T2加权、T2抑脂像、二维快速自旋回波（turbo spin echo，TSE）序列、三维稳态进动快速成像（three-dimensionalfastimagingemploying steady-state acquisition，3D FIESTA）序列、精准频率反转恢复（spectral abiabatic inversion recovery，SPAIR）序列、可变翻转角三维快速自旋回波（three-dimensional samplingperfectionwith application-optimized contrasts by using different flip angle evolutions，3D SPACE）序列、3D SPACE短时间反转恢复（3D SPACE short time inversion recovery，3D SPACE STIR）序列[14-15]、增强3D SPACE STIR序列等。其中TSE序列能较好显示脊神经的大体结构，基本满足神经影像学的一般研究，但对神经细微结构的显像效果较差，无法对神经影像进行有效的三维重建；3D FIESTA、SPAIR、3D SPACE序列在空间分辨率、信噪比、抑脂效果等方面表现更为优良，能清晰显示脊神经及其细微结构，使脊神经节后段显示为高信号（神经鞘膜）包绕的低信号线条影，神经的完整性和连续性得以良好体现[16-18]；3D SPACE STIR是在3D SPACE序列上再加上STIR（反转脉冲），腰骶丛神经成像中周围脂肪组织为高背景，通过STIR序列可以获得更均匀稳定的脂肪抑制效果；增强3D SPACE STIR序列的神经根信噪比、肌肉信噪比、神经根和肌肉的对比度噪声比值均较3D SPACE STIR序列高，是对腰骶丛神经显像最清晰的扫描序列[19]。

4　临床应用

神经影像学的研究数据大致可以分为计量数据和分区数据两大类。计量数据即根据影像学测量腰骶丛在腰椎侧方与椎间盘关系的确切计量数据或重叠比；而分区数据是根据Moro等[20]的分区理论将椎体由前往后均等分成4份，分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区，椎体前方为A区、椎体后方为P区，通过影像学测量得到神经在椎体侧方的分区数据。

4.1神经影像学的计量数据应用

Regev等[21]利用T1、T2序列扫描成人腰椎，结果显示，从L1/2节段至L4/5节段，相邻的血管-神经结构与腰椎终板层面的重叠部分逐渐增多，重叠最多的节段是L4/5节段，达87%，这就导致腰椎侧前入路手术操作通道相对狭窄，特别是脊柱侧凸者的安全通道更加狭窄；Guérin等[22]采用T1、T2序列扫描观察每个节段毗邻血管、神经与下位终板矢状径未重叠处的安全工作区，结果显示，安全工作区占下位终板矢状径的百分比从L1/2节段至L4/5节段呈逐渐减小趋势，在L4/5节段为37.8%。这两位学者报道了从L1至L5甚至S1节段神经的走行分布趋势及安全工作区在椎间盘所占的比例，通过这些数据，手术医生能够大概估计到每一节段的平均操作空间大小。

为了获得更为精确的数据，何磊等[23]进一步研究脊柱侧凸患者的腰丛分布情况，认为L1/2节段至L4/5节段间隙凹侧腰丛前缘距椎间盘矢状面中垂线距离均较凸侧腰丛分布位置偏后。Kepler等[24]通过T1、T2抑脂像扫描，测得腰骶丛与椎间盘前缘切线的平均距离从L1/2到L5/S1逐渐变小，在L4/5为22.1 mm，而L5/S1仅有0.4 mm；Yusof等[25]采用T1、T2、T2抑脂像序列扫描测得亚洲人L3/4、L4/5节段左、右侧腰丛距椎体前缘的平均距离分别为29.0 mm（L3/4、L4/5右侧）、28.6 mm（L3/4左侧）、22.6 mm（L4/5左侧）。这些数据不仅帮助术者了解各个节段的具体可操作空间，还更进一步地证实，除髂骨阻挡因素外，L5/S1节段不可施行XLIF与该节段神经分布密集密切相关。

4.2神经影像学的分区数据应用

相对于计量数据，分区数据较为粗略，但用于XLIF手术的基础与临床研究可行性强，为大多数学者所接受。分区理论认为，在腰椎侧方，相邻的腰节段血管之间、前方交感干与后方腰丛神经之间，有一个较为恒定的无血管神经的“安全工作区”[22]。Hu等[26]从安全工作区及分区理论的角度了解腰骶丛在腰椎侧方的分布情况，通过T1、T2序列扫描腰骶丛神经分布，并根据Moro分区法进行分区统计，结果表明，XLIF入路的安全区域包括L1/2和L2/3节段的Ⅱ～Ⅲ区、L3/4节段的Ⅱ区、L4/5节段左侧的Ⅰ～Ⅱ区和右侧的Ⅱ区。

随着神经成像技术的发展，神经影像学研究进入了一个新的层面。He等[27]采用3D FIESTA序列扫描，从经腰大肌入路视角分析L1/2～L4/5节段腰丛神经图像，结果证实，腰丛神经分别分布在Ⅳ区（L1/2），Ⅳ区（L2/3），Ⅲ、Ⅳ区（L3/4），Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ区（L4/5）；Quinn等[28]基于SPAIR序列、3D SPACE序列、3D SPACE STIR序列扫描，获得了神经分布的三维立体图像，揭示了腰丛神经与L4/5椎间盘位置实质性的变异，其分布比例为：左侧腰丛在Ⅱ区5.7%、Ⅲ区54.3%、Ⅳ区40%，右侧腰丛在Ⅱ区8.6%、Ⅲ区42.9%、Ⅳ区45.7%、Ⅴ区2.9%。对于L1～L4节段腰丛神经分布情况，诸多学者得到的结果相对一致，且神经影像学结果与尸体解剖结果基本一致[29-30]。可见，腰丛神经在L4/5节段的分布不仅局限于Ⅲ、Ⅳ区，在Ⅱ区亦有分布，这一变异结果的发现，使得Uribe等[29]、Hu等[26]报道的L4/5节段腰椎侧前入路手术“安全工作区”——Ⅱ区不再绝对安全。

5　结语

XLIF是一种新型的微创术式，但神经损伤是影响手术疗效的潜在风险。神经影像学技术在XLIF中的应用和不断发展有助于减少神经损伤的发生几率，目前大多数研究集中在基于分区和计量结果对安全工作通道进行分析等方面，结果显示，从L1/2节段至L4/5节段，相邻的血管-神经结构与腰椎终板层面的重叠部分逐渐增多，这一结论为XLIF术中各节段腰大肌穿刺点的选择提供了术前参考[27-28]。值得一提的是，国外学者施行XLIF手术时多采用组合微创方式，即侧路置入椎间融合器再后路经皮置入椎弓根螺钉，同侧入路下置入椎间融合器和内固定的情况鲜有报道；而对于腰椎后路融合内固定术后邻近节段发生退变的患者，部分国内学者习惯采用同一小切口下的XLIF手术，以避开腰椎后路瘢痕增生、解剖结构改变等不利因素[31]，但却因此增加了内固定螺钉钉尾切迹压迫腰大肌内走行神经的风险，目前尚未有明确数据为内固定置入位置提供参考。未来将神经影像学技术进一步用于指导XLIF个性化入路以及内固定置入位置的确定，相信具有非常重要的意义。

参考文献

[1]Ozgur BM, Aryan HE, Pimenta L, et al. Extreme lateral interbody fusion (XLIF): a novel surgical technique for anterior lumbar interbody fusion [J]. Spine J, 2006, 6(4): 435-443.

[2]Houten JK, Alexandre LC, Nasser R, et al. Nerve injury during the transpsoas approach for lumbar fusion [J]. J Neurosug Spin, 2011, 15(3): 280-284.

[3]Benglis DM, Vanni S, Levi AD. An anatomical study of the lumbosacral plexus as related to the minimally invasive transpsoas approach to the lumbar spine [J]. J Neurosurg Spine, 2009, 10(2): 139-144.

[4]Jahangiri FR, Sherman JH, Holmberg A, et al. Protecting the genitofemoral nerve during direct/extreme lateral interbody fusion (DLIT/XLIF) procedures [J]. Am J Electroneurodiagnostic Technol, 2010, 50(4): 321-335.

[5]Pumberger M, Hughes AP, Huang RR, et al. Neurologic deficit following lateral lumbar interbody fusion [J]. Eur spine J, 2012, 21(6): 1192-1199.

[6]Sharma AK, Kepler CK, Girardi FP, et al. Lateral lumbar interbody fusion: clinical and radiographic outcomes at 1 year: a preliminary report [J]. J Spinal Disord Tech, 2011, 24 (4): 242-250.

[7]Rodgers WB, Gerber EJ, Patterson J. Intraoperative and early postoperative complications in extreme lateral interbody fusion: an analysis of 600 cases [J]. Spine, 2011, 36(1): 26-32.

[8]Isaacs RE, Hyde J, Goodrich JA, et al. A prospective, nonrandomized, multicenter evaluation of extreme lateral interbody fusion for the treatment of adult degenerative scoliosis: perioperative outcomes and complications [J]. Spine, 2010, 35(26 Suppl): S322-S330.

[9]Sofianos DA, Briseño MR, Abrams J, et al. Complications of the lateral transpsoas approach for lumbar interbody arthrodesis: a case series and literature review [J]. Clin Orthop Relat Res, 2012, 470(6): 1621-1632.

[10]Lykissas MG, Aichmair A, Hughes AP, et al. Nerve injury after lateral lumbar interbody fusion: a review of 919 treated levels with identification of risk factors [J]. Spine J, 2014, 14 (5): 749-758.

[11]Matejbík V. Anatomical variations of lumbosacral plexus [J]. Surg Rradiol Anat, 2010, 32(4): 409-414.

[12]Tohmeh AG, Rodgers WB, Peterson MD. Dynamically evoked, discrete-threshold electromyography in the extreme lateral interbody fusion approach [J]. J Neurosurg Spine, 2011, 14(1): 31-37.

[13]Silverstein J, Mermelstein L, DeWal H, et al. Saphenous nerve somatosensory evoked potentials: a novel technique to monitor the femoral nerve during transpsoas lumbar lateral interbody fusion [J]. Spine, 2014, 39(15): 1254-1260.

[14]Filler AG, Maravilla KR, Tsuruda JS. MR neurography and muscle MRimagingfor the peripheral nerves and musculature [J]. Neurol Clin, 2004, 22(3): 643-682.

[15]Vargas MI, Viallon M, Nguyen D, et al. New approaches in imaging of the brachial plexus [J]. Eur J Radiol, 2010, 74(2): 403-410.

[16]蹇朴,曾南林,蹇素,等.磁共振3D-FIESTA序列对L1-L5脊神经解剖的研究[J].中国医学计算机成像杂志, 2006, 12 (3): 196-199.

[17]陈静雯,陈宏伟,汤群锋. SPAIR脂肪抑制技术在MR扫描中的优势及应用[J].中国CT和MRI杂志, 2009, 7(5): 73-74.

[18]Morita S, Ueno E, Masukawa A, et al. Comparison of SPACE and 3D TSE MRCP at 1.5T focusing on difference in echo spacing [J]. Magn Reson Med Sci, 2009, 8(3): 101-105.

[19]许桂晓,彭康强,张卫东,等.增强3D SPACE STIR序列在显示腰骶神经根中的应用价值[J].中华临床医师杂志:电子版, 2013, 7(6): 2497-2500.

[20]Moro T, Kikuchi SI, Konno S, et al. An anatomic study of the lumbar plexus with respect to retroperitoneal endoscopic surgery [J]. Spine, 2003, 28(5): 423-428.

[21]Regev GJ, Chen L, Dhawan M, et al. Morphometric analysis of the ventral nerve roots and retroperitoneal vessels with respect to the minimally invasive lateral approach in normal and deformed spines [J]. Spine, 2009, 34(12): 1330-1335.

[22]Guérin P, Obeid I, Gille O, et al. Safe working zones using the minimally invasive lateral retroperitoneal transpsoas approach: a morphometric study [J]. Surg Rradiol Anat, 2011, 33(8): 665-671.

[23]何磊,董健文,刘斌,等.退行性腰椎侧凸极外侧椎体间融合入路腰丛分布的MRI研究[J].中华医学杂志, 2014, 94(3): 178-181.

[24]Kepler CK, Bogner EA, Herzog RJ, et al. Anatomy of the psoas muscle and lumbar plexus with respect to the surgical approach for lateral transpsoas interbody fusion [J]. Eur Spine J, 2011, 20(4): 550-556.

[25]Yusof MI, Nadarajan E, Abdullah MS. The morphometric study of L3-L4 and L4-L5 lumbar spine in Asian population using magnetic resonance imaging: feasibility analysis for transpsoas lumbar interbody [J]. Spine, 2014, 39(14): E811-E816.

[26]Hu WK, He SS, Zhang SC, et al. An MRI study of psoas major and abdominal large vessels with respect to the X/ DLIF approach [J]. Eur Spine J, 2011, 20(4): 557-562.

[27]He L, Kang Z, Tang WJ, et al. A MRI study of lumbar plexus with respect to the lateral transpsoas approach to the lumbar spine [J]. Eur Spine J, 2015, 24(11): 2538-2545.

[28]Quinn JC, Fruauff K, Lebl DR, et al. Magnetic resonance neurography of the lumbar plexus at the L4-L5 disc: development of a preoperative surgical planning tool for lateral lumbar transpsoas interbody fusion (LLIF) [J]. Spine, 2015, 40(12): 942-947.

[29]Uribe JS, Arredondo N, Dakwar E, et al. Defining the safe working zones using the minimally invasive lateral retroperitoneal transpsoas approach: an anatomical study [J]. J Neurosurg Spine, 2010, 13(2): 260-266.

[30]Guérin P, Obeid I, Bourghli A, et al. The lumbosacral plexus: anatomic considerations for minimallyinvasive retroperitoneal transpsoas approach [J]. Surg Rradiol Anat, 2012, 34(2): 151-157.

[31]徐灿华,吴增晖,郑轶,等.腰椎极外侧入路椎间融合术在腰椎术后临近节段病变中的初步应用[J].第三军医大学学报, 2014, 36(17): 1837-1841.

（本文编辑：张辉）

继续教育

Progress of neuroimaging research on lumbar extreme lateral interbody fusion

ZENG Lingguo, WANG Lushan. Department of Spine Surgery, the First Affiliated Hospital of Nanhua University, Hengyang, Hunan 421001, China
Corresponding author: WANG Lushan, E-mail: wang25ssss@sina.cn

【Abstract】Nerve injury is one of the most common complications during the procedure of lumbar extreme lateral interbody fusion (XLIF). In order to reduce the risk of intraoperative nerve injury, and to improve surgical safety and accuracy, neuroimaging technology has been applied to display lumbosacral plexus nerve root clearly before XLIF operation. In this paper, the advantages of neuroimaging application in XLIF, the imaging of lumbosacral plexus nerve with neuroradiography, and the clinical value of measurement and partitioning data about XLIF neuroimaging were reviewed.

【Key words】Lumbar vertebrae; Spinal fusion; Intraoperative complications; Nerve injuries; Neuroradiography; Magnetic resonance imaging

中图分类号：R687.3，R816

文献标识码：A

文章编号：1674-666X(2016)01-046-05

DOI：10.3969/j.issn.1674-666X.2016.01.009

通信作者：王麓山，E-mail：wang25ssss@sina.cn

收稿日期：（2015-10-14；修回日期：2015-12-02）