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1棘突間內(nèi)固定器械的形態(tài)、特點(diǎn)和分類
棘突間內(nèi)固定的器械根據(jù)設(shè)計(jì)可以分為靜態(tài)或動(dòng)態(tài)兩類。靜態(tài)裝置如X-Stop棘突間固定器械、ExtenSure和Wallis棘突間固定器械等。盡管其構(gòu)成材料不同，主要的作用機(jī)理都是在棘突間保持一相對恒定的空間。目前使用靜態(tài)裝置，有Wallis系統(tǒng)等系通過剛性的材料來維持棘突間的高度。
動(dòng)態(tài)的棘突間內(nèi)固定裝置可以在維持棘突間的高度的同時(shí)保留一部分植入物的彈性。Coflex器械(又稱為棘突間U型固定器)是一在軸位上可壓縮U型金屬片，可插入棘突間，在植入前需要在伸展位上進(jìn)一步牽拉后植入。此類器械一般由橡膠材料制成，具有很好的活動(dòng)能力。
2靜態(tài)棘突間內(nèi)固定系統(tǒng)
21X-Stop棘突間撐開器
X-Stop棘突間撐開器是由中空的圓柱狀的核心構(gòu)件和兩個(gè)側(cè)翼組成。其兩側(cè)的部件可固定到對方交叉的區(qū)域內(nèi)，能夠提供很好的棘突間撐開力量支持。該器械全部是由鈦合金構(gòu)成，術(shù)后X線檢查可以很好的顯示其位置和形態(tài)特點(diǎn)。
X-Stop的適應(yīng)證是椎管狹窄所致的輕-中度神經(jīng)源性間歇性跛行。有研究者認(rèn)為如果患者癥狀典型，且下肢的放射痛在患者腰椎彎曲的時(shí)候能夠誘發(fā)加重即為該方法指征。另有患者在腰椎彎曲時(shí)下肢疼痛的癥狀減輕，而站立或腰部伸展的時(shí)候此類癥狀則加重，此即“購物車征”。在腰椎管狹窄的患者中在患者前傾時(shí)癥狀有所改善。從病理解剖學(xué)的角度來看，在患者前傾體位時(shí)患者的黃韌帶被牽拉開，同時(shí)神經(jīng)孔也相應(yīng)擴(kuò)大。植入X-Stop棘突撐開器后，相應(yīng)節(jié)段被拉伸，病變間隙高度可有效維持。該器械目前已獲美國食品和藥物管理局(FDA)批準(zhǔn)使用于臨床。
22ExtenSure棘突撐開器
ExtenSure是一圓柱狀的同種異體骨塊，從棘突后方插入棘突間達(dá)到撐開棘突的目的。該植入物通過插入棘突之間，同時(shí)維護(hù)實(shí)現(xiàn)雙邊棘突間韌帶撐開和維持穩(wěn)定性。該手術(shù)操作的過程中需要將器械的上部分與下部的棘突縫合到一起，以保證其位置的相對穩(wěn)定。此法可提供長期的生物學(xué)植入穩(wěn)定性，同時(shí)可部分保留節(jié)段性運(yùn)動(dòng)。
23Wallis器械
Wallis器械包含有一個(gè)PEEK栓子。雖然PEEK并非真正的可壓縮材料，但是此種材料具有聚醚醚酮性能，可以更密切的配合符合彈性模量的椎板結(jié)構(gòu)，起到很好的生物力學(xué)性能。另有一綸絲帶結(jié)構(gòu)將該器械與脊柱后方的棘突捆綁在一起，以期維持貫穿前到后柱的穩(wěn)定性。Wallis器械主要用于治療輕度—中度的腰部疼痛，退化性椎間盤源性疾病。3動(dòng)態(tài)棘突間內(nèi)固定器械系統(tǒng)
31Coflex棘突間內(nèi)固定器
該器械是一種棘突間的U型內(nèi)固定器械。在側(cè)位X片下觀察其呈現(xiàn)“U”型結(jié)構(gòu)跨越棘突上下兩端。該器械在設(shè)計(jì)的時(shí)候可以允許連續(xù)多個(gè)水平同時(shí)應(yīng)用，那樣可以獲得更大的棘突間撐開效果，術(shù)中需切除棘間韌帶組織。
該設(shè)備植入時(shí)需存在少許的預(yù)應(yīng)力模式，這使得其能在上下兩面都被壓縮，最大限度地?fù)伍_棘突且可維持其位置恒定。手術(shù)適應(yīng)證廣，包括椎間盤突出、退變性椎間盤疾病、脊柱側(cè)凸、椎管狹窄和腰椎失穩(wěn)等。其獨(dú)特處在于連接脊柱的兩個(gè)融合區(qū)，作為融合與非融合之間的過渡區(qū)。
32DIAM器械
此器械是由一硅核心材料組成，外周覆以滌綸套桶和Wallis棘突間撐開器類似。包括3個(gè)部分：上下兩個(gè)棘突固定器和后方的棘韌帶等組織。適應(yīng)證是退變性腰椎管狹窄癥。
4生物力學(xué)特點(diǎn)
41棘突間內(nèi)固定的空間效應(yīng)
撐開后方的棘突可以造成固定節(jié)段的后凸，使部分黃韌帶撐開，突入到椎管內(nèi)的部分回納。此外縱向牽引相鄰椎骨可增加神經(jīng)孔的面積。很多研究數(shù)據(jù)都支持此結(jié)論［4~7］。
Richards等［6］測量使用X-STOP后在過伸位時(shí)椎管面積相對增加了18％，椎間孔面積增加了25％，且椎間孔增寬了41%。Siddiqui等［7］對12名患者在X-STOP植入前后行動(dòng)態(tài)磁共振成像(fMRl)觀察，測量硬膜囊的橫截面積，結(jié)果示術(shù)前為78mm2，術(shù)后為93mm2，坐位和站立時(shí)分別為85mm2和107mm2術(shù)后93mm2和108mm2。屈曲坐位與術(shù)前相比從106mm2增加至114mm2，神經(jīng)椎間孔面積增加了23mm2至26mm2。Lee等［4］對10例老年患者植入X-STOP前后用MRI比較硬膜囊橫截面積發(fā)現(xiàn)術(shù)后增加了17mm2(22％)，椎間孔面積增加了22mm2(37％)。除了測量神經(jīng)根孔和硬膜囊的橫截面積之外，測量上下棘突之間的距離也可判斷棘突間內(nèi)固定器械的臨床效果。Zucherman等［2］指出隨訪期內(nèi)其治療的病例都可很好的維持棘突的高度。但是該指標(biāo)存在一定的誤差，國外有作者報(bào)道可能出現(xiàn)31～51mm和34～46mm的誤差，國內(nèi)很多學(xué)者也開始關(guān)注這個(gè)問題［8］。目前認(rèn)為小于1mm的誤差是難免的［2］。
42脊柱后柱韌帶結(jié)構(gòu)的生物力學(xué)特點(diǎn)
植入棘突間器械前需要徹底清除后方韌帶組織結(jié)構(gòu)復(fù)合體(posteriorligamentcomplex，PLC)，包括棘上和棘間韌帶。但是其重要性一直未引起大家重視。棘上韌帶是PLC的重要組成部分。棘上韌帶是維持傷后脊柱穩(wěn)定性的關(guān)鍵之一。但切除PLC也是椎板切除術(shù)的常規(guī)。在植入Coflex和Wallis等時(shí)需保留棘上韌帶。
植入棘突間內(nèi)固定器械的并發(fā)癥之一是棘突骨折，尤其是合并有骨質(zhì)疏松的老年患者，此類并發(fā)癥發(fā)病率更高。骨折容易發(fā)生在術(shù)中植入棘突間內(nèi)固定器械時(shí)和內(nèi)固定器械大小不合適的部位。Talwar等［9］研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)于棘突間植入器械時(shí)所需要的側(cè)向力大小為66N(11～150N)，而致棘突骨折的側(cè)向力是317N(95～786N)，一般認(rèn)為150N左右的力可致棘突骨折，且與棘突骨密度有關(guān)。
Shepherd等［10］測量了棘突產(chǎn)生移位時(shí)作用棘突上的力，致棘突骨折的平均力量是339N。作者發(fā)現(xiàn)棘突骨折與多種因素有關(guān)，其中包括選擇的內(nèi)固定材料。27例標(biāo)本中發(fā)生棘突骨折的病例只有8例，其他的骨折類型包括骨折線經(jīng)椎弓根的有10例，經(jīng)椎體的有9例，提示棘突和椎板交界處要比想像中的強(qiáng)度大。
43棘突撐開、椎間盤退變及其下腰痛之間的關(guān)系
棘突間內(nèi)固定器械通過牽拉后方棘突組織可減少后方纖維環(huán)的張力，降低椎間盤源性下腰痛的發(fā)生。椎間隙高度的丟失是椎間盤退變的常見表現(xiàn)之一。在治療時(shí)通過椎間植入物或人工椎間盤來恢復(fù)椎間高度可有效改善癥狀，可能與后方纖維環(huán)張力降低致機(jī)械刺激痛覺神經(jīng)末梢張力，減輕了術(shù)后疼痛。
椎間盤負(fù)荷降低可能與椎間盤內(nèi)壓力及后方纖維環(huán)的長度有關(guān)。棘突間固定可有效降低椎間盤內(nèi)壓力，在過屈位的時(shí)候可降低43%～63％；中立位時(shí)降低40%～41%；過伸位時(shí)可降低17%～38%，從而達(dá)到治療的目的［11］。椎間盤內(nèi)壓力變化和椎間盤退變的關(guān)系目前依然是研究的熱點(diǎn)。Kroeber等［12］發(fā)現(xiàn)髓核內(nèi)壓力在正常組比退變組患者高很多，動(dòng)物試驗(yàn)已經(jīng)證明此結(jié)論。最初的機(jī)械壓迫可致髓核內(nèi)壓力增高，隨后其內(nèi)的壓力總體上呈下降的趨勢，可能與髓核內(nèi)的水含量逐步減少有關(guān)。椎間盤內(nèi)的壓力降低是纖維環(huán)為了應(yīng)力變化而做出的自身保護(hù)性反應(yīng)。
椎間盤牽引可產(chǎn)生很好的臨床效果。椎間盤持續(xù)牽引有可逆轉(zhuǎn)由于機(jī)械性壓縮導(dǎo)致的椎間盤退變［12］。Guehring等［13］檢測了在生理?xiàng)l件(對照組)和牽引下(試驗(yàn)組)椎間盤內(nèi)的壓力變化，作者發(fā)現(xiàn)對照組的髓核內(nèi)的壓力與節(jié)段水平有關(guān)，在L3、4水平最大。壓縮和牽張兩種不同的條件下，髓核壓力與對照組相比明顯減少。可能的解釋是隨著牽引力的減小在上下椎體的終板之間形成空腔，產(chǎn)生“真空現(xiàn)象”。
是否通過牽引真的可以“逆轉(zhuǎn)”的椎間盤退變的過程目前還無定論。有研究者使用fMRI檢查發(fā)現(xiàn)棘突間內(nèi)固定器械植入后椎間隙高度平均增長了009mm。另由作者報(bào)道后方椎間隙高度平均增加了175mm［4］。
將來會(huì)有更多更好的棘突間內(nèi)固定器械來降低關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的張力以期減少關(guān)節(jié)突源性疼痛。導(dǎo)致痛覺產(chǎn)生的神經(jīng)主要是來自內(nèi)側(cè)分行背根神經(jīng)節(jié)，分布在關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)附近。Lorenz等［13］發(fā)現(xiàn)在過屈位的時(shí)候腰椎小關(guān)節(jié)的負(fù)荷明顯增加。Wiseman等［14］在尸體標(biāo)本上研究發(fā)現(xiàn)使用X-Stop棘突間內(nèi)固定器械后關(guān)節(jié)面壓力減少了近55%。
44運(yùn)動(dòng)節(jié)段運(yùn)動(dòng)功能保留的意義
運(yùn)動(dòng)節(jié)段保留技術(shù)在臨床上應(yīng)用越來越多。脊柱的失平衡致鄰近節(jié)段退變的潛在危險(xiǎn)因素，后凸畸形是相鄰節(jié)段退變的一個(gè)重要的危險(xiǎn)因素。Lindsey等［15］測試了7具腰椎標(biāo)本在使用X-Stop棘突內(nèi)固定器械前后的運(yùn)動(dòng)范圍差異，結(jié)果發(fā)現(xiàn)使用前后固定的節(jié)段運(yùn)動(dòng)范圍明顯減少，軸向旋轉(zhuǎn)和側(cè)屈方面的功能未受影響。
45棘突間內(nèi)固定器械聯(lián)合神經(jīng)根孔減壓
棘突間內(nèi)固定器械的主要作用是避免椎板減壓手術(shù)。有醫(yī)生提出棘突間內(nèi)固定聯(lián)合神經(jīng)根孔減壓時(shí)可切除關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)，從而減少關(guān)節(jié)突源性腰疼。Fuchs等［16］在標(biāo)本上研究了腰椎單側(cè)或雙側(cè)部分切除(內(nèi)側(cè))關(guān)節(jié)聯(lián)合使用X-Stop棘突間內(nèi)固定器械的臨床結(jié)果，作者發(fā)現(xiàn)所有的病例腰椎的伸展功能都受到了限制，但軸向旋轉(zhuǎn)的功能沒有較小。單側(cè)的關(guān)節(jié)突全部切除后腰椎的運(yùn)動(dòng)功能明顯增加，作者認(rèn)為關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)切除后脊柱的穩(wěn)定性受到影響，但是棘突間的內(nèi)固定器械如何影響脊柱的穩(wěn)定性目前依然不清楚。
5臨床結(jié)果
51X-Stop棘突間內(nèi)固定器械的臨床結(jié)果
Anderson等［17］，比較X-Stop棘突間內(nèi)固定器械和非手術(shù)治療(包含硬膜外注射)在治療神經(jīng)性跛行的腰椎管狹窄患者中的臨床療效。在2年的隨訪過程中使用ZCQ評分和SF-36評分進(jìn)行臨床療效的評價(jià)。臨床結(jié)果發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組臨床滿意率為692％，而對照組僅為91%。Lee等［4］報(bào)道了10例早期腰椎管狹窄患者行X-Stop進(jìn)行治療的臨床療效，隨訪最少9個(gè)月結(jié)果發(fā)現(xiàn)70％的患者臨床效果滿意。
目前有一項(xiàng)大樣本的X-Stop臨床結(jié)果報(bào)道。其中包括191例中度神經(jīng)性間歇跛行的患者，對照組治療的方法包括硬膜外皮質(zhì)類固醇注射、理療和鎮(zhèn)痛藥等［2］。X-Stop組癥狀改善率為454%；對照組為74％。ZCQ評分X-Stop組提高了443％，對照組為04％；在最終隨訪時(shí)602%的X-Stop組患者癥狀明顯改善；保守治療組為185%。患者對手術(shù)的滿意度與患者本身對手術(shù)的期望值有關(guān)。最近的一項(xiàng)研究表明，腰椎管狹窄癥接受手術(shù)的患者的手術(shù)滿意度要比椎間盤切除重術(shù)患者的滿意度高［18］。
52其他棘突間內(nèi)固定器械
ExtenSure棘突間內(nèi)固定器械目前正用于臨床，在美國已經(jīng)超過200例患者，但缺乏臨床效果的文獻(xiàn)報(bào)道。Wallis棘突間內(nèi)固定會(huì)議摘要上有一歐洲醫(yī)生報(bào)道了有長達(dá)12個(gè)月隨訪結(jié)果［19］，其中包括137例患者，術(shù)后所有的患者疼痛癥狀都顯著減輕，但是目前正式的文獻(xiàn)報(bào)道還沒有。Coflex棘突間內(nèi)固定系統(tǒng)也正面臨同樣的命運(yùn)，深入的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析正在進(jìn)行中［20，21］。有一研究觀察了106名行Coflex棘突間內(nèi)固定治療退變性腰椎疾病包括退變性腰椎側(cè)凸癥、腰椎管狹窄、腰椎不穩(wěn)定以及腰椎間盤突出的病例，部分患者聯(lián)合使用椎弓根螺釘內(nèi)固定系統(tǒng)進(jìn)行脊柱融合，結(jié)果顯示74％的患者臨床效果優(yōu)良，臨床隨訪過程中僅有10％的返修率，臨床療效滿意。有研究使用DIAM棘突間內(nèi)固定系統(tǒng)治療912例患者的臨床結(jié)論，結(jié)果顯示此系統(tǒng)可以有效減少疼痛，臨床滿意率較高［22］。手術(shù)并發(fā)癥的發(fā)生率為38％，主要包括傷口感染，棘突骨折。
總之，腰椎棘突間內(nèi)固定技術(shù)日趨成熟，各種類型的內(nèi)固定器械國內(nèi)的研究也日益增多［23、24］必將大大推動(dòng)腰椎退變性疾病的治療發(fā)展。