脊柱矫形术后近端交界性后凸的研究现状

王耀辉 张延斌 肖斌

随着脊柱矫形理念与技术的更新迭代，脊柱矢状面平衡越来越受到脊柱外科医生的重视。早在1989年，Bernhart等［1］就提出了在正常情况下，脊柱矢状面上单个节段的后凸角度不应大于5 °。近年来，在矢状面参数的相关研究中，矫形术后近端交界性后凸（proximal junctional kyphosis，PJK）引起了广泛关注。PJK的定义最早由Glattes等［2］提出，近端交界区域位于近端固定椎（upper instrumented vertebra，UIV）的下终板与其头端第二个椎体（UIV+2）的上终板之间，二者间在矢状面上的成角为近端交界角（proximal junctional angle，PJA），同时满足PJA≥10 °且与术前相比进展至少10 °即可诊断为PJK。PJK在成人脊柱侧凸术后的发生率可高达61.7%，而目前发生率集中在17%～46%之间，严重的PJK可导致患者出现脊柱骨性、韧带等软组织或内固定结构失效和机械不稳定，导致局部疼痛或下肢神经症状，甚至需接受手术治疗［2-8］。目前，关于PJK发生机制的研究不在少数，其发生的危险因素大致包括年龄、骨密度、体质量指数、胸后凸、骨盆投射角（pelvic incidence，PI）等患者相关因素，以及手术入路、近远端固定椎位置、连接棒材料等手术相关因素［9-13］。

一、PJK及近段交界性失败

1.PJK定义的争论：随着近年来对脊柱矢状位平衡研究的深入，部分学者对PJK定义提出了质疑。Helgeson等［14］研究了283例接受矫形手术的青少年特发性脊柱侧凸（adolescent idiopathic scoliosis，AIS）患者，提出PJK应该定义为术后交界区域后凸≥15 °。Hostin等［15］基于一项成人脊柱畸形手术的多中心回顾性研究结果也提出了相似的观点。Bridwell等［16］发现在接受矫形手术的成人脊柱侧凸患者中，当将PJK角度定义为≥20 °时，PJK的其发生风险与高龄、融合至下胸椎（T8及以下）、肥胖和融合至骶骨等因素显著相关。Kim等［17］发现PJK > 20 °的患者脊柱侧凸研究学会（scoliosis research society，SRS）-22评分量表中自我形象部分改善部分的打分明显低于PJK < 10 °组。Scheer等［18］对226位脊柱外科医生进行调查后发现，86.2%的医生认为UIV与其头侧2个椎体之间的后凸角度≥20 °作为成人脊柱畸形术后PJK的角度更加合理。

2.PJK临床症状：虽然多项研究提示PJK患者和非PJK患者在术前术后SRS或功能障碍（Oswestry disability index，ODI）评分的改善方面差异无统计学意义，但仍有部分PJK患者腰背疼痛、神经功能损伤以及外观异常等症状严重影响生活质量，需要接受翻修手术［11，14，16-17，19-20］。Hart等［21］提出行多节段腰椎融合后应预防近端交界区域急性塌陷现象的出现，后提出近端交界区失败（proximal junctional failure，PJF），并将其定义为：PJA≥10 °，且至少包含下列表现之一：UIV或UIV+1（UIV头侧第一个椎体）椎体的骨折、后方韧带损伤、UIV的内固定脱出［22］。Yagi等［23］将PJF定义为有临床症状且需要接受手术治疗的PJK，在其报道的1 668例接受手术治疗的成人脊柱畸形患者中，PJK的发生率为22%，而1.4%的患者因疼痛、神经功能损伤或头下垂等原因接受了手术治疗，即发生了PJF。Lau等［24］指出PJF是PJK中的一个特殊部分，它包括后凸与椎体或后方韧带的结构性破坏，并发现PJF的患者会有疼痛、神经功能缺损、行动困难、社会隔绝或水平凝视困难等表现。某电子问卷调查显示，90.7%的参与者认为导致神经功能损伤、疼痛、PJK、内固定拔出或其他需要手术翻修的融合节段上端发生的失败最符合PJF的定义［18］。在目前关于PJK的报道中，其发生率由于PJK的定义以及随访时间的不同存在较大的差异，绝大多数集中在17%至46%之间［2，11，15-16，20，24-26］。PJK发生的危险因素主要包括两大方面：患者相关危险因素和手术相关危险因素。

二、PJK相关危险因素

1.与患者相关的危险因素：与患者自身相关的危险因素主要包括年龄、骨密度（bone marrow density，BMD）以及体质量指数（body mass index，BMI）等。研究发现年龄大于55岁者，脊柱术后PJK的发生率较高，且风险随年龄增长而增加；随年龄变化的椎间盘、退变的小关节以及背伸肌肉力量减弱可能是高龄促进PJK发生的原因［17］。Yagi等［27］发现在年龄、BMI、椎体融合数量、PI与腰前凸（lumbar lordosis，LL）匹配程度、脊柱矢状位轴（sagittal vertebral axis，SVA）等指标相似的情况下，BMD检查T值 < -1.5的患者PJF的发生率显著增高。除骨量减少外，肌肉减少症也被认为是导致退行性腰椎手术术后邻近节段疾病发生的独立危险因素［28］。Hyun等［3］发现，更低的BMD，以及T10-L2节段较低的肌肉含量和较高的脂肪退变均为PJK发生的危险因素。Helgeson等［14］发现在随访的283例行后路脊柱融合的特发性脊柱侧凸患者中，PJK组（PJK≥15 °）患者BMI明显高于非PJK组。肥胖和体重增加也可导致交界区域应力增大进而增加发生PJK的风险［29］。

2.与手术相关的危险因素：脊柱矫形患者的手术入路，固定节段及UIV和远端固定椎（lower instrumented vertebra，LIV）的选择，矢状位序列的矫正情况和内固定装置的选择等均被证实与PJK的发生率相关。（1）手术入路：Kim等［30］对193例行后路节段性脊柱固定的青少年特发性脊柱侧凸患者进行研究，经过平均7.3年随访，发现PJK的发生率是26%（50例），且在术后2年内无明显进展。PJK发生危险因素包括：胸廓成形术、术前过度胸椎后凸畸形（T5-T12 > 40 °）以及钉钩混合系统（近端钩联合远端椎弓根螺钉，相对于单纯全钩系统）的应用。胸廓成形术可能会影响脊柱-胸廓整体的稳定性，进而对固定节段产生更多压力。Kim等［26］在纳入242例青少年或成人特发性脊柱侧凸患者的回顾性研究中发现，前后路联合脊柱融合术（相对于单纯后路而言）是术后PJK发生的最大危险因素。另一组研究团队对161例行后路长节段融合的成人脊柱畸形患者进行研究，同样认为前后路联合脊柱融合术（相对于单纯后路而言）是PJK发生的危险因素［17］。有趣的是，Yagi等［19］的研究结果与之恰恰相反，即单纯后路固定相较于单纯前路固定以及前后路联合固定术后发生PJK风险更高，这可能与具体后路手术方式（如对脊柱后方韧带、关节囊、肌肉等结构的保留程度）存在差异有关。（2）UIV及LIV的选择：同样存在较大争议的是对于UIV的选择。Wang等［25］报道后路融合至上胸椎（T4及以上）术后1.5年PJK发生风险增加。Kim等［26］也认为融合至T1-T3术后PJK发生的可能性较高。然而，Smith等［31］发现，融合至下胸椎相对于融合至上胸椎和腰椎术后出现早期近端交界性失败（early proximal junctional failure，EPJF）的现象更普遍。同样支持类似结论的还有其他研究。选择更靠近头端的椎体作为UIV能够减少PJK的发生，其中UIV位于T2椎体尾端更容易出现PJK［32-33］。一项荟萃分析指出，在接受长节段融合的成人退行性脊柱侧凸患者中，手术选择上胸椎作为UIV可显著降低PJK的发生率，然而手术时间、术中出血量均会相应增高［34］。在LIV的选择方面，长节段固定远端融合至骶骨是术后PJK发生的独立危险因素［35］。Yagi等［19］回顾性分析了157例行后路长节段融合的成人脊柱畸形患者，经过平均4.3年随访，PJK发生率为20%。融合至骶骨虽然会显著增加PJK发生的风险，但有助于避免L5/S1间盘退变和矢状面失代偿，且考虑到大部分PJK并无明显临床症状，所以仍建议融合至骶骨以保持正常矢状面序列。（3）内固定系统的选择：内固定系统的选择同样可能影响术后PJK的发生。Helgeson等［14］对283例行后路脊柱融合的特发性脊柱侧凸患者进行分析，发现与混合系统和全钩系统相比，全钉系统中PJK发生风险明显升高；全钉系统会使胸后凸（T5-T12）减低幅度较大，脊柱试图代偿整个矢状面发生的变化进而导致PJK的发生。近期的一项研究通过有限元分析的方法比较不同内固定装置对UIV椎体的负荷、拔出力以及UIV/UIV+1椎间盘负荷的大小，发现椎弓根螺钉系统对UIV的负荷最大，拔出力最高，UIV/UIV+1椎间盘负荷最小，而横突钩固定系统对UIV的负荷最小，拔出力最小，UIV/UIV+1椎间盘负荷最大，皮质骨螺钉的各项数值介于两者之间［36］。UIV内固定刚性程度降低可使交界区域机械应力的过渡更为平缓，能一定程度上避免PJK的发生［37］。研究表明，使用钴铬合金多棒内固定物（cobalt chrome multiple-rod constructs，CoCr MRCs）的患者术后发生PJK的概率是使用钛合金双棒内固定物（titanium alloy two-rod constructs，Ti TRCs）的两倍［38］。而在使用椎弓根螺钉等金属内植物固定物的UIV头端一到两个椎体添加聚酯纤维成分的椎体栓系系统（vertebral body tethering，VBT）作为桥接，可以使金属内固定的负荷更平缓的过渡到临近阶段，进而减少PJK的发生［39-40］。此外，在脊柱长节段矫形内固定手术中，预防性使用骨水泥进行椎体成型术加固UIV和UIV+1被认为可以有效的降低PJK和PJF的发生率［41-42］。

3.非融合手术与PJK：上述研究均为一次性融合手术，且研究对象多为青少年特发性脊柱侧凸或成人脊柱畸形患者，El-Hawary等［13］研究了40例早发性脊柱侧凸患儿，包括先天性、特发性、神经肌肉型和综合征型等，行后路非融合手术（26例行肋骨间撑开，16例行脊柱撑开，撑开间隔不详），经至少2年以上随访，发现PJK发生率为27.5%（11例）。其根据内固定方式的不同将患者分为两组：肋骨间撑开组与脊柱撑开组，发现无论在术后还是在末次随访时两组间PJK发生率无明显差别。内固定撑开术后PJK组的患者较非PJK组有以下特点：初次手术时较高的年龄（PJK组7.1岁，非PJK组5.0岁）、术前较大的胸后凸、较高的PI、术后较大的颈前凸等。Watanabe等［43］对88例接受后路双侧撑开生长棒矫形手术的早发性脊柱侧凸患者进行研究，经过3.9年的平均随访后，PJK的发生率为26%（23例），危险因素包括远端固定椎位于或高于L3、上胸弯≥40 °、胸后凸≥60 °等。

三、PJK的预防和手术干预指征

预防PJK并减少PJF的发生是脊柱外科医师在实施脊柱矫形手术时应当关注的重点。针对上述所提到的PJK相关危险因素，术者可有针对性的进行患者术前准备并制定相应的手术方案。SRS成人脊柱畸形委员会针对减少术后PJK的发生提出了以下几点建议［44］：（1）尽可能的在术前改善患者的BMD（6个月的治疗）；（2）矢状位序列的手术目标应充分考虑患者年龄因素（比如在老年患者中，SVA接近40 mm而非0 mm，LL接近于PI-10 °而非PI+10 °）；（3）对于术前胸后凸 > 40 °或SVA > 50 mm的患者，更倾向于选择上胸椎作为UIV；（4）在近端交接区形成“软着陆”结构，可选择椎板/横突钩代替椎弓根螺钉或选择直径较小的过渡连接棒；（5）在交界区一端将连接棒预弯出合适的后凸曲度；（6）可考虑预防性使用骨水泥加固UIV和UIV+1，特别是对于合并骨量减少或骨质疏松且UIV位于胸腰段脊柱（T9-L2）的患者；（7）注意软组织保护，尽量避免破坏交界区域脊柱后方韧带复合体、关节突关节以及椎旁肌的正常结构；（8）交接区韧带加固可能会减少PJK的发生，但目前缺乏长期研究结果的证实。疼痛、脊柱不稳、神经损伤等，往往是PJK的手术翻修适应证［11，17，45］。既往关于PJK手术干预指征报道相对较少，Scheer等［18］发现神经功能受损、严重的局部疼痛和骨折伴移位或半脱位是普遍认可的最重要的三个翻修指征，此外还包括后凸增加超过30 °、Chance骨折、椎体滑脱超过6 mm和内固定突出或外露等。

综上所述，PJK最常用的定义是指近段交界区域矢状面Cobb角≥10 °且与术前相比进展至少10 °，但近几年关于其定义的争议较多。由于研究群体、病例数量以及定义等不同，PJK发生率和危险因素的相关报道的结果差异较大。应当详细的评估患者，做好充分的术前准备，在术中恰当操作避免副损伤，并在术后对患者进行严密的长期随访，这对预防并早期处理脊柱矫形术后PJK十分重要。进一步深入探寻PJK的发病机制，创立并发展更加科学、合理的分型系统以便指导临床治疗，需要众多学者的共同努力。