腰椎间盘置换术后对邻近节段腰椎终板的应力影响与影响因素分析

孙云明 戚广秀 王立民

胜利石油管理局胜利医院骨科，山东东营 257055

腰椎间盘退行性疾病是临床上的常见疾病，可导致患者失去工作能力，甚至严重影响患者生活质量，对于经过长期保守治疗后仍然无改善[1]。过去治疗腰椎间盘退行性疾病患者一般采用脊柱内固定融合术，但是随着医学技术的发展与对生活质量要求的提高，很多脊柱内固定融合术后患者经过病例随访，有邻近节段加速退变现象等严重并发症，造成其生活质量不高[2]。人工腰椎间盘置换术当前在临床上得到广泛应用，国内外病例随访效果也比较良好[3-4]。然而，人工腰椎间盘材料特性与正常人体腰椎间盘还有较大的差异，可能会出现排斥与不适应情况。为此针对邻近节段腰椎终板应力的研究有助于了解植入后邻近节段腰椎退变发生的生物力学情况[4]。本文为此通过实验探讨了腰椎间盘置换术后对邻近节段腰椎终板的生物影响，现报道如下：

1 材料与方法

1.1 标本来源

选用4 具新鲜成人腰椎（L2～S1）节段标本，死亡年龄最小24岁，最大46岁，平均32.5岁。 入选标准：均为意外死亡患者，经过腰椎正侧位X线摄像检查，排除严重并发症，在标本上下端利用聚甲基丙烯酸甲酯进行包埋固定；-20℃冰箱中保存，实验前取出室温下解冻。

1.2 实验假体

采用SMH-1 型人工腰椎间盘（国家专利号：97243345）。由一块由高分子聚乙烯加工制成的塑料滑动人工髓核与两块钛合金属上下人工终板组成。本实验将应用7 mm高度的塑料髓核材料与L4/5型号金属终板对测试成人腰椎标本进行腰椎间盘髓核摘除术与人工腰椎间盘置换术操作。实验前室温下解冻腰椎节段标本24 h，利用L4/5节段运动单位作为手术节段，从而测量上邻近L3/4腰椎测试节段椎间盘的上下腰椎软骨终板的应力情况，制作具备可靠性良好的邻近节段腰椎终板实验模型。

表1 不同手术对 L3/4腰椎终板应力变化（±s，°，n=4）

表1 不同手术对 L3/4腰椎终板应力变化（±s，°，n=4）

方法 终板 5 mm 15 mm 25 mm 35 mm正常腰椎间盘腰椎间盘置换术腰椎间盘摘除术上终板下终板上终板下终板上终板下终板0.812 ±0.123 0.582 ±0.102 0.838 ±0.051 0.646 ±0.236 0.863 ±0.285 0.861 ±0.262 0.963 ±0.056 0.668 ±0.062 0.914 ±0.362 0.754 ±0.002 1.036 ±0.625 0.923 ±0.125 0.965 ±0.042 0.852 ±0.032 0.992 ±0.258 1.089 ±0.425 1.338 ±0.0.95 1.139 ±0.852 0.962 ±0.011 0.639 ±0.085 0.909 ±0.362 0.890 ±0.223 1.354 ±0.521 0.969 ±0.010

1.3 实验方法

在本实验中，笔者把邻近节段腰椎终板实验模型的测试操作通过均分为4个终板应力测试定点，将标本固定于应力测试仪器，模拟脊柱在体运动时轴向后伸、前屈、压缩、左侧侧弯和左侧转旋5个不同生理运动，利用压力传感器对腰椎终板表面各个应力测试点进行加载测量应力情况。

1.4 手术方法

邻近L3/4节段腰椎终板盈利标本分别依按正常腰椎间盘、腰椎间盘髓核摘除术、人工腰椎间盘置换术的顺序进行测验比较应力情况。

1.4.1 腰椎间盘髓核摘除术 人工腰椎间盘置换术的手术入路同标准后路椎间盘髓核摘除术，清除残余肌肉与脂肪后，显露L4/5节段的黄韧带和椎板，明确定位手术椎板间隙，利用组织钳紧密夹住间隙处黄韧带，从内侧沿椎板附着处切开黄韧带，将黄韧带与硬脊膜推向前方，切除黄韧带，然后进入椎管。向上和向下咬除邻近部分黄韧带、椎板，显露硬膜囊与神经根前方的后纤维环与纵韧带，切开后纤维环与纵韧带，用合适的髓核钳摘除椎间盘内髓核组织，从而制成腰椎间盘摘除术后模型。

1.4.2 人工腰椎间盘置换术 人工腰椎间盘置换术采用全腰椎间盘切除并行SMH-1 型人工腰椎间盘假体置换术手术操作，手术入路步骤同腰椎间盘髓核摘除术，用圆头锉、刮匙、咬骨钳完全切除前方椎间盘组织，直到软骨终板，利用椎间撑开器撑开椎间隙然后切除椎间盘组织，修整刮除椎间隙内上下软骨终板达骨性终板，选择L4/5型号金属终板及7mm高度的塑料髓核材料的SMH-1 型实验假体，撑开椎间隙，确认实验假体位置和椎间隙高度恢复理想后，缝合纤维环舌瓣，制成人工腰椎间盘置换术后模型。

1.5 统计学方法

测试获得的腰椎终板应力数据结果均利用SPSS 18.0 统计软件包进行分析，计量资料数据以均数±标准差（±s）表示，各个应力测试定点间的应力差异分析，两两比较分析采用SNK法检验，检验方法采用多因素方差分析统计，以P<0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 应力变化

在置换术中，笔者测得轴向压缩下邻近节段终板平均最大应力均显示有所增大，与腰椎间盘正常状态组别比较差异有统计学意义（P<0.05），但是明显少于腰椎间盘摘除术（P<0.05）。终板测试定点应力差值两两比较差异有统计学意义（P<0.05）。 见表1、图1。

2.2 多因素分析

笔者在多因素的方差分析统计结果，提示邻近节段应力测试定点、终板类型以及手术方法等不同的变异因素差异有统计学意义（P<0.05）。见表2。

表2 腰椎间盘置换术后对邻近节段腰椎终板的生物影响多因素方差分析

3 讨论

腰间盘相当于一个微动关节，是由透明软骨板、纤维环和髓核组成，分布在腰椎骨间。腰椎间盘退行性改变或外伤所致纤维环破裂，髓核从破裂处脱出，压迫腰椎神经，从而出现腰腿放射性疼痛[5]。腰痛是大多数本症患者最先出现的症状，发生率约91%。少数患者只有腿痛而无腰痛，所以说并不是每一个患者一定会发生腰痛。还有一些患者先出现腰痛，一段时间后出现腿痛，同时腰痛自行减轻或消失，来就诊时仅主诉腿痛。痛多为刺痛，常伴有麻木、酸胀的感觉节段退变性疾病逐渐引起人们的关注[6]。同时目前对于人工椎间盘置换术后能够有效预防邻近节段退变性病变的确切机制还不十分清楚，且尚未见相关课题研究报道[7-8]。当前有研究提示术后超出90%的患者在其上邻近节段出现退变症状，在下邻节段则无症状发生，表明退变症状是腰间盘术后比较常见与严重的并发症，多发生于上邻近节段[8]。但是有学者的研究表明在融合内固定术后，下邻近节段却更容易发生退变[9]。而腰椎终板是十分重要的腰椎椎间盘构成组织，无论是在椎间盘本身的传递应力载荷等生物特性起明显影响作用，还是紧密邻接椎体与椎间盘之间的解剖位置密切关系上有着必然性的影响关系[10]；另外，腰椎间盘是椎间盘退行性疾病导致疼痛的主要部位，当椎间盘退变及功能减退后，过度负荷会转移至其相邻结构[11]。本文结果显示轴向压缩下邻近节段终板平均最大应力均显示有所增大，与腰椎间盘正常状态组别比较差异有统计学意义（P<0.05），但是明显少于腰椎间盘摘除术（P<0.05）。邻近节段应力测试定点，终板类型以及手术方法对对邻近节段腰椎终板都有明显的生物影响。也就是说，人工腰椎间盘置换手术后邻近节段结构生物力学特性研究可能对其长期临床疗效有着重要的临床意义。

总之，腰椎间盘置换术对上邻近节段终板应力负荷明显小于腰椎间盘摘除术，可有效地预防上方邻近节段加速退变，值得推广应用。

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