脊柱融合的研究现状与展望

第十章脊柱融合的研究现状与展望

南京大学医学院附属鼓楼医院脊柱外科

邱勇

脊柱融合术是指以病椎为中心，从病损区上位的正常脊椎到下位的正常脊椎做植骨术，使多个脊柱节段发生骨性融合，形成一个力学整体，从而达到治疗脊柱疾患、消除疼痛、控制畸形发展、重建脊柱稳定性及保护脊髓神经的目的。

第一节脊柱融合的历史回顾

脊柱融合术的历史可追溯到1911年，Albee用脊柱融合术治疗脊柱结核，以达到阻止结核感染播散的目的，同年，Hibbs亦用脊柱融合术控制脊柱侧凸患者畸形的发展。Albee和Hibbs的开拓性研究取得成功后，脊柱融合术被广泛应用于治疗脊柱畸形和其他脊柱疾患，如脊柱侧凸、后凸，脊柱骨折、脱位，脊柱滑脱及椎间盘疾病。

在脊柱融合的适应证扩大的同时，融合技术、手术入路、术中监测及植骨材料亦不断发展。1932年，Capener首先采用前路椎体间融合术治疗腰椎滑脱；1934年，Ito描述了旁正中腹膜后入路及前路脊髓减压植骨融合的方法。1946年Jaslow首次报道后路腰椎椎体间融合术（PLIF），Cloward促进了PLIF的发展。1968年，Hoover提出用环形融合术治疗腰椎滑脱，Kim报道采用环形融合术治疗腰椎滑脱，融合率由70％提高到88％。

20世纪40年代起，脊柱内固定开始蓬勃发展。Toumey应用关节突螺钉和融合术治疗腰椎疾患；Straub 将棘突钢板用于腰骶部融合；Harrington于20世纪50年代后期研制了Harrington系统，提高了脊柱畸形的矫正能力和脊柱融合的成功率；后路经椎弓根内固定是脊柱外科发展史上的另一个里程碑。

后路经椎弓根内固定结合椎体间融合，可防止植骨块的移位，但仍未解决植骨块的塌陷及椎间高度的丢失等问题，因此，椎间融合器（Cage）便应运而生了。Cage的雏形来源于Bagby设计的不锈钢篮子内填自体松质骨，用于融合马的颈椎。其后，许多学者在此基础上加以改进，发展出多种Cage。目前，Cage 尚缺乏可靠的远期随访资料，大多数资料认为其疗效是满意的，也有资料显示了高并发症发生率和可疑疗效，如Elias等报道的一组67例病人中，15%的病例术后1年仍有腰痛，2例因Cage移位而需取出，假关节发生率为18％。

第二节脊柱融合的生物力学

脊柱融合术的位置可在脊柱的前方、后方或侧方。植骨越接近脊柱的运动中心或重力传导线，融合效果越好。

脊柱的各运动节段的中心多位于椎间盘内，脊柱发生运动时，接近运动中心的质点位移很小，远离运动中心的质点位移较大。植骨区受运动影响越小，越有利于骨融合，因此，椎体间植骨的融合效果最好。人体处于站立位时，身体重力线通过脊柱的前方，通过骶棘肌和臀肌收缩来对抗重力维持站立姿势，使重力在脊柱的传导主要经过椎体和椎间盘，而椎体间植骨是处于重力传导线上的，故融合效果最好。近年来，许多作者报道了后路椎体间融合（PLIF）的临床疗效，一致认为PLIF是一种生物力学健全且稳定的手术，因为植骨块置于相应承载椎体融合的最佳位置，可撑开椎间隙，从而保持了纤维环及后纵韧带结构的张力，这种撑开有助于增加椎间孔高度而使狭窄的椎间孔减压。

植骨块的融合还受应力刺激的影响：若融合区处在压应力下，则融合块将更为坚强；若融合区受到张

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应力，则难于愈合。

椎体间植骨处于压应力之下，而椎板间植骨处于张应力之下。对于脊柱后凸畸形，脊柱所受的屈曲力矩加大，椎板间植骨的融合块将受到较大的张应力，易致后路融合失败。因此，对于后凸畸形大于50º或不可能矫正到50º以下的患者，前路椎体间植骨远优于后路融合，前后路联合手术则可确保融合成功。同理，脊柱侧凸的凹侧应作为植骨的重点区域，使融合骨块连接上下端椎且支撑在重力线上。

第三节脊柱融合的技术与方法

一、植骨床的准备

一个成功的融合需要良好的植骨床、质和量均达到要求的移植骨以及有利于新生骨形成的局部生物力学环境。由于移植骨携带的细胞有限，植骨床便显得非常重要，它提供融合所需要的血液供应，炎症细胞所分泌的大量促成骨因子（BMP、TGF、PDGF等），骨形成和重塑相关的细胞。

1.彻底清除受骨区附着的软组织暴露出融合区的骨结构之后，用髓核钳清除骨表面残留的软组织，融合范围内的各个椎间小关节的关节囊亦需清除，以免妨碍骨性融合。

２．去皮质用骨刀除去受骨区表层的皮质骨，做成整片的或鳞片状的松质骨裸露区，以利骨性融合。

３．椎间小关节的处理在胸椎，用5mm骨刀横行切除下关节突的下份3mm，然后刮除裸露的关节软骨面；在腰椎，在上位椎体的下关节突处凿除部分下关节突，并用咬骨钳咬除关节软骨面。

二、植骨材料及来源

１．自体骨髂嵴、胫骨前内侧面常作为自体骨移植的供骨区。近年来，带血管蒂的肋骨移植术亦在脊柱融合术中应用。

对植骨材料强度要求不高时，髂骨嵴是最常用的供骨区。若患者取仰卧位,可从髂前上棘取骨，沿髂嵴的外下缘做切口，在髂嵴的外缘（臀肌与腹外、内斜肌腱性附着之间）切开骨膜。用锐利的骨膜剥离器由后向前剥离髂嵴上的腹肌止点。髂嵴内外板均须行骨膜下剥离，如果只需要带有一侧骨皮质的松质骨块，则只剥离髂骨外板骨膜，切取全厚植骨块应同时剥离髂骨内板。如果需要骨条或碎片骨，切取时骨刀应与髂嵴平行，切取髂骨后再用刮匙从内外层皮质之间的松质骨腔隙内刮取相当量的松质骨。如果病人取俯卧位做脊柱融合术，可在髂后上棘部位取骨。经皮下组织深面向一侧剥离即可显露出该侧的髂后上棘。髂后上棘附近的骨质较厚，可以切取含髂骨外板的长6～8cm,宽3～4cm,厚6～8cm的大块松质骨，也可在切下薄层髂骨外板之后，用骨凿挖取大量松质骨。

在需要一定强度的植骨材料时，可从胫骨前内侧面取骨。用胫骨前内侧面的纵行切口显露胫骨，I

形切开骨膜，显露出胫骨嵴和胫骨内侧面的皮质，确定所要取的骨块的长度和宽度后，用电动锯稍向植骨块倾斜取骨，使胫骨前缘和后缘多保留一些，上下两端勿切取过多，防止供骨区强度下降而发生骨折。

Bradford推广了肋骨转移移植治疗脊柱后凸畸形，作为填充缺损的一种方法。带血管蒂的肋骨移植术的适应证为后凸畸形、椎体肿瘤术后、椎体感染性骨不连及广泛的或多节段的椎体切除后的大块骨性间隙。

２．同种异体骨尽管自体骨移植视为骨移植的金标准，但仍然有许多与自体髂骨相关的问题。Sawin 报道自体髂骨植骨并发症的发生率为25.3%，包括失血量增加、血肿、供骨区疼痛、髂骨骨折、股部感觉异常等。由于这些并发症的存在，许多学者使用异体骨进行脊柱融合。Martin报道颈椎前路减压术中异体冻干腓骨植入，单节段融合率为90％，两节段融合率为72%。Nasca和Whelchel比较了使用或不使用内固定的情况下，脊柱前路、后路融合术中自体骨移植与同种异体骨移植的融合率，分别为87％和86.6％，无明显区别。有学者报道同种异体骨作为结构性移植物时，可以维持畸形的矫正。Aurori报道特发性脊柱侧凸患者中用冰冻同种异体骨的假关节发生率为5.3％，用自体骨的假关节率为4.4％。

目前多数研究表明，在放射学上，同种异体骨与自体骨在骨愈合方面无显著差异；但在生物力学上，用自体骨作为金标准，同种异体骨则逊色于自体骨。此外，同种异体骨移植还存在感染、免疫排斥反

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