颈椎前路椎间盘切除融合术术后发生轴性症状的列线图预测模型构建

沈天宇,尚 晖

(湖北医药学院附属太和医院脊柱外科,湖北十堰 442000)

颈椎前路手术是脊柱外科的常见手术方式,被用于治疗颈椎肿瘤或结核、颈椎外伤、颈椎间盘退行性疾病等[1]。颈椎前路椎间盘切除融合术(ACDF)由ROBINSON[2]在1955年提出,得到脊柱外科医生的广泛应用并取得了良好的效果,其具有直接去除致压因素、通过椎间植入物恢复椎间隙高度和即刻恢复颈椎稳定性的特点,被认为是治疗合并脊髓或神经根压迫且存在相应临床症状的颈椎病或颈椎间盘突出症患者的“金标准”[3]。但研究人员在随访过程中发现ACDF术后并发症并不少见,主要包括轴性症状(AS)、吞咽困难、声音嘶哑、颈部血肿及内固定相关并发症等[4]。AS的概念最早在1996年由HONOSON等[5]提出,通常被定义为术后颈椎出现长期的颈部、肩胛周围或肩背部疼痛,并且常伴有颈背部肌肉紧张、酸胀、僵硬等不适感[6]。作为术后颈椎常见的并发症之一,其发生率高达4%～46%[7]。AS具有持续时间长、治疗效果欠佳等特点,对患者的预后影响较大。尽管AS逐渐受到越来越多的关注,但与后路手术相比,关于颈椎前路手术后发生AS的临床研究相对少见,其发生机制和影响因素尚不明确,无法做到有效的预防。本研究回顾性分析接受ACDF治疗的颈椎病患者临床资料,分析术后发生AS的危险因素,并以此构建列线图预测模型,以期为临床有效预防提供依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料

回顾性分析本院2019-2021年行ACDF的184例颈椎病患者的临床资料。纳入标准:(1)神经根型、脊髓型颈椎病和后纵韧带骨化症,诊断明确,保守治疗无效;(2)病变节段≤2个;(3)年龄>18岁;(4)由同一团队完成手术且术后未发生脊髓损伤、脑脊液漏、感染及C5 神经根麻痹等并发症。排除标准:(1)颈椎先天畸形和脊髓空洞症;(2)有颈椎外伤、肿瘤、强直性脊柱炎、肩周炎病史,以及既往颈椎手术史;(3)其他系统性严重功能障碍;(4)随访资料不完整。根据纳入和排除标准排除病变节段≥3个8例,术后脑脊液漏3例,随访资料不完整15例(出院后未及时到医院复查或电话失访),最终共纳入随访资料完整、随访时间超过1年的患者158例。根据术后有无AS将患者分为AS组(45例)和非AS组(113例)。

1.2 方法

1.2.1手术方法和术后处理

手术均由同一团队完成。患者静吸复合麻醉成功后,取仰卧位,头后仰,颈肩部垫软枕,术前定位于责任椎间隙,常规术野铺巾消毒。于右颈部平对定位线取横切口,逐层切开皮肤、颈阔肌,顿性分离颈前肌肉间隙,自颈部内脏鞘和血管鞘之间进入,显露椎体前缘,以长约1 cm的短针头插入椎间隙,经C臂透视定位确定责任椎间隙无误。切开责任椎间隙前纵韧带至两侧颈阔肌,在责任椎间隙上下椎体安装Caspar颈椎撑开器适度撑开,以尖刀切开责任椎间盘纤维环,以枪钳、髓核钳和刮匙逐步切除椎间盘组织、椎体后缘骨赘及钙化的后纵韧带。以刮匙彻底刮除椎间盘上下软骨终板,椎间隙试模后,选择合适型号的椎间融合器,填入同种异体骨或自体骨,并将融合器植入已减压的椎间隙。在责任椎间隙上下椎体前方安装颈椎前路钛钢板,固定牢固后经C臂透视确认钛钢板及螺钉位置正常。彻底止血,冲洗伤口后留置引流管,逐层缝合关闭切口。术后常规使用抗菌药物治疗3 d,24～36 h视引流量情况拔除引流管,术后24 h复查无静脉血栓后可佩戴颈托下地活动,常规行颈托外固定保护3周。

1.2.2AS评估

患者术后发生AS的评定根据曾岩等[8]拟定的评定标准进行评估,参数包括颈部疼痛、酸胀、无力和僵硬等,根据其对患者日常生活和工作的影响程度及颈部肌肉压痛和痉挛进行评级,其中评定为可和差者为有AS,优和良者为无AS。

1.2.3临床指标

包括患者的性别、年龄、BMI、吸烟史、糖尿病史、病程、疾病类型、病变节段数目、手术时间及术中出血量等。术前及术后采用日本骨科协会(JOA)评分[9]评定患者颈髓功能的改善情况并计算颈髓功能改善率,颈髓功能改善率=[(术后评分-术前评分)/(17-术前评分)]×100%。

1.2.4影像学指标

对手术前后的正侧位和屈伸动力位X线片资料进行记录和测量。颈椎融合节段曲度:在颈椎中立侧位测量,自融合节段上位椎体的上缘作切线,自融合节段下位椎体的下缘作另一条切线。分别作两条切线的垂线,两条垂线的夹角即为融合节段曲度,正常生理曲度为前凸,记为正值,后凸记为负值,分为无后凸、轻度后凸(后凸角<5°)和明显后凸(后凸角≥5°)[10]。颈椎活动度:分别测量过伸位和过屈位X线片上C2～C7Cobb角,两角度之差即为C2～C7的颈椎活动度[11]。椎间隙高度变化:测量术前、术后侧位X线片手术节段上位椎体下终板与下位椎体上终板之间的高度差计算椎间隙高度变化,分为≤2 mm、>2～<5 mm、≥5 mm[12]。

1.3 统计学处理

2 结 果

2.1 基本情况

本研究共158例资料完整的病例纳入研究,其中男83例,女75例,年龄(52.12±7.42)岁;病程(14.11±3.30)个月;脊髓型颈椎病99例,神经根型颈椎病48例,后纵韧带骨化症11例;病变节段:单节段105例,双节段53例;随访时间(15.30±4.96)个月;AS发生率为28.48%。

2.2 临床和影像学指标比较

两组在性别、年龄、病程、疾病类型、吸烟史、糖尿病史、病变节段、颈髓功能改善率、手术时间、术中出血量、手术前后颈椎活动度、术前颈椎融合节段曲度等方面比较差异均无统计学意义(P>0.05),在BMI、颈椎活动度丢失值、术后颈椎融合节段曲度、椎间隙高度变化等方面比较差异有统计学意义(P<0.05),见表1、2。

表1 两组患者临床指标比较

表2 两组患者影像学指标比较

2.3 多因素logistic回归分析

logistic回归分析显示,术后融合节段为轻度后凸或明显后凸、颈椎活动度丢失、椎间隙高度变化≤2 mm或≥5 mm是ACDF术后发生AS的独立危险因素,见表3。

表3 多因素logistic 回归分析ACDF术后发生AS的危险因素

2.4 列线图预测模型的构建

将上述多因素logistic回归分析筛选出的独立危险因素构建ACDF术后发生AS的列线图预测模型,见图1。

图1 预测ACDF术后发生AS风险的列线图

2.5 列线图预测模型的评价

列线图预测模型的AUC为0.818,该模型的预测价值较高,见图2。重复抽样1 000次后,一致性指数为0.818,模型具备较好的区分度。模拟曲线和实际曲线走势基本一致,列线图预测模型具有较好的一致性,见图3。

图2 ROC曲线分析

图3 预测ACDF术后发生AS的列线图模型校正曲线

3 讨 论

颈椎病是临床上常见的退行性疾病,主要是由于颈椎间盘、相邻椎节退变及其继发性改变刺激或压迫神经根、脊髓或血管,并引起与之相关的临床症状和体征,严重影响患者的生活质量[14]。手术治疗颈椎病的主要目的是终止颈椎病相关病理变化对神经组织造成的持续性和进行性损害[15]。ACDF是目前治疗颈椎病常用的手术方式,其不仅可以直接减压,而且还可以在术中恢复椎间隙的高度和颈椎前凸,通过前内固定系统实现颈椎的即时稳定性,但部分患者术后会出现AS[16]。ARNOLD等[17]对313例接受ACDF患者的研究发现,在1年的随访期间有38%的患者术后发生AS;LIU等[18]报道ACDF术后AS的发生率为27.3%,与本研究结果相似。

本研究结果显示,患者术后颈椎活动丢失、融合节段曲度及椎间隙高度变化与AS的发生密切相关。作为融合手术,ACDF术后融合节段将不可避免地出现生物力学环境变化,最终可能导致颈部僵硬及活动受限等情况发生[4]。HOU等[19]研究发现,单节段和双节段ACDF术后颈椎的整体活动度较术前均明显下降(P<0.05),分别由术前49.7°和50.7°下降至术后3个月的27.4°和30.1°,并在术后1年增加至32.3°和34.2°,提示ACDF在术后早期会限制颈椎的活动度但通过邻近节段的代偿机制颈椎活动度会有所增加。曾岩等[8]研究发现ACDF术后颈椎整体活动度明显下降,并由于相邻节段的活动度代偿性增加导致相邻节段的不稳,最终导致AS的发生。CASPAR等[20]研究发现,颈椎前路手术后颈椎活动度和活动度的丢失与AS呈正相关,但很难确定颈椎活动度的丢失是术后发生AS的危险因素还是AS导致的后果。UEHARA等[21]的一项随机对照试验证明,通过术后早期有效的颈部活动康复锻炼能够维持颈椎活动度,从而降低AS的发生率。本研究结果显示,术前和术后的颈椎活动度与AS的发生无明显相关性,但颈椎活动度丢失与AS的发生有关,并且是独立危险因素。因此,在临床工作中可以通过让患者积极有效地进行颈部活动功能锻炼,尽可能地减少术后颈椎活动度丢失,达到减少AS发生的目的。

ACDF手术过程中利用椎间撑开技术扩大椎间隙是必要的操作,其目的是获得更好的减压视野、恢复颈椎曲度及融合节段椎间隙高度,同时压缩的黄韧带被撑开后还扩大了椎管和椎间孔,起到间接减压的作用[22]。但手术过程中撑开高度往往难以把握,导致过度撑开或撑开不足的情况。WEN等[23]通过施加牵引力逐步撑开椎间隙,发现ACDF术中撑开椎间隙所需的牵引力在椎间隙高度变化为1～6 mm时缓慢增加,但当椎间隙撑开6 mm以上时所需的牵引力急剧增加,而牵引力开始急剧增加的高度即为最佳撑开高度,此时黄韧带处于完全舒展状态,但当椎间隙撑开高度变化>6 mm时椎间隙处于过伸状态,韧带伸展过大。KAWAKAMI等[12]的研究发现,当椎间隙高度变化≥5 mm时颈椎后方的肌肉及韧带处于紧张状态,AS的发生率明显增加。李华等[24]认为在椎间隙撑开的过程中,当椎间隙撑开高度变化值<2 mm时,即使患者在随访时融合节段达到了骨性融合,但由于颈椎整体处于力线不稳状态,AS的发生率会增加。胡晓明[25]研究发现,术中椎间隙撑开高度变化>6 mm时颈椎的即时稳定性并没有增加,同时使颈椎后的韧带复合体和关节囊还处于紧张状态,导致AS的发生率增加。如果椎间隙处于过度撑开状态,可能会导致关节囊及韧带的损伤、上下椎间关节距离增加,严重时甚至造成脱位或半脱位,引起椎间关节囊中的椎间韧带张力过大并对窦锥神经进行机械刺激导致AS的发生。如果椎间隙撑开不足,椎间高度及颈椎曲度得不到良好的重建,颈椎整体处于力线不稳的状态,产生颈肩部的不适感和肌肉痉挛,同时长期的不稳定刺激椎间结构的增生导致骨质增生和AS的发生率增加。本研究结果显示,当椎间隙高度变化≤2 mm或≥5 mm都与ACDF术后AS的发生有关,且为独立危险因素。因此,通过制订合理的手术方案,适度撑开椎间隙,植入合适型号的椎间融合器,能避免椎间隙过度撑开和撑开不足,降低ACDF术后发生AS的风险。

颈椎生理曲度能起到缓冲纵向压力,保护脊髓、神经根及血管的作用。正常的颈椎生理曲度是轻度凸向前方,当颈椎出现反弓及后凸时,可能导致髓腔变小出现脊髓、神经根受压表现。同时为了使头部保持平衡,颈后方肌肉软组织承受了更大压力,导致颈部疲劳或疼痛。王海波等[26]研究发现,颈部的小关节囊、肌肉韧带复合体因为颈椎曲度异常而处于紧张状态,分布于韧带周围和小关节囊的神经缺血、张力增加,导致AS的发生。此外,曲度不良还会造成相邻节段应力变化,加速相邻节段退变和颈椎不稳,加重AS。CHEN等[27]的一项随访时间超过5年的回顾性研究发现,节段性颈椎后凸与AS之间存在相关性,但未对其原因进一步讨论。曾岩等[10]对67例接受颈椎前路减压融合术患者的研究发现,前路手术后融合节段后凸是一种较为普遍的现象,认为节段性后凸是由于在颈椎轴向应力的作用下,术后尚未融合的植骨块向上下椎体较软的松质骨内塌陷和二者接触面骨质吸收共同造成的。尽管随着具有前高后低形态椎间融合器和前路钛板的广泛使用,有效减少了术后融合节段骨质的吸收和塌陷引起的后凸[28]。但当颈椎节段性后凸矫正不佳使颈椎正常生理曲度变小或后凸形成时,可能对颈部肌肉、项韧带及深部的关节囊组织造成牵拉,在颈部活动时更容易出现劳损并发生AS。本研究结果显示,术后颈椎融合节段后凸是ACDF术后发生AS的独立危险因素。对于术前存在颈椎曲度不良或呈现节段性后凸的患者,通过术前调整体位预先恢复颈椎曲度、术中打磨椎间隙时应将椎间隙修复成前窄后宽的凹槽、使用椎间融合器联合前路钛板减少骨质的吸收和塌陷的发生以达到减少融合节段后凸和尽可能恢复其生理性前凸的目的,从而降低ACDF术后发生AS的风险。

ACDF术后一旦发生AS将可能直接影响患者的生活质量和临床预后。虽然这种颈肩部的不适感多数情况下会在3～6个月内逐渐缓解至完全消失,但有研究发现少数患者AS的持续时间相较于其他患者明显延长,最长可达10年之久[29]。因此,建立一个清晰直观的列线图模型用于预测ACDF术后发生AS的风险,从而通过相应手段预防具有重要意义。本研究的创新点是在单因素分析和多因素logistic回归分析筛选出危险因素后,根据结果建立了预测ACDF术后发生AS风险的列线图模型。绘制ROC曲线证明该模型具有较高的预测价值,模型的区分度和一致性较好。

综上所述,颈椎融合节段后凸、颈椎活动度丢失、椎间隙高度变化≤2 mm或≥5 mm是ACDF术后发生AS的独立危险因素,基于这些危险因素建立的列线图预测模型区分度和一致性良好,预测价值较高,可为临床医师预防术后发生AS提供指导。