颈椎后路关节突间融合固定技术的研究进展
2025-03-10 来源:中国脊柱脊髓杂志

作者:徐州医科大学附属医院脊柱外科     丁子尧


前路椎间盘切除融合术(ACDF)在治疗退行性颈椎疾病中能有效减压神经根或椎管,恢复颈椎生理曲度并缓解颈痛。然而,ACDF术后常见并发症发生,包括邻椎病、颈椎不稳及假关节形成等。研究显示,ACDF术后邻近节段影像学退变发生率高达32.8%,其中约1/4~1/3的患者会发展为邻椎病并需要再次手术。约翰霍普金斯大学的一项研究表明,888例ACDF患者中有108例(12.2%)因邻椎病再次手术,其中27例(25%)接受了第三次手术。邻椎病的发生和再次手术不仅显著降低了术后远期疗效和患者的满意度,更增加了再次手术的风险和难度。在上颈椎,由于下颌骨的遮挡,有呼吸道症状和吞咽困难的老年患者更是难以耐受手术。颈椎关节突关节与前方椎体和椎间盘共同维持颈椎稳定;其与前方椎体上终板平面呈45°~50°夹角,虽然增大了颈椎活动范围,但也降低了稳定性,使关节突易发生损伤和退变。近年来,颈椎后路关节突间融合技术通过扩大椎间孔及椎管容积,融合关节突关节,实现间接减压并促进骨性融合,能够有效治疗ACDF术后并发症,并取得了满意的临床疗效,成为治疗退行性颈椎疾病的新兴手段。笔者就颈后路关节突关节融合固定技术的分类解剖学基础、相关生物力学研究与临床应用等综述如下。


颈椎经关节突螺钉固定技术


解剖学基础     侧块螺钉固定技术自20世纪70年代Roy-Camille首次介绍以来,已经发展成为颈椎后方固定手术中的一个重要组成部分。最初的技术以其操作的简单和有效赢得了广泛应用。Roy-Camille技术从侧块中点将螺钉垂直于侧块表面置入,横向倾斜角度约为10°。该技术的优点是操作相对简单,固定牢靠,缺点是较小的横向角度可能增加对椎动脉损伤的风险。Magerl技术从侧块中点的内侧和上方1mm处置入螺钉,横向倾斜约20°~30°,与相邻的关节面平行置钉,优点是通过增大横向倾斜角度,减少了对椎动脉损伤的风险,提高了固定的稳定性,缺点是手术难度较高,需要精确的角度控制。


随着对颈椎解剖学更深入的研究,经关节突关节螺钉固定技术逐渐演变出Takayasu法、Dalcanto法、Klekamp法。不仅是进钉点、进钉角度,为了避免损伤椎动脉及颈脊神经,出钉点的位置也是一项重要的评估标准,其中出钉点与其对应颈椎椎间孔外缘、上关节突关节面上缘距离是评估损伤颈脊神经及其后支风险的重要指标;出钉点到其对应颈椎横突孔中心矢状面的垂直距离是评估干扰椎动脉的风险的重要因素。刺激椎动脉壁上的交感神经会引起椎基动脉及其分支的痉挛,从而导致椎基底动脉供血不足。


赵刘军等比较了以上三种下颈椎经关节螺钉置入方法的优缺点:Takayasu法的进钉点在侧块中线上中1/3交界处,螺钉向前侧、尾侧倾斜,与侧块冠状面呈60°~80°、平行于矢状面作为进钉方向;Dalcanto法的进钉点在侧块中点下方2mm,尾倾40°、向外侧倾斜20°;Klekamp法的进钉点为侧块中点内下方1mm,尾倾40°、向外侧倾斜20°。Dalcanto法因为进钉点靠下,且尾倾与外倾角度较大,使得螺钉钻入下关节突关节皮质较少,容易引起关节突下缘及外侧缘的劈裂,故逐渐被弃用。Takayasu法由于出钉点离横突孔中心与上关节突关节面上缘均较近,使螺钉的尖端容易损伤椎动脉和颈神经根前支。而Klekamp法因其颈神经、椎动脉损伤及关节突劈裂发生率都较低,因此多推荐采用Klekamp法。Jost等提出了CT指导下的置钉方式,进钉点在侧块中心内侧1mm,方向为近似垂直关节面并稍向尾外侧偏移,利用CT扫描指导,安全放置螺钉。此种方法与Klekamp法进钉点和进钉角度大致相似。Ahmad等使用经皮关节突螺钉置入术,此方法虽然经皮置钉减少了手术创伤,但其操作难度大,术中透视次数较多。根据现有研究,用Klekamp法置入关节突螺钉是安全可行的,但是较大的操作难度是主要限制,因此安全并且简单高效的置钉,减少手术损伤是其研究方向。


生物力学研究      2015年Yi等利用标本对比研究了侧块钉棒固定与经关节突螺钉固定的稳定性,单节段固定时两者都能显著增加脊柱的稳定性,无显著性差别;多节段固定时侧块钉棒优于经关节突螺钉。童杰等利用标本比较了二者的生物力学稳定性,他们指出,经关节突螺钉固定在旋转和左右侧弯方向上与侧块钉棒固定效果相似,但限制颈椎屈伸运动的能力较弱,他们认为经关节突螺钉固定具有比侧块钉棒固定更高的螺钉抗拔出力。Lee等用颈椎三维模型也得出了同样的结论,他们指出,经关节突螺钉穿透四层皮质骨,螺钉抗拔出力明显强于侧块钉棒固定,同时经关节突螺钉固定较侧块钉棒固定减少了螺钉的使用数量。Traynelis等用标本对比研究了单一ACDF与ACDF联合多节段(C4~C7)经关节突螺钉固定的生物力学,结果显示ACDF联合多节段经关节突螺钉固定的效果优于单一ACDF手术,他们认为经关节突螺钉固定有望成为一种用于辅助ACDF手术固定的新技术,并且可能在促进融合方面产生积极的作用。


根据以上研究,可以总结出经关节突螺钉固定具有良好的生物力学稳定性,特别对于颈椎的轴向旋转运动和侧弯运动具有良好的固定作用,同时由于螺钉穿透多层皮质骨,在抗拔出和稳定性方面较侧块钉棒固定有一定优势。但是由于解剖特殊性,经关节突螺钉置入风险较大,需要术者经验丰富,而且经关节突螺钉仅限于固定,不易实现关节骨性融合,同时不能撑开关节突关节,无法改善患者神经根受压状态,这些劣势限制了经关节突关节螺钉固定技术的应用与发展。


颈椎关节突间撑开融合技术


解剖学基础      2003年Yoganandan等利用颈椎标本对关节突关节进行了观察测量,发现上位颈椎关节突间隙平均高度小于下位颈椎关节突间隙,女性平均小关节软骨厚度小于男性,但是其研究的样本量较少。曾辉等利用三维CT观察关节突关节的形态,C4/5、C5/6关节面较上位颈椎关节面大小相差明显;冠状面上,上位颈椎节段以圆形多见,下位颈椎节段关节面形状以椭圆形多见;在矢状面上,平行下位椎体的上终板作一标注线,平行关节突关节平面作第二条标注线,两标注线的交角为该节段的关节突倾斜角,从上至下关节面倾斜角呈U形分布,C5/6平均倾斜角最小,C7/T1节段倾斜角最大。Wang等用CT测量了100例正常颈椎关节突关节,发现自上到下关节突关节接触面逐渐增大,且同一节段男性关节突关节在矢状面、横断面和冠状面的前后径、关节间隙及左右径参数均大于女性。以上这些研究表明颈椎关节突关节解剖参数与性别及颈椎节段有关,同时,其独特的解剖结构特性可能在颈椎退行性改变中发挥重要作用。但目前仍缺乏充分研究证据证明其关联性,需要后续研究予以验证。


融合装置及其生物力学研究       颈椎关节突间的撑开融合技术是近年来较为新颖的一种用于治疗颈椎病的新技术。国外对于这种技术和相关融合器的研究已有相关报道。其中,Goel所研制的关节突间融合器材质为钛合金材质,其形状为圆环形,上下两面带有锯齿结构,便于增加水平摩擦力,助于关节融合。Maulucci等利用颈椎标本将高度为2mm、3mm、4mm的异体骨关节突垫片分别放置于颈椎标本,分别可使颈椎节段运动度减小约18.5%~50.5%、51.5%~87.7%、85.8%~99.6%。另外,Cheng等使用的DTBAX融合器由一个长13mm的螺钉和一个中空的钛合金cage组成,在使用时将cage置入关节突关节,然后向上拧入固定螺钉,使其锚定于上关节面,然后通过导管将自体或异体骨植入中空的cage中,术后用颈托外固定3个月。这也是目前关节突间撑开融合技术临床研究最多使用的融合器。由于关节突关节承担了相当大比例的轴向旋转负荷力,并在左右侧屈和前屈后伸中发挥作用,而且融合的面积较大,同时还可以进行关节突间植骨以促进关节突间融合,一定程度上保证了融合的成功率。但是其生物力学稳定性仍无法达到侧块钉棒系统固定的水准,所以关节突间垫片置入后还需要其他辅助固定方式。


临床应用


颈椎关节突间撑开与融合在治疗颈椎融合术后邻椎病及颈椎不稳等疾病方面是一个相对较新的进展。2011年Goel等进行了一项关节突间撑开与融合技术的临床研究,共纳入30例脊髓型颈椎病患者、6例神经根型颈椎病患者,在手术中去除致病节段关节突间软骨,将圆环形、上下两面带有锯齿结构的融合器置入关节突间,取自身髂骨植入关节面,术后颈托外固定3个月,平均随访17个月,所有患者神经根病或脊髓病的症状均得到不同程度缓解,没有置入物相关的并发症或置入物移位,也没有感染发生,所有患者术后颈脊髓功能日本骨科协会(JOA)评分及颈臂痛视觉模拟量表(VAS)评分均明显改善,患者的一般健康量表评分(Odom)总体有效率100%,效果优及以上92%;术后患者影像学改变明显,椎管容积明显扩大,椎间孔高度、椎间隙高度、关节突间隙高度以及棘突间距离均增加,椎体后滑脱得到一定纠正,术后椎间盘突出及脊髓压迫症状明显缓解。Cheng等报道使用DTRAX关节突间撑开融合装置治疗24例ACDF术后上颈椎相邻节段疾病的老年患者,对于其中16例神经根型颈椎病患者行单纯后路关节突关节间撑开,其余8例伴有脊髓型颈椎病的患者同时进行了椎板减压,术后患者症状均明显改善,关节突关节间融合率96%。其他的研究也证实了关节突间撑开融合术对于神经根和脊髓型颈椎病具有显著的临床疗效。


颈椎关节突间融合固定技术不仅可以用于治疗邻椎病引起的神经根型及脊髓型颈椎病,还可以治疗颈椎术后假关节形成。颈椎融合术后假关节发生率各不相同,从单节段手术的最高20%到多节段手术的60%不等。由于大多数颈椎关节融合术是采用前路手术,在同一失败的融合节段上进行前路翻修手术可能会导致第二次前路手术融合失败。因此假关节形成后二次手术大多采用后路辅助固定,由于关节突间融合固定创伤较小,操作简单,往往成为了最优选择。有研究表明,颈椎关节突间固定融合术对于治疗ACDF术后假关节形成具有良好的疗效。Kasliwal等用关节突间撑开融合技术加侧块螺钉固定治疗19例症状性假关节,术后患者的临床评分有明显改善,接受治疗的所有颈椎节段均发生融合。Goel和Shah的研究结果也表明,关节突撑开融合相比于单纯前路手术增加了总融合面积,可以使患病节段更加稳定。


由于关节突关节与颈椎的活动范围和支撑相关,关节突关节撑开融合器可能具有明显的生物力学优势,结合临床症状及影像学改变,所以关节突关节撑开融合可能是治疗前路术后邻椎病、假关节形成及颈椎不稳简单有效的新技术。但目前该技术仍处于发展节段,尤其是在脊髓型颈椎病的治疗效果方面,相关临床报道较少,对于严重的脊髓型颈椎病患者使用该技术是否能达到治疗疾病的水平,以及具体该使用什么样的术式,还需要进一步探讨及研究证明。同时,使用关节突关节间撑开融合器置入关节突关节可能会导致医源性颈椎前凸改变。由于颈椎上关节突和下关节突之间放置的融合器会造成纵向牵张,牵张可能导致颈椎前凸改变,在使用颈椎关节突间融合器后,Goel和Shah报告手术后轻度丧失颈椎前凸。然而,所有患者在最后一次随访时仍保持正常的颈椎前凸,没有患者在手术后出现任何程度的脊柱后凸。Tan等研究了在64例共154个节段置入关节突间撑开融合器后颈椎前凸的维持情况,没有发现单节段或多节段颈椎前凸显著丧失的证据。其他研究结果也证实了这一说法。目前的研究中随访周期最长为2年,对于颈椎关节突间融合器是否会影响颈椎曲度可能需要更长的随访时间。


总结与展望


对于颈椎病最先发生病变的结构,学术界存在不同说法,主流的说法是由于椎间盘含水量下降、高度降低,导致椎间隙变小,从而导致一系列疾病的发生,而Goel等则认为,小关节的退变有可能是最先发生的,包括关节间隙变小,关节后滑脱以及关节增生肥大,影像学往往忽视小关节的改变,但这些改变有可能提示颈椎已经存在潜在的或明显的颈椎不稳。颈椎关节突间撑开融合技术通过物理方式调整椎间隙的高度,最终实现骨性融合,这可能有助于维持椎间盘的正常功能和稳定性,从而减缓或阻止邻近节段的进一步退化。


颈椎前路手术治疗颈椎病具有无可争议的优势,主要是前入路损伤较小,但前路手术也可能导致严重的并发症。颈椎后路手术的主要缺点之一是需要进行肌肉剥离和软组织破坏,可能导致术后颈痛。经皮置入关节突间撑开融合器治疗颈椎疾病与后路椎板减压术相比,不需要去除骨质,不需要直接操作脊髓与神经,更好地促进融合。此外,一项前瞻性多中心研究表明,与侧块钉棒固定相比,经皮置入关节突间撑开融合器明显缩短了术后住院时间。经皮手术与开放手术相比具有更大的难度,但是对减小手术创伤,帮助患者术后快速恢复均有优势。


颈椎关节突间撑开融合技术作为一种新兴的治疗手段,在神经根型颈椎病、脊髓型颈椎病、ACDF术后邻椎病及假关节形成等颈椎疾病的治疗中展现出了显著的临床潜力和独特的优势。该技术不仅能够有效缓解患者症状,改善颈椎稳定性,还能在一定程度上延缓或阻止邻近节段的进一步退变,提高了手术的成功率和患者的生活质量。然而,仍需更多的研究来证明该技术的临床疗效,颈椎关节突间撑开融合技术的发展应更加注重微创化、智能化和个性化。


来源:中国脊柱脊髓杂志2025年第35卷第1期

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