脊柱的微创治疗.doc

腰椎微创技术概况 综述 王善琛 审校 王建华 夏虹 广州军区广州总医院骨科二区 （510010）前言：腰椎是脊柱上承接生物机械应力最多的部位。由于其独特的椎体形态、小关节面的走向、椎弓根和椎板的大小及倾斜度而区别于颈椎和胸椎，其上承胸椎下接骶椎，处于两个应力交界区。这样，腰椎可并发多种病理改变，最常见的是椎间盘突出，它常常合并腰背痛或者坐骨神经痛。同时，大部分脊柱疾病都累及腰椎，所以，当前许多微创技术最初是从解决腰椎的相关病理、症状基础上发展起来的，此后才被应用于脊柱其它部位解决相似问题。 在1892年，Smith于美国首次报道了1例通过腰椎椎板切除术治疗由于椎体骨折引起的进行性下肢麻痹的病例。虽然坐骨神经痛作为一种症状，曾多次在内科医生、科学家、学者的著作中出现过，但是关于坐骨神经痛的病因科学的研究却始于二十世纪初期，而其真正的病因在那时仍然是个谜。也许，Krause是最早行腰椎间盘摘除术的人，他在1909年，通过切除椎板经硬膜内入路切除椎间盘【1】。当时，他认为被切除的椎间盘物是个内生软骨瘤。1911年，Goldthwait和Middleton及Treacher报道了破裂的椎间盘的描述。但是关于椎间盘的突出的发生和认识并没有被当时的医学界所认可，此后便沉寂了近20年。在这段时期里，也有些发表的报道把突出的椎间盘当作良性的软骨瘤，认为其可以导致坐骨神经痛。1929年，Schmorl报道了椎间盘中瘤样肿块的发现，他认为这是脱出的髓核组织，合并退变或损伤的纤维环，认为那样的瘤样物没有任何的临床意义。1929年，Dandy也报道了2例突出的椎间盘压迫马尾的病例，指出两例致病物与椎间盘组织相一致，并强调他们的病因是外伤，而不是肿瘤物，此后再没有相似的报道，直到1934年，Mixer和Barr在新英格兰医学杂志发表了腰椎间盘突出与坐骨神经痛的直接相关性一文。详细介绍了通过腰椎板切除对突出的椎间盘摘除的手术操作方法。他这种手术入路需要切除大部分椎板，通过椎管内行椎间盘切除术。在此后的几十年，Mixter和Barr的手术方式一直是治疗腰椎间盘突出症的主要术式。1953年，Cloward提出了腰椎间盘突出症的另一种治疗方法，称之为后路腰椎体间融合术（PLIF）。Cloward的PLIF术式由于治疗第二次世界大战中在夏威夷珍珠港伤员而迅速发展。自此，各种各样的像PLIF的椎体融合术根据其相应的临床适应症和优势相续提出来，如，TLIF ,ALIF。但是PLIF术式的应用为脊柱的治疗奠定了基础。1956年，Hodson和Stock提出了前路椎体融合术，它被认为是处理椎体前方病变最佳方式，且可以避免对后方结构的损伤。虽然腰椎间盘突出症的手术切除椎间盘治疗方案自Mxiter和Barr被广泛认可后，但是这种手术技术伴随着不断升高的病发率及风险性，有着许多相关限制，为了减少此术式的发病率， 1960年代中期开展了脊柱的显微镜微创技术，70年代由Yasargil发展，这种技术最初是被用来治疗颅脑疾病的。由于显微镜的应用，革新了脊柱外科领域，相较于先前的手术方法而言，显微镜技术具有小切口、少失血量、病症位置的可视化、住院时间的缩短及早日术后康复等众多优势。1968Sachdev开始使用双目显微镜行腰椎椎间盘显微切除术，但是最初的腰椎的腰椎间盘显微切除手术操作方法是由Yasargil和Caspar于1977年报道的。可是腰椎间盘显微切除术却并没有获得推广和全世界的认同。1978年，神经外科医生Williams发表了一篇对532名患者的腰椎椎板开窗椎间盘显微切除术的临床报道，其大部分患者是来自Las Vegas的舞女，她们希望能够尽量减少瘢痕生成和早点返回工作，而Williams的高的手术成功率使得显微椎间盘切除术得到广泛认可。，通过一侧的椎板切除以获得对椎管狭窄同侧和对侧中央和椎间孔的减压的腰椎椎板成型术由1990年McCulloch提出使用显微镜技术和特殊仪器，通过一侧的椎板切除对椎管狭窄同侧和对侧的中央及椎间孔同时减压的腰椎椎板成型术。化学髓核溶解术，经皮髓核切除术，自动经皮髓核切除术、经皮激光椎间盘切除术和椎间盘内电热治疗术虽然针对腰椎间盘突出症的外科技术在某种程度上得到普及，但是它们需要损伤此节段的软组织和骨质。为了减少手术操作损伤度，有些学者开始尝试对腰椎间盘突出症另一种治疗方法。1964年，Smith首次报道了化学髓核溶解术，通过对腰椎间盘内直接注射木瓜凝乳蛋白酶，水解椎间盘内非胶原蛋白以达到髓核组织的解聚，释放出硫酸软骨素和硫酸角质素，因此改变髓核组织的完整性。木瓜凝乳蛋白酶是从番木瓜浆液中提取的蛋白水解酶，由Jansen和Balls首次于1941年分离出来，他们发现在兔耳上注射此物质能够导致耳下垂。但是基于各种随机性临床试验，化学髓核融合术与传统开放手术相比其疗效性依然具有争议性。1970时期，Kambin和同事及Hijikata分别报道了使用关节镜操作技术对后突及后外侧突出的椎间盘切除的经皮髓核切除术。1985年，Onik和同事报道了一种自动经皮髓核切除术（APD），它是通过一个粗2mm探针插入椎间盘内更快地对椎间盘的切除。此后不久，在80年代后期，Choy和其同事介绍了与APD相同入路的经皮激光椎间盘切除术。1990年，椎间盘内电热疗法由Saal【2、3】提出，它的手术入路与APD和PLD相似，其独特点是通过一个带有温度控制的线圈导管产生热量并吸收椎间盘组织，因为没有高质量的研究对比，这种经皮微创技术相对于显微椎间盘切除术的优越性目前尚不清楚【4】。内镜、肌肉拉钩、扩张器的研制应用由于经皮微创术对椎间盘有关的病变处理的有效性目前尚可疑的，所以腰椎间盘的显微切除术仍然是对于突出或游离的椎间盘治疗的金标准。虽然微创入路会产生良好的结果，但是尽可能减少软组织和骨组织的切除和组织的损伤仍然探索中。所以更小的手术切口、更少的组织损伤和尽快地返回日常生活工作中的要求成了当前脊柱外科研究的中心。虽然内镜术在过去十年才开始应用于脊柱外科治疗，但是内镜的使用可以回溯到200年前。1806年，Bozzini发明并使用了一种内镜设备用来显露体腔【45】。1985年，Desmormeaux用一块镜片和以酒精为基底的液体提供直接的光聚，增强了内镜的显像能力【46、47】。1986年Bevan首次报道使用内镜检查食道的病变的外科操作【48】。1879年Nitze【49】发明并报道了一种由工作通道、指示灯和用来反射的光学透镜。那时内窥镜被发展具有各种诊断和治疗的功能。1902年，腹腔镜操作首次被报道于对狗的探查使用，最终由Jacobaeus于1910年应用于人体上，此后的70年，腹腔镜的操作大部分由妇科和泌尿外科医生使用。虽然二十世纪初的内镜使用开创了外科诊疗的新纪元，但是它的使用仍然受病例选择的限制。在神经外科方面，最早的内镜使用是由泌尿外科医生L Espinasse完成，他使用一个坚硬的膀胱镜烧灼两名患有脑积水的脉络丛。Dandy也于1922年报道了与L Espinasse同样的方法治疗婴儿脑积水。此后不久，1923年，Mixter【54】报道了使用内镜行第三脑室造口引流术来治疗小孩脑积水症。但是那时的内镜仪器和技术相对于其它手术治疗来说太简陋了，且伴随不断增加的风险和并发率，因此内镜的使用没有获得广泛的认可。由于有人怀疑内镜是否也能在矫形外科中应用，1931年Burman率先将关节镜技术用于尸体标本研究各种关节。这种新颖的方法引起了广大的关注，由此推动了关节镜术的发展，关节镜术具用低并发率、高精确度，极大地缩短了住院时间和降低了整个治疗费用。自始自终，内镜技术的发展都是得益于工艺技术的进步，而内镜扩大其外科应用能力的最主要的改良应该归功于英国Reading大学应用光学物理学教授Hopkins，他研制了一种新的硬式膀胱镜透镜系统和用于软式膀胱镜的外附金属鞘的致密光纤管束。由于内镜工艺技术的革新，使得腹腔镜术使用的适应症进一步扩广。1983年德国Semm报道了关于腹腔镜阑尾切除术，此后不久，DuBois和同事在法国完成了腹腔镜胆囊切除术。由于腹腔镜术良好的应用前景，脊柱外科医生也采用这种术中成像和视频辅助的技术来处理脊柱病变。1991年，Obenchain完成了第一例经腹腔镜行L5/SI单节段椎间盘切除术。不久Zucherman和同事报道了在17例经腹膜腹腔镜入路行L4-SI节段植入置有自体移植骨的螺纹钛质CAGE，那时腹腔镜术因能完成椎体前方的椎间盘切除术或者椎体滑脱开始获得推广。因为这种操作不会损伤后方软组织和骨结构，能提供完整的后方结构和维持脊柱的稳定性，同时也避免了对脊髓和神经根过多地干扰刺激。尽管如此，这种术式仍有较高的逆行射精和大血管损伤风险及陡峭的学习曲线。肌肉拉钩系统最初是由Faubert和Caspar于1991年报道。为了方便对小手术通道的目视，Mayer和Brock将内镜应用于治疗脊柱疾病。1997年，Foley和Smith介绍了管型扩张系统和与内镜配对的显微外科仪器的显微内镜椎间盘切除术系统，通过管型扩张器方便肌肉组织的牵拉。这套系统设备后被应用于治疗椎管狭窄、脊髓栓系综合症、硬膜内肿瘤【57】。由于这套系统能减少对组织的损伤及清楚的显露，使得有些小手术在门诊就能完成。因此，腰椎显微内镜技术的应用，是伴随着一系列肌肉拉钩和组织扩张器的使用而发展起来的，它有利于工作通道的进入，避免了传统术式椎板的广泛切除，因此能减少因后方组织过度地祛除和损伤而遗留潜在的生物力学的不稳定。同时由于对组织损伤的减少，许多医生能在门诊完成【8】。总之，内镜通过不断增强的成象功能和微小的侵害和创伤，使得各种操作简单容易，也降低了整个治疗费用。腰椎内固定物及内固定术1891年Hadra首创用钢丝捆绑棘突维持骨折的稳定性和防止因Poot病所致畸形的进一步加重的脊柱内固定物的使用报道。此前，脊柱畸形和骨折的治疗都是用外固定支具、石膏造模或者是牵引等。在二十世纪初，Lange运用矫形外科对长骨骨折夹板治疗的理念，尝试了在棘突两旁放置由坚硬的明胶柱并附缠着4-5mm厚、长10cm的钢丝所形成的人工钢柱来对畸形或移位的椎体的夹板固定。通过在临床上的使用，Lange发现这种脊柱内置物较单独使用支具外固定治疗能更快更好地达到治愈要求。此后不久，1911年Hibbs首次单独使用骨融合术，无内置物辅助达到对畸形脊柱的稳定。 在很大程度上，脊柱内置物发展的新时代得益于对胸椎畸形治疗的探索。Harrington由于Harrington棒、椎板钩和骨移植材料发明应用以加快术后的康复及维持畸形固定的强度，被认为是现代脊柱内固定学的奠基人。Harrington也促进了与工程师的合作，研制了具有合适的刚度和强度的内置物，1970年，Luque介绍钢丝节段固定术。为了减少因后侧入路对椎体组织过多的不必要的去除以达到更好的矫形效果，许多学者研制了特殊的“螺钉棒板”内固定物，发展了脊椎前路手术。基于先前有关前路固定理念，Zieke和同事提出了增加内置物的固定强度和避免旋转应力的观点。1980年Cotrel和Dubousset率先使用经椎弓螺钉固定矫形和脊柱的稳定。生物力学试验表明椎弓根固定较钢丝和钩能提供更坚固的稳定结构，且增加的骨与螺钉界面能增强螺钉的把持力，提高固定强度，因此不受融合节段数量的限制，所以椎弓根钉棒系统很快获得全球的推广普及，广泛应用于颈椎、胸椎、腰椎的部位。近些年，由于脊柱外科医生、工程师和生物力学的通力合作，脊柱内固定物发展迅速。为了尽量减少椎弓根钉棒固定对后侧组织的过度损伤，又新研制了经皮椎弓根钉棒固定系统，最早由Foley和同事于2001年报道，他们证明了经PLIF入路使用这种内置物的有效性和安全性，同时因希望通过一侧PILF入路来减少软组织的损伤、减少骨质的切除和对脊髓的干扰【9-10】，有的学者报道了经TLIF入路椎弓根固定术【11-12】，目前已经证明经皮椎弓根钉棒固定技术能有效地减少与入路和内固定物植入相关的病发率。为了避免应用椎弓根固定的并发症，发明了经皮经椎板关节突螺钉固定术【13-14】，随后又了创制了通过微创TLIF入路一侧经皮植入椎弓根钉棒，另一侧植入经椎板关节突螺钉固定新组合固定方式【15】，对于前路椎间融合术的辅助后路固定，最近Togawa D 【16】等研制了一种安架在骨面上的微型自动遥控装置三维成像，能经皮置入椎弓根钉及椎板关节突螺钉，提高了置钉的准确度、缩短了手术时间，经皮微创技术在脊柱外科治疗具有广阔的应用前景。参考文献：1 Patwardhan RV, Hadley MN. History of surgery for ruptured disk. Neurosurg Clin N Am 2001;12:173179.2 Saal JA, Saal JS. Intradiscal electrothermal treatment for chronic discogenic low back pain. Spine 2000;25:26222627.3 Saal JS, Saal JA. Management of chronic discogenic low back pain with a thermal intradiscal catheter:a preliminary report. Spine 2000;25:382388.4 Gibson J, Waddell G. Surgical interventions for lumbar disc prolapse. Cochrane Database Syst Rev 2007;CD001350.5 Guiot BH, Khoo LT, Fessler RG. A minimally invasive technique for decompression of the lumbar spine. Spine 2002;27:432438.6 Tredway TL, Musleh W, Christie SD, et al. A novel minimally invasive technique for spinal cord untethering.Neurosurgery 2007;60:ONS7074 7 Tredway TL, Santiago P, Hrubes MR, et al. Minimally invasive resection of intradural-extramedullary spinal neoplasms. Neurosurgery 2006;58:ONS5258 8 Outpatient spine surgery. In: Perez-Cruet MJ,Fessler RG, editors. 1st edition. St. Louis (MO): Quality Medical Publishing; 2002.9 Rosenberg WS, Mummaneni PV. Transforaminal lumbar interbody fusion: technique, complications, and early results. Neurosurgery 2001;48:569574.10 Salehi SA, Tawk R, Ganju A, et al. Transforaminal lumbar interbody fusion: surgical technique and results in 24 patients. Neurosurgery 2004;54: 368374.11 Isaacs RE, Podichetty VK, Santiago P, et al.Minimally invasive microendoscopy-assisted transforaminal lumbar interbody fusion with instrumentation.J Neurosurg Spine 2005;3:98105.12 Schwender JD, Holly LT, Rouben DP, et al. Minimally invasive transforaminal lumbar interbody fusion (TLIF): technical feasibility and initial results. J Spinal Disord Tech 2005;18(Suppl):S16.13 Jang JS, Lee SH, Lim SR. Guide device for percutaneous placement of transl