椎间植骨量对腰椎椎间融合内固定术后融合效果的研究

郝建学，周斐，钟娜，陈美青，冯伟，涂鹏发，杨斐，闫崇超，刘锁利，李雪波(河北省保定市第一医院骨外科，河北保定　071000)



椎间植骨量对腰椎椎间融合内固定术后融合效果的研究

郝建学，周斐，钟娜，陈美青，冯伟，涂鹏发，杨斐，闫崇超，刘锁利，李雪波
(河北省保定市第一医院骨外科，河北保定071000)

摘要:目的探讨研究植骨量对于椎间融合成功率及术后疗效的影响。方法选取自2011年1月至2013年12月在我院行腰椎后路手术的腰椎间盘突出症、腰椎管狭窄症患者共98例，均给予采取后路减压椎弓根内固定椎间植骨+cage植入椎间融合手术，术中分别给予植入4 mL、5 mL、6 mL骨粒，给予打压后植入Cage，给予行椎弓根钉棒固定系统加压固定。3组病例分别于术后1个月、3个月、6个月、12个月进行定期随访，进行CT检查及患者功能评分检测，通过对3组患者植骨粒体积、临床效果改善率、植骨融合率、椎间隙高度变化等进行对比，评估不同植骨量椎体植骨融合术后效果。结果术后所有患者均获随访，随访时间为12～28个月，平均21个月。三组VAS评分较术前明显改善，(P＜0．05)，三组间差异无统计学意义(P＞0．05);ODI评分较术前明显改善(P＜0．05)，三组间差异无统计学意义(P＞0．05);采用Macnab标准评价临床结果A组优良率为90．3%，B组为91．0%，C组为91．2%，三组间差异无统计学意义(P＞0．05);末次随访时A、B、C组椎间隙高度变化分别为(8．7±1．7)mm、(9．8±1．7)mm、(10．1± 1．8)mm，差异无统计学意义(P＞0．05)。术后1年复查腰椎CT片提示:三组椎间融合成功率均较高，B组、C组其椎间植骨融合率明显高于A组，差异具有统计学意义(P＜0．05)。结论本实验通过观察不同植骨量在术后患者症状改善方面没有明显差异，但随着植骨量的增加，术后影像学评价效果显示植骨量越大早期植骨融合率越高，减小了椎间隙高度丢失。长期随访显示植骨量低于5 mL存在植骨不融合隐患，因此建议椎间植骨量应达5 mL以上。

关键词:椎弓根钉内固定系统;椎间植骨融合术;融合效果;融合率;骨移植量

腰椎椎间融合术是近年来临床应用最为广泛的腰椎融合技术之一，手术目的是通过椎板减压、椎间盘摘除、椎间植骨融合内固定进而重建脊柱的稳定性，解除脊髓、神经根压迫及脊柱节段不稳所带来的一系列临床症状。有文献报道腰椎后路减压椎间植骨融合内固定术(posterior lumbar interbody fusion，PLIF)在生物力学以及临床疗效上具有相当明显的优势［1-3］，但对于椎间隙置入Cage后，椎间植骨量体积大小的应用仍未达成共识。目前国内外学者对于此类研究报道尚不多见，为此，我们选取研究了自2011年1月至2013年12月在我院行椎弓根钉棒系统内固定配合Cage植骨融合术的病例共98例，按照术中椎间植骨体积的不同分成3组，术后坚持随访，通过进行影像学以及临床症状评估，对3组椎体间融合率、椎间隙高度恢复程度、钉棒系统失效率以及临床疼痛、功能改善等疗效进行对比，试图揭示植骨体积大小对于术后融合效果的影响，借此为今后该手术方式术中所需植骨量体积提供一定的临床参考。

1资料与方法

1．1一般资料随访自2011年1月至2013年12月在我院

行椎弓根钉棒系统内固定配合Cage植骨融合术的病例共156例，患者选取范围为腰椎间盘突出症和腰椎管狭窄症患者，共选取98例。按照患者手术顺序将患者分为三组，术中分别植入不同体积的原位自体骨，其中A组31例，植骨粒体积平均为4mL，B组33例，植骨粒体积平均为5mL，C组34例，植骨粒体积平均为6mL。三组患者的性别、年龄、病变节段、病程、椎间面积等一般资料进行比较，差异无统计学意义，三组患者具有良好一致性及可比性。

1．2入选标准a)年龄30～50岁之间;b)身高160～175 cm之间;c)腰椎间盘突出症、腰椎管狭窄症患者，行保守治疗半年及以上无效者;d)病历资料完整患者。

1．3剔除标准a)严重骨质疏松患者;b)过度肥胖者(体重大于100kg);c)腰椎多节段病变;d)术后随访资料不完整者。

1．4手术方法所有患者均采用气管插管全麻，患者取俯卧位，常规碘酒酒精消毒铺无菌巾，以手术间隙为中心取后正中入路切口约5～8 cm，采用标准置钉技术先在上下位椎体置入椎弓根螺钉，咬除棘突，行部分椎板切除减压，咬除黄韧带，显露硬脊膜、神经根，神经根拉钩将硬膜囊及神经根拉向内侧，显露椎间盘和后纵韧带，摘除突出的腰椎间盘组织，探查减压神经根管，充分松解受压黏连的神经根。使用铰刀扩大椎间隙、刮除该间隙椎间盘及软骨终板，直至骨性终板，将切除的椎板骨质完全剔除软组织后咬成大小一致的骨粒，直径约2mm大小，测量植骨量后应用2．5mL注射器直接推入椎间隙，选取相应型号的单枚椎间融合器，融合器中加满骨粒压实，将融合器斜形敲入椎间隙，没入椎体后缘约3 mm，上棒加压固定。术后24～72 h拔除引流管，第2天行腰椎X线片及CT检查，以确认手术情况。术后3～4 d鼓励患者配戴支具坐起并下地活动。术后14 d拆线出院，分别于术后1个月、3个月、半年、1年随访。

1．5植骨量总体积的测量所有病例术中植骨粒修剪及体积测量均由同一术者完成。测量方法:骨粒修剪时尽量使每颗骨粒的大小一致，直径约2 mm大小，将修剪好的骨粒放入制备的2mL容器。制备方法:将2．5mL注射器剪去前端0．5 mL，剩余2mL刻度。每管装入2mL或1mL骨粒，给予压实。1．6临床评估手术前后分别采用疼痛视觉模拟评分法(visual analogue scale，VAS)评估下腰痛及双下肢疼痛症状［2］，Oswestry功能障碍指数(oswestry disabil ityindex，ODI)评估功能恢复情况［4］。末次随访按改良MacNab疗效评价标准评定临床效果［5］。

有效上终板面积指的是下位椎体CT扫描最上缘一层影像，自椎管前缘至椎体前缘的横截面积。

测量方法:应用CT影像中自动测量面积功能测量，应用不规则图形选取要测量椎体面积，每个椎体应用软件选取3次，给予测量3次，取平均值。

1．8统计学方法利用Microsoft Excel表格录入原始数据，采用SPSS18．0统计软件进行统计学分析。计量资料均以均数±标准差表示，组间比较采用方差分析，两两比较采用SNK检验;计数资料组间比较采用秩和检验或χ2检验;检验水准α=0．05，P＜0．05为差异有统计学意义，P＜0．01表示具有显著性差异。

2结　　果

术后患者切口均Ⅰ期愈合，无早期相关并发症发生。未出现内固定脱落或植骨融合后症状复发。所有患者均获随访，随访时间12～28个月，平均21个月。有效上终板面积、Cage高度测量各组上终板面积及Cage高度比较，差异均无统计学意义(P＞0．05)。

2．1临床评估术前各组均行手术前后各组下腰痛改良MacNab评价标准，手术前后下腰痛、双下肢疼痛VAS评分及ODI评分，各组之间比较，差异均无统计学意义(P＞0．05)。末次随访时，各组3个指标均较术前显著降低(P＜0．05)但组间两两比较差异均无统计学意义(P＞0．05)。

2．2影像学评估

2．2．1术后植骨融合率比较术后1年复查CT片显示，B组、C组植骨融合率明显高于A组，差异有统计学意义(P＞0．05)。

表1　术后植骨融合率比较(例/%)

2．2．2椎间隙高度比较各组术后及末次随访时椎间隙高度与术前相比均有显著提高，差异有统计学意义(P＜0．05);与术后即刻比较，末次随访时A、B、C组椎间隙高度变化分别为(8．7±1．7)mm、(9．8±1．7)mm、(10．1±1．8)mm，A组显著小于B、C组，差异有统计学意义(P＜0．05);B、C组间差异无统计学意义(P＞0．05)。

表2　手术前后椎间隙高度(±s)

表2　手术前后椎间隙高度(±s)

组别n　　术　前(mm)术后即刻(mm)术后1年随访(mm) A组　31　7．7±1．8　11．1±1．71)　8．7±1．71)B组　33　7．6±1．9　11．4±1．51)　9．8±1．71)2)C组　34　7．8±2．1　11．7±1．41)　10．1±1．81)2)注:1)与术前比较P＜0．05;2)与A组比较P＜0．05

2．3三组典型病例分析a)4 mL植骨组:49岁男性患者，主诉腰痛伴左下肢疼痛1年，诊断为腰椎间盘突出症，手术前后影像学资料见图1～2;b)5mL植骨组:37岁男性患者，主诉腰痛伴右下肢痛2年，诊断为腰椎间盘突出症，手术前后影像学资料见图3～4;c)6 mL植骨组:46岁男性患者，主诉腰痛伴左下肢疼痛3年，加重3个月，诊断为腰椎间盘突出症，手术前后影像学资料见图5～6。

应此，本文提出：1.提供场地，设立创客空间翻新辅导实验室；2.制定奖惩制度，鼓励教师学生积极参与；3组建团队，由老生带新生持续传递。以期为这些废旧仪器的利用找到一条出路。

图1　4mL组术前CT示L5S1椎间盘突出，椎间隙高度7．80mm

图2　术后1年CT示内固定牢固，椎间隙高度9．01mm

3讨　　论

随着脊柱内固定技术的快速发展，目前经后路减压腰椎椎间融合术中，腰椎椎弓根螺钉固定联合椎间融合器和自体原位骨植入，已成为治疗腰椎退行性疾病的标准术式［6］。此手术方案提供了坚强的固定维持融合节段的稳定性，旨在恢复腰椎正常排列、解除神经压迫和重建脊柱稳定性，提高了椎体间融合率，减少了椎间植骨塌陷和融合物移位脱出［7-9］。相关文献报道腰椎后路减压椎间植骨融合内固定术具有明显生物力学和临床疗效优势［1］，伴随着椎弓根钉棒系统及椎间融合器不断创新改进，临床应用越来越广泛，融合率也得到显著提高［2-3］。为进一步提高手术疗效、减少并发症，在植骨材料制备、融合器的改进、植骨量体积的要求等问题上，仍在进一步深入研究探讨中。

图3　5mL组术前CT示L5S1椎间盘突出，椎间隙高度7．64mm

图4　术后1年CT示内固定牢固，椎间隙高度10．08mm

图5　6mL组术前CT示L4/5椎间盘突出，椎间隙高度8．40mm

图6　术后1年CT示内固定牢固，椎间隙高度10．68mm

3．1融合器的选择自1988年Bagby首创应用不锈钢制作的中空“笼子”做为椎间融合器治疗椎间盘源性腰痛患者取得成功以来，椎间融合器被广泛应用于脊椎退行性疾病的手术治疗。在此之前，椎间融合常采取单纯植骨解决，腰椎椎间融合器的应用可提供术后即刻的脊柱前柱结构稳定，维持椎间隙高度，恢复前中柱的支撑，增加椎间孔的容量，解除神经根压迫，防止椎间隙塌陷及假关节形成［10］。在椎间植入融合器后，利用其撑开－压缩稳定效应的设计原理［7］，使得椎间隙高度得以恢复，前纵韧带处于紧张状态，术后即刻稳定性通过腰部肌肉的收缩、自重对融合器的持续性挤压得以实现，而椎体的最终稳定，需要通过椎体间的骨性融合来达成此目的，解除因椎体不稳所造成的腰源性疼痛。

近年来，腰椎椎间融合器发展迅速，主要包括金属、碳素纤维、高分子聚醚醚酮、可吸收材料及异体骨等，成为PLIF手术重要组成部分［8-9，11］。目前临床使用的多为新型材料高分子聚醚醚酮，其优点突出，可透过X线，不影响CT和MRI检查，弹性模量较好，应力遮挡作用比其他材料融合器小，不易破碎，具有抗腐蚀性及生物相容性，使椎间融合率得以大大提高［12］。本实验中所有Cage均为新型材料高分子聚醚醚酮，术后三组融合率均较高，也体现了其优势。理论上来讲，融合器体积越大、与终板接触面积就越大，能提高稳定性、融合率，但我们考虑到植入双枚融合器可破坏过多关节突等稳定结构，易出现沉降、神经根症状等因素，且临床效果并未明显提高，所有术中均植入1枚Cage融合器。

3．2椎间融合术后融合情况的评估腰椎椎间融合术后，准确判断椎间植骨融合情况，对临床实际工作具有重要的指导意义，尤其对于术后临床疗效欠佳患者的后续治疗具有重要价值。就目前而言，临床中对于腰椎术后椎间植骨是否发生融合尚无统一的判定标准。评价腰椎椎间融合情况的方法很多，手术探查是公认判断融合与否的金标准，但这种评价方法因创伤过大，在临床只适用于需要行二次手术取出内固定患者。Togawa等［13］对穿刺活检验证融合情况做了大量研究，但因该技术的有创性、技术要求高等因素使之临床应用价值大为降低。因此，临床工作中多通过影像学检查判断椎间植骨是否融合。目前临床最常用的评价手段是腰椎屈伸动力位X线片，测量椎体间微小位移及成角角度，但在使用椎弓根内固定的情况下，存在测量方法、X线质量、阅片能力不同等差异，腰椎动力位片的临床价值有限，且X线片拍摄方法没有统一标准、测量误差较大，评定标准不统一使得各家融合率缺乏可比性。近年来国内外学者逐渐采用CT取代X线来判断椎间融合情况，CT在众多评价腰椎椎间融合的方法中占有越来越重要的地位［11］，相对于X线，CT影像对于评价椎间融合具有明显优势［14］。a)组织分辨率较普通X线高;b)横断面及矢状位扫描能清楚显示融合区的结构变化情况，尤其矢状位扫描，对植骨与上下椎板融合情况一目了然;c)多平面重建还能观察融合区不同方向和界面，直接显示骨融合的情况。有文献指出利用薄扫多平面CT重建评估椎间融合，并与动力位X线片判断融合情况进行比较，结果得出CT评估椎间融合的敏感性为95%而X线片仅为4%［15］。我们认为目前薄层、高分辨率、多层面扫面重建CT是最理想的无创方法。因此本研究采用术后CT检查作为评判融合标准，准确性得到良好保证。

3．3椎间植骨材料的选择目前椎间融合术中植入物的选择较广泛，但临床应用中以自体骨移植占主导地位。自体松质骨具有成骨、骨诱导和骨传导等多方面特性，是融合材料的“金标准”，但其承重能力相对较差［16-17］。单纯应用松质骨植骨早期稳定性不能得到良好保证，给予配合Cage植入，可结合两者优点，既可保留其生物学优势，亦可增强脊柱早期稳定性，提高融合率。腰椎后路减压椎弓根螺钉内固定配合Cage椎间植骨融合术中，多应用原位减压骨质，或者取自体髂骨进行植骨，均为松质骨，在承受较大压力时容易发生塌陷［3］。本研究中，当植入骨量体积较大时，给予行打压植骨后骨粒相互接触紧密，以减少骨质塌陷的发生，利于术后初期的稳定及椎间的融合。术后末次随访发现椎间隙高度仍存在一定程度丢失，也证实了这一观点。有文献报道，取自体髂骨移植，术后较原位减压骨质植骨融合率高，但存在感染、血肿形成、感觉异常、疼痛等相关并发症［18］。本研究均给予双侧全椎板减压，术中减压所取得骨量充足，均未行自体髂骨取骨。通过本研究所得结果分析，术后所有病例内固定均未失效，三组均获得较高植骨融合率，B组及C组未出现不融合病例，而A组出现3例影像学植骨未融合，患者虽无脊椎不稳症状，但远期效果令人担忧。这一结果与取自体髂骨移植的相关报道相比，并无明显劣势。我们认为这与附着软组织剔除较干净、植骨颗粒体积适中、植骨量较大、内固定牢固、植骨床制备良好相关。

对于需要手术的腰椎退行性病变的患者，应用椎弓根钉棒系统内固定配合Cage植骨融合术这一手术方案治疗已成为公认的标准手术方案。手术恢复及保持了椎间隙高度，重建脊柱应力载荷分配，稳定退变的椎间隙。本组病例中采用腰椎椎弓根螺钉固定联合椎间融合器植入，观察到不同植骨量在术后患者症状改善方面没有明显差异，也得出这一结论。应用自体松质骨结合Cage行植骨融合不易塌陷、结构稳定，提高了术后脊柱稳定性，也大大提高了椎间融合成功率。但随着植骨量的增加，术后影像学评价效果显示植骨量越大、早期植骨融合率越高，大量植骨明显提高了术后早期椎间融合率，减小了椎间隙高度丢失，我们认为植骨量低于5mL存在植骨不融合隐患，主张植骨量应达5mL及以上。因此建议术中在骨量足够的情况下，尽可能地增加椎间植骨量，必要时可取髂骨增加植骨量。

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临床经验

Effect of the Quantity of Intervertebral Bone Graft M aterial on Lumbar Intervertebral Fusion

Hao Jianxue，Zhou Fei，Zhong Na，et al
(Department of Orthopedics，the First Hospital of Baoding，Baoding 071000，China)

Abstract:Objective To discuss and study the impact of the quantity of bone graftmaterial on intervertebral fusion success rate．M ethods We selected 98 patients with lumbar herniation，lumbar spinal stenosis or lumbar instability who had the lumbar posterior surgery in our hospital from January 2011 to December2013．All patientswere given the posterior decompression，pedicle internal fixation and intervertebral bone grafting+spine cage implantation，respectively implant 4mL，5mL，and 6m L，implant the Cage after pressing，and press and fix the pedicle screw-rod fixation system．Respectively regular follow-up was conducted for the three groups of patients at1month，3months，6months and 12months after the surgery，and conduct CT scan and patient function score detection;by the comparison of the three groups of patients in clinical effect improvement，bone grafting fusion rate，height change of intervertebral space and assess the postoperative effect of different quantity of bone graft materialon intervertebral bone graft fusion．Results All patientswere followed up for 12 to 28 months with an average of 21 months．VASscores of the three groupswere improved significantly(P＜0．05)，but the difference among the three groupswas not statistically significant(P＞0．05);ODIscores of the three groupswere improved significantly(P＜0．05)，but the difference among the three groupswas not statistically significant(P＞0．05);If the clinical resultswas evaluated according to Macnab criteria:the excellent rate in group A was 90．3%，group B was 91．0%，and group C was 91．2%，and the difference among the three groupswas not statistically significant(P＞0．05);at last follow-up，height change of intervertebral space of group A，B，and Cwere respectively(8．7±1．7)，(9．8±1．7)，and(10．1±1．8)mm，and the differencewas not statistically significant(P＞0．05)．According to the CT scan after one year of the surgery，there were high intervertebral fusion rates among the three groups，the fusion rates of group B and group Cwere significantly higher than thatofgroup A，and the difference was statistically significant(P＜0．05)．ConclusionIn this experiment，different quantity of bone graftmaterial showed no significant difference in improving postoperative symptoms，butwith the increase in quantity of bone graftmaterial，postoperative radiographic evaluation results showed that the greater the quantity of bone graftmaterial，the higher the early graft fusion rate，which decreased the intervertebral space height loss．Long-term follow-up showed therewas non-fusion risk if the quantity of bone graftmaterial was less than 5mL．So it is recommended that the quantity of intervertebral bone graftmaterial should be up to 5mL ormore．

Key words:pedicle screw internal fixation system;intervertebral bone graft fusion;fusion effect;fusion rate;the quantity of bone graftmaterial

作者简介:郝建学(1976－)，男，副主任医师，河北省保定市第一医院骨外科，071000。

收稿日期:2015-09-06

文章编号:1008－5572(2016)03－0205－05

中图分类号:R681．5+7

文献标识码:B