后入路腰椎单侧或双侧椎弓根螺钉内固定术联合椎间融合术治疗腰椎退行性疾病研究进展

丁一 潘爱星 张扬璞 张耀申 刘畅 张黎明 杨晋才

对于治疗腰椎相关退行性疾患，后路椎弓根螺钉固定术联合融合器椎间融合术因术后融合率高、椎间隙高度丢失率低、早期稳定性好[1-4]，已成为主要的外科治疗手段。但学者们在应用单侧与双侧椎弓根钉内固定术的疗效评估上的分歧从未停止。其争议主要集中在单侧内固定术是否可提供牢固的稳定性、确保融合器不松动脱出并达到椎间骨性融合的临床疗效。相比之下，双侧内固定又存在术中创伤大、手术费用昂贵、并发症发生率潜在升高等缺点。

一、椎弓根螺钉固定术

1959 年，椎弓根螺钉技术由 Boueher 等[5]最先提出并报道了在腰骶椎融合固定中使用长螺钉经椎弓根到达椎体，获得良好效果。随后，Roy-Camille 等[6]在 1963 年将其成功应用于胸腰椎骨折的治疗，并在全世界范围内推广开来。至今椎弓根螺钉技术应用于脊柱固定也已有几十年的历史。椎弓根螺钉内固定系统在不断被研制开发、用于临床，取得良好疗效的同时，极大地推动了脊柱外科界的发展。

为达恢复三柱稳定性的目的而植入椎弓根螺钉是治疗腰椎退行性疾病的有效措施。因螺钉植入数量和方式不同，可分为单纯椎板切除术、单或多节段椎弓根螺钉固定术、单侧或双侧椎弓根螺钉固定术等多种术式。但所有术式的目的均是通过控制责任节段伸屈旋转运动的幅度、纠正椎体间异常应力从而确保骨、肌和软组织被破坏的手术节段的稳定性，同时提高植骨融合率。然而“恰到好处”的内固定并不容易实现。若单纯行融合术不附加椎弓根螺钉内固定，因椎间盘与软组织的切除，难以控制腰椎侧屈和旋转载荷[7]；若内固定强度不足、螺钉握持力不够或术后承载负荷过大，特别是老年骨质疏松患者，螺钉松动、断裂和假关节形成的风险大大提高[8]；若内固定强度过大，会导致腰椎邻近节段应力集中增大，加速邻近节段的退变[9]。

1. 双侧椎弓根螺钉固定术：通常临床上多采用后路双侧椎弓根螺钉内固定术联合椎间融合术。该术式可保证较好的稳定性，并使螺钉及融合器的应力均保持最小[10]。然而其缺点在于：( 1 ) 双侧固定需同时显露两侧。相对于单侧术式，其手术暴露范围广、时间长、创伤大。( 2 ) 双侧内固定容易导致固定强度过大从而增加发生邻近间盘退变的风险。( 3 ) 对单侧根性症状患者行双侧手术，无症状侧的显露、椎弓根螺钉的置入是对患者的额外伤害。

2. 单侧椎弓根螺钉固定术：与双侧椎弓根螺钉固定术相比，单侧椎弓根螺钉固定术的优势在于[11-13]：( 1 ) 仅剥离患侧椎旁肌，能够最大范围降低术后骶棘肌等椎旁肌肉局部失神经性萎缩、腰背衰弱综合征的发生率；( 2 ) 血管破坏减少，对椎旁肌血流供应的影响也会相应减少；( 3 ) 脊柱整体结构破坏减少，不破坏健侧椎板及关节突，术后脊柱不稳、假关节形成等并发症减少；( 4 ) 骚扰神经根及硬膜囊的发生率减少，神经损伤并发症减少；( 5 ) 手术减压及内固定操作范围所形成的瘢痕组织面积小，从而医源性椎管狭窄的发生率减小；( 6 ) 术中出血量、术中操作时间、住院时间、医疗费用上明显小于双侧椎弓根螺钉固定术。同时在临床疗效满意率、融合率等方面两者无明显差异。

然而，单侧椎弓根螺钉固定术的不足之处在于[14-15]：( 1 ) 单侧椎弓根螺钉内固定术后发生融合器沉降率略高于双侧椎弓根螺钉内固定术；( 2 ) 由于单侧钉棒系统会因其固定不对称而导致应力不平衡、发生耦合运动，所以该术式不能对全椎间盘切除减压后提供足够的稳定性；( 3 ) 单侧内固定术抗旋转能力较弱。

二、后路椎间融合器置入联合椎弓根螺钉内固定术相关研究对比分析

1. 体外试验研究：许多学者们通过建立正常三维有限元模型或通过解剖尸体实验建立模型，分析腰椎单双侧椎弓根螺钉固定融合的生物力学性。

早期有研究表明，开放腰椎手术双侧椎弓根螺钉固定生物力学优于单侧椎弓根螺钉[16]。龚志强等[17]认为在模拟正常人邻近两节段内固定后正常生理活动时，单侧置椎弓根螺钉组在各个运动状态下的最大应力值都高于双侧置椎弓根螺钉组，且在旋转侧弯时最明显，单、双侧椎弓根螺钉在侧弯旋转状态下其最大应力都高于屈伸、轴向压缩状态，尤以旋转状态突出，下位椎弓根螺钉钉棒连接处承受较大应力，均易发生断裂，且单侧置椎弓根钉相比于双侧置椎弓根钉，在各个状态下内固定承受更大应力，发生内固定断裂失败风险可能更大，不推荐临床应用单侧系统固定。

但近年来，有学者对此给出相反的观点。陈志明等[7]通过三维有限元模型建立相关术式模型，进行生物力学分析后发现单节段单侧椎弓根螺钉固定不附加椎间融合不能很好地控制侧屈和旋转载荷，椎弓根螺钉承受较大的应力；一旦附加单枚融合器置入即可重建融合节段的稳定性，明显减少螺钉的应力；单侧内固定置入椎间融合器后，椎弓根螺钉的应力明显降低，虽然仍较双侧椎弓根螺钉固定的应力峰值高，但差别很小。这说明椎间融合器可明显减少螺钉应力，从而减少螺钉断裂的发生率。单侧与双侧内固定术具有相近的抗屈伸和压缩能力，单侧椎弓根螺钉固定加单枚融合器置入可以提供足够的稳定，可以作为治疗腰椎退变性疾病的一种内固定方法选择。王等[18]通过动物标本建模进行相关力学实验后发现：采用同侧、对侧和双侧椎弓根螺钉内固定联合融合器椎间融合术术后腰椎的平均应力强度和轴向刚度均较模拟损伤标本和正常标本显著提高 (P＜0.05 )，融合器植入同时附加单双侧的椎弓根螺钉系统内固定均可达到稳定腰椎的目的。何蔚等[19]通过 20 具人体尸体标本建模进行相关力学实验，发现单节段标本在前屈后伸、左右弯、左右扭转 6 个方向上的生物学稳定性在单侧模型与双侧模型比较差异无统计学意义 (P＞0.05 )。双节段标本在前屈、左弯、左右旋转方向上的生物学稳定性在单侧模型与双侧模型比较差异无统计学意义 (P＞0.05 )，而在后伸、右弯方向上双侧模型的稳定性均较单侧模型高 (P＜0.05 )，因此认为单侧椎弓根螺钉固定椎间融合术术后内固定刚度适中，生物力学性能优良，术后腰椎可获得可靠稳定性。

大量的体外试验结果都在一定程度上肯定了单侧椎弓根螺钉内固定术联合融合器椎间融合术的可行性与稳定性。

2. 临床应用研究：近年，单双侧内固定术相关临床应用疗效对比的国内外相关报道涌现。通过知网检索相关中文文献数自 2015 年以来多达 64 篇，通过国家生物技术信息中心 ( NCBI ) PubMed 检索外文相关文献数自 2015 年以来多达 40 篇。

国内外学者通过大量文献报道单、双侧椎弓根螺钉联合经椎间融合术均能使腰椎获得可靠稳定性、良好的椎间融合效果，从而使疼痛缓解、腰椎功能恢复并取得良好的长期疗效[20-23]。同时，采用单侧椎弓根螺钉辅助椎体间融合器骨植骨融合治疗腰椎退行性疾病在手术时间、术中创伤、术中出血量、住院费用等方面优于双侧内固定[23-25]。

双侧椎弓根螺钉内固定术存在一定的弊端。对于仅有一侧腰腿痛的腰椎间盘突出症需手术治疗的患者，陈继峰等[26]指出椎板开窗减压或全椎板切除联合双侧椎弓根螺钉内固定术的治疗效果均不理想。陈志明[27]认为双侧椎弓根螺钉内固定术联合融合器椎间融合术不仅需广泛切除双侧小关节突及全椎板，破坏脊柱后部结构和稳定性，降低融合术后瞬间椎节刚度，而且术中存在过度牵拉马尾神经及双侧神经根，有潜在的术中损伤马尾、神经根风险。

相反，有学者认为单侧椎弓根固定发生融合器沉降率可能高于双侧内固定。徐波[28]通过对照组研究和 VAS、ODI 和下腰痛 JOA 评分表对患者进行手术前后实际情况进行分析后认为单侧椎弓根钉固定联合椎间 cage 技术在腰椎的退变性患者中的应用是安全的，术后 cage 会发生一定程度的沉降，但与临床疗效无明显相关性。同时 L5～S1节段及高龄可能是椎间融合器发生沉降的危险性因素。

三、腰椎后路单侧椎弓根螺钉内固定术联合可撑开融合器椎间融合术的可行性

1. 可撑开椎间融合器：无论是早期的金属融合器还是现存的 PEEK 材料融合器，这些融合器的外形均已固定、撑开效果有限，特别是应用于前纵韧带钙化患者。故自带高度可调节能力且程度可控的可撑开融合器应运而生。可撑开融合器植入具有术中创伤小、操作简便、恢复曲度优、稳定性好等优点。例如膨胀式可撑开融合器，它们克服了传统 cage 的不足之处，同时术中植入可撑开融合器时减少了对硬膜及神经根的牵拉，显著降低硬膜撕裂及神经损伤的发生率。应用 B-twin 可撑开融合器可在微创入路基础上使影像学椎间融合率显著提高[29-31]。同时，后路微创技术可通过椎板开窗植入可撑开融合器，其对神经根的骚扰更小，并提供与后路腰椎椎体间融合 ( posterior lumbar interbody fusion，PLIF ) 技术相同的临床疗效及融合率。

2. 单侧椎弓根螺钉内固定术联合可撑开融合器椎间融合术的特点：无论采取何种术式，在尽力维持脊柱稳定性的前提下做到充分减压始终是减压手术的首要原则。该“新”术式不仅具有单侧内固定的优点：最大限度减少骶脊肌等椎旁肌失神经萎缩；瘢痕组织少，导致医源性椎管狭窄发生率低；手术操作时间、术中出血量、住院时间、医疗费用上明显小于双侧椎弓根螺钉固定椎间融合术[32]。又继承了可撑开椎间融合器优点：膨胀式设计；椎间植骨融合及内固定牢固；融合器发生移位、脱出及压迫脊髓神经等并发症少；融合节段稳定，并保留棘突、棘间韧带及部分关节突，最大限度地减少对脊柱后柱的破坏。同时，腰椎后路单侧椎弓根螺钉内固定术联合可撑开融合器椎间融合术中应注意：( 1 ) 适当减压，必须切除致压物、扩大神经根管，确保神经根松弛；( 2 ) 椎间植骨融合需充分，需仔细清除椎间盘及软骨终板；( 3 ) 在矢状位上置钉方向需尽量与椎板平行，冠状位上内聚角度需足够，从而保证固定螺钉有足够的把持力。

在临床研究中，黄强等[33]通过 29 例退行性腰椎病变患者行后路椎板减压、单侧钉棒系统固定联合椎间植骨、可撑开腰椎后路融合器植入术，术后随访未发现内固定椎弓根螺钉松动及椎间融合器移位等并发症，且椎间融合率高，融合时间短 ( 4～6 个月 )，并有效维持椎间高度。故认为采用单侧内固定联合椎间可撑融合器植入融合术治疗腰椎间盘突出伴腰椎不稳症，可有效减少骶脊肌失神经萎缩、降低医源性椎管狭窄的发生率，维持良好的椎间隙高度和腰椎的生理前凸，为椎间融合提供了良好的基础。

四、术式展望

关于手术减压和内固定操作范围，多主张在彻底减压基础上尽可能减少对腰椎稳定结构的破坏，为腰椎间融合提供良好的基础。上述相关研究多采用传统 PLIF 术式，即切除一侧半椎板及同侧下关节突和上关节突内侧半。临床上主张手术应在彻底减压基础上尽量减少对腰椎稳定结构的破坏[34]。相比之下，严格遵循有限减压手术原则，若应用改良 PLIF 术式[35-36]。在保留后路手术优点的同时，由于仅需切除单侧小关节突，偶尔切除极少量椎板，适当减压下最大限度地保留了椎体的稳定性，同时又能满足融合术要求。从而可能会在一定程度上弥补传统腰椎后路椎间融合术联合单侧椎弓根螺钉内固定术稳定性上的不足。

目前，对于该术式相关体外生物力学实验报道尚处于空白。同时腰椎单侧椎弓根螺钉内固定术联合可撑开融合器椎间融合术临床研究临床病例样本量较少，随访时间较短。今后可尝试进行相关大样本量的疗效评估得相关研究。单侧椎弓根螺钉固定术联合可撑开椎间融合器椎间融合术既可解除压迫、减少并发症、保持腰椎力学稳定性，又能减少患者花费、住院时间等。权衡利弊，在不影响融合的前提下降低内固定的刚性，尝试采用较少的螺钉来获得可靠的内固定同时植入可撑开融合器将成为“新尝试”的合理选择。