高玲娣，娄彤，黄菊英

首都医科大学 a.卫生管理与教育学院；b.基础医学院；c.生物医学工程学院，北京 100069

椎间盘位于两椎体之间，由髓核、纤维环和透明软骨板三部分构成，对腰椎受到的冲击起缓冲作用。腰椎间盘突出主要是指因腰椎的纤维环破裂和髓核组织突出压迫和刺激相应水平的一侧或双侧坐骨神经所引起的一系列体征。现代大部分工作需要人们长期坐在电脑前，这使得腰椎间盘突出的发病率越来越高，其中约10%～18%的病人需要通过手术治疗。治疗腰椎间盘突出症的传统手术方法是髓核摘除，然而该方法存在着诸多弊端，比如会导致患者术后腰椎承载力不均等，而人工髓核假体的出现给腰椎间盘突出症的治疗提供了新的思考方向，患者有可能通过人工髓核植入手术达到完全治愈的目的。

1 髓核摘除对腰椎的影响

国内外学者运用有限元思想及实体建模法对髓核摘除效应做了大量实验研究，比较了髓核摘除前后，腰椎在大小相同、类型不同负荷下的受力变化[1]：

相比于髓核摘除前：① 相同垂直压缩负荷下，髓核切除节段的相邻椎体及其纤维环与髓核后方的压力上升，余下的压力下降，并且其两侧的小关节内压力升高。② 相同前屈压缩大小负荷下，髓核切除运动节段的髓核前方、上下方椎体受力增高；纤维环前方压力升高，后方张力升高；其双侧小关节内压力降低。③ 相同后伸压缩负荷下，髓核切除运动节段上下椎体、纤维环的前方张力增高，后方压力增高；髓核前方压力降低，后方压力升高；双侧小关节内压力升高。④ 相同侧弯压缩负荷下，髓核切除运动节段髓核、纤维环、上下椎体，都表现为为左侧压力下降，右侧压力增高；左侧小关节受到的张力转变成压力，右侧小关节内压力增高。

2 人工髓核假体

2.1 概述

国内外的临床实践显示，单纯髓核摘除对于治疗腰间盘突出症有积极的意义[2]，但它的长期疗效并不理想，术后复发率较高。为解决这些问题，国内外学者进行了多项研究，其中人工髓核假体替换是各方关注的焦点。

人工髓核假体是一种植入性材料，可通过吸收组织液膨大，替换掉干燥无功能的髓核，保持椎间盘的完整性。作为髓核的替代物，人工髓核假体首先一定要有与髓核相似或相同的弹性和生物力学特性，以弥补髓核摘除给腰椎带来的力学特性的变化；其次作为植入材料，人工髓核假体还要具有良好的生物相容性与耐用性，无毒、不会致畸致癌、不会导致体内产生反应、不能被降解或与机体产生排斥反应；同时，人工髓核假体还要耐磨、低损耗，能够承担一定负荷，通过抗疲劳测验，顺应性好；最后植入要方便易行，材料大小尺寸要合适[3]。

2.2 人工髓核假体材料类型

经过国内外学者不断地试验与测试，黏性材料水凝胶成为人工髓核假体的重要材料，它属于三维可吸收聚合物，有着与生理髓核组织相似的能够根据所受负荷吸收和释放水分的特性[4]。人工髓核假体分为两种：预制型和可注射型，前者与生理髓核相似，大小固定；后者则是将不同的单体置入后聚合形成的弹性体，这些材料目前都还处于评测阶段[5]。

2.2.1 预制型人工髓核假体

该种人工髓核假体在植入之前已经成型。

预制型人工髓核假体（Prosthetic Disc Nucleus，PDN）是目前研究较多、临床效果较好的假体类型。它是20 世纪90年代中期由Raymedica公司开发的，主要由3部分组成：由聚丙烯腈-聚丙烯酰胺共聚物组成的水凝胶内核，具有延伸性但没有弹性的超高分子聚乙烯纤维外套外层，便于术中X射线定位和术后随访的铂铱合金线。预制型人工髓核假体通过脱水缩小体积进入人体，经过水合膨胀恢复假体形状，维持椎间高度。

Newcleus假体主要成分是聚碳酸氨基甲酸酯弹性体，通过弯曲形成特定的螺旋状，经拉直进入人体，在椎间隙被压缩，可承担一定压力。试验表明，在1200 N作用力下，Newcleus假体已经通过了5000多万个循环测试，结果中没有出现显著的磨损和微小裂隙。

Aqarelle假体主要成分为半脱水的聚乙烯醇凝胶，经动物模型测试，其生物相容性与力学性能都较好，且含水量高，可根据椎间压力调整含水量，控制高度。预制型人工髓核假体还包括NeuDisc假体、Regain假体、IPD假体等，都是由粘弹性材料制成，注入后可在椎间隙调整含水量，来维持椎间隙的距离。

2.2.2 可注射型人工髓核假体

该种人工髓核假体是将可塑性的材料注入椎间隙，在椎间隙成型。

其中，DASCOR假体由亚甲基-二苯基二异氰酸酯和聚氨酯两部分组成，材料具有可塑性，可通过一个小的切口，在椎间隙形成髓核假体，具有很好的弹性、柔韧性和机械强度。

BioSic假体是由蛋白水凝胶材料制成的可注射型的人工髓核假体，由牛血清蛋白溶液和戊二醛溶液按比例混合，经椎间盘切口注入并填满椎间隙内空隙，经共价键发生交联作用，形成一个富有弹性而又柔韧的水凝胶内植物，并与周围正常组织相互结合。

还有NuCore假体、IDN假体等，都是由可塑性的材料制成，经切口进入并填满椎间隙，形成髓核假体。不过，该类假体注射的液体单体有流出的危险，可对其它组织产生毒害，威胁人体安全；各单体聚合过程中会产生热量，可能会损伤终板和纤维等。

2.3 人工髓核假体对腰椎稳定性的影响

众多研究表明，人工髓核可代替功能丧失的髓核，能够维持腰椎的固有高度和结构的完整性。纤维环与髓核假体相连，可以使腰椎的正常生理活动得到恢复，患者的疼痛得到缓解[6]。

这些研究采用自身对照的方式，将正常腰椎节段、髓核摘除与人工髓核假体植入在下述六种运动中的情况进行了对比[7-8]:在做向前弯屈、向后伸展、向左弯屈、向右弯屈、以节段为轴向左旋转及以节段为轴向右旋转运动时，人工髓核假体植入的腰椎比单纯髓核摘除的腰椎的运动范围度明显减小，与正常腰椎无明显差异。

研究还发现，人工髓核假体植入后，腰椎高度可以回复到初始状态，并且随着负荷的增加，椎间盘的形变要比髓核摘除前的形变小很多。

2.4 人工髓核假体存在的问题

人工髓核假体植入为腰椎间盘突出症的治疗带来了新的曙光，与单纯的髓核切除相比，在治疗腰椎间盘突出的同时，它更好地维持了腰椎的稳定性，保留了脊柱的完整性，临床应用显示其短期疗效较好[9]。

但同时，人工髓核假体植入还是一个进行中的研究，还有许多问题需要解决，比如部分患者在进行人工髓核假体植入时出现软骨终板及假体下沉的现象，可能与髓核假体弹性模量过高有关[10]。预制型人工髓核假体大小固定，植入时往往需要除去相应大小的纤维环，纤维环的完整性会遭到破坏。此外植入的髓核假体还可能会出现移位或被挤出的现象，甚至出现严重的根性症状。中远期临床疗效观察发现植入术后患者早期症状虽然缓解明显，但椎间隙高度不能长期维持，术后节段活动度逐渐减少，下腰痛逐渐加重。有研究认为人工髓核置换术与单纯髓核摘除术治疗腰椎间盘突出症的中期疗效大致相当，而且存在一些较为严重的并发症[11-12]。

3 展望

目前，人工髓核假体的临床应用虽然具有一定的疗效，但还有很多不足，存在着许多问题。首先，临床上的研究与应用时间还比较短，需要不断地去实践验证；其次，植入假体可能会导致不同的并发症，在手术前一定要做好应对各种可能出现的问题的准备；还要根据患者不同的体质情况选择不同的假体材料，尽量避免术后相邻节段后凸、假体下沉脱出等问题[13]，减轻病人的痛苦。人工髓核假体虽然造成的切口较小，但毕竟材料的能力有限，不能完全代替人体真正的髓核，还不能很好地执行髓核的功能，因而需要进行更多的研究，以期能够找到可满足身体需要的人工髓核假体。

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