张廷

·临床研究·

颈椎相邻节段退变、颈椎间盘置换进展

张廷

颈椎前路减压植骨术是当今颈椎手术的主流，在颈椎外科领域取得极大成功。但是，颈椎前路减压植骨内固定术的缺陷被认为是，影响了颈椎关节活动度并引发相邻节段退变。在此理论基础上，颈椎非融合技术产生，颈椎人工椎间盘的相关研究取得一系列进展。现针对颈椎相邻节段退变、颈椎人工椎间盘的进展进行阐述。文章分别阐述了颈椎融合后相邻节段退变、人工颈椎间盘的历史和应用现状、人工颈椎间盘的设计和人工颈椎间盘手术相关事项。总的来说，颈椎椎间盘假体置换是一种旨在保留节段运动的手术方式，是颈椎融合手术的一种可选的替代手术方式。

颈椎相邻节段退变；颈椎人工椎间盘；颈椎前路减压植骨术；脊柱融合术

颈椎前路减压植骨术是当今颈椎手术的主流，在颈椎外科领域取得极大成功。但是，颈椎前路减压植骨内固定术的缺陷被认为是影响了颈椎关节活动度并引发相邻节段退变（adjacent segment degeneration，ASD）。颈椎椎间盘假体置换（total disc replacement）是一种旨在保留节段运动的手术方式，是颈椎融合手术的一种可选的替代手术方式。

1 融合后相邻节段退变

上世纪50年代以来，颈椎前路减压植骨融合术用来治疗颈椎间盘疾病，已经得到普遍认可[1]。但已经有大量的生物力学实验证明了融合相邻节段的椎间盘内压力和活动度是增加的[2-5]。Hilibrand AS等人[6]的研究，发现相邻节段退变引发的神经根性症状以每年2.9%的发生率增加。

Baba H等[7]研究了106例因脊髓型颈椎病接受颈椎前路椎间盘切除植骨术的患者，平均随访年限8.5年，发现25%的患者融合节段上方发生了椎管狭窄。Gore DR等人[8]随访了颈椎前路减压融合术后患者，平均随访时限是21年，发现16%的患者会因为相邻节段退变引发的症状需要再次接受颈椎手术。

同时不能忽视的是，颈椎间盘有其自然退变的进程。影像学表现正常的无症状患者，在10年后再次接受影像学评估，34%发展为明确的颈椎间盘退变性病变[9]。由此引起的争议是：颈椎前路减压植骨融合术后的相邻节段退变是其自然退变的进程？还是受融合后生物力学环境改变而产生的退变加速？现有文献表明[10]相邻节段退变是受到融合后生物力学环境改变和自然退变进程两方面因素共同作用。

2 人工颈椎间盘的历史和应用现状

最早关于人工颈椎间盘的尝试是20世纪60年代Fernstrom医生将一个圆球形的金属假体植入颈椎间隙里，但是这一早期的颈椎间盘置换的尝试很快遭到失败，因为很容易发生终板骨折或者过度活动[11]。

1989年ProDisc假体产生。Pro-disc假体是法国的Marnay医生设计的。这一假体包括钴铬钼合金的终板部件和超高分子量聚乙烯的关节表面部件。每侧表面的两个“龙骨”样嵴将假体锚定在椎体终板上。Marnay报告在7～11年的随访时限里，超过70%的患者获得了优良的效果[12]。

美敦力（Medtronic）公司的Prestige系列假体，最初设计原型是由两部分组成的，金属对金属，附带椎体锚定螺钉的球窝关节假体。Mummaneni PV[13]的前瞻随访多中心试验针对的是Prestige ST假体，术后2年时假体置换组相对于对照组（单节段颈椎前路椎间盘切除植骨术）的早期优越性变得不显著，但是上述效果需要谨慎地解释，因为该研究的随访率比较低。

Bryan人工椎间盘是美国神经外科医生Vincent Bryan于1992年设计研发的。这是一种金属对聚合物设计的假体，包括两个钛合金“壳”和一个聚氨酯“核”。聚氨酯是“核”的鞘，核的内芯是生理盐水。这种假体是在终板处理后通过“压配”机制实现固定的。Heller JG等人[14]的前瞻随访多中心试验针对的是Bryan假体，该研究认为Bryan假体置换可以作为单节段颈椎前路椎间盘切除植骨术的替代手术方式。

有前瞻随机研究[15]表明，人工椎间盘置换是颈椎前路椎间盘切除植骨术的可选替代术式，同时这些研究也报道了不错的近期效果。但远期假体失败，是颈椎人工椎间盘置换需要特别受到关注并进行长期随访的重要问题。如果椎间盘置换仅仅获得和颈椎前路椎间盘切除植骨术相同的效果，就不足以取代颈椎前路椎间盘切除植骨术成为颈椎病手术治疗的标准。除非从长远来看，椎间盘置换确实可以减少有症状的相邻节段退变的发生率。

3 人工颈椎间盘的设计

椎间盘置换需要重建脊柱的稳定、关节突关节的力学平衡、重新恢复椎间隙的瞬时旋转轴。从生物材料学的角度考虑，理想的脊柱植入物的使用寿命应该是30～50年。理想的脊柱内植物可经受的屈伸循环约为1 000～3 000万个。脊柱假体磨损产生的碎屑以及由此引发的炎症反应是假体远期失效的潜在因素之一。但是目前在实际应用中，尚未发现脊柱椎间盘置换术后发生严重的炎症反应。

人工椎间盘设计试图达到的最终目标是：保留生理的活动度，并且同时避免脊柱不稳；保护周围的生理结构免受过度载荷；保持正常的颈椎曲度；人工颈椎间盘假体应有长久的设计寿命和良好的耐磨性。

根据结构类型，人工颈椎间盘可以分为非关节、单关节、双关节型。按照材料分型，假体设计类型包括金属对金属设计（例如PRESTIGE ST假体）、金属对聚乙烯设计（例如BRYAN假体、ProDisc-C假体）、陶瓷对聚乙烯设计以及陶瓷对陶瓷设计。有的颈椎假体还有辅助的椎体螺钉固定。有的假体通过长的嵴（spikesand keels）来增加稳定性。有的假体在间盘-终板界面有促进骨长入的生物固定设计，包括钛丝网、等离子喷涂钛、多孔钴铬、羟基磷灰石、磷酸三钙。按照活动度来分，包括限制型、半限制型、无限制型[16]。

4 人工颈椎间盘手术相关事项

人工颈椎间盘置换的手术适应证是颈椎间盘突出（一到两个间隙）或者颈椎病保守治疗无效者[17-18]。人工颈椎间盘置换的手术禁忌证包括：超过两个节段的颈椎间盘切除；非常年轻的患者；严重骨质疏松；椎板切除手术史；合并急性感染；有需要矫正的颈椎后凸；伴后纵韧带骨化等的颈椎椎管狭窄；颈椎椎间隙特别狭窄[17，19-20]。

在颈椎间盘置换手术中有五方面的问题需要注意。第一，在体位摆放时，术者需确认颈椎置于中立位或者轻度前凸位。第二，减压时需确认减压充分，须做到双侧的钩椎关节减压。第三，正确处理颈椎终板。第四，需选择合适尺寸的假体，为此，置入试模后，行X线侧位片来明确试模是否与椎间隙严密贴合特别重要。如果侧位片上假体与试模之间出现间隙，说明试模偏小；如果关节突关节之间出现分离，说明试模过大。另外假体应该置于椎间隙的中心或者接近中心位置。

综上所述，颈椎间盘置换的目的是保留节段运动，减少相邻节段退变的发生率，是颈椎融合手术的一种可选的替代手术方式。根据目前的报道，颈椎间盘置换的疗效是等于或者优于颈椎前路减压植骨术的[21]。仍然需要长期的随访来进一步确认颈椎间盘置换的疗效。随着颈椎生物力学、生物材料学还有手术技术的进步，未来可能出现更好的颈椎间盘置换假体。

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Research Progress on Cervical Adjacent Segment Degeneration and Cervical Total Disc Replacement

ZHANG Ting Department of Orthopaedic Surgery, The Second Affiliated Hospital of Xi’an Jiaotong University, Xi’an Shanxi 710004, China

Anterior cervical decompression and fusion (ACDF) is the main stream of cervical surgery,and achieved great success in the fi eld of cervical surgery.However, ACDF is believed to cause adjacent segment degeneration. On the basis of this theory, a series of advances in the study of cervical total disc replacement have been made. The progress of the adjacent segment degeneration and cervical total disc replacement are expounded.This article expounds the adjacent segment degeneration, the history and application of cervical total disc replacement,the design of the arti fi cial cervical disc and the related issues of cervical disc replacement.In general, cervical total disc replacement is a surgical procedure aimed to maintain segmental motion and is an alternative to cervical fusion surgery.

cervical adjacent segment degeneration; cervical total disc replacement; anterior cervical decompression and fusion; spinal fusion

R68

A

1674-9308（2017）24-0079-03

10.3969/j.issn.1674-9308.2017.24.040

陕西省自然科学基础研究计划资助（2016JM8032）

西安交通大学第二附属医院骨科，陕西 西安 710004