腰椎经后路椎体间融合后单边或双边固定对邻近节段退变的影响

林斌张文彬 周琴 张峰 敖庆芳 俞辉 陆成武

（中国人民解放军175医院医院骨科，福建漳州 363000）

腰椎经后路椎体间融合后单边或双边固定对邻近节段退变的影响

林斌*张文彬 周琴 张峰 敖庆芳 俞辉 陆成武

（中国人民解放军175医院医院骨科，福建漳州 363000）

背景：在行后路椎体融合内固定术中，椎弓根钉置入不可避免会损伤邻近关节突关节。目前一致认为单边固定因保留一侧关节突关节可明显降低邻近节段退变的发生率，但仍缺乏对邻近节段退变的影响因素及不同节段退变发生率的长期随访研究。

目的：对比经后路椎体间融合术（posterior lumbar interbody fusion，PLIF）后单边或双边椎弓根螺钉固定对邻近节段退变的影响。

方法：2006年2月至2007年12月，101例行PLIF手术的L4-L5椎间盘突出症患者纳入本研究。采用单边固定 42 例，双边固定59例。所有患者术后随访时间均超过5年。邻近节段分为三个节段：第1个近端邻近节段、第2个近端邻近节段及远端邻近节段。依据末次随访的影像学资料评估邻近节段退变的情况，并记录末次随访时的ODI评分评价腰椎功能。

结果：单边固定组第 1 个近端邻近节段、第 2 个近端邻近节段及远端邻近节段退变的发生率分别为 57.1%（24/42）、45.2%（19/42）、38.1%（16/42）；双边固定组第 1 个近端邻 近 节段、第 2 个近端邻近 节 段及远端邻近节段退变 的 发生率分别为 72.9%（43/59）、68.0%（40/59）、50.8%（30/59）。两组第 1 个 近端邻近节段和远端邻近 节 段 退 变 发生率无统计学差异，而第2个近端邻近节段退变发生率具有统计学差异。末次随访时单边固定组和双边固定组的ODI评分分别为25.6±5.9、28.4±5.2，两组具有显著统计学差异（t=-2.503，P=0.014）。

结论：对于行腰椎后路减压融合术的单节段腰椎间盘突出症患者，单边固定者邻近节段退变发生率低于双边固定者，尤其对于第2个近端邻近退变节段的患者。

腰椎间盘突出症；经后路椎体间融合术；单边固定；双边固定；邻近节段退变

Background:In the instrumented fusion,adjacent facet joint violation or impingement by pedicle screws is unavoidable. Unilateral pedicle screw instrumentation is thought to reduce adjacent segment degeneration(ASD)by preventing contralateral cephalad adjacent facet joint from injury by pedicle screw insertion.However,there are few studies on long-term followup comparative study on ASD between unilateral and bilateral pedicle screw fusion.

Objective:To compare ASD after posterior lumbar interbody fusion(PLIF)using either unilateral or bilateral pedicle screw instrumentation for patients with L4-L5 intervertebral disc herniation.

Methods:A total of 101 patients with L4-L5 intervertebral disc herniation were treated with PLIF between February 2006 and December 2007 and enrolled in the study.There were 42 cases with unilateral fixation and 59 cases with bilateral fixation.The follow-up period of all patients were more than 5 years.Radiologic ASD was evaluated at three segments:the first cephalad adjacent segment,the second cephalad adjacent segment,and caudal adjacent segment.ODI score was used to evaluate vertebral function at the last follow-up.

Results:In the unilateral fixation group,the incidence of ASD of the first cephalad adjacent segment,second cephalad adjacent segment and caudal adjacent segment was 57.1%(24/42),45.2%(19/42)and 38.1%(16/42)),respectively.In the bilateral fixation group,the incidence of ASD of the three segments was 72.9%(43/59),68.0%(40/59)and 50.8%(30/59),respectively.There were no significant differences in the incidences of ASD of the first cephalad and caudal adjacent segmentbetween groups,while significant difference was found in the second cephalad adjacent segment degeneration between two groups.ODI score was 25.6±5.9 in the unilateral fixation group and 28.4±5.2 in the bilateral fixation group(t=-2.503,P= 0.014).

Conclusions:As compared with bilateral fixation,there is a lower incidence of radiologic ASD after unilateral pedicle screw fixation in PLIF,especially when the fixation is in second cephalad adjacent segment in patients with single lumbar intervertebral disc herniation.

腰椎融合术是目前治疗腰椎间盘突出症的常用方法。内固定器械增加了腰椎的稳定性并促进融合率，但是脊柱融合术后，尤其内固定对于邻近节段退变（adjacent segment degeneration，ASD）的 影 响 逐 渐被 认识 。Xia 等[1]对 ASD 发 生率 做了 系统 综述 ，认 为腰椎融合术后ASD发生率为 26.6%。单边内固定相较于双边内固定对邻近节段关节突关节损伤更小，被广泛应用于各种融合术中，而且诸多研究[2,3]发现两种内固定方式在融合率及术后并发症等方面无明显差异。在行后路椎体融合内固定术中，椎弓根钉置入不可避免损伤邻近关节突关节，目前一致认为单边固定因保留一侧关节突关节而可明显降低邻近节段退变的发生率[4,6]。然而，单边或双边固定对不同邻近节段退变的影响及确切的邻近节段退变影响因素仍未得到系统论述。

2006年2月至2007年12月，137例在我院诊断为 L4-L5 椎间盘突出症且接受了手术治疗的患者纳入本研究。本文通过回顾分析其影像学资料及ODI评分，比较单边固定与双边固定对邻近节段退变的影响。

1 资料与方法

1.1 临床资料

2006年2月至2007年12月，137例患者在我院接受PLIF 手术并给予单边或双边固定，手术由同一医生完成。病例纳入标准为：①诊断为L4-L5椎间盘突出症伴有或不伴有椎管狭窄的患者；②MRI提示无其他节段腰椎间盘退变（依据 Pfirrmann 等[5]和 Kim等[6]标准分度，属于 2 度或 2 度以下）者；③单节段腰椎经后路椎体间融合内固定者；④达到骨性融合者。排除标准：①再次手术者；②椎体滑脱或退变性侧凸者；③随访期间取出内固定者；④随访时间少于5年者。

依据纳入和排除标准，共搜集研究101例患者的病例资料，单边固定42例，双边固定59例。所有患者均通过我院伦理委员会认证，术后定期摄腰椎正侧位及动力位X线片和MRI复查，每3个月1次，依据最后1次影像学资料评价ASD，记录末次随访时的ODI评分评价腰椎功能。人口学资料包括性别、年龄、体重指数（body mass index，BMI）。

1.2 ASD 的影像学评估方法

ASD的影像学表现如下：①腰椎动力位片提示矢状面水平不稳定（水平位移≥4 mm）及矢状面旋转不稳 定（椎体间夹角≥10°）（图 1）；②MRI提 示 椎间盘退变程度超过 2 度[6-9]。根据既往文献报道，邻近节段分为三个节段：第一个近端邻近节段、第二个近端邻近节段及远端邻近节段（图2）。

图1 椎体间水平位移（ab）及椎体间角（α）的测量

1.3 统计学分析

所有数据使用 SPSS 19.0 进行统计学分析（SPSS公司，美国），两组性别比、腰椎管狭窄例数及术后影像学指标采用卡方检验，年龄、体重指数、ODI评分采用 独 立样本 t检 验，随 访时间 采 用 Mann-Whitney 检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

图2 邻近节段的定义

2 结果

2.1 人口学资料

两组患者在年龄、性别、BMI、术前ODI评分以及随访时间和伴有腰椎管狭窄者之间无统计学差异，内固定材料由上海三友提供（表1）。

2.2 影像学ASD和ODI 评分

第一个头侧或尾侧邻近节段退变在单边固定组的 发 生率 为 59.5%（25/42），在 双 边固 定 组 为 79.7%（47/59），两组间有显著统计学差异（P=0.027）；然而，对于单一比较两组第一个头侧或尾侧邻近节段退变情况，均无统计学差异（P=0.130，P=0.421）。

在近端头侧两个邻近节段的比较中可以发现，第二个近端邻近节段退变在单边固定组的发生率为35.7%（15/42），显著低于双边固定组[67.8%（40/59），P=0.003]。第一个头侧或第二个头侧邻近节段退变在单边组发生率为 52.3%（22/42），亦显著低于双边固定组[76.2%（45/59），P=0.011]。末次随访时平均 ODI评分单边组为 25.6±5.9，双边组为 28.4±5.2，两组间具有统计学差异（P=0.014）。见表2。

3 讨论

3.1 腰椎融合术后邻近节段的生物力学改变、危险因素

腰椎融合内固定术后邻近节段退变逐渐被脊柱外科医师认识和重视，常见于颈椎和腰骶椎，分为影像学ASD和症状型ASD，本文主要从影像学方面对腰椎融合术后ASD进行研究。当前认为腰椎融合术后邻近节段的生物力学改变主要为运动范围的增加、椎间压力的改变以及椎体生物力学改变。Dath 等[10]通过体外实验证实行腰椎融合内固定术后弹性固定和坚强内固定均导致椎间压力增加，尤其在坚强固定更加明显。Chow 等[11]发现 L4-L5 融合后远端邻近节段的运动范围增加。另有研究[12]发现行腰椎融合内固定术后，其邻近节段运动范围在体内及体外实验中均增加。

对于引起ASD的因素，当前普遍认为主要与年龄、性别、融合长度、术前退变程度等有关，但是Anandjiwala 等[13]对 74 例行腰椎后路融 合 内 固定的患者进行随访，结果发现ASD与年龄、性别、融合长度及术前诊断等之间无相关性，而与术前椎间盘退变程度、内固定特性存在明显相关性。

3.2 后路内固定对ASD的影响及ASD 与临床结果的关系

Lee 等[14]发现腰椎单纯融合而无内固定者术后出现邻近关节退变症状的时间多为 8.5～10.7 年，而 Etebar等[15]通过对比研究发现内固定组平均术后 25.8 个月即出现邻近节段的退变。虽然对于坚强内固定后加快邻近节段的退变的确切原因仍未被揭露，但是目前对其原因存在2个假说。第一，椎弓根螺钉可以改变融合节段的僵硬度。理论上椎弓根螺钉固定可以提供三柱的稳定性，使融合节段更稳固，相对活动度减小，而且这一假说也证实了对于 PLIF术联合节段椎弓根内固定可大幅增加 ASD 的发生率[16]；第二，椎弓根螺钉导致近端邻近小关节的损伤。Lee 等[17]回顾性分析1069例行腰椎融合内固定患者术后影像学资料发现，术前关节突关节的退变是ASD发生的危险因素。腰椎融合内固定后椎弓根螺钉不可避免造成邻近关节突关节的损伤，尤其在近端头侧的邻近节 段[4]。 椎 弓 根 螺 钉 造 成 的 邻 近 小 关 节 的 损 伤 在ASD的发生中可能扮演重要角色，术中尽量减轻对小关节的损伤可降低ASD的发生。

表1 两组患者临床资料比较

表2 两组术后影像学ASD评估和ODI评分

我们的结果发现在单边固定组邻近节段的发生率低于双边固定组，尤其在第二个头侧邻近节段两组具有明显统计学差异（P=0.001），这与第二个假说相一致，可能与单边固定保留了近端对侧邻近关节突相关。两组间在第二个近端邻近节段退变发生率存在统计学差异的原因可能是融合内固定后此节段压力及运动范围增加；而在第一个近端邻近节段，内固定限制了其运动范围[11]，故而第一个头侧邻近节段退变两组间无统计学差异（P=0.099）。由此可以推测在单边固定组，保存第一个头侧邻近节段对侧小关节可减少术后ASD发生相关的危险因素，而对于第二个头侧邻近节段小关节与术后ASD发生的相关危险因素的关系尚待发现。

对于临床结果与ASD的关系既往研究认为二者之间无相关性。Kumar等[18]对行腰椎后路内固定的患者随访30年发现，邻近节段的影像学变化与临床结果之间无相关性，同样 Anandjiwala 等[13]也认为二者之间无明显关联性。虽然我们的研究结果发现两组ODI评分在统计学上存在差异，单边固定组的ODI评分略低于双边固定组，但对于ODI与ASD之间的相关性需进一步明确。

3.3 预防对策

随着对ASD与外科预后关系认识的不断深化脊柱外科医师和器械设计者试图采用各种方法降低其发生率。改变内固定器材的生物力学特性及保护局部软组织是当前的重要方向，弹性内固定和经皮置入椎弓根螺钉是典型代表，Morishita等[19]对使用弹性内固定和坚强内固定患者的ASD进行比较，发现弹性内固定组的ASD发生率明显低于坚强内固定组；但是 Schaeren 等[20]发现随访至 4 年时 ASD 的发生率为47%，他们认为早期弹性内固定可以阻止邻近节段的退变，但由于没有进行植骨，其远期预后较差；经皮置入椎弓根螺钉可防止邻近节段解剖关系的破坏，Bae 等[21]发现经皮置入椎弓根螺钉后影像学 ASD的发生率为 8.7%，他们认为经皮置入椎弓根螺钉可保护局部软组织，从而降低ASD的发生率，但是Park等[22]的一项包含 184 例椎弓根螺钉的研究发现小关节损伤发生率为 31.5%，比传统技术的发生率更高。其研究发现，多数微创技术螺钉置入方向较理想置钉方向垂直，即针头越靠近关节突，针身越贴近椎体外侧壁，其后果即在置钉过程中侵犯关节突关节，造成隐性损伤，后期多出现小关节病变甚或是ASD。对于微创手术，虽然能减少对邻近节段结构的剥离损伤，然而盲目的置钉方向亦是造成损伤的潜在因素。故而，微创手术术前的置钉计划及术中充分的透视定位是消除该危险因素的有效手段。

我们的研究结果表明腰椎融合术后单边固定组ASD的发生率较双边固定组低，尤其对于第二个近端邻近节段，而ODI评分单边组与双边组具有明显统计学差异，但是对于ASD和ODI间的关系尚不明确，需要我们进一步研究。

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第二届足踝创伤后遗症国家级学习班通知

上海市第六人民医院骨科定于2015年月6月11-14日在上海举办第二届全国足踝创伤后遗症诊治新进展学习班。

学习班由国内、外知名足踝外科和创伤骨科专家授课，内容将涵盖足踝部陈旧骨折的处理，如陈旧性pilon 骨折、陈旧踝关节骨折、陈旧跟骨骨折、陈旧距骨骨折、陈旧中足骨折等，以及踝、后足与中足创伤性关节炎的融合和非融合技术，涉及足踝部解剖、手术入路、手术技巧和术后处理等。培训形式将采用理论授课、手术和录像示教、小组病例讨论等多种模式结合，亦欢迎学员提供疑难病例进行讨论（但需与会务组提前联系）。

本学习班为国家级继续医学教育项目，结业后将获得Ⅰ类学分10分，培训班人数限50人，敬请提前电话预约报名，额满为止。

联系人：上海市第六人民医院骨科-足踝外科 许同龙

电 话：021-24058081，15601943797； E-mail：zuhuaitougao@163.com

Comparative study of adja cent segment degeneration after posterior lumbar interbody fusion with unilatera l or bilateral pedicle scr ew instrumentation

LIN Bin*,ZHANG Wenbin,ZHOU Qin,ZHANG Feng,AO Qingfang,YU Hui,LU Chengwu
(Department of Orthopedics,No.175 Hospital of PLA,Zhangzhou 363000,Fujian,China)

Lumbar intervertebral disc herniation;Posterior lumbar interbody fusion;Unilateral fixation;Bilateral fixation; Adjacent segment degeneration

*通信作者：林斌，E-mail:linbin813@163.com