腰椎后路固定融合术后邻近节段退变的研究进展

沈为光，何伯圣，龚沈初

(南通大学第二附属医院影像科，江苏 南通 226001)

随着腰椎椎弓根螺钉固定手术的发展和应用，腰椎后路固定融合术(posterior lumbar interbody fusion，PLIF)已成为脊柱外科经典并广泛用于腰椎退行性疾病的一种手术方式，这种手术方式对退行性腰椎病变的疗效较好，但术后出现的邻近节段退变(adjacent segment deterioration，ASD)的问题也引起了学者们越来越多的关注[1-3]。

ASD是一个广义概念，指腰椎融合节段邻近节段(上位或下位节段)椎间连接的退行性改变，包括椎间盘高度丢失、椎体滑脱、椎间盘突出、骨赘形成、关节突关节病变、椎体压缩性骨折等[4]。ASD主要分为两种，一种是仅有影像学表现，如邻近节段的椎间盘信号降低、椎间隙狭窄、椎体骨赘形成以及椎小关节的退变等，称为邻近节段退行性变(adjacent segment degeneration，ASDeg)。这仅仅是影像学上的改变，患者并无相关的临床症状。另一种则是影像学和相关的临床症状同时存在，称为邻近节段退变性疾病(adjacent segment disease，ASDis)[5]。日本骨科协会评分标准降低≥4分或邻近节段出现神经根疼痛或马尾综合征时可诊断为ASDis[6]。PLIF后ASD在不同文献中的称谓不一，容易混淆，但现在大部分学者将ASD看作是单纯影像学上的ASDeg。

关于ASD发生率的报道较多，但由于每篇文献纳入研究的样本量、随访时间以及评估方法不同，所以报道的发生率也存在差异。研究发现，PLIF后ASDeg的发生率为11%～100%，而ASDis的发生率为0%～28%[7]。Meta分析显示，PLIF后ASDeg的发生率为21.3%～31.9%，而ASDis的发生率为6.4%～10.7%[8]。现就近年来PLIF后ASD的研究进展综述如下。

1 ASD的机制

国内外学者为明确ASD的发病机制及影响因素进行了大量研究，但由于ASD的病因比较复杂、影响因素众多以及各研究纳入的样本量和研究方法不同，得出的结论也不同。尽管ASD的确切发病机制尚未完全明确，但大部分学者认为PLIF术后邻近节段(上位或下位节段)活动度增加、椎间盘内压力增高以及关节突关节负荷增大等生物力学改变是导致ASD发生的主要原因。Imagama等[9]研究表明，行腰4～5固定融合术后邻近节段椎体的活动度较术前有所增加。Yurube等[10]的研究发现，术后邻近节段椎间盘内的髓核细胞、纤维环以及脊索细胞数目较术前有所减少。

在脊柱生物力学方面，椎间盘与关节突关节都有重要作用。正常情况下，椎间盘主要承担脊柱前部的负荷，而关节突关节主要承担脊柱后部的负荷，同时也可抵抗椎体间的压力、切力及扭力，保护椎间盘免于过度扭转而造成的损伤。此外，在腰背部屈伸活动中椎间盘能限制腰椎的轴向旋转、防止腰椎滑脱、维持椎体稳定性。手术节段的固定融合制动会使邻近节段的椎间盘和关节突关节的压力负荷代偿性增加，从而改变邻近节段的生物力学特点。生物力学的改变会导致邻近椎间盘以及关节软骨负荷过重。炎症可导致椎间盘退变以及软骨内环境的调控机制受损，继发细胞外基质降解破坏、关节滑膜破坏、供应关节的血管破坏[11]。

虽然大部分研究认为生物力学的改变是引起ASD的重要机制，但也有研究认为ASD仅仅是随年龄增长而自然退变的过程，不是生物力学改变的结果[7]。Videbaek等[12]对PLIF手术患者进行8～13年的随访发现，行手术治疗的患者与非手术治疗的患者术后ASD的发生率基本一致，表明手术并未增加ASD的发生。而黄晓川等[13]的回顾性研究认为，邻近节段的自然退变进程较融合固定更重要。因此，ASD也需要将腰椎的自然退变这一因素考虑在内，而不能将病因都归因于生物力学改变。固定融合手术是否对ASD有影响，最理想的研究方法是在相似的人群范围内比较手术与非手术患者ASD的发生率，但在实际临床随访研究中，因年龄问题而难以将自然退变这一因素排除在外，所以无法得到确切结论。生物力学的改变和自然退变的进程都是ASD的重要发病机制，但两者的影响程度目前还未明确。

2 ASD的影响因素

ASD的影响因素主要有患者自身因素和手术相关因素两方面，自身因素包括术前邻近节段已存的退变、年龄、性别、骨质疏松和绝经状态、体质指数(body mass index，BMI)；手术相关因素包括内固定的植入、融合节段的长短、术后矢状面的平衡、手术对脊柱后方复合体的破坏等。

2.1患者自身因素

2.1.1术前邻近节段已存在的退变 包括术前邻近节段椎间盘和邻近节段关节突关节已存在的退变。Lee等[14]的研究表明，邻近节段如果术前已存在退变表现，则术后邻近节段发生ASD或ASD加剧的概率会显著增高。Anandjiwala等[15]的前瞻性研究回顾性分析了74例连续PLIF手术患者，随访5年发现，术前有相邻节段椎间盘退变迹象的患者术后ASD的发生率明显增加。

2.1.2年龄 腰椎椎间盘中蛋白多糖和水分的含量会随着年龄的增长而逐渐下降，腰椎的载荷也会由椎间盘转移至关节突关节，从而导致关节突的载荷增加，促进ASD的发生。Lee等[16]对行PLIF的490例患者进行平均51个月的随访发现，年龄>60岁的患者术后ASD的发生率是年龄≤60岁患者的2.5倍。之前提到ASD也需将腰椎的自然退变这一因素考虑进去，但单纯考虑年龄的影响比较困难，且一般手术患者的年龄都偏大。

2.1.3性别 性别与ASD的发生无明显相关性。Anandjiwal等[15]对74例行PLIF的患者进行前瞻性队列研究发现，性别与ASD的发生并无相关性。Kim等[17]对69例腰椎手术后的患者行>5年的随访结果显示性别与ASD的发生无相关性。同样，高胜山等[18]、黄觅等[19]认为，性别与ASD的发生无明显相关性。

2.1.4BMI BMI与ASD的发生有一定的相关性。Ou等[20]对190例行PLIF手术的患者行22～66个月随访发现，BMI>25 kg/m2的患者ASD发生率明显增加。Liang等[21]的研究发现，BMI是术后ASD发生的重要危险因素之一。在目前的研究中，BMI>25 kg/m2被认为是术后ASD发生的一个重要危险因素，BMI越大，患者脊柱受到的纵向负荷力越大，发生退变的概率越高[22]。

2.1.5骨质疏松和绝经状态 虽然关于这两方面与ASD发生的相关性研究较少，但大部分学者认为它们与ASD的发生有一定关系。女性绝经后骨含量会急剧下降，导致固定螺钉松动，手术矫正的力线会再次失衡，从而导致ASD的发生。Park等[23]认为，绝经状态与骨质疏松是腰椎融合固定术后诱发ASD的危险因素。

2.2手术相关因素

2.2.1内固定的置入 Chen等[24]研究认为，内固定的置入制动了手术节段，代偿性增加了邻近节段椎间盘及关节突关节内的压力，加速了其退变。但Ma等[25]的研究认为，内固定置入的风险主要源于螺钉，经椎弓根置入螺钉时，如果穿入位点选择不当可能会损伤到邻近节段的终板及椎间盘，从而使邻近节段的载荷发生改变，最终导致邻近节段的退变。

2.2.2融合节段的长短 融合节段数也是影响ASD发生、发展的一个重要因素。与单节段相比，长节段的固定融合会使剩余节段的载荷进一步增加。赵宇等[26]对不同融合节段数的135例行PLIF手术的患者的中远期预后进行比较发现，多节段融合患者ASD的发生率高于单节段和双节段融合患者，分析可能是由于多节段融合的力臂过长，导致邻近节段受压增加。

2.2.3术后矢状面的平衡 Tang等[27]对76例行PLIF手术的患者行至少5年的随访发现，手术节段前凸角重建不良会导致术后邻近节段的前凸角增大，术后矢状面失衡会增加后柱的负荷及邻近节段的剪切力。Soh等[28]发现，PLIF术后单个手术节段前凸角<15°的患者发生了ASD。

2.2.4手术对脊柱后方复合体的破坏 脊柱后方复合体主要承担脊柱后方的压力负荷，起着张力带的作用，如果手术过程中破坏了这些结构会导致脊柱失稳，同时也增加了邻近节段的载荷，从而增加术后ASD的发生率。手术对脊柱后方复合体的破坏主要包括关节突破坏以及后方棘突韧带复合体破坏。

关节突除承担着脊柱后方的外载荷，同时也能限制椎间盘的过度旋转。Min等[29]对手术患者的随访发现，18例行腰椎前路融合固定术的患者术后ASD发生率为44%，30例经后路手术的患者术后ASD的发生率为82.6%，后路术后ASD的发生率明显高于前路，这可能与前路手术对关节突关节的破坏较少有关。关节突损伤多源于椎弓根螺钉置入，对神经根进行充分减压时往往需要咬除部分下关节突，从而影响邻近节段的稳定性，增加术后ASD的发生率。

李超等[30]认为，保留头端后部韧带复合体结构的完整性可减少术后ASD的发生。脊旁肌的牵引在手术过程中是不可避免的，如果肌肉受损不能承受足够的力量，可能会加速ASD的发生。Hui等[31]研究表明，脊旁肌的牵拉损伤可导致相应节段的椎间盘退变。韧带复合体张力带的切除以及脊旁肌的损伤也可能是ASD的促发因素。传统PLIF往往需行全椎板切除减压，这样会使上邻节段的棘上韧带和棘间韧带失去“锚点”，从而导致邻近节段稳定性下降。

3 ASD的治疗

PLIF术后ASD的发生已非常普遍，但并不是术后发生ASD的患者都会有临床症状。对于仅有影像学改变但无临床症状的患者可选择保守治疗；但对于术后出现腰痛、间歇性跛行等症状的ASDis 患者，须行二次手术治疗，再次手术的目的仍然是减压以及重建脊柱的稳定性。由于ASDis再次手术在一定意义上属“补救性手术”，一般手术效果不佳。手术主要包括充分减压和广泛固定融合。Chen等[32]对39例ASDis患者行再次手术治疗后5年发现，77%的患者效果满意，但仍有5例患者经邻近节段充分固定融合后临床疗效仍欠佳。

二次手术的方式有多种，最常见的是后路翻修手术，即行椎板切除减压，更换原内固定或延长内固定融合手术，主要包括腰椎后路融合内固定术、腰椎经椎间孔融合内固定术、腰椎后外侧融合内固定术以及皮质骨轨迹螺钉内固定术。除后路入径，腰椎前路融合内固定术也是处理ASD的一种方式，由于其不会对后方的关节突关节及韧带造成损失，所以对脊柱的稳定影响不大。腰椎侧方融合内固定术是从腹壁侧方自然腔隙入路，该术式创伤小，保留了前后韧带的张力带作用、不损失关节突关节，维持了脊柱的稳定性。Palejwala等[33]报道了一组通过腰椎侧方融合内固定术处理腰椎术后ASD患者的病例，结果发现效果确切，再次手术后各项评分均明显改善。当然也有部分腰椎术后ASD患者通过单纯减压手术达到了缓解症状的目的，因此不需要再进行大范围的减压和融合。二次手术患者的年龄一般较大，手术风险相对较高。单纯减压手术主要包括后路椎板切除和内镜下减压手术。目前对于腰椎术后ASD的处理方式有多种，手术方式的选择需要后续大样本研究结果的指导，同时也须考虑患者的个体化需求、全身情况以及术者经验。二次手术的难度相对较大，所以ASD重在预防。

4 ASD的预防

有资料表明，因腰椎退行性病变而行PLIF手术者，20%～40%远期疗效不佳者是由ASD引起[34]。所以，脊柱外科医师在行PLIF手术前应仔细了解邻近节段的情况，充分考虑融合方式及内固定器械的影响，制订出一个详细、个性化的手术方案。如果术前已存在ASD更需考虑是否行一期融合。

随着对PLIF术后影响ASD发生因素的逐步了解，脊柱外科医师以及器械研发商都在寻找方法以减少术后ASD的发生，如选择经椎间孔镜椎间盘切除术、单纯椎间盘置换术、动态内固定系统(Wallis、Dynesys动态内固定系统)等改变邻近节段的生物力学，或选择减少软组织损伤的手术方式(如经皮椎弓根螺钉固定、单侧椎弓根螺钉固定联合经皮椎弓根螺钉固定)等，相关研究表明效果良好[35-36]。但上述方法均缺乏长期随访数据，同时由于术后ASD的病因尚未明确阐明，因此无法通过控制单一因素达到预期目的。

5 小 结

ASD可视为PLIF手术的远期并发症，因此外科医师手术前必须对患者的整体情况进行全面了解，评估术后ASD发生的可能性，同时做好相应的预防措施。根据具体情况选择适合的手术方式，从而达到更好的治疗效果。目前研究的热点和难点是评估和明确各因素对术后ASD发生的影响程度，如何减少和延缓术后ASD的发生，未来仍需进一步行多中心、大样本研究。目前PLIF术后ASD研究的关注点多集中在椎间盘的退变、椎间隙高度的丢失、脊柱失稳等方面，而对关节突关节的研究较少，其可作为进一步的研究对象。