成人退变性脊柱侧凸多发生于中老年人,被认为是新生的侧凸〔1~6〕,主要位于胸腰段或腰段,常因疼痛(背痛或根性疼痛)或神经源性间歇性跛行就诊〔2~7〕,手术的主要目的是为了解除疼痛、防止侧凸进展、重建脊柱的平衡、恢复正常的功能〔2、4、6~10〕,手术中必然涉及到融合问题,现就退变性脊柱侧凸的融合原则及其影响因素进行综述如下。
1 退变性脊柱侧凸的特点
成人退变性脊柱侧凸常在椎间盘退变基础上发生,椎管狭窄发生率较高,顶椎最常位于L3、4或L2、3间隙,其次是L1、2间隙〔1~7〕,常有L3、4椎体的旋转半脱位和L4、5椎体倾斜〔3、10~12〕,冠状面Cobbs角常小于成人特发性脊柱侧凸,侧凸累及的节段也较短〔1、5、6〕,范围多在T11、12~L5S1之间,通常胸椎没有明显的侧凸〔7〕。特征性临床表现是负重状态下的背痛,需要平卧、解除腰椎负荷方能缓解〔1、2、4~6〕。
同其他退变性腰椎疾病相比,成人退变性脊柱侧凸有较大不同:一般退变性疾病(腰椎管狭窄、腰椎间盘突出、腰椎滑脱)最好发于L4、5或L5S1节段,手术时往往只需要对病变节段进行操作即可,但是退变性脊柱侧凸除了有椎管狭窄、椎间盘突出、椎体移位(矢状面或者冠状面)以外,还存在冠状面、矢状面成角以及椎体三维旋转的问题〔2~5、7〕。大量研究报道〔7、11、13〕,退变性脊柱侧凸冠状面的Cobbs角大小与手术效果没有明显的相关性,而腰前凸的恢复、冠状面上腰椎椎体(L3)倾斜度数和滑移程度的矫正是影响预后的主要因素。
结合成人退变性脊柱侧凸的特点,手术除了要解决椎管狭窄问题,还要考虑腰椎乃至整个脊柱的矢状面、冠状面的平衡问题,因此融合的节段往往比较长〔7〕。
2 选择性融合原则
腰椎手术融合的总体原则是尽可能的减少融合节段,目的不仅仅是为了保留腰椎的活动度,还可以防止邻近节段的进一步退变。
一般而言,融合不应止于以下节段:后柱结构不完整的椎体、侧凸/后凸的顶椎、滑脱移位/旋转半脱位的椎体。顶椎、滑脱移位、旋转移位的椎体往往是整个侧凸区域内最不稳定的椎体,止于该椎体会导致该处的椎弓根螺钉应力过大,易于断裂、拔出,导致内固定失败,尤其在骨质疏松严重的患者;另外,固定于一个不稳定的椎体,无法重建腰椎和整个脊柱的稳定性,易导致侧凸的失代偿,出现侧凸的进行性快速发展〔4、6、7、11、14〕。
另外,融合不能止于一个严重退变椎间盘的邻近节段,否则术后会出现退变的快速发展〔7、11、15〕。
2.1 近端融合椎的选择原则
Mardjetko提出〔7〕近端融合椎的选择应满足以下几个条件:(1)在稳定区,椎体上终板及相邻的上方椎间盘在冠状面上应该是水平的,这样可以减少剪切应力;(2)能够允许在内固定区域内恢复脊柱的矢状面序列;(3)邻近未融合节段应该没有椎间盘或小关节的明显退变;(4)没有旋转或几乎没有旋转;(5)该节段在任何方向上都应该是稳定的,其后柱结构应该是完整的。根据这些条件及退变性脊柱侧凸的特点,近端融合椎多位于T10~L2。
生物力学上,胸腰段(T10~L2)有其独特的解剖特点。它是相对固定不动的胸椎至活动的腰椎的过渡,关节面的方向从接近于冠状面变为近似矢状面,矢状面生理曲度由胸后凸变为腰前凸。T10及其以上胸椎通过肋骨组成的胸廓增加稳定性,对矢状面、冠状面和轴向的弯曲有较大的抵抗力,但是T11、T12连接浮肋,L1、L2则无肋骨,缺少肋椎关节、肋横突关节以及相应的韧带结构,稳定性相对较差,融合止于T11~L2会使头端邻近节段的应力集中〔7、14、16、17〕。
很多基础和临床研究已经证明,活动增加和应力集中可以导致较高的并发症,近端融合止于T11~L2相比于T10及其以上节段,并发症发生率明显增高。这些并发症包括:近端融合椎邻近节段的退变、近端融合椎及其头端椎体的压缩性骨折、近端融合椎内固定失败、假关节形成、矢状位平衡丢失、胸腰段后凸畸形〔5、7、11、14、16、17〕。邻近节段失败,又称为“过度节段综合征”,表现为邻近节段过早的退变,伴/不伴椎管狭窄和节段性不稳定。除了与年龄相关的自然退变有关,还与固定融合导致的脊柱僵硬效应有关。危险因素有:术前存在的矢状面曲度异常、术前邻近节段退变、矢状面/冠状面不稳定、小关节退变〔7、15〕。近端融合椎骨折、邻近椎体骨折或远距离未融合椎体骨折,是成人退变性脊柱侧凸术后的早期和晚期并发症,最常见于近端融合椎的邻近节段,偶尔发生近端多个椎体骨折。近端融合椎的椎弓根或椎体骨折可以破坏结构的完整性,导致近端脊柱平衡失代偿、假关节的发生率增加、矢状面和冠状面矫形效果丢失。危险因素是骨质疏松和矢状面不平衡〔7、11、14、16〕。DeWald等人〔5、14、17〕研究发现,退变性脊柱侧凸的老年患者,骨质疏松进一步减弱了内固定螺钉的把持力,更易发生内固定松动、脱出,导致内固定失败,并出现进行性的后凸。另外,临床研究发现〔8、9、11、16~18〕,相比于其他脊柱节段,胸腰段是假关节发生率最高的部位之一,尤其对伴胸腰段后凸或髋关节骨关节炎的患者,发生率更高。如果术后6周出现矢状面不平衡常预示假关节发生的可能性比较大。因此,在胸腰段,植骨床的准备应充分,并应用高质量自体骨以降低假关节发生率。
如果术后患者出现邻近融合节段的椎体骨折、内固定脱出、继发性不稳定等现象,大部分是由于未能通过矫形重建平衡或融合节段选择不当、导致部分脊柱节段的应力过大引起的。因此,部分学者〔7、11、14、16〕认为,近端融合应尽量避免止于T11~L2。SUK等人〔7、15、16〕推荐,在成人退变性脊柱侧凸中,近端融合延长至T10或其以上节段将使脊柱稳定性更好、手术效果和脊柱功能维持更长久。Kuklo也提出〔11〕近端融合椎在全脊柱的普通X线侧位片上应该被骶正中线平分,不应该止于胸腰段。一般而言,融合最好跨过胸腰段以减小邻近节段的应力。然而,即使这么做,近端内固定失败也可能发生,有时需要向近端进一步延长融合。
但Mardjetko认为〔7〕目前还没有可信的数据表明近端融合至T10及其以上节段可以提高长期效果。同时融合至T9、T10会增加3~4个不必要的融合椎体,导致出血多、手术时间长、与内固定相关的并发症增多、胸腰段假关节发生率增加、内植物花费增加。其优缺点目前还需要进一步的临床研究证明〔7、11〕。
2.2 远端融合椎的选择原则
成人退变性脊柱侧凸远端融合椎的选择一直存在较大的争议,目前的焦点在于是否需要保留L5S1节段的活动,以及在什么情况下可以保留。
Hamill等人〔8、10、12〕认为,如果L5S1椎间隙高度相对正常,椎间盘没有变性退变,同时患者维持基本正常的腰前凸角度和整体的矢状面平衡,可以考虑远端融合止于L5,保留L5S1节段的运动功能。还有专家提出〔9、12〕,如果L5横突较大,并且椎体位置较深——站立位X线上L5椎弓根位于双侧髂嵴连线平面以下,那么双侧髂骨对L5S1的活动起到一定的稳定和保护作用,L5S1间盘的进一步退变也受到相对的保护,因此远端融合可以考虑止于L5,但是这个观点目前缺乏有力的证据。Kuklo认为〔11〕如果L5S1存在明显的退变合并椎间盘钙化,那么这个节段很可能是稳定的,因此可以不融合S1。
保留L5S1节段有诸多的益处〔8~10〕:(1)保留了腰骶部的活动、减轻S1应力和骶髂关节应力、减少内固定失败率;(2)减少手术时间降低手术风险;(3)降低假关节发生率;(4)减少融合节段、降低和内固定相关的并发症;(5)不融合L5S1,避免进行360°融合和骨盆的固定;(6)减小对髋关节功能和步态的影响,尤其当髋关节存在骨关节炎时。
远端融合止于L5最常见的短期并发症是L5椎体内固定的失败〔8、12〕。相比于其他椎体,L5的椎弓根比较短,骨质较疏松,并且向中间成角。短节段融合,通过2枚椎弓根螺钉就可以获得足够坚强的固定,但融合节段较长时2枚螺钉的力量就相对不足了。另外,螺钉的力量与角度有关,女性骨盆较宽,易于获得L5椎弓根固定的必需角度,但男性骨盆窄,L5位置较深,很难获得恰当的角度放置L5椎弓根螺钉,位置较深的L5椎体稳定性好不利于应力的分散,应力易集中在L5椎弓根螺钉。这些因素都易导致L5椎弓根螺钉抗拔出力减弱〔8、9、12、17〕。当L5内固定失败时,常会在L4、5出现腰前凸的丢失、轻度的后凸或侧后凸畸形。尤其长节段融合,经常会导致矢状面的不平衡。为减少L5椎体内固定失败,可以通过PLIF或TLIF行L4、5椎体间前柱的支撑融合保护L5椎弓根螺钉〔8~10、12、17〕。
远端融合止于L5最常见的远期并发症,也是争议的焦点是术后较高的L5S1椎间盘继发性退变,尤其当融合节段较长时。即使L5椎板和后弓结构完整的患者也可以发生退变〔8~12〕。因为腰骶部比较僵硬,一旦该节段上方进行长节段的矫形融合之后L5S1常不能自行代偿,L5S1椎间盘、小关节将会承受更大的应力,会导致退变加速并出现相应的临床症状。大量研究表明,融合止于L5,即使L5S1椎间盘正常也会导致过度负荷,从而诱发继发性退变,导致该节段的后凸畸形、前柱高度的丢失、椎间盘突出、椎管狭窄、退变性滑脱以及总体矢状面平衡的丢失。如果发生这种情况,补救措施是延长融合至骶骨〔5、8~10、12〕。Edwards等人〔8~10〕研究发现,小部分因L5S1的继发性退变需要延长融合至S1的患者,其临床效果比无需翻修的患者较差,另外,融合至L5与融合至骶骨相比,术后矢状面的矫形效果和维持时间明显较差,但融合至L5其并发症的发生率明显低于融合至S1,两者的SRS-24功能评分没有明显差异。
L5S1的保留与否依赖于L5S1椎间盘质量,而退变性脊柱侧凸多见于四五十岁以上的中老年人,L5S1椎间盘通常是有退变的,融合止于L5术后因继发性退变需要翻修的比例较高,因此很多专家主张远端融合应止于S1〔8、10、12〕。
很多专家〔8~12、15、17~19〕总结了融合至骶骨的绝对指征:(1)L5S1椎间盘严重退变;(2)L5S1滑脱,合并/不合并峡部裂;(3)L5S1椎板切除手术史,后方结构不完整;(4)L5S1椎管或椎间孔狭窄,需要进行椎管减压或者需要打开椎间孔增加椎间隙高度;(5)L5椎体倾斜,如果不融合至骶骨,很难重建脊柱平衡,另外,椎体倾斜造成一侧的椎间孔狭窄,导致一侧的神经根受压出现症状,需要融合至骶骨进行矫正;(6)矢状面不平衡与L5S1的退变有关,如果融合至L5,会有L5S1椎间盘继发性退变,将导致矢状面矫正效果的丢失。
但如果L5S1只有轻度退变时,是否融合S1以及何时融合(一期融合还是等L5S1继发性退变到一定程度再进行翻修延长融合)就存在较大争议了。目前临床上主要通过平片、MRI和椎间盘造影对椎间盘的退变程度进行评估,评估的一致性存在很大差异,哪一种方法更有助于进行治疗决策还有待进一步研究〔5、8〕。
Kuklo指出〔11〕融合至骶骨有保护L5椎弓根螺钉、允许对L5神经根进行减压、防止脊柱滑脱、消除L5继发退变等优点。
与融合止于L5相比,远端融合至骶骨手术暴露范围增大、时间延长、相关的并发症增多;可能引起骶髂关节和髋关节退变、步态改变,尤其当患者已有髋关节骨关节炎时;骶骨螺钉脱出风险较高、L5S1假关节发生率较高,常需髂骨固定和前柱融合〔5、8、10~12、17、18〕。但,Bridwell认为虽然各种并发症发病率增加,但还没有高到不可接受的程度,仍推荐成人退变性脊柱侧凸的远端融合应该延长至S1〔10〕。Tsuchiya和Bridwell指出〔10、12〕,虽然通过骶髂关节放置螺钉可能导致骶髂关节的继发性退变,但还不至于造成严重的临床问题,因为螺钉没有破坏骶髂关节的软骨,而且骶髂关节是一个非常宽大的关节,仅仅放置2枚螺钉不会真正的固定该关节导致骶髂关节炎的发生。有关融合骶骨可能会改变患者步态的观点,目前尚缺乏可信的对比研究〔10、12〕。对于L5S1假关节发生率高的原因,目前一些研究认为〔5、8、10~12〕,从生物力学角度,L5S1处于2个主要的杠杆力臂之间——僵硬的骨盆和融合节段,是腰椎活动的转化部位,应力集中,同时,骶骨不是一个独立的单位,它与骨盆紧密相连,单纯进行S1的两点固定对骶骨—骨盆联合体来讲是不充分不牢固的。假关节将导致该节段内固定失败、脊柱矢状面的不平衡,产生相关的临床症状,往往需要翻修手术。为降低假关节发生率,除了可应用双皮质骶骨钉、严格处理植骨床外,目前多主张在L5S1前柱椎体间应用Cage支撑和BMP行360°融合,同时加用双侧髂骨固定或S2骶骨螺钉固定,除了可以提高腰骶融合率,还可以增加生物学稳定、改善腰前凸、增加椎间隙和椎间孔高度减小椎间孔狭窄,但是并不能完全杜绝假关节的发生〔4、5、8、10~12、17〕。由于髂骨部位皮下组织薄弱,髂骨钉比较突出,尤其比较瘦的患者,有时可引起强烈的不适感,这部分患者可以考虑术后两年获得坚固的融合后去除髂骨钉〔10、12、14〕。
尽管目前涉及成人退变性脊柱侧凸远端融合的研究很多,但L5S1的保留问题仍将在较长时间里成为争论和研究的重点。
3 结语
成人退变性脊柱侧凸好发于中老年人,一般健康状况较差,常合并退变、背痛和放射性下肢疼,侧凸比较僵硬,目前没有公认的融合原则可以利用。根据生物力学原则和手术原则,手术的重点应该放在重建冠状位、尤其矢状位的平衡上,而不应着重于减少融合节段。融合节段的选择目前还存在很多的争议,与之相关的并发症发生率较高,还需要更广泛的多中心的研究进一步探讨更合理的融合原则。
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