腰椎CAGE 技术.doc

腰椎CAGE 技术近年来，一种新的腰椎融合技术椎体间融合器（Interbody fusion cage）在全世界范围内得到广泛的应用，极大地推动了腰椎融合手术的成功率，而有关其并发症的报道也屡见不鲜，在此将cage 在腰椎融合中的理论，适应证，并发症，及一些新的技术进行综述。1、发展历史及分类椎体间融合器的雏形来源于Bagby 设计的一种不锈钢的“篮子”Bagbybasket，它是一个长为30mm，直径为25mm 的圆柱体，其壁上有2mm 的有窗小孔以利新生骨长入，用于融合马的颈椎。其后许多学者在此基础上加以改进，发展出现在的多种cage，广泛地应用于椎间盘源性的下腰痛。根据制作的材料主要分为金属cage，碳纤维cage。金属cage 是目前应用最广泛的cage，多由钛合金制作成，又可以根据形状分为水平圆柱形与垂直环形，前者的代表为BAK(Bagbyand Kuslich)、TFC(Threaded Fusion Cage),后者包括Harms vertical cage、Syncage等。而Brantigan IF cage 作为一种新的方形碳纤维cage 也已经和后路椎弓根螺钉联合应用于临床。下面分别说明几种cage 的设计与生物力学特点。BAK：BAK 是一种中空，多孔，前端逐渐变细的带有螺纹的钛合金结构，在其中塞填骨碎片以期为融合的发生提供稳定性和必需的生物成份，无论体内还是体外的试验均已证明其有足够的强度以支撑脊柱而不会发生变形与破裂，其壁上的孔足以让新生骨长入。可以由前路或后路植入，初始时要求成对植入，现在有多种方式可以仅植入单个。TFC：RayTFC 的主体为高强度钛合金制成，外壳为经纬状三角形螺纹，内为空心的圆柱体，两端有聚乙烯箱盖以防止纤维组织长入及其内的移植骨丢失。均由后路成对植入。(见左图)Brantigan IF cage:由PEKEKK(polyether ketone ether ketone ketone)加强的碳纤维多聚体制成，其形状为中空的矩形，上下缘有齿状结构以防止拔出,临床均联合后路椎弓根螺钉一起应用。Syncage:为一种具有椭圆形表面的中空有孔的金属cage，从侧方看呈楔形，上下表面有齿状结构啮合上下椎体终板，单个由前路置入。特殊的cage异体骨cage：Kozak 等使用异体股骨环内置自体松质骨加用二枚6.5mmAO 松质骨螺钉融合脊柱，可以视为一种特殊的cage，可以应用于腰椎融合手术失败者和有感染者，具有其独特的优点。Barnes 等将带销钉的有螺纹的皮质骨（TCBDs）应用于腰椎融合手术，虽然理论上具有优势，但临床效果尚欠佳，仍需进一步研究。2、几种cage 的生物力学检测及比较生物力学试验表明: 各种设计的cage 可以明显的提高手术椎体间的即时稳定性，且相互之间没有明显的差别；Cage 的数量与置入方向对稳定性的影响不大，但侧向置入时，抗扭转的稳定性更高。Oxland 及Lund 等发现各种cage 在过伸时稳定性较差,可能主要是因为撑开椎间隙的同时小关节也受到牵张，关节面接触减少从而减弱了后侧对抗过伸的力量引起，前路手术损伤前纵韧带也起一定的作用；前路cage 较后路者扭转时的稳定性较好，可能由于后路手术损伤关节突引起或者前路cage 啮合椎体的方式不同所致，具体原因仍需进一步研究。相比较金属的cage 而言，碳纤维cage 的优势在于(1)可以透过射线，从而可以直接观察到新生骨生长情况；（2）与皮质骨具有相同的弹性模量，从而将对其内填塞 的移植骨的压力减至最小，并减少负重时cage 与椎体骨之间的微运动。不足之处在于它不能单独使用，必须联合应用后路椎弓根螺钉；以及存在碳纤维微粒的脱落。3、基本理论椎间融合器的产生是建立在“撑开压缩”（distractive-compression）理论的基础上的。无论何种融合器对椎间隙均具有撑开作用，使椎间盘的纤维环，前后纵韧带均处于张力状态，后者以及肌肉的动态收缩与垂直的自身体重又对融合器产生压缩作用，从而有助于稳定融合器。另外，融合器位于前柱上，是在脊柱最大承重轴的融合，并通过螺纹或齿状结构以及所谓的界面固定作用，产生很好的即时稳定性。恢复了椎间隙高度，可以促使载荷通过前柱传导，增加神经根管的容积，防止平背畸形的发生。4、手术注意事项注意终板的保护：手术中要注意保护骨性终板，否则容易发生术后早期椎间隙的塌陷; cage 的合适放置：Taylor 等认为椎体中线的两侧各5mm 为“安全区”，如果cage 的位置过于外侧，容易导致神经根刺激。手术中要注意椎体中线的辨别，椎体前侧血管的中线不等于椎体的解剖中线，建议手术中在x 线监视下决定中线；注意椎间隙的撑开：维持cage 稳定性的力量来自于牵张的纤维环的回缩力，肌肉的收缩，重力及摩擦力，因此，在钻孔和置入cage 之前，撑开椎间隙是极为重要的一个环节，撑开的力量以达到恢复生理弯曲为准。cage 尺寸的选择：离体试验中，切除关节突关节后，随着cage 的增大，运动单位的侧屈与扭转稳定性均增高。Ray 认为，TFC 的合适的位置是沉入上下椎体终板各3mm，如果cage 选择得太小，就不能很好的咬合终板，导致稳定性下降，cage 移位，融合失败，同时，就不能有效的撑开椎间隙，也就不能起到神经孔减压的目的。 后路手术中小关节的处理：虽然Ray 认为手术中TFC 提供了足够的稳定度，可以切除小关节与椎弓根，但生物力学实验中切除双侧关节突后无论cage 的大小，扭转与前屈时脊柱的稳定性均明显小于正常，故还是要尽可能地多保留小关节。前路手术中前纵韧带的处理：切除椎体前侧结构后，脊柱无论在屈曲、过伸还是侧屈时蠕变均增加，影响了脊柱的稳定, 故前路手术中要注意尽量保留前纵韧带以增强脊柱的即时稳定性。5、手术适应证目前的手术适应证还存在一定的争议，多数作者认为慢性的、严重的、致残性的椎间盘退变性腰痛伴或不伴神经根性疼痛；一度以内的腰椎滑脱；无滑脱的腰椎峡部裂；椎间盘切除术后再手术者；腰椎不稳定致腰腿痛；经长期保守治疗无效为cage 手术的适应证。加用后路椎弓根螺钉系统还可用于可复位至一度以内的二度或以上的椎体滑脱；腰椎间盘源性疼痛伴有椎管狭窄；伴有骨质疏松。后二者可用经棘突至关节突关节的螺钉替代椎弓根螺钉。6、手术禁忌征既往有椎间植骨融合手术史；椎间隙高度狭窄估计无法有效撑开者；椎间隙有明显的终板硬化者；严重的骨质疏松；恶性肿瘤； 全身或局部的活动性感染；过度肥胖；妊娠；脉管系统疾病；重度椎体滑脱估计术中无法复位至一度以内者；广泛的硬膜外疤痕形成，无法安全游离马尾神经者。7、发症及防治近年来关于cage 手术的并发症的报道屡见不鲜，多数是与手术操作有关。围手术期并发症包括死亡，出血，感染，神经根损伤，硬膜撕裂，泌尿系损伤，逆行射精等，这就要求手术者对解剖以及常规融合手术的熟悉。前路手术（包括腹腔镜下）术后并发症包括：医源性椎间盘突出：表现为术后一周内出现放射性腰腿痛，常见于前路腹腔镜手术者，原因在于由于没有很好的识别椎体的中线，cage 的位置放置得太靠外，引起极外侧椎间盘突出压迫上位神经根，处理方法为后路减压摘除突出的椎间盘。早期cage 松动移位， x 线证实后可再次手术摘除cage；滑液囊肿形成，为少见的并发症。表现为术后一周出现的下肢放射痛，经CT 证实为椎管内滑液囊肿形成压迫神经根，可手术减压；术后肠梗阻。后路手术并发症包括假关节形成：表现为长期持续的下腰痛，诊断的最敏感的指标为屈伸位侧位片，晚期可出现金属骨交界处的透亮区，cage 的下沉，椎体的硬化等，处理的方法为后路减压，加用椎弓根螺钉与自体髂骨移植。为防止融合的失败，Macffee 推荐“ream long and cage short”技术（钻孔较长而cage 选择较短），在cage 的前方放置自体髂骨片，同时也有助于术后观察骨桥形成；cage 向后突入椎管导致医源性椎管狭窄：表现为腰背痛合并臀，腿部疼痛，处理的方法为后路减压，探察神经根，取出cage，该类患者一般术后都遗留慢性腰背痛症状。硬膜外瘢痕形成：多可经MRI 证实，症状严重者可考虑行手术切除瘢痕；蛛网膜炎。此外，Tullberg 还报告了一例使用碳纤维cage 的融合失败的患者再次手术证实发生了cage 破裂，手术中发现硬膜与神经根周围都已被脱落的碳颗粒染成黑色。另外还存在的问题是cage 技术实质上是一种融合技术，会产生融合节段邻近节段的不可避免的退变加速。8、关于cage 的几个问题融合与否判定的标准：如何判定是否达到成功的融合，这是一个目前争论很多的问题。毫无疑问，x 线片上看见连续的骨小梁通过cage 周围连接于上下终板是融合的明确指征，但临床上常见x 线片上没有明显的骨桥形成。多数作者认为，屈伸位片是一种可靠的观察融合的方法，对有疑问者，矢状位CT 重建片是一个很好的手段。Kuslich 推荐的融合标准为：（1）椎间隙中骨桥形成；（2）屈伸位片上活动小于5 度；（3）cage 周围无透亮区；（4）矢状位CT 片上有骨桥从上位椎体到达下位椎体。但也有不少作者认为以屈伸位片判断融合与否是不可靠的，Fraser 报道的一组病例，以x 线片上骨小梁形成和/或屈伸位片无活动以及CT 重建为标准，二年随防单节段与双节段融合率分别为78与71，但相同病例十年随访融合率则分别变为91与51，说明上述标准还存在一定的局限性。临床疗效的问题：多数文献报道cage 技术可以获得极其满意的临床疗效，但Elias 等报道的一组67 名单纯使用cage 的后路椎体间融合（PLIF）手术病人中，42的患者在三个月后有持续的下腰痛，15的患者在一年以后仍然存在，14 名患者因为下腰痛及脊柱不稳定而再次行横突间融合，另外还存在各种并发症，因此有必要对cage 的临床效果进行进一步的观察。单节段的椎间盘源性疼痛是否需要融合：椎间盘源性疼痛是否需要手术是一个存在很久的问题，至今仍无定论，部分学者认为该类患者有自愈的可能，主张保守治疗，但多数学者均把椎间盘源性疼痛作为cage 的主要手术适应征，并认为单纯切除椎间盘进一步加重椎间隙狭窄，导致更严重的根管狭窄，加重节段不稳，加用椎体间融合可以恢复扭转和轴向压缩的力量，有助于恢复脊柱的稳定性。另有作者认为多数的椎间盘清创只需行单纯的椎板开窗及退变的椎间盘切除，只有少数需行全椎板切除影响手术后腰椎稳定性的患者才考虑行同期cage置入手术。椎间盘突出症是否需要一期行融合手术：单纯椎间盘髓核摘除作为治疗椎间盘突出症的方法已经有悠久的历史，Takeshima 等认为虽然术后存在椎间盘再突出、椎间隙高度丢失等不利影响，但相比较手术的创伤等而言，一般不需要同期行融合手术。但Yorimitsu 等经过长期随访则认为长期结果不令人满意，建议术前存在椎间盘退变的年轻患者应该考虑一期行脊柱融合。手术的进路选择：目前的手术方式包括前路开放、后路及腹腔镜下前路手术。前路椎体间融合（ALIF）相比后路椎体间融合（PLIF）的优点在于：避免了背部肌肉、神经的破坏；椎间盘切除得更加彻底；减少了神经牵拉的危险：可以放置更加大的cage；住院时间更短；避免了破坏脊柱后路结构，减少了术后不稳定的可能。Wong 等发现多数亚洲人后路放置两个cage 需要次全甚至完全切除双侧小关节，增加了术后不稳定因素。因此，对于单纯使用cage行融合手术者，我们认为以前路为宜。由于腹腔镜手术的微创性，目前L5S1节段采用腹腔镜手术已经成为标准术式，而L45 节段则由于需要在腹主动脉分叉处结扎髂腰静脉，牵开腹主动脉，有损伤主动脉与骶前静脉丛的可能，因此Zdeblick 等认为当主动脉分叉在L45 之上时可采用腹腔镜手术，反之采用前路经腹膜后小切口手术为宜。McAfee 等则推荐腹腔镜下侧方经腹膜后手术进路，横向置入12 枚较长的cage，可有效地减少并发症的产生。但对于需要加用后路内固定的患者，仍应采用后侧进路。赵杰等推荐切除一侧小关节，从腰椎侧后方斜向置入单枚BAK，再经棘突根部向对侧小关节植入一枚小关节螺钉的术式，经生物力学测试可提供足够的稳定性，海涌等用此术式治疗单节段腰椎退变不稳并神经根管狭窄取得满意的疗效。9、目前的新发展cage 手术的目的