椎间盘修复术治疗根性坐骨神经痛*

吴 玮 王祥瑞

（上海交通大学医学院附属仁济医院疼痛科，上海200127）

·特约综述·

椎间盘修复术治疗根性坐骨神经痛*

吴 玮 王祥瑞△

（上海交通大学医学院附属仁济医院疼痛科，上海200127）

坐骨神经痛是起自臀部沿坐骨神经径路及分布区域的疼痛，常常伴有相应皮区的感觉减退和针刺感，其终生患病率在12.2%～43%。目前越来越多的微创穿刺技术被用于椎间盘突出症的临床治疗中，这篇综述中将介绍一种微创的穿刺技术，椎间盘修复术(disc laser repair system, DLRS)，分别从其历史、作用机制及临床疗效等多个方面进行介绍。

椎间盘；激光；疼痛；椎间盘修复术

临床上经常会见到坐骨神经痛病人，其主要的临床表现是起自臀部沿坐骨神经径路及分布区域的疼痛，常常伴有相应皮区的感觉减退和针刺感，同时通过进一步的临床检查往往发现病人伴有肌力减退和腱反射异常等表现[1,2]。根据Mixter和Barr的研究，由腰椎间盘突出导致的神经根压迫是引发坐骨神经痛最常用的病因[3,4]，通过影像学的研究也发现85%的坐骨神经痛是由椎间盘源性疾病引起。其好发于L4-5，L5-S1节段，通常坐骨神经痛的发病机制被认为是与周围组织压迫和刺激导致的相应神经根的炎性反应相关[5]。

坐骨神经痛的终生患病率在12.2%～43%[6]，有研究表明虽然大部分的椎间盘突出引发根性坐骨神经痛的病人在经过数周或数月的适当休息后，其症状能够自行缓解，但是1年后仍然有至少30%的病人残留有持续的疼痛，并且这其中还有20%的病人无法继续先前的工作或劳动，5%～15%的病人最终会需要进行手术治疗。当坐骨神经痛变为慢性（大于12周）或症状反复持续发作后，它对治疗的反应也会越来越差[7]。出于对传统开放性手术可能的并发症和术后较长康复期的担忧，越来越多的微创穿刺技术被用于椎间盘突出症的临床治疗中[8,9]。与传统的手术治疗相比，微创穿刺治疗主要的优势在于能够最大程度上保留脊柱结构完好性，对组织损伤较小和操作风险较低[10]。其中椎间盘修复术(disc laser repair system, DLRS)为治疗方法之一。

1.椎间盘的解剖特点

椎间盘位于两个椎体之间，是一个具有流体力学特性的结构，由髓核、纤维环和软骨板三部分构成，其中髓核为中央部分，纤维环为周围部分，包绕髓核，软骨板为上、下部分，直接与椎体骨组织相连，腰椎间盘的厚度为8～10 mm。椎间盘的外围是由密集交织的胶原纤维组成的纤维环，这些胶原纤维最终将形成软骨（透明）板和相邻椎体的软骨环（缘）的骨膜，它们类似于椎体表面的界定边缘，以确保椎体的生长，并保证椎间盘与毗邻椎骨联接的强度。腰段的纤维环由10～12层组成，它们中间是疏松的纤维组织。两侧的纤维环厚度等于前侧和后侧的两倍，后侧的纤维层更窄，层数更少，其间含有的结缔组织的主要基质量也更少。同时，接近椎间盘中心的纤维层纤维渗入髓核并与细胞间质相融合，因此观察不到纤维环与髓核之间清晰的界限。纤维环的形成与作用在它上面的张力和拉力密切相关，20岁以前腰椎间盘有血管分布，之后其逐渐消失，椎间盘的含水量也逐年降低，胎儿时纤维环和髓核的水分含量分别为80%和90%，30岁时分别降至60%和75%。随着年龄的增长，纤维环内的含水量平均减少至70%。在纤维环的后部是支配后纵韧带的神经纤维。如果由于各种原因，纤维环处于局部退变损伤的状态，就可能在髓核的不断拉、扭、压力的作用下，造成壁垒结构的冲破，导致髓核突出。

2.椎间盘修复术的历史

椎间盘修复术是由俄罗斯巴普洛夫医科大学神经外科专家萨恩德列·鲍里斯·伊里伊奇和影像学专家苏里亚津加·列夫·尼古拉耶维奇在 1990～1998年间通过大量的临床研究在传统经皮激光椎间盘减压术(percutaneous laser disk decompression, PLDD)的基础上进一步完善并提出[11]。该项技术在2003年获得俄罗斯国家专利（专利号：2212916），并于 2006 年得到国际知识产权组织的认可。

3.激光与生物组织的互相作用

激光生物效应一般是指激光作用于生物物质可能产生的物理的、化学的或生物的反应，激光生物效应的不同，既取决于激光本身，也取决于生物体的特性，大致可分为以下几种：

（1）生物热效应

激光作用于生物体会使其局部温度升高，称为激光生物热效应。生物体生热机制视光子能量而定，低能量光子可引起生物体直接生热，而高能量光子多经过一些中间过程使生物体生热，故生热的途径有2种，其一为吸收生热，生物分子吸收激光特别是红外激光光能，本身运动动能增加，温度升高。其二为碰撞生热，生物分子吸收激光光能跃迁到某一激发态，在返回到原来的能态或其他低能态时与周围其他生物分子发生多次碰撞，同样使周围分子运动动能增加温度升高。激光生物热效应的对外表现为生物体局部温度升高、汽化、切开、凝固等。

（2）生物光化效应

激光生物光化效应又称激光生物光化反应，是指在激光的作用下，使生物物质产生理化反应，或使其反应定向及加剧等。生物物质所以能生长发育、修复和繁育等，其中生化反应是主要因素之一。激光生物光化反应可分为原初光化反应和继发光化反应两个阶段，当生物分子吸收一个或多个光子能量以后，受激跃迁到某一激发状态，在它返回到基态又不返回到原来的能量状态的驰豫过程中，多出来的能量消耗在本身化学键断裂或形成新键上所发生的化学反应称为原初光化反应。通常在此过程中形成大多具有高度化学活性的中间产物，这些极不稳定的中间产物继而进行化学反应直至形成稳定产物，这种光化反应称为继发光化反应。

激光的生物效应可作用于生物体不同层次：①超短脉冲激光作用于蛋白质可引发光生化反应，改变酶的活性、定向催化而不损伤活细胞；②氩离子激光可损伤染色体，红宝石激光会抑制DNA表达；前苏联学者 H.Ф.Гaмaлeя提出弱激光可调节蛋白质合成；③激光可引起胶凝，破坏细胞核和损伤线粒体；而苏联学者 A.A.Пpoфoнчyкoв提出，氦氖激光被膜受体吸收后可使细胞光致敏化，产生活化效应，提高蛋白质合成系统活性并增加有丝分裂；④氦氖激光和脉冲红宝石激光对某些细菌生长有影响：能量小时有促进作用，能量大时有抑制作用；⑤红宝石激光弱强度照射可提高白细胞噬菌功能，CO2激光辐照腰间穴位使细胞数增加等。

（3）生物机械效应

当生物组织吸收激光能量时，可近似地把生物组织当作单相水样溶液，可能发生2种现象：如果能量密度超过某一阈值，就会产生蒸发并伴有机械波；若能量密度低于该阈值，就只产生机械波而无蒸发。另外激光可通过电场与生物物质起作用，可产生电致伸缩，自聚集，自俘获及受激布里渊散射等现象。这些现象可伴生机械作用。

（4）生物电磁场效应

高功率密度激光作用于生物组织会引起生物组织的变化，这是因为激光是电磁波。激光与生物组织相互作用实质上是电磁场与生物组织相互作用，在这种作用中主要是电场起作用。激光的电场强度与激光的功率密度有关。高功率密度激光作用于生物组织，有可能在生物组织内产生光学谐波，发生电致伸缩，导致喇曼散射等，可使生物组织电系统发生变化。

4. DLRS与PLDD的区别

（1）激光波长

椎间盘修复术与 PLDD 相比采用的是波长是970 nm的半导体激光，对于这个波段的半导体激光能够将辐射的功率降低到2～3 W（相对于传统Nd：YAG激光10 W以上的功率），由于辐射功率的降低能够在一定程度上避免造成无法预计的热损伤。

（2）生理盐水

椎间盘激光修复术在治疗过程中通过向椎间盘内注射少量的等渗或高渗的生理盐水能够将大部分激光能量局限在激光光纤石英端头周围3 mm以内的范围，在大体的研究中已经证实，注射了等渗生理盐水的腰椎间盘标本在经过激光150 s 的持续作用之后，以未注射生理盐水的标本相比髓核温度下降 20 ～ 23℃[11]。

穿刺入椎间盘给予等渗的生理盐水后，通过激光作用于生理盐水，产生热毛细效应和热对流效应，使椎间盘内胶原纤维发生凝聚和回缩，从而起到减轻神经根卡压缓解临床症状的作用[11]。因椎间盘激光修复术通过激光所引起的流体力学效应起到治疗作用，而非单纯的对髓核组织进行汽化，所以被认为其能够明显减少激光所造成的热损伤[12,13]。

在新鲜尸体的椎间盘上进行类似于DLRS的操作：在光纤在激光器开启状态下，首先通过直式穿刺（直穿刺针）进入椎间盘组织中，然后换成通过弯头针进入，弯头针以自己的轴旋转方向(经自轴旋转)。在操作过程中将椎间盘分为导入溶液组与未导入溶液组。研究发现通过溶液的冷却作用，在实验中特定的椎间盘温度测量点上出现了明显的随溶液注入的温度骤降，同时激光的主要能量，被限于光纤石英端头周围直径不到3 mm的区域范围内，表明溶液的导入能够显著限制椎间盘中激光能量扩散，减少了椎间盘组织不可逆损伤的范围。图1、2分别示两组在经过椎间盘激光修复术操作后的椎间盘内部的形态变化（图片来源[11]）。

对分别进行了PLDD与椎间盘激光修复术操作的尸体椎间盘组织进行Van Gieson染色后发现，椎间盘激光修复术操作后椎间盘内激光中心的坏死与水肿区域明显减少，边缘水肿区缩小至4～5 mm，同时坏死更加细微分散，并且部分保留了软骨细胞的轮廓，另外纤维环也被一定程度的保留下来（见图3、4，图中箭头所示为坏死部位，图片来源[11]）。

5. DLRS的适应证与禁忌证

目前关于DLRS的适应证还没形成统一的专家共识，但是大部分的学者认为首先病人需要存在神经根受累的常见临床表现和体征，包括出现坐骨神经径路及分布区域疼痛，出现神经根牵拉阳性体征或者伴发的神经根受累表现（腱反射改变，感觉障碍或肌力减退等）。且经3～6个月保守治疗后无效。其次神经根性疼痛区域和临床表现需与影像学检查所相一致，椎间盘突出小于1/3椎管容积[14,15]。由于经皮激光椎间盘穿刺技术对于包含型的椎间盘突出症的治疗效果最佳[16]，因此有学者指出，对于计划行经皮椎间盘穿刺术的病人，椎间盘造影检查至关重要，Grasshoff的研究表明，存在造影剂外渗的病人对于经皮椎间盘穿刺治疗疗效欠佳[14]。

DLRS的相对禁忌证包括[11,17,18]：①其他原因引起的坐骨神经疼痛如坐骨神经炎、带状疱疹或坐骨神经痛由多节段突出椎间盘引起。②椎间盘突出大于1/3椎管容积，腰椎滑脱＞ II度。③马尾综合征表现，近期48 h内进行性运动障碍（主要肌群肌力＜ 3级）。④骨性椎管狭窄，椎间盘高度丢失50%以上。⑤其他系统疾病，包括妊娠，凝血功能障碍等。

图1 未导入溶液组在进行椎间盘激光修复术后的椎间盘形态

图2 导入溶液组在进行椎间盘激光修复术后的椎间盘形态

6. DLRS病人术后疗效

Sandler对386名因腰椎间盘突出症而行椎间盘激光修复术治疗的病人进行了为期3年的随访，发现根据Macnab评分标准其中有85.23%的病人取得了良好的治疗效果[8,11]。

图3 PLDD处理后椎间盘组织

图4 DLRS处理后椎间盘组织

一项采用椎间盘激光修复术对比选择性神经根阻滞治疗神经根型颈椎间盘突出的研究发现[19]，两组病人经过不同的治疗方法后，视觉模拟评分法(visual analogue score, VAS) 与颈椎功能障碍指数(Neck Disability Index, NDI) 均明较术前明显改善，同时组间存在显著组间差异，椎间盘激光修复术组优于选择性神经根阻滞组。同时比较两组治疗前后SF-36生活质量调查表数据发现，椎间盘激光修复术组的病人躯体症状的改善程度也是优于选择性神经根阻滞组。

我们采用椎间盘激光修复术对比硬膜外激素注射治疗根性坐骨神经痛的研究发现[20]，两组病人的Oswestry功能障碍指数评分和疼痛数字评分法(numerical rating scale, NRS) 在接受治疗后均有下降，在随访52周时椎间盘激光修复术组两项评分的改善程度优于硬膜外激素注射组。同时研究中一些次要的研究指标发现两组的病人在经过治疗之后总体的健康状况均有所改善，针对SF-36量表的分析，发现在52周时，椎间盘激光修复术组在多个维度（包括躯体疼痛、生理功能、社会功能、一般健康状况、精力）的改善情况是要优于硬膜外激素注射组。通过简明疼痛量表 (brief pain inventory, BPI) 量表中的疼痛干扰指数和PHQ-9抑郁症筛查量表的分析后，发现在经过了52周的随访后，两组病人疼痛相关的健康状况和抑郁状态均能够得到一定程度的改善，而在椎间盘激光修复术组中的病人的改善情况优于在硬膜外激素注射组中的病人。另外两组均未出现严重不良事件（包括神经损伤、椎间盘感染、周围器官及血管损伤、脑脊液瘘、血肿等并发症），同时两组不良事件的发生率也不存在显著的差异。

7.不足与展望

关于椎间盘激光修复术的治疗疗效目前仍然缺少设计良好的大规模多中心对照研究证实，同时对其与传统开放手术治疗的疗效的比较还需要对照研究来探索，另外目前的一些临床研究中，对于研究结果评估大部分采用的是主观的评估量表，因此在今后研究中可能需要纳入更多的客观性指标，如影像学核磁共振等，进行更加全面完善的分析。另外关于椎间盘激光修复术的治疗相关基础机制研究仍然需要进一步探索。作为一项效果较好，创伤较小且并发症发生率较低的治疗椎间盘突出症的微创治疗技术，椎间盘激光修复术还有待进一步研究探索。

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10.3969/j.issn.1006-9852.2017.05.001

国家重点基础研究发展规划项目计划（973计划）：2013 CB531902

△通讯作者 xiangruiwang@vip.sina.com