知史识今,传承创新——腰椎间融合术演义(第四回)

2017-07-28   文章来源:中南大学湘雅二医院脊柱外科 邝磊    点击量:47 我要说

编者按


腰椎间融合术,就如碧绿的树叶,在脊柱这颗参天大树中自成一个世界。小小的树叶中分布着方向不一、长短有别的脉络,每日汲取着阳光,为树干不断输送营养。而不同的腰椎间融合技术,恰宛如树叶上清晰的纹理,传递的是支撑腰椎融合需要的力量。正所谓“一叶一世界,一脉一乾坤”,希望通过本文的撰写,能让读者了解腰椎间融合术历史、现状与未来。

中南大学湘雅二医院脊柱外科

骨科在线编委会脊柱专业副主编

王 冰

第四回 前路椎间融合术的微创化与未来

前路腰椎间融合术在腹腔镜的热潮退却后逐渐式微,更多地作为某些病例如滑脱在后路固定术后的补充,或是作为后路术后不融合、假关节的翻修手术,单纯前路手术几乎很少采用。即便如此,由于前路手术不侵扰后路肌肉韧带、植骨面积大等优点,人们仍未放弃对前路椎间融合术式的探索。

早在腹腔镜手术大行其道的20世纪90年代,就有德国学者Mayer针对传统前路手术切口长、创伤大的缺点作出改进,提出小切口(mini-open)ALIF[1]

在L4/5以上节段,患者取侧卧位,Mayer把传统的倒八字切口变成4-6cm的小切口,顺着腹壁侧方肌肉间隙逐层进入腹膜后间隙,借助放大镜和照明设备,在全方位脊柱拉钩的辅助下暴露脊柱(图1)。


图1. L4/5 Mini-open ALIF手术 左:体位 中:切口大小及位置 右:术中视野

在L5/S1间隙则取截石位,采用耻骨上切口,沿腹白线进入拉开腹直肌,经腹膜入路,拉开两侧的大血管后暴露椎间隙(图2)。


图2. L5/S1 Mini-open ALIF手术 左:体位 右:术中植骨视野

所有患者行小切口ALIF后均予后路内固定,共120个患者,平均手术时间102分钟,出血不到140ml,只有8例出现入路相关并发症。该技术较腹腔镜简单、同时具备很好的微创性。

在随后的多项研究中,均显示其具有与腹腔镜和传统开放手术相当的疗效,但手术时间、逆向射精发生率、血管相关并发症明显低于腹腔镜ALIF(LALIF)[2-5]。LALIF作为“最微创ALIF”的地位被动摇。但由于小切口ALIF只能对L4/5以上节段进行间接减压,故有时需补充后路减压手术,这样就不能避免后路手术的相关缺点。

2002年,美国学者Brau提出另一种mini-open入路,采用靠近正中的横切口,切开腹直肌前鞘游离腹直肌并将其向内推开(图3),切口后鞘或腹横筋膜后,向内游离后腹膜,游离结扎髂腰静脉后,将拉钩沿腹直肌内缘放入,将大血管拉过对侧从而完成暴露(图4)。


图3. Brau提出的小切口ALIF 左:切口示意图,右:游离腹直肌


图4. Brau提出的小切口ALIF 左:游离后腹膜,右:最终的暴露范围

此法可使脊柱前份完全暴露于术者的视野,可进行彻底的间盘切除和直接减压,大大方便了植骨操作,在其报道的686例患者中只有3.8%发生并发症[6],但单纯前路融合不够牢靠的缺点仍困扰着大家,还需补充后路(经皮)固定。

前路手术入路已经出现多年,但由于其本身存在一定程度的血管损伤率(1-24%)[7],再加上脊柱外科医生往往不太熟悉腹部入路,在欧美国家行ALIF的时候往往需要血管外科医生作为“入路医生”协助暴露[8]。尽管有研究指出,脊柱外科医生只要进行足够的训练也可以达到同样的水准[9],但培养模式和训练机会无疑阻碍了ALIF的广泛应用。

有读者肯定会考虑,既然ALIF血管损伤机会大,那远离血管操作不就行了吗?确实如此,2001年,巴西医生Pimenta提出从腹侧方进入脊柱进行融合的方法(direct lateral interbody fusion,DLIF),后经Ozgur等开发和改进,变成了我们熟悉的XLIF(extreme lateral interbody fusion)。

XLIF通过一个3-4cm的切口,分离腹壁肌肉后向前推开后腹膜,在触及腰大肌后插入导针,然后逐层增大扩张器直至可以放入撑开器,在光源的辅助下进行间盘切除和融合(图5)。由于不需处理脊柱前方的大血管而仅在椎体中前份进行操作,大血管相关并发症得到解决,而且cage可以覆盖椎体的两侧边缘,有利于融合以及腰椎曲度的矫正和维持[10-13](图6),结果令人鼓舞。


图5. XLIF 手术过程


图6. XLIF术后X线正侧位片

但是,XLIF却有着与生俱来的不足。首先,由于髂骨的阻挡,XLIF多不能在L5/S1施行;另外腰大肌内走行有腰丛神经的分支,术中穿过腰大肌时,特别在腰椎疾病发病率最高的L4/5节段,可直接损伤或挤压这些神经造成术后大腿疼痛、麻木甚至无力[14,15](图7)。另有研究发现,腰大肌内有血管分支垂直分布在椎间盘的侧方,穿刺时可能损伤血管而导致腰大肌血肿、大出血[16]


图7. 腰丛神经与腰椎节段的关系

因此,有学者提出需使用神经电生理监测、直视下分离腰大肌,改进扩张器以减少对腰大肌的挤压,或者选取没有神经走行的“安全区”进行操作[17,18](图8),但神经电生理监测有一定的假阴性,并不能完全保证没有损伤,其他方法也因为个体差异而存在一定风险。

图8. XLIF穿刺的相对安全区(绿色区域)

既然如此,能否避开腰大肌进行操作?解剖学研究显示,利用大血管和腰大肌之间的间隙作为入路进行融合也是可行的,从而催生了近年来十分火热的OLIF(Oblique Lumbar Interbody Fusion)[19](图9)。


图9. OLIF示意图

OLIF在2012年由法国学者Silvestre 提出,也有学者称之为ATP(anterior to psoas)技术[20]或LATERO技术[21],它和小切口ALIF的区别是不需结扎节段血管,利用腹壁的活动度可以一个小切口进行多达3个节段的操作。

OLIF可以说是集以往前路手术的优点于一身,既大大降低了血管相关并发症,又解决了XLIF穿腰大肌操作带来的种种问题,也免除了神经电生理监测。不足之处只是操作过程中因牵拉挤压可能损伤交感神经,导致术后肢体冷热障碍;其次就是由于操作角度的限制,只能通过撑开椎间隙进行间接的减压,不能直接对突出的间盘进行摘除。

基于OLIF的不足,笔者所在中南大学湘雅二医院脊柱外科吕国华教授团队,自2014年起,在OLIF的基础上进一步开发了ALLIF(Anterolateral Lumbar Interbody Fusion)技术。

其入路方法与OLIF相同,在必要时结扎节段血管以获得更好的游离度。暴露时向外侧推开交感神,而非向内侧拉,大大减少了其交通支断裂的机会。由于其操作角度更垂直于躯干,仅需短距离、轻力度的血管牵拉即可充分暴露,做到对神经结构前方压迫的直接减压(图10-12),而且不受髂骨的限制,在L5/S1也可进行。ALLIF既保留了OLIF在腰大肌外操作,对血管结构侵扰小的优点,进一步降低入路相关并发症,同时保留传统ALIF视野充足、直接减压的优点。


图10. ALLIF直接减压示意图


图11. ALLIF椎间撑开,显露,直接减压和自锁融合


图12. L5/S1峡部裂滑脱,前路自锁融合术后

其他前路手术的优点如可放入足够大的融合器,有利于有效维持椎间高度和腰椎曲度,融合率高也得以保留。经实践发现早期临床疗效令人满意[22,23]。时至今日,前路手术入路已经比较完善,虽然没有完美的入路,但术者可以根据不同节段和减压需要,结合自身经验选择最合适的入路,既能达到微小的切口,也能实现真正组织侵扰小的微创。

前路手术的发展浪潮,除了医生在临床工作中的积极思考,学者在解剖学、影像学的深入研究外,还离不开各种新型融合器的研发进步。与后路融合器一样,ALIF的融合器的发展也经历了从BAK cage到金属cage再到PEEK cage的过程(图13)。原因在于PEEK机械性优异和理化性能稳定,但其材料惰性和稳定性太高,以至于无法为骨细胞所接受,这就妨碍了融合器对于椎间融合这一初始目标能力的提升。因此,如何增加PEEK融合器的融合率、增强器稳定性成为大家努力的方向。


图13. 前路椎间融合器的演变

既往,人们普遍在ALIF后(或之前)进行后路固定融合术以获得良好的即时稳定,促进前路椎间融合,这无疑增加了手术的复杂性。2005年,Cain报道首个带固定装置自稳型前路融合器,获得了优于TLIF的稳定性[24],经不断改进,终于在2012年开发出首个商品化的自稳型前路融合器SynFix。自稳性前路融合器的出现使“可靠的单纯前路ALIF”成为可能。

应用研究发现,使用该自稳性融合器的单纯ALIF能获得和后路固定椎间融合术相当的融合率和满意度[25](图14)。随后研发进入推陈出新阶段,涌现了不同螺钉固定方式和内嵌金属片固定方式的自稳型Cage(图15),并不断扩大单纯ALIF的应用范围[26,27]


图14. SynFix cage


图15. 各种固定方式的自锁型cage

除了追求即时稳定方面外,人们还把目光投向了具有优异骨亲和性及骨诱导性的材料。由于PEEK材料本身的理化特性与加工工艺很难做到表面微孔结构,而钛喷涂的微孔则能为骨界面提供了一个利于骨长入的条件,因此有人试图将二者结合,制造出钛涂层的PEEK融合器。

钽金属具有“人工骨小梁“特性和优异的生物相容性,有利于融合区域的骨长入,也有钽金属融合器见于市场,但高昂的成本和脆性较高限制了其使用。

近年来火热的3D打印科技也为融合器提供了新的机会。可以制造出模拟人体骨小梁的钛金属融合器,这使得钛金属的骨界面性能更加优于微孔涂层。不仅如此,3D打印还可以实现个性化的多种材质如羟基磷灰石(HA)、氮化硅陶瓷、其他金属融合器的制造,改善骨亲和性、进一步改善融合效率。

自稳型融合器的出现和兴起,使单纯前路融合术得以华丽转身,重新回到腰椎间融合术的绚烂舞台。腰椎前路手术在技术的发展中不断进步,已演变出不同类型的微创术式,虽然暂时仍未有通用各种疾病和所有腰椎节段的完美术式,但只要选择得当,即可以较低的并发症发生率获得理想的手术疗效。

在21世纪的第二个十年,随着XLIF、OLIF、ALLIF的崛起和各类单纯自稳型前路融合器的出现,前路腰椎间融合术的应用领域逐渐覆盖退变、感染、畸形,既可用于初次手术也能用于翻修手术,应用越来越广,大有和后路椎间融合术平分秋色的趋势。

随着技术的进步,融合器在形态结构、材料和加工工艺上不断地进步和创新。在不久的将来,可期待出现更多符合人体生理特点的仿生型器和甚至可以实现撑开变形的融合器,在力学性能和组织特点上进一步接近人体骨,以达到更良好的融合,使前路手术将更加便捷、安全、可靠。

结语:

只有了解历史,才能评价今生;唯有立足现在,才能展望未来。作为最常用的技术,腰椎间融合术仍然在不断地发展与进步,还有很多问题值得思考与探究,这也是我们撰写腰椎间融合术的初衷,当然,文中观点如有不妥之处,冀同道们批评指正。

最后,再次感谢我科邝磊博士的辛勤劳动与付出!

中南大学湘雅二医院脊柱外科

骨科在线编委会脊柱专业副主编

王 冰

参考文献:

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作者简介:

邝磊

邝磊,主治医师,中南大学湘雅医学院临床医学博士。

师从脊柱外科专家吕国华教授。从事脊柱外科临床工作十年,北美脊柱外科学会(North American Spine Society ,NASS)会员。

擅长各类复杂脊柱畸形矫正和脊柱退行疾病的微创技术。曾于美国、香港、德国、法国等地访问及学习。以第一或通讯作者发表SCI论文7篇。

主审简介:

王冰

王冰,教授,主任医师,博士生导师,现任中南大学湘雅二医院脊柱外科、湖南省脊柱外科治疗中心副主任,脊柱外科实验室主任。

担任中国康复医学会脊柱脊髓专业青年委员会副主任委员,中国医促会骨科疾病防治委员会委员秘书长、脊柱内镜学组副主任委员,中国医师协会骨科医师分会脊柱内镜专家委员会副组长,中华医学会骨科学分会青年委员会和基础学组委员, AOSpine中国部讲师,湖南省康复医学会脊柱脊髓专业委员会主任委员,中国脊柱脊髓杂志常务编委,The Spine Journal和Spine中文版编委等职。

擅长内镜微创脊柱外科和各类复杂脊柱畸形的矫治。在国家级和国际核心刊物上以第一作者和通讯作者发表论文90余篇,SCI论文30余篇,主持国家自然科学基金3项。

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