微创脊柱外科近况

微创脊柱外科近况
过去10年，微创脊柱外科由于新技术的发展而取得进步。

微创脊柱外科被认为可降低术后疼痛程度，并通过有限的软组织牵拉和剥离使得患者恢复更快。

显微镜、组织牵开器和专科器械的进步使得外科医师以很小的切口完成手术。

与开放式手术相比，微创术式的目标是对受累神经结构进行充分减压、稳定运动节段和/或根据个别患者需要进行椎体整复。

本文对微创脊柱外科现状做一综述并对后路腰椎减压以及后外侧融合技术的主要生物学概念进行讨论。

主要概念
后路腰椎微创手术基于以下主要概念：(1)避免由自动牵开器引起的肌肉挤压伤，(2)不会破坏重要肌肉的肌腱附着点，特别是棘突处的多裂肌起点，(3)利用解剖学上已知的神经血管和肌间隔面，(4)通过限制手术通路的范围使伴随软组织的损伤降至最低。

微创脊柱外科的主要目标之一是减少对后方两组椎旁肌群的创伤——(1)深部旁正中横突棘肌群，包括多裂肌、棘间肌、横突间肌和短回旋肌，(2)更浅表的侧方竖脊肌，包括最长肌和髂肋肌(图1)。

这些肌肉自胸腰椎发出，与尾端相连接。

多裂肌对于脊柱的动态稳定性尤为重要(见附录)。

传统后方中线入路进行腰椎减压融合使一些棘突旁组织受到损伤。

多裂肌腱起始处的离断，术野的扩大，应用自动牵开器导致的肌肉挤压伤，所有这些均导致肌肉发生萎缩1-9。

反之，萎缩导致肌力减退10,11。

Kim等对行开放式后路脊柱内固定患者与经皮内固定患者的躯干肌力进行对比12。

经皮固定患者腰椎伸展力改善程度超过50%，而开放式手术患者无改善。

取自行脊柱翻修手术患者的肌肉活检显示，选择性II型肌纤维萎缩，广泛的纤维类组织分支（神经支配恢复的征象）以及肌肉纤维的“虫蛀样”表现13。

虽然导致这些改变存在诸多因素，但最重要的肌肉损伤因素是自动牵开器强有力的拉力。

Kawaguchi等认为这种损伤的机制为挤压作用，与四肢手术中使用充气止血带原理类似6,14-17。

在使用自动牵开器期间，增加牵开压力将导致肌肉组织灌注减少18,19。

肌肉损伤的严重程度受肌肉受压程度和牵拉持续时间影响。

Stevens等使用MRI评估了术后多裂肌的状况20
腰椎体间融合术的患者术后6个月MRI显示，标记的肌肉处于水肿状态，而行小切口入路经椎间孔腰椎体间融合术的患者其MRI表现接近正常。

Tsutsumimoto等使用MRI评估行后路腰椎体间融合术患者的多裂肌状况21。

他们对比了2组患者：传统中线入路和小开口Wiltse入路。

对于行后路腰椎体间融合术后患者的
多裂肌萎缩程度和其T2信号强度增长程度而言，小开口入路显著低于开放式入路。

另外一项导致传统开放式术后肌肉变性和萎缩的机制是去神经支配。

多裂肌的神经分布为单节段性，使其特别易受损伤的影响22,23。

持续长时间牵拉造成神经肌肉接头处的损害亦导致肌肉去神经支配。

取自十倍的背部手术综合症患者的肌肉活检显示出早期慢性去神经支配征象24。

软组织创伤可造成广泛的局部和全身性影响。

Kim等对比了行开放式脊柱融合术和微创脊柱手术患者血清软组织损伤标记物水平25。

与接受微创术式的患者相比，行开放式手术的患者其肌酐激酶、醛缩酶、促炎细胞因子(IL-6 [白介素-6] 和IL-8)以及抗炎细胞因子(IL-10和IL-1 受体拮抗物)水平呈数倍改变。

行微创手术
患者的大多数标记物于术后3天恢复至基线水平，而开放式手术后患者恢复至基线水平需要7天。

甘油是细胞质膜基本结构甘油磷脂的重要组份。

当细胞膜的完整性受到破坏，甘油即释放至间质液内。

Ren等证实，同样一组行后外侧入路腰椎融合内固定的患者，其椎旁肌内甘油浓度要高于三角肌内浓度26。

微创脊柱手术的另一项目标是限制骨质切除的总量以使术后脊柱不稳程度降至最低27,28。

传统的椎扳切除术导致关节突关节完整性受到破坏以及中线处棘间韧带-腱复合物缺失，引起脊柱屈曲不稳29-31。

努力限制这些潜在不稳的手术已通过单侧椎板减压来完成，棘突和多裂肌相应相应附着点以及棘上、棘间韧带得以保留。

有限元分析证实，最低程度的切除骨和韧带能够更大程度的保留术后腰椎正常活动范围32。

微创腰椎减压术
微创管状显微椎间盘切除术
在美国，目前最广泛的微创脊柱外科技术是通过微管状显微椎间盘切除术治疗椎间盘突出。

该系统由Foley和Smith发明，包括一系列同心扩张器和各种长度的薄壁管状牵开器33-35。

典型的管状牵开器直径18mm，由其撑开一条手术通路。

手术通常使用手术显微镜来完成。

最近几项研究对比了微创和传统开放式腰椎间盘切除术，证实微创方式术中组织损伤、神经激惹、失血量更少，即刻术后疼痛程度更轻微，住院时间更短，恢复并返回工作岗位更快36-40。

对比传统开放式显微椎间盘切除术和微创管状显微椎间盘切除术的随机对照试验均显示，管状显微椎间盘切除安全有效。

手术通路的确定取决于具体的病变部位。

微创腰椎减压术可充分解除椎管中央、侧方和椎间孔区受压，可切除椎间孔外区域的椎间盘组织。

然而，应于术前进行计划以确定每个脊柱减压区域的入路方式。

椎间孔外神经受压可通过插入管状牵开器至横突间的横突肌筋膜上于椎间孔外完成减压。

确认横突肌筋膜后对其松解以显露发出的神经根。

神经根一旦被确认，可穿过椎间孔外区域的椎间盘组织显露深部的神经根。

微创腰椎半椎扳切除术
微创脊柱减压的主要原则是保留附着于棘突上的多裂肌腱。

传统的椎扳切除术将棘突切除，多裂肌则收缩至侧方。

关闭伤口时，多裂肌起点不能修复至棘突上。

然而，可通过半椎板切除技术经单侧入路完成彻底的减压44。

通过背侧调整管状牵开器的角度观测到棘突底面和对侧椎板以完成对中央管和对侧隐窝的减压(图2)。

硬脊膜可轻推向下，切除黄韧带和对侧关节突完成双侧减压。

上腰椎的解剖结构与下腰椎不同。

棘突和关节突关节之间的椎板在L3及以上较狭窄(图2)。

如不广泛切除同侧下关节突，仅凭单侧入路难以到达同侧隐窝。

一种选择是利用双侧交叉技术通过左侧半椎板切除到达右侧隐窝，反之亦然。

在一项微型预研究中，4名患者共7个节段应用该技术进行减压，每节段总手术时间平均为32分钟，估计失血量平均为75ml。

术后住院时间平均1.2天。

所有患者神经性破行得以解除，无并发症发生45。

已有研究对微创后路腰椎减压的有效性和安全性进行评估44,46-55。

微创脊柱外科的学习曲线是一个问题，在一些研究的初期阶段，经过治疗的患者存在较高的并发症发生率53,55。

一项微创单侧入路双侧减压治疗腰椎管狭窄的研究中，Ikuta等报道了38/44名患者具有良好的短期结果53。

JOA评分平均改善为72%。

与行开放式手术治疗的对照组相比，患者术后并发症相对较低，术中失血量降低、对镇痛剂需求降低、住院时间缩短。

作者报道并发症发生率为25%，包括4例
硬脊膜破裂，3例入路侧上关节突骨折，1例术后马尾综合征需再手术，1例术后硬膜外血肿需再手术。

在一项前瞻性研究中，Yagi等随机将41名腰椎管狭窄患者分为微创显微内镜减压组(20名)和传统椎扳切除术组(21名)56。

平均随访18个月。

行微创减压的患者平均住院时间更短、失血量更少、磷酸肌酸激酶肌同工酶平均水平更低、术后1年背痛视觉模拟评分更低、恢复绿更快。

90%的患者达到良好的神经减压和缓解症状，无任何患者出现脊柱不稳。

Castro-Menéndez等应用18mm管状牵开器以微创内镜减压方式治疗50名腰椎管狭窄患者57。

平均随访4年时，作者报道72%的患取得的良好获满意的结果，68%的患者表达了良好的主观满意度。

Oswestry失能指数平均降至30.23，腿痛视觉模拟评分平均降至6.02。

Asgarzadie和Khoo报道了48名行微创腰椎减压的腰椎管狭窄患者58。

28名患者行单节段减压，20名患者行双节段减压。

与行传统开放式椎扳切除术的对照组患者相比，微创手术组患者平均术中失血量更少(25 vs 193ml)、住院时间更短(36小时vs 94小时)。

48名患者中的32名4年临床结果可用于评估。

术后6个月时，全部患者行走耐力获得改善，80%患者平均38个月后行走耐力改善程度仍获得维持。

Oswestry失能指数和简表-36(SF-36)评分改善情况随访期内维持不变。

无神经系统并发症发生。

微创技术用于脊柱外科对老年、体质虚弱或肥胖患者有益40,59-61。

Tomasino 等在一项回顾性病例研究中对比了行单节段腰椎微创椎间盘切除术或使用管状牵开器椎扳切除术的肥胖和非肥胖患者的手术结果和治疗效果62。

115名患者中，31%为肥胖患者。

肥胖与非肥胖患者在切口长度、手术时间、失血量或并发症方面无显著差异。

微创非融合减压亦可有效用于退变性脊柱滑脱患者。

Pao等对13名I度脊柱滑脱的腰椎管狭窄患者进行微创减压63。

全部患者均取得良好的临床结果，无椎体滑脱进展发生。

Sasai等对23名退变性脊柱滑脱和25名退变性椎管狭窄患者进行单侧入路双侧减压64。

术后2年时，两组间的神经性破行结果评分和Oswestry失能指数类似，尽管滑脱患者结果稍差。

23名退变性脊柱滑脱患者中有3名出现椎体滑脱≥5%的进展。

Kleeman等应用保留棘突和棘间韧带方式减压治疗15名平均椎体滑脱6.7 mm的椎管狭窄患者65。

术后平均随访4年，2名患者滑脱程度增加，其临床症状亦进一步恶化，12名患者结果优良。

经椎间孔腰椎体间融合术
经椎间孔腰椎体间融合术最初由Blume和Rojas所描述，随后由Harms和Jeszensky进一步推广，是Cloward首先描述的后路腰椎体间融合技术的改进66-68。

与需要大范围减压并牵开双侧神经根以显露椎间隙的后路腰椎体间融合术不同，经椎间孔腰椎体间融合术通过单侧入路经椎间孔到达椎间隙来完成(图3)。

与双侧后路腰椎体间融合术相比，经椎间孔腰椎体间融合术的神经牵拉程度更小69-71。

其主要的一项优势在于该方式通过单纯后方切口进行前方椎体间融合使得
一些合并的病理状态比如椎管狭窄同时得以治疗(图4)。

Peng等对比了微创与传统开放式经椎间孔腰椎体间融合术的临床与影像学结果72。

术后2年时结果类似，但行微创手术的患者有突出的优势，即术后疼痛减轻、早期恢复、更短的住院时间和更少的并发症。

Dhall等回顾性对比了21名行微创经椎间孔腰椎体间融合术与21名行传统开放式经椎间孔腰椎体间融合术患者的临床结果，报道称开放式手术患者失血量、住院时间显著增加，尽管术后2
年2组患者的临床结果无差异73。

Selznick等报道称微创经椎间孔腰椎体间融合术对于需要翻修的病例，在技术上是可行的，与初期手术过程中出现的失血量或神经系统并发症增多并无相关74。

然而，误切硬膜囊的发生率较高。

应用微创经椎间孔腰椎体间融合于翻修病例是具有挑战性的手术，应该由有微创经验的外科医师来完成。

在一项前瞻性研究中，Kasis等发现，与传统开放式手术相比，经有限暴露方式行后路腰椎体间融合术可获得更好的临床结果、更短的住院时间75。

作者指出，(1) 保留后方结构，(2) 避免向横突上远侧方剥离，(3) 双侧全部关节突关节切除，(4) 神经系统并发症更少，(5) 避免取自体髂嵴植骨，这些方法均有助于改善临床结果。

直接侧方椎体间融合
腰椎融合术是一项应用较为普遍的技术，其主要优势包括切除了作为潜在疼痛产生来源的椎间盘、高融合率、保留了椎间隙高度和腰椎生理前凸76-78。

这些益处可通过前路腰椎体间融合、后路或经椎间孔腰椎体间融合、或使用内镜经侧腹膜后入路来完成79。

关于微创腹膜后直接经侧方腰大肌入路进行椎间融合术已有报道80,81。

该技术通过在神经监测和X线透视下，以微创方式经腹膜后间隙和腰大肌完成椎体间融合(图5和6)。

髂骨翼妨碍了微创经侧方暴露L4-L5以下结构(图5)。

由于腰丛位于腰大肌后1/2内，对腰大肌前1/3到1/2进行有限剥离可减少神经损伤的风险80,82,83。

应用术中肌电图监测有助于减少神经损伤的风险(图6)84。

当准备进行椎间融合及插入椎间装置而调整椎间隙时，应避免损伤终板，并通过前后位和侧位X线图像定位加以确认(图7)。

在进行椎间融合时，可通过重建神经根管高度和失状序列达到间接椎间孔减压。

决定是否进行后方脊柱融合或减压应个性化考虑(图8)。

Knight等报道了43名女性和15名男性行微创直接侧方入路椎间融合患者的早期并发症85：6名患者存在感觉异常性股痛，2名L4神经根损伤。

Ozgur等报道了13名行单节段或多节段极外侧椎间融合治疗的患者80。

这些患者具有显著的疼痛缓解程度和功能评分改善程度而无并发症发生。

Anand等报道了12名行直接侧方椎间融合并对L5-S1联合应用经骶骨椎间融合技术的患者86。

患者平均融合3.6个节段，Cobb角由术前的平均18.9°矫正至术后的平均6.2°86。

Pimenta等报道了39名行直接侧方椎间融合平均2个节段的患者。

侧凸由术前的平均18°矫正至术后的平均8°，腰椎生理前凸由术前的平均34°增加至术后的平均41°81。

所有患者在手术当日均可步行并耐受普通膳食。

平均失血量<100 mL，平均手术时间为200分钟。

平均住院时间为2.2天。

疼痛评分和功能评分均获得改善。

在一项大型系列研究中，Wright报道145名退变性椎间盘疾病患者在多个机构行极外侧椎间融合的临床结果87。

进行治疗的节段数1~4不等(72% 为单节段；22%双节段；5%为3节段；1%为4节段)。

椎间装置(聚醚醚酮[PEEK]占86%；同种异体移植物占8%；cage占6%)联合应用骨形态发生蛋白(52%)、脱钙骨基质(39%)或自体植骨块(9%)。

20%的手术为单纯椎间融合，23%应用侧方钉棒系统，58%应用后方椎弓根螺钉。

平均手术时间74分钟，平均失血量88mL。

2名患者出现暂时性生殖股神经损伤表现，5名出现短暂性屈髋肌力减弱。

大多数患者手术当日可行走并于术后第1日出院。

Akbarnia等报道13例成人腰椎侧凸>30°患者行多节段极外侧椎间融合术88。

平均治疗3个节段，所有术式均联合后路脊柱融合内固定。

1例患者由于内植物移位需要翻修，1例极外侧椎间融合切开节段发生椎间盘脱出。

全部病例腰大肌
无力、大腿疼痛或麻木均于6月内消退。

术后短期视觉模拟评分、侧凸研究学会-22评分和Oswestry失能指数评分与术前相比均获改善。

Anand等在一项包括12名患者的研究中得到类似的结果86。

治疗节段数范围在2-8个(平均3.64)。

平均失血量前路手术163.89mL(SD [标准差]，105.41 mL)，后路经皮椎弓根螺钉固定为93.33 mL (SD，101.43 mL)。

平均手术时间前路手术为4.01小时(SD，1.88小时)，后路手术为3.99小时(SD，1.19小时)。

Cobb角在平均术后75天时由术前
的18.93°(SD，10.48°)矫正为6.19°(SD，7.20°)。

微创后路内固定
经皮或应用旁正中小切口技术完成的微创脊柱椎弓根螺钉内固定术的原理是保留多裂肌功能。

对于经皮内固定技术，在X线透视定位下应用Jamshidi型套针来完成(见附录)。

套针一旦置入椎弓根，则拔出管芯，插入导丝。

随后使用软组织扩张器扩开一条置入丝锥和螺钉的通道。

在进行椎弓根攻丝时，最外面的扩张器可起到保护性套筒的作用。

然后导丝将引导空心丝锥和螺钉进入椎弓根。

空心椎弓根螺钉将通过导丝置入。

连接杆经皮置入以使软组织损伤最小化(图9)。

小切口技术在椎弓根外侧缘轻微偏外的纵行旁正中进行切口。

在多裂肌和最长肌的肌间隙进行剥离。

在软组织充分扩张后安放管状牵开器系统。

进而暴露峡部以及头侧和尾侧乳突水平结构。

利用高速磨钻产生一个进针点，随后置入椎弓根探针。

空心或非空心椎弓根螺钉均可应用该技术。

暴露过程中可对峡部、关节突关节和横突皮质剥除以便进行植骨融合。

小切口技术较经皮方式存在诸多优势。

该技术对解剖结构在直视下操作并可选择空心或非空心椎弓根螺钉系统，亦获得更大的空间进行后路植骨。

然而，小切口技术有损伤脊神经后内侧支的风险，由于该支向下延伸至下位椎体横突，然后转向后方，其分支支配多裂肌、横突间肌和韧带和关节突关节头侧结构。

因此，在一个节段经乳突置入椎弓根螺钉可引起支配相邻关节突关节头侧水平结构的后内侧支损伤。

Regev等在一项对比这些微创技术的尸体研究中发现，小切口技术较经皮技术更容易引起脊神经后内侧支损伤89。

他们建议，如果术者希望将上位相邻节段的多裂肌束去神经化降至最低，应利用经皮技术在头侧节段置入椎弓根螺钉。

微创椎弓根螺钉置入的整体安全性和准确性已有报道。

Ringel评估了共103名患者采用经皮技术植入488枚螺钉的临床结果90。

他们发现仅3%的螺钉位置不合标准，对9枚螺钉进行了翻修手术。

这些结果反映出越来越多的证据表明微创后路脊柱内固定安全有效91-93。

一项meta分析包括130项研究共37,337枚螺钉置入，结果显示总的螺钉置入准确性为91.3%94。

局限性和不足
射线照射
微创后路椎弓根螺钉植入存在多种技术，仅经皮椎弓根螺钉技术软组织损伤最小，且适用于单节段或多节段融合。

然而，其应用有赖于术中多维X线透视。

应用高级的透视技术，在同一节段置入两枚螺钉需要10分钟或更久，而单纯侧方透视方法每节段需时少于5分钟95-97。

手术时间的增加与高级的透视技术有关，随之而来的是增加了辐射暴露的累积量。

研究显示，X线透视引导椎弓根螺钉植入使外科医师暴露在10或12倍于非脊柱
骨科手术的辐射剂量下98。

尽管存在这些问题，高精确度C型臂以其便利性使得术中透视成为微创脊柱外科日益必要的组成部分。

一项包括24名连续患者行微创经椎间孔腰椎体间融合术的前瞻性研究分析了医师及患者双方的射线照射情况99。

平均照射时间为每例1.69分钟(范围0.82~3.73)。

作者认为，患者射线照射剂量较低，并不高于其他X线引导下的介入类手术。

Kim等的研究显示，使用X线导航辅助设备进行微创经椎间孔腰椎体间融合术过程中，在进行图像采集时，允许外科医师退出术野范围可显著降低直接射线照射剂量100。

除了减少射线照射，导航还消除了繁琐的防护铅衣的需要和术中透视的需要。

微创脊柱外科学习曲线
广泛采用微创技术的障碍似乎是关于手术技术上的困难和缺乏足够的培训机会。

Webb等的研究显示，大多数脊柱外科医师认为微创脊柱手术成效显著并希望我能吃更多该类手术101。

然而，由于手术技术的困难和缺乏足够的培训机会，大多数医师并未从事微创脊柱外科。

Nowitzke评估了管状减压的学习曲线并注意到，在其系列研究中，前7例病例中有3例得以完成，而随后的28例均未完成转而行开放式手术102。

Villavicencio等注意到整个围手术期并发症发生率较高，Dhall等发现与内固定相关的并发症高发，Peng等报道微创经椎间孔腰椎体间融合与开放式经椎间孔腰椎体间融合相比，手术时间更久72,73,103。

改善微创脊柱外科的学习曲线需要学会更好地理解最具挑战性的手术操作的具体步骤，并允许开发合适的内固定器械和改善培训技巧。

总结
脊柱后方结构由多组位于椎体附近并具有多个肌腱附着点的肌肉维持动态稳定。

在人类，稳定和活动由主动和被动方式来控制。

多裂肌具有短而有力的肌纤维，能够在短距离内产生巨大肌力，因而对稳定脊柱有非常重要的作用。

传统中线切开式手术使肌腱离断、血运阻断和挤压损伤，进而破坏了这些肌肉的功能。

微创脊柱外科技术在试图使手术损害最小化和保留正常解剖功能的基础上发展而来。

该方式的原理有赖于限制手术通路，最低限度的暴露手术目标位置，使维持正常功能所必需的解剖结构的损伤最小化。

传统使用的自动牵开器可导致肌肉挤压伤，已经被对肌肉、血管和神经压力最小、安装于手术台上的管状牵开器所取代。

随着微创脊柱外科的持续发展，重要的是通过前瞻性长期临床研究正确评估各种微创技术的利与弊。