骨质疏松对后路腰椎椎体间融合术后骨融合的影响*

钟远鸣苏之盟覃海飚李智斐李兵苏正义

（1.广西中医药大学第一附属医院骨科，南宁530023；2.广西中医药大学，南宁530001）

骨质疏松对后路腰椎椎体间融合术后骨融合的影响*

钟远鸣1苏之盟2**覃海飚1李智斐1李兵2苏正义2

（1.广西中医药大学第一附属医院骨科，南宁530023；2.广西中医药大学，南宁530001）

背景：骨质疏松的发病率高、并发症多，但其对后路腰椎椎体间融合术后骨融合的相关影响仍缺乏系统认识。

目的：研究骨质疏松对后路腰椎椎体间融合（posterior lumbar interbody fusion，PLIF）术后骨融合的影响。

方法：2010年1月至2014年6月，62例腰椎管狭窄合并腰椎失稳症患者行PLIF治疗。根据患者术前腰椎QCT值分为两组：骨质疏松组，28例；正常骨量组，34例。采用JOA评分、Nakai评分进行疗效评估，并用美国食品药品管理局推荐的方法判定植骨融合情况。

结果：62例患者随访时间6～45个月，平均14个月。末次随访时组间的骨融合率、融合时间、JOA评分、Nakai评分结果比较，差异均有统计学意义（P＜0.05）。组内末次随访的JOA评分与各自术前值比较，均显著增加（P＜0.05）。

结论：PLIF是治疗腰椎管狭窄合并腰椎失稳症的可靠方法，但骨质疏松可能通过加速移植骨吸收、抑制新骨形成、诱发内植物失稳等，导致骨融合率和临床疗效降低、融合时间延长，甚至融合失败。关键词：骨质疏松；脊柱融合术；腰椎

Background:The osteoporosis is characterized by high morbidity and so many complications.But we cannot understand well the influence of osteoporosis on bone fusion after posterior lumbar interbody fusion(PLIF)now.

Objective:To investigate the influence of osteoporosis on bone fusion after PLIF.

Methods:Atotal of 62 patients with lumbar canal stenosis combined with lumbar instability were treated by PLIF from January 2010 to June 2014 and enrolled in this study.They were divided into 2 groups according to preoperative bone mineral density:osteoporosis group(n=28)and normal bone mass group(n=34).The JOAscore and Nakai score were used to evaluate curative effects.The method recommended by the U.S.Food and DrugAdministration was used to estimate the final fusion.

Results:At the last follow-up,there were significant differences in the fusion rate,fusion time,JOA score and Nakai assessment between two groups(P＜0.05).Compared with preoperative JOA scores,the final JOA score was significantly increased in each group(P＜0.05).

Conclusions:The mean duration of follow-up was 14 months(range,6-45 months)in all patients.PLIF is a reliable method for the treatment of lumbar canal stenosis combined with lumbar instability syndrome.Osteoporosis may reduce the fusion rate and clinical outcome,prolong the fusion time and even lead to fusion failure by accelerating graft-bone absorption,restraining the formation of new bone,and inducing the implant instability.

腰椎管狭窄合并腰椎失稳症好发于中老年人，临床表现主要有腰腿疼痛、麻木、间歇性跛行等，而中老年人多伴有骨质疏松（osteoporosis，OP），这可能会影响腰椎融合术后的正常骨融合。腰椎管狭窄合并腰椎失稳症保守治疗有一定效果，但病情容易反复发作，久之可能会造成进行性神经损害，甚至可致患者的生活自理能力和工作能力丧失。因此，手术也是治疗该病的重要方法。后路腰椎椎体间融合术（posterior lumbar interbody fusion，PLIF）是 公认治疗该病的经典术式之一，具有技术成熟、疗效确切、重建脊柱稳定等优点。但是，OP患者继发的骨质缺损会让内固定稳定和植骨融合变得困难[1]。Tempel等[2]报道骨密度T值小于-1的OP患者行单纯的经腰大肌后外侧椎体间融合术后发生进展性植骨塌陷的风险更高。就此推论，OP与腰椎融合术后的骨融合似乎存在一定相关性。本文旨在分析OP对PLIF术后骨融合的相关影响。

1 资料与方法

1.1 临床资料

2010年1月至2014年6月，62例腰椎管狭窄合并腰椎失稳症患者接受PLIF治疗。男16例，女46例；年龄56～74岁，平均65岁；随访时间6～45个月，平均14个月。上述手术均由同一治疗组医师完成。

纳入标准：①腰椎管狭窄合并腰椎失稳症经系统保守治疗3个月以上无效者；②术前腰椎QCT值 ≤80 mg/cm3和≥120 mg/cm3者 ；③ 采 用PLIF治 疗且手术前后影像学资料完整者；④配合随访，且随访时间≥6个月者。根据患者术前腰椎QCT值分为两组：骨质疏松组，28例，腰椎QCT值≤80 mg/cm3；正常骨量组，34例，腰椎QCT值≥120 mg/cm3。除术前的腰椎QCT值骨质疏松组显著低于正常骨量组（P＜0.05）外，两组患者一般资料具有可比性（表1）。

1.2 手术方法

手术均在全身麻醉下进行，患者取俯卧位，采用腰椎后正中入路，逐层切开显露椎板至横突后，视椎管和神经根管周围病变及受压情况行硬膜囊和（或）神经根扩大减压，摘除椎间盘组织并充分处理植骨床，C型臂X线机监视下相应节段予“椎弓根螺钉内固定＋椎体间融合器（Cage）植骨融合”，所用植骨均为自体骨（20～25 g），术口彻底止血及冲洗后留置引流管并逐层缝合。

师：同学们，今天我们要到云贵高原的大山深处，去欣赏一曲悲壮的生命之歌。下面请同学们读课文《生命的壮歌》，并请你在书上做上适当的标记和必要的记录，读完后请在小组内谈谈你的阅读感受。（学生读完）

1.3 术后处理

术后给予抗生素预防感染。术后48 h内拔除引流管和尿管，并复查X线片及CT。拔管后鼓励患者佩戴腰围下床活动；术后2周切口拆线；嘱患者3个月内避免刻意弯腰、负重及大幅度旋转腰部。术后第3、6、12个月常规门诊复诊，根据复诊时病情指导患者是否行腰背肌功能锻炼[3]。对于伴有骨质疏松的患者，术后继续抗骨质疏松治疗半年（①阿法骨化醇软胶囊，0.5 μg，口服，每日1次；②阿仑膦酸钠片，10 mg，口服，每日1次，晨起空腹200 ml温开水送服；③依降钙素注射液，20 U，肌内注射，每周1次，或注射用鲑降钙素100 IU，肌内注射，每日1次，或鲑鱼降钙 素 喷鼻 剂0.1 ml，每 日1次 ，喷鼻 ；④ 碳 酸钙D3片1.25 g，口服，每日1次），待复查腰椎QCT值较术前提高后可逐步减少或停止抗骨质疏松用药。生活上，建议患者积极参加户外活动、多晒太阳，促进体内钙磷吸收和减少骨量丢失，并指导患者均衡膳食、加强营养、增加含钙丰富食物的摄入。

1.4 临床疗效评估

采用 日本骨 科学 会（Japanese Orthopaedic Association，JOA）29分评分法和Nakai评分标准[4]进行疗效评定。Nakai评分标准为：优，症状和体征完全消失，恢复工作；良，症状和体征基本消失，劳累后又可出现，可恢复工作；可，症状和体征明显改善，遗留轻度腰痛或下肢不适，需减轻工作或活动；差：症状和体征无明显改善，不能从事正常工作和生活。

1.5 植骨融合判定

采用美国食品药品管理局推荐的方法判定植骨融合情况：已融合是指在Cage中及其周围见到有连续的骨小梁形成或融合节段过伸过屈位片椎体间角度活动域＜5°；未融合是指Cage移位、松动、超过50%的Cage终板界面出现厚度＞2 mm的透亮带或过伸过屈位片椎体间角度活动域＞5°（图1）。

采用SPSS 17.0统计软 件 ，计量资料采均数± 标准差表示，行t检验。组间末次随访疗效比较采用非参数秩和检验，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 植骨融合情况

末次随访时，骨质疏松组7例未融合，正常骨量组1例未融合。骨质疏松组未融合的原因：1例植骨块吸收导致螺钉断裂及融合节段失稳，2例融合区域新骨形成抑制导致钉道松动，2例植骨块塌陷，1例术中Cage塌陷而未能置入Cage导致植骨量不足，1例过早腰部活动及负重导致Cage向椎管内移位。正常骨量组患者经门诊随访和影像学复查，虽然排除了上述融合失败因素的存在，其未融合主要考虑与术后随访时间（6个月）较短有关，但骨质疏松组失败的因素仍可影响正常骨量患者的融合率和内固定的稳定性。在其余患者中均已实现骨性融合，融合时间为5～15个月。骨质疏松组和正常骨量组的平均融合时间分别为（12.07±2.81）个月和（7.29±2.90）个月，两者比较差异有统计学意义（P=0.01）。骨质疏松组和正常骨量组的骨融合率分别为75.00%和97.06%，两者比较差异也有统计学意义（P=0.03）。

表1 两组患者一般资料比较

图1 A.患者，女，65岁，QCT=129 mg/cm3，Cage中及其周围有连续骨小梁；B.患者，男，76岁，QCT=74.6 mg/cm3，＞50%的Cage终板界面透亮带厚度＞2 mm；C.患者，女，58岁，QCT=26.2 mg/cm3，骨小梁连续性中断

2.2 临床疗效结果

JOA评分结果：末次随访时，骨质疏松组JOA评分显著低于正常骨量组（P＜0.05）。与术前相比，两组末次随访时JOA评分均显著提高（P＜0.05）。见表2。

表2 两组患者手术前后JOA评分比较（分，）

表2 两组患者手术前后JOA评分比较（分，）

?

Nakai评估结果：Nakai评分结果显示，骨质疏松组：优8例，良12例，可4例，差4例；骨量正常组：优16例，良16例，可1例，差1例。两组末次随访时临床疗效进行 非 参 数秩和Mann-Whitney U检验,差异 有统计学意义（Z=-2.15，P=0.03）。

3 讨论

PLIF是治疗腰椎管狭窄合并腰椎失稳症的经典术式，它可重建脊柱的力学稳定，帮助患者恢复正常的生活及工作能力，能够有效降低致残率，也是治疗其他腰椎疾病的重要方法之一。

近年来，关于OP对腰椎融合术后骨融合影响的文献报道日渐增多。OP患者在围手术期采取积极的防治对策能够有效改善腰椎融合术后的放射学结果和临床效果[5]，这已成为脊柱外科领域的共识。有学者认为术前CT扫描的亨斯菲尔德量化值可用于评估椎体骨质量、植入物稳定性和脊柱融合成功率等[6]。而在术中使用膨胀式椎弓根螺钉能够增加钉棒在骨质疏松椎体内的强度，减少骨水泥的使用和避免相关风险，也是解决螺钉抗拔力差的好方法[7]。国外研究发现，在前路腰椎椎体间融合术中使用模块形椎间融合器能获得更高的放射学融合率（骨融合率为97%）和较低的融合器沉降率（沉降＞4 mm者仅12%），并且有助于维持腰椎前凸角度和腰椎曲度[8]。综合Ohtori、Hirsch、Park、Ammerman等[9-12]报道在脊柱融合术后使用特立帕肽、甲状旁腺激素、重组人骨形态发生蛋白、同种异体细胞骨基质等药物,可以改善骨的显微结构和骨髓的质量、促进植骨融合、提高脊柱融合成功率等。笔者认为，如果术者在没有掌握患者骨质量的情况下行腰椎融合术，可能会造成术中准备不足、术后治疗欠佳，甚至导致手术失败，但围手术期的防治措施则能为OP患者行腰椎融合术提供有益帮助，这些措施也是解决术中或术后内植物松动的补救性办法。因此，在PLIF术前测定椎体骨密度、了解椎体骨质量，为拟定围手术期防治方案提供参考，有利于维持术中及术后融合节段的稳定，从而促进植骨融合、缩短融合时间、提高骨融合率、预防和减少并发症；同时，实现骨性融合也是患者获得远期疗效的关键保证。

本研究发现，骨质疏松组术前和末次随访的JOA评分均低于正常骨量组，这可能与OP患者围手术期经常伴有的脊柱轴性痛和慢性腰背痛,以及由于疼痛而影响睡眠、起立、站立、久坐、步行、洗漱、欠身、举重物等因素有关。OP患者在接受JOA评分时,受到疼痛和日常生活动作困难等因素的影响，导致了上述评分差异。此外，骨质疏松组的骨融合率和Nakai评分优良率均低于正常骨量组，前者的融合时间则长于后者。当然，骨融合是一个动态过程，不同患者之间存在着个体差异。因此，即使部分患者的融合时间超过了上述时间但仍未实现骨性融合，也不能就此断定为融合失败或融合停止。已有的研究表明骨质疏松或边缘性骨质疏松、妇女，以及理想的植骨床准备、充足的植骨量等均是影响脊柱融合术后骨融合质量的关键因素[13]。但也有文献报道骨密度与骨融合率、并发症发生率、脊柱侧凸程度并无相关性[14]。因此，骨密度并不是决定术后骨融合率和临床疗效的唯一因素，术前神经功能损害程度、术中椎管内操作干扰、术后治疗的依从性和有效性、围手术期的防治对策、融合节段数量及融合方式、病程及随访时间长短、有无内固定置入及其稳定性、植骨床处理情况、植骨量和植骨块接触面积大小、个体差异及基础疾病等可能也是影响临床疗效或骨融合率的重要因素。

末次随访时发现，OP对PLIF术后骨融合的影响主要有以下四点：①加速植骨块吸收或塌陷,抑制和减少新骨形成；②增加内植物松动、移位、断裂和融合节段失稳的风险，导致骨融合失败；③延长骨融合所需时间；④降低腰椎融合成功率。

本研究仍有一些不足：①观察病例样本量小；②部分患者复查时植骨已融合，但其准确的融合时间无法确定；③抗骨质疏松治疗对融合率、融合时间、临床疗效的具体影响仍不甚清楚；④随访时间较短；⑤诊断OP的方法单一（即腰椎QCT值）。虽然联合应用生物合成材料、自体分化的间充质干细胞、低强度脉冲超声波等技术能提高后路脊柱融合兔子模型的临床融合率[15]，但在骨质疏松椎体中，植入物的稳定性依然不如正常骨量椎体，故提高患者的骨质量和融合节段的稳定性仍是确保骨融合率和疗效的关键举措。随着骨髓移植、基因治疗、电磁刺激、促骨生长因子、组织工程骨等技术的快速发展，骨质疏松患者将有更多更优的围手术期治疗选择。

[1]Lehman RA Jr,Kang DG,Wagner SC.Management of osteoporosis in spine surgery.J Am Acad Orthop Surg,2015, 23(4):253-263.

[2]Tempel ZJ,Gandhoke GS,Okonkwo DO,et al.Impaired bone mineral density as a predictor of graft subsidence following minimally invasive transpsoas lateral lumbar interbody fusion.Eur Spine J,2015,24 Suppl 3:414-419.

[3]张智海,刘忠厚,李娜,等.中国人骨质疏松症诊断标准专家共识(2014版).中国骨质疏松杂志,2014,20(9):1007-1010.

[4]Herman MJ,Pizzutillo PD.Spondylolysis and spondylolistthesis in the child and adolescent:a new classification.Clin Orthop Relat Res,2005,(434):46-54.

[5]Park SB,Chung CK.Strategies of spinal fusion on osteoporotic spine.J Korean Neurosurg Soc,2011,49(6):317-322.

[6]Schreiber JJ,Anderson PA,Hsu WK.Use of computed tomography for assessing bone mineral density.Neurosurg Focus,2014,37(1):E4.

[7]Koller H,Zenner J,Hitzl W,et al.The impact of a distal expansion mechanism added to a standard pedicle screw on pullout resistance.A biomechanical study.Spine J,2013,13 (5):532-541.

[8]Jackson KL,Yeoman C,Chung WM,et al.Anterior lumbar interbody fusion:two-year results with a modular interbody device.Asian Spine,2014,8(5):591-598.

[9]Ohtori S,Inoue G,Orita S,et al.Comparison of teriparatide and bisphosphonate treatment to reduce pedicle screw loosening after lumbar spinal fusion surgery in postmenopausal women with osteoporosis from a bone quality perspective. Spine(Phila Pa 1976),2013,38(8):487-492.

[10]Hirsch BP,Unnanuntana A,Cunningham ME,et al.The effect of therapies for osteoporosis on spine fusion:a systematic review.Spine J,2013,13(2):190-199.

[11]Park SB,Park SH,Kim NH,et al.BMP-2 induced early bone formation in spine fusion using rat ovariectomy osteoporosis model.Spine J,2013,13(10):1273-1280.

[12]Ammerman JM,Libricz J,Ammerman MD.The role of Osteocel Plus as a fusion substrate in minimally invasive instrumented transforaminal lumbar interbody fusion.Clin Neurol Neurosurg,2013,115(7):991-994.

[13]AndersenT,ChristensenFB,LangdahlBL,etal.Fusionmass bone quality after uninstrumented spinal fusion in older patients.Eur Spine J,2010,19(12):2200-2208.

[14]Yagi M,King AB,Boachie-Adjei O,et al.Characterization of osteopenia/osteoporosis in adult scoliosis:does bone density affect surgical outcome?Spine(Phila Pa 1976),2011, 36(20):1652-1657.

[15]Hui CF,Chan CW,Yeung HY,et al.Low-intensity pulsed ultrasound enhances posterior spinal fusion implanted with mesenchymal stem cells-calcium phosphate composite without bone grafting.Spine(Phila Pa 1976),2011,36(13): 1010-1016.

Effect of osteoporosis on bone fusion after posterior lumbar interbody fusion*

ZHONG Yuanming1,SU Zhimeng2**,QIN Haibiao1,LI Zhifei1,LI Bing2,SU Zhengyi2
(1.Department of Orthopedics,FirstAffiliated Hospital of Guangxi University of Tradional Chinese Medicine, Nanning 530023;2.Guangxi University of Chinese Medicine,Nanning 530001,China)

Osteoporosis;Spinal Fusion;Lumbar Vertebrae

广西卫生厅科研课题（项目编号：Z2014119，Z2013190）

**通信作者：苏之盟，E-mail：1723987508@qq.com