人工椎间盘的临床应用进展

2007-04-16 文章来源:admin 点击量:1776   我要说

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    自从1934年mixter和Barr首次报道应用腰椎间盘切除术治疗椎间盘突出症以来,该术至今仍在广泛使用,尽管虽有各种手术技术的改进,但其疗效也不过70%―85%,而椎间盘摘除术后病人导致腰椎稳定性破坏,及其加重椎体间关节和小关节的退变,是影响腰椎间盘切除术后疗效的关键因素。因此,对因患椎间盘疾患而不得不行椎间盘切除病人,术后如何重建椎间盘功能,是骨科医生面临的一大难题,为了解决这个问题,国内外学者经过深入研究,提出了人工椎间盘的概念,本文结合我院最近实施的4例人工椎间盘置换术就有关问题进行探讨。
一、椎间盘的生物力学及退变
  椎间盘是一种纤维软骨复合体结构,包括髓核和纤维环两部份。从椎间盘的结构可以看出,它可以在缓冲震荡的同时传递应力。髓核是一种胶状结构内嵌有束状细纤维,纤维环由系列同心纤维环构成,髓核作用是传递并重新分布压应力,而纤维环则主要承受张应力。
  椎间盘正常时,可以向各个方向均匀吸收传递、重分布、压应力、张应力、弯曲应力、扭曲应力和剪力。而当椎间盘退变时,传递应力为非均匀的,当退变进一步发展时,髓核则完全失去重新分布应力的作用,因为此时髓核变得更像固体而失去液体特性。
  椎间盘压力特性:当压应力高于0.8―1.0kN时 ,椎间盘开始失去水份,而当压力低于0.8kN时开始吸引水份。当椎间盘退变时,髓核内压下降,而纤维环要承受比正常情况下高4倍的压力,因而退变的椎间盘失去了缓冲作用。正常时,ICR位于椎间隙内,退变腰椎的瞬时旋转中心不再位于椎间隙(ICR),随腰椎活动改变位置,使小关节和韧带所受剪力增加。而椎间盘置换可以重新恢复ICR的位置。
  张力特性:椎间盘承受张力的刚性较承受压力时小。
  弯曲特性:有趣的是,与压应力相比,弯曲应力是最易引起椎间盘损伤的应力。
  扭曲特性:扭曲对椎间盘产生剪力。当椎间盘病变时,抵抗扭曲力负荷下降25%。
  剪力特性:椎间盘抵抗水平方向剪力的刚度为26N/mm,人体正常情况下一般不会超过,表明造成损伤的负荷是由弯曲、扭曲和张力负荷的结合引起的。
  消滞特性(hysteresis):当椎间盘随负荷时出现能量的消失、减小称为消滞特性。
  蠕变特性:正常椎间盘随超过一定极限的应力并且持续一段时间后开始里面蠕变,与退变椎间盘相比,正常椎间盘蠕变较慢,发生永久变形需要的时间也更长。
  两个相邻椎体及连接它们的椎间盘、小关节和韧带结构称为脊柱功能单位(functional spinal unit.FSU)也称运动节段。FSU是能够反映脊柱生物学特性的最小单位,同时也是稳定脊柱稳定的最基本单位。
  脊柱稳定可以分为:被动的,即椎体各种小关节,动力学的,即韧带、关节囊、纤维环;主动的,即肌肉;流体学的,即髓核。这些结构的共同作用完成脊柱的稳定性和运动的平衡。当其中某一结构如椎间盘退变时,其它结构可以代偿,当失代偿时,病变随之出现。
  退变椎间盘发生生化和结构改变,变化包括:终板变薄透明化。纤维环破裂,肉芽组织再生,表明机体的纤维修复尝试,髓核水份减少,张力下降同时与水结合能力下降。表现为椎间隙高度下降,导致关节突应力增加,加快退变。临床上可以出现:IDD(Internal disc disruption)椎间盘内破裂,DDD(degenerative disc disease)退变性椎间盘病,节段性不稳定(segmental instability)或者椎间盘突出(disc herniation)。
  当椎间盘发生退变后,出现疼痛,不稳,或脱出,并进一步引起周围的小关节退变。
二、椎间盘切除后对脊柱生物力学的影响
  国内外许多学者对椎间盘切除术后导致脊柱生物力学功能紊乱进行过深入研究。
   Stokes(1981)报道了椎间盘手术节段上面的椎间关节活动明显增加。Frymoyer也报道了椎间盘切除后手术节段的活动明显增加。国内学者也采用三维运动学方法发现正常椎间盘能维持腰椎三维运动特性,限制腰椎的异常活动。椎间盘切除后,腰椎活动节段的主运动值显著增加,从而使腰椎的内源性稳定遭破坏,而当其承受载荷后,不能保持其正常的位置而产生异常活动和不对称活动,从而影响腰椎的稳定性。
  韩德韬等通过11具新鲜尸体的脊柱功能单位研究,得出了椎间盘(D)、椎间孔(F)和椎管(C)之间的连锁变异即DFC现象,当椎间盘受到破坏时,受到力学的作用,椎间隙变小,椎间孔和椎管即使受力仍在生理限度内都会相应变小,从而导致椎管狭窄。垄耀成等证实了手术后椎间盘高度的丧失与切除的椎间盘重量成正比,平均每切除1.0g 椎间盘,其高度丧失8.76%,同时纤维环的膨出增加。故椎间盘破坏或切除后引起椎间隙变窄和椎体应力分布紊乱,出现应力集中,使后部结构应力增大,从而引起和加重椎体间关节和小关节退变。
  综上所述,腰椎间盘受损后,必然导致椎间盘高度变小,椎间隙变窄,进一步使腰椎前部结构应力下降,后部结构应力上升。导致腰椎承载后出现异常活动和不对称活动,
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