退行性腰椎滑脱症的治疗与生物力学研究进展

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  1854年,德国人Killan首创了Spondylolisthesis一词,即脊柱滑脱。1955 年Newman 等[1]将这种与脊柱退变有关、椎弓完整的脊柱滑脱命名为退行性脊柱滑脱(Degenerative Spondylolisthesis,简称DS),DS是指因长期的腰椎间盘、关节突关节、以及周围韧带退变、松弛而导致的椎间关节出现的不稳,表现为上位椎体向前、向后或向侧方发生滑移[2]。腰椎滑脱引起腰腿痛的原因是由于腰椎滑脱时椎体向前滑移名,为滑脱,实为狭窄,除了因椎体向前滑移出现中央型椎管狭窄外,还有神经根管的狭窄。退行性滑脱多见于50岁以后发病,女性的发病率是男性的3倍,多见于L4,其次是L5 椎体,滑脱程度一般在30%以内[3]。近年来,很多学者对该病进行了大量研究,现就研究进展综述如下。
  1.诊断
  1.1 临床表现:(1)腰疼 退行性腰椎滑脱的病人有些合并滑脱段的不稳定,所以表现为与腰部活动有明确关系的疼痛。(2)间歇性跛行 主要表现为直立、行走后腰部、臀部、股部及小腿后部的酸胀、疼痛,蹲坐或卧位休息后好转。(3)根性疼痛 表现为一侧或两侧下肢的疼痛,有时亦可以出现放射性疼痛。查体时常可以发现受压迫神经根所辖的运动、感觉异常。
  1.2 影像学表现:(1)X线片是首选的检查方法,判断滑脱的程度可以使用Meyerding分级,在侧位片上将下位椎体终板分为4等份,跟据上位椎体向前移位程度,将滑脱分为4度。上下椎体后缘相差25%椎失状径以内为Ⅰ度,25%~50%为Ⅱ度,50%~75%为Ⅲ度,大于75%为Ⅳ度。近年来,也有学者提出将滑脱超过100% 者称为Ⅴ度滑脱。腰椎过伸、过屈位片上可以判断是否合并腰椎不稳,一般若滑脱程度≥3mm即诊断为失状面水平不稳,若上下终板角度变化≥15°者称为失状面旋转不稳。(2)CT 可清楚显示硬膜囊在椎间盘后缘及其上方的移位,呈“双边征”。椎体后弓之间受压引起中央椎管狭窄、黄韧带肥厚、关节突肥大等。(3)MRI可看到椎体滑移及退行性改变、椎管狭窄、神经根、硬膜囊受压变形。(4)正常时神经根管表现为泪滴状或圆点形,腰椎滑脱时则呈“8”字形或称“双叶征”;脊髓造影可示脊髓完全梗阻或不完全梗阻,神经根充盈不良及“台阶”现象[4]。(5)椎间盘造影术除了评估椎间盘的退变状态、观察纤维环是否完整外,椎间盘造影术被认为是目前唯一可以诱发病人疼痛的方法。
  2.非手术治疗
  适用于病史短、症状轻、Ⅰ度以内的滑脱及年龄大、体质差不能耐受手术者。治疗方法包括休息理疗、腰背肌锻炼、腰围或支具、治疗骨质疏松、有氧运动和减轻体重[3]等。
  3.手术治疗
  国内外大部分学者主张手术治疗DS,手术治疗的主要目的是解除症状,治疗原则包括彻底减压、内固定及植骨融合。国内外学者对DS手术治疗的方式选择仍存在较大争议。患者选择手术治疗应该掌握好手术的适应证,并依据不同的病情选择合适的手术方式。
  适应症[5]慢性腰痛或伴有神经根刺激症状及间歇性跛行等临床表现,并经X线检查证实腰椎滑脱:①反复腰痛,劳累加重,休息、制动可减轻,长期保守治疗无效,需靠非甾体类止痛剂维持日常工作及正常生活者;②X线检查排除峡部不连及其他腰部骨结构异常;③伴有脊神经受压、刺激等椎管狭窄表现。
  3.1 减压  腰椎退行性变导致椎间不稳椎体滑移是产生椎管狭窄、椎间孔狭窄的主要原因,同时亦伴有椎间盘退化、关节突关节的增生、黄韧带的钙化。目前有针对退行性腰椎滑脱伴椎管狭窄的各种手术方式的椎管成形术及减压术。党晓谦等[6]提出重点针对神经根管进行两次减压,即滑脱椎体复位前和复位后两次减压,能够将受压的神经根彻底松解;如果伴有椎间盘突出,则同时需行髓核摘除术,解除椎管前方的压迫。
  3.2 复位  滑脱是引起腰椎管狭窄及一系列症状的根源,对于是否复位仍存在不少争议。手术中是否需要完全复位,长期以来一直存在争议。Wittse[7]认为腰椎滑脱的治疗应以后路原位融合为主。越来越多的临床统计结果证明,退变腰椎滑脱椎体复位是一种治疗手段,不是目的。对滑脱椎体复位可建立符合生理要求的生物力学内环境,但强求复位,使提拉螺钉周围的骨组织承受巨大压力,可能继发骨坏死导致复位丢失。过度的复位会过多地改变已适应的神经通道,可能会使原有神经症状加重。Petraco[8]研究发现,在L5 椎滑脱模型复位中,L5 神经牵拉程度与复位率成非线性关系,在复位< 50%时,神经平均张应变为4.0%,而复位50%~100%时,平均张应变为10.0%;在整个L5 神经张应变中,71%发生在复位50% ~100%,尤其是最后25%复位时;可见,如果在术中复位困难,而强行复位,有可能加重术后神经功能损害。张伟等[9]研究表明,腰椎滑脱症术中经彻底减压、松解神经根、可靠的内固定及腰椎植骨融合等治疗,没有进行复位,也同样可以达到良好的疗效。退变性腰椎滑脱患者常合并多节段的椎间盘退变及脊柱退变畸形,因此不主张完全复位,手术的重点应该是在椎弓根内固定植骨融合的基础上行广泛的椎管、神经根管彻底减压,从而最大可能地恢复患者的神经功能。
  3.3 植骨融合  对滑脱节段椎体的融合是保证手术疗效、防止滑脱进一步加重的重要措施。脊柱融合术按手术入路分为前路和后路融合术。按植骨部位分为椎体间植骨融合、椎板植骨融合、侧后方植骨融合术。椎体间融合术:可经前路(ALIF)、后路(PLIF)、经椎间孔入路(TLIF)和腹腔镜进行;有取髂骨块椎间植骨融合,也有椎间植Cage融合,植入Cage有一枚、两枚不等。经后路椎体间融合虽然可有效地起到椎间支撑作用,融合率高,但技术要求较高,手术风险大,手术成本高。有学者认为椎间植骨与横突间植骨治疗腰椎滑脱症的疗效相近,植骨融合率无差别,对于退变性滑脱,横突间植骨仍是有效的植骨融合方法[10]。   3.4 固定  椎弓根内固定发明后,经过逐渐改进可以接近或者达到解剖复位的效果,且有可以接受的并发症发生率,已成为目前治疗腰椎滑脱的首选方法。脊柱内固定的优点在于能够在术后早期提供局部的稳定性,有利于提高脊柱融合率,可以矫正脊柱冠状面和矢状面的畸形,恢复脊柱正常的力线,减少术后卧床时间等。有研究结果显示腰椎后路三柱固定能保持椎间高度、提高融合率并且减少并发症发生率[11]。目前临床上手术治疗DS的脊柱内固定系统多种多样,其中,北京协和医院自行研制的GSS(general spine system,通用型脊柱内固定系统)操作简单,短节段固定,固定牢靠,能贯穿三柱,提拉复位力及螺钉抗拔出力强,同时具有良好的撑开作用,能扩大椎体间隙,便于植骨操作[12]。动力性固定系统能够防止固定节段的移动,并能得到良好的临床疗效[13]。近年来,为了克服脊柱坚强内固定的应力遮挡所带来的负面效应,国内外学者[14~16]提倡采用动力内固定。宋红浦等[16]设计了山羊脊柱内固定融合模型。在实验中发现,动力固定和坚强固定融合均能提高损伤节段轴向压缩刚度,甚至恢复到正常水平,而动力内固定还能在不牺牲稳定作用的前提下刚度下降,并能增加载荷分享,以促进脊柱融合。
  3.5 手术并发症及预防  对于手术治疗DS的并发症有硬膜囊、神经根损伤、脊髓减压综合症、内固定器的松动及断裂、假关节形成等。对于以上并发症我们完全可以用提高手术操作技巧、严格掌握手术适应症及选择合适的手术方式来降低。
  总之,DS的临床症状出现缓慢,渐进性加重,因此治疗方法的选择应依据症状的轻重、脊柱滑脱的程度、滑脱节段是否稳定、以及这些因素变化发展的速度而定。手术的目的是减压以解除椎管狭窄引起的下肢间歇性跛行和根性痛症状,融合可以保证手术疗效、防止滑脱进一步加重,内固定是为了提高融合率、矫正滑脱和后凸畸形。单纯减压可以解除因滑脱引起的椎管狭窄神经根压迫,从而缓解神经症状,但单纯减压可能会进一步加重节段不稳,长期疗效不肯定。有明显临床症状的腰椎滑脱,滑脱的复位是必要的,但不主张扩大手术强行以求完全复位,因为长期形成的腰椎滑脱,其周围结构发生了相应改变,具有对抗牵拉、维持滑脱的固有应力,如强行复位不仅难以完全复位,而且会破坏已适应的解剖关系,易导致术后神经根紧张、神经牵拉损伤等并发症。我们在实际的手术操作当中并不应教条的应用减压、复位、植骨融合内固定来治疗退行性腰椎滑脱症,而是应该根据病人的基本情况灵活有机的选择合适的手术方式。
  4.生物力学研究
  4.1 标本试验研究  国内外诸多学者也纷纷从生物力学角度对其进行了进一步的研究。早在1988年Panjabi等应用新鲜尸体胸腰段脊椎(T9-L3)做成脊柱滑脱模型,并用其对八种脊柱内固定器械的稳定性进行了研究[17]。诸多研究表明,坚强内固定增强了脊柱的稳定性,然而固定邻近节段的运动幅度代偿性增大[18-19],甚至运动模式也出现了相应变化[20],这种运动学改变提示了邻近节段的应力集中。Weinhoffer等认为固定后邻近节段IDP有所升高[21],这种状态对于促进间盘退变的发展无疑具有重要意义。且Beadon等引用脉冲式负荷周期性地作用于新鲜猪脊柱的腰椎单元成功的制作了体外腰椎滑脱的模型,为以后腰椎滑脱生物力学的进一步研究提供了平台[22]。
  4.2 相关有限元研究  随着计算机技术的飞速发展,有限元法(finiteelementme-
  thodFEM)在脊柱方面的研究已取得迅猛进展。自从1972年Belytschko等[23]第一次建立了脊柱的有限元模型,从而为脊柱的生物力学研究开辟了新的领域。对脊柱内部结构的生理特性、病理条件下的应力分析及治疗(包括非手术及手术)等相关FE 模型研究均已开展。它因为可根据需要产生无数个各种各样的模型,同一个模型在虚拟计算中可进行无数次加载、组合而不会被损坏,模型也可以进行修正以模拟任何病理状态;模型化也可以提供实验不能得到的正常生理信息;以及具有手术模拟等优越性而被应用与腰椎生物力学的研究,但因精确性需要尸体模型的验证而与其互补。在退行性腰椎滑脱的生物力学研究中,诸多国内外学者对退行性腰椎滑脱的机制进行研究,同时模拟腰椎内固定手术对术后脊柱的稳定性及相邻节段的退变进行了分析,取得了可喜的成绩,完善了腰椎生物力学理论,并对临床治疗退行性腰椎滑脱症给予了可行性指导。与此同时,高精度螺旋CT的应用、三维有限元建模及分析软件(如Mimics,Abaqus,Simpleware,Ansys等)的不断更新给研究提供了技术平台。
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