腰椎融合术中应用聚醚醚酮棒与钛棒疗效对比的Meta分析

宋振杰 刘洪江 唐汉武 王利仁 原超

广州中医药大学第三附属医院（广州510145）

由于人口老龄化急速加剧，脊柱退行性疾病已经成为脊柱外科的主要病种［1］。在腰椎管狭窄症以及腰椎间盘突出症等腰椎退变性疾病的治疗中，后路减压植骨融合术的临床疗效是确切的［2-3］。良好的内固定装置可保证稳定性，同时可提高椎体的融合率，是影响腰椎融合术疗效的重要因素。目前，钛棒刚性固定系统可提供坚强的固定效果，融合效果相对满意，是目前广泛应用的术式，但可能伴随断钉、临近节段退变等并发症的出现［4］。以Dynesys 为代表的动态内固定系统虽然在保证腰椎稳定性同时能保留更大的腰椎活动度，但是有着更高的螺钉松动、终板骨折及感染等并发症发生率［5］。为了减少上述并发症的出现，PEEK 棒被部分学者应用于腰椎融合术中。PEEK 棒半刚性内固定系统较传统的钛棒具有更接近椎体弹性模量的特性，可进一步减少应力遮挡，并且在提供相似稳定性的同时，允许更大的角位移，增加椎体的前柱受力，促进椎骨间的融合，从而减少螺钉与椎体骨之间的应力，减少螺钉松动的发生［6-8］。

目前，PPEK棒的临床疗效尚不确切。ORMOND等［9］报道42 例PEEK 棒腰椎融合术患者长期融合率为86%，术后共8 例需行翻修手术。IURE 等［10］报道30 例PEEK 棒腰椎融合术的患者，在18 个月随访中29 例获得满意的临床疗效，仅1 例因螺钉松动接受了翻修。于秀淳等［11］对PEEK 棒与钛棒在腰椎融合术中的应用进行了比较，结果发现两者术后JOA 评分与融合率相仿。虽然有病例报道以及临床研究对PEEK 棒的应用进行了探讨，但是由于样本量较小，不足以提供较好的证据支持力度以供临床工作者进行判断。本研究拟通过系统检索PEEK 与钛棒在腰椎融合术中的对比研究并进行Meta 分析，对PEEK 棒的临床疗效进行评价，以期为其临床应用提供循证医学证据。

1 资料与方法

1.1 资料来源使用计算机在中文数据库（中国生物医学文献数据库、中国知网、万方数据库、维普数据库）和英文数据库（Pubmed、Embase 和Cochrane Library）中检索有关使用PEEK 棒系统行腰椎融合术治疗腰椎退行性病变的临床试验，具体的关键词为：中文检索词：“PEEK、树脂、聚醚醚酮、腰椎、腰椎融合术、脊柱退行性病变”；英文检索词：“PEEK；Polyetheretherketone；rod；lumbar fusion；lumbar degenerative diseases”，无语种限制。日期为各数据库建库至2020年11月。对所有符合纳入的文献进行资料提取和质量评价，采用NOS 量表对10 项研究的方法学进行质量评价。

1.2 纳入与排除标准

1.2.1 纳入标准（1）试验类型：公开发表的回顾性或前瞻性临床试验；（2）患者类型：因腰椎退行性病变行腰椎融合术的患者；（3）干预类型：PEEK 棒组：使用PEEK 棒内固定系统；钛棒组：使用钛棒内固定系统；④结局指标：采用目前较通用的量化指标，包括日本骨科协会（Japanese orthopedic association，JOA）评分改善率、视觉模拟评分（visual analogue scale，VAS）、融合率、椎间隙高度、手术时间等。

1.2.2 排除标准（1）同一研究重复发表；（2）综述、病例报告、会议报告及个人交流资料；（3）无法对结果转化为具体量化指标的研究。

1.3 资料提取由2 位研究者独立提取并整理结局指标。首先制定统一的数据提取表，研究者分别独立阅读纳入文献，并进行数据提取。两位研究者对各自独立提取的数据进行交叉核对，若存在分歧，则该文献由第3 位研究者进行复核。

1.4 文献质量评价采用Cochrane 协作网提供的纽卡斯尔-渥太华量表（Newcastle-Ottawa scale，NOS）对文献质量进行评价［12］。其中根据各组的研究对象选择，各组间的可比性以及测量结果等方面对研究质量进行评价，NOS最高分为9分，NOS大于或等于7 分为高质量研究，6 分为中等质量研究，当NOS小于或等于5分时，将该研究定义为低质量研究。

1.5 结局指标（1）各组基线资料：年龄，性别、随访时间、术前诊断、病变节段。（2）主要结局指标：JOA 评分改善率、VAS 评分、融合率、椎间隙高度。

1.6 统计学方法应用RevMan 5.3 软件进行Meta分析，连续变量的统计效能指标为均数差（mean difference，MD）、95%置信区间（95% confidence interval，95%CI）；二分类变量采用比值比（odd ratio，OR）和95%CI作为统计效能指标。P＜0.05 则认为差异有统计学意义。当不同研究间统计学同质性较低（P＞0.1，I2＜50%）时，采用固定效应模型；当不同研究间统计学异质性较高（P≤0.1，I2≥50%）时，应分析异质性来源；当无法明确产生异质性的原因时，则采用随机效应模型进行分析；绘制漏斗图对统计数据是否存在发表性偏倚进行定性评价。

2 结果

2.1 文献基本特征本研究共检索到656篇文献，经软件查重后排除277 篇，初步阅读题目和摘要后得到379 篇，在阅读全文后排除不符合纳入标准的文献，最终纳入10 项研究［11，13-21］，其中9 项［11，14-21］为回顾性研究，1 项［13］为前瞻性队列研究。所纳入的患者中PEEK 棒组共251 例，钛棒组共261 例，合计512 例。纳入研究的基线特征见表1，各研究术前腰椎病变情况见表2。

表1 研究的基本信息Tab.1 Baseline characteristics of included studies

表2 纳入的研究术前腰椎病变情况Tab.2 Preoperative lumbar spine lesions of included study

2.2 纳入研究质量分析两名研究者根据NOS评分进行文献质量评价，在所纳入的文献中有8 篇［11，13-16，18-20］为高质量文献，其余2 篇［17，21］为中等质量文献。

2.3 Meta 分析结果

2.3.1 术后JOA 评分改善率纳入的文献中共有3个研究采用术后JOA改善率作为结局指标［11，13，19］，JOA 评分改善率均为术后中期（6 或12 个月）进行测量，研究间无显著异质性（P= 0.76，I2= 0%），故采用固定效应模型合并分析，结果显示两组术后中期JOA 评分改善率差异无统计学意义（P＞0.05），见图1。

图1 两组JOA 评分改善率比较的森林图Fig.1 Forest plot comparing the improvement rates of JOA scores between the two groups

2.3.2 术后腰痛VAS评分纳入的文献中共有4个研究采用术后腰痛VAS评分作为结局指标［13，15-16，18］。术后1 个月（P＜0.000 01，I2= 91%），术后6 个月（P= 0.01，I2= 73%），术后12 个月（P＜0.000 1，I2= 87%）的结果研究间均存在异质性，故采用随机效应模型合并分析，结果显示两组在术后1 个月两组间腰痛VAS评分的差异有统计学意义，钛棒组腰痛VAS 评分较PEEK 棒组显著较低（P＜0.05）。而两组术后6 个月、12 个月的腰痛VAS 评分差异无统计学意义（P＞0.05），见图2。

图2 两组腰痛VAS 评分比较的森林图Fig.2 Forest plot comparing the lumbar pain VAS scores between the two groups

2.3.3 术后下肢痛VAS评分纳入的文献中共有3 个研究采用术后腰痛VAS 评分作为结局指标［13，15-16］。术后1 个月（P＜0.000 01，I2= 93%），术后6 个月（P= 0.01，I2= 77%），术后12 个月（P= 0.009，I2=79%）的结果研究间均存在异质性，故采用随机效应模型合并分析。结果显示两组术后1 个月、6 个月、术后12 个月的下肢痛VAS 评分差异无统计学意义（P＞0.05），见图3。

图3 两组下肢痛VAS 评分比较的森林图Fig.3 Forest plot comparing the lower limb pain VAS scores between the two groups

2.3.4 融合率纳入的文献中共有8 个研究采用融合率作为结局指标［11，13-17，20-21］。术后3 个月（P=0.86，I2=0%），术后6个月（P=0.61，I2=0%）的结果研究间不存在异质性，故采用固定效应模型合并分析，结果显示两组在术后3 个月、6 个月的融合率差异有统计学意义（P＜0.05），PEEK 棒组融合率明显大于钛棒组，见图4。另外，共3 个研究［13-14，16］对术后12 个月的融合率进行了报导，所有患者在术后12 个月均获得了融合，故不进行合并分析。

图4 两组融合率比较的森林图Fig.4 Forest plot comparing the fusion rates between the two groups

2.3.5 术后椎间隙高度纳入的文献中共有2 个研究报道了术后椎间隙高度［14-15］。术后6 个月（P= 0.002，I2= 89%），术后12 个月（P= 0.003，I2=88%）的结果研究间均存在异质性，故采用随机效应模型合并分析，结果显示两组在术后6 个月、术后12 个月的椎间隙高度差异无统计学意义（P＞0.05），见图5。

图5 两组术后椎间隙高度比较的森林图Fig.5 Forest plot comparing the intervertebral height between the two groups

2.4 发表偏倚分析文章以“融合率”指标为例，可见纳入文献多数集中于漏斗图上方，两边大致对称，整体发表偏倚风险较低，有两项研究落在下方［11，17］，说明可能存在小样本效应，见图6。

图6 纳入研究发表偏倚Fig.6 Publication bias of included studies

3 讨论

Meta 分析结果表明：术后中期JOA 改善率差异无统计学意义。在术后1、6 和12 个月的腰痛和下肢VAS 评分中，除术后1 个月钛棒组腰痛VAS评分更低外，其余均差异无统计学意义。在融合率方面，PEEK 棒组在术后3 个月和6 个月融合率均显著高于钛棒组，而在术后6 个月和12 个月，两组间术后椎间隙高度差异无统计学意义。本文采取了明确的文献纳入和排除标准，利用了NOS 评分对文献质量进行评价，总体结果较可靠。

随着钛棒的广泛应用越来越多的文献报道相应的并发症［21-22］，如融合失败、螺钉松动、断钉、断棒以及邻近节段退变等［23-25］。为减少上述并发症的发生，学者尝试从腰椎活动度，应力传导方面探讨新的内固定方式［26-27］。在本研究中发现，PEEK棒在腰椎融合术中的应用可显著提高早期融合率，并且提供了与钛棒系统相似的治疗效果，原因可能与PEEK 材料的物理特性相关。PEEK 是一种生物相容性好的高分子聚合物，以之为材料制成的PEEK 棒具有介于皮质骨与松质骨之间的弹性模量［28］，在提供与金属棒相似的抗疲劳强度的同时，也具备与人体骨骼相似的抗压刚度，避免传统金属棒坚强固定带来的应力遮挡［29］。在钛棒系统内固定中，腰椎融合术后应力主要通过后柱传递，在椎体间隙形成了应力遮挡。而PEEK 棒系统中，由于更加接近椎体的弹性模量，腰部应力的传导和分布更加符合正常生理状态。研究表明，PEEK棒系统可降低椎弓根螺钉与骨界面的应力，以达到平衡前后柱应力分布的作用［30-31］，减少应力遮挡［32］。这在骨质疏松患者中具有重要意义，可预防由于骨螺钉界面的应力集中所造成的固定失败，并且通过增加前柱压应力的分布以促进椎间融合。本研究中的结果也与之相吻合，在术后3月与6月中，使用PEEK 棒系统的病人具有显著高于钛棒系统的融合率。另外在本研究中，两组在术后随访过程中椎间隙高度变化并差异无统计学意义。既往体外生物力学研究发现PEEK 棒可提供与钛棒等效的稳定性［33-35］，即PEEK 棒在增加前柱应力促进融合的同时也提供了与钛棒系统相似的稳定性以维持椎间隙高度。

本研究术后1月腰痛VAS 评分发现钛棒组低于PEEK 棒组，该结果可能是由于钛棒系统的坚强内固定特性提供了更牢靠的术后早期稳定性，而PEEK 棒系统在融合术后早期可能椎体间仍保留一定程度的活动度，导致疼痛的发生，这也提示在临床应用PEEK 棒系统时需要更加注意术后早期患者腰部的保护。尽管如此，随着术后恢复以及椎间隙的融合，两组间疼痛评分均差异无统计学意义。

骨量是腰椎融合的重要影响因素［36］。而在骨质疏松的高龄患者中，由于骨量低以及骨的生长相对缓慢，选择PEEK 棒等良好的内固定材料以改善应力分布，促进椎间融合具有重要意义。此外，行PEEK 棒内固定时可减少对邻近节段关节囊软组织的损伤，在一定程度上可减少邻近节段的退变［37］。因此，改善应力分布和减少临近节段的软组织损伤可能是PEEK 棒促进椎体融合的原因。

本研究仍存在一定局限性：（1）研究可能存在一定的偏倚，所纳入的研究均非随机对照试验。（2）所纳入的患者均为腰椎退行性病变，但各研究间术前患者的诊断不尽相同。在部分研究中存在多节段手术的患者，尽管多节段手术的患者在PEEK 棒组以及钛棒组的分布差异无统计学意义，但是对结果可能存在一定影响。（3）本文仅一篇来自于国外文献，可能存在一定的发表偏倚。（4）缺乏术后远期的随访数据，需要更加长期的随访以进一步论证PEEK 棒系统的远期疗效。

综上所述，在腰椎融合术治疗腰椎退行性疾病中，相对于经典的钛棒坚强内固定系统，使用PEEK 棒系统可促进椎体融合，并且获得与钛棒系统相似的治疗效果。