颈椎间盘置换术后假体相关并发症的研究现状

赵郭盛，张 圆，权正学

·综 述·

颈椎间盘置换术后假体相关并发症的研究现状

赵郭盛，张 圆，权正学

近年来，为避免颈椎融合术治疗颈椎退行性疾病所带来的假关节形成及邻近节段退变加速等问题，颈椎间盘置换术作为一种非融合技术广泛应用于临床，其疗效确切，已逐渐成为治疗颈椎退行性疾病的常规手术方式。但随着该技术应用的深入，随访年限的增加，颈椎间盘置换术后与假体相关的一系列特殊并发症逐渐被学者报道。本文就颈椎间盘置换术后假体相关并发症的研究现状作一综述。

颈椎； 椎间盘； 置换术； 假体； 异位骨化； 并发症

从20世纪50年代开始，颈前路椎间盘切除植骨融合术(anterior cervical discectomy and fusion，ACDF)因其良好的疗效和安全性被视为外科治疗颈椎间盘退行性疾病的标准术式。虽然ACDF的疗效值得肯定，但颈椎融合术后可能导致相邻节段退变加速等问题已逐渐受到人们关注[1]。同时，ACDF术后由于植骨不融合导致的假关节形成会增加二次手术的风险。近年来，颈椎非融合技术已逐渐应用于临床。其中，颈椎间盘置换术(cervical disc arthroplasty，CDA)在近10年内迅速发展，被视为解决该问题的重要手段。CDA是指在颈前路减压，切除椎间盘的基础上，安置模拟正常颈椎间盘功能的人工椎间盘。其设计理念在于尽量保留置换节段活动度，减少相邻节段继发性退变的发生。Gao等[2]的Meta分析表明CDA的中短期疗效与ACDF相似，并能更好地保留手术节段活动度。但随着CDA技术的普及，因假体植入后产生的异位骨化(heterotopic ossification,HO)、节段后凸、假体“张口不良”、假体位置不良等相应并发症也引起学者们的重视[3-5]。虽然目前证据表明，这些假体相关并发症大多不会对临床疗效造成明显的负向影响，但可能会抵消CDA术后减少相邻节段椎间盘退变的作用。因此，笔者检索了近年来CDA术后假体相关并发症的文献，旨在对该类疾病的研究现状作一综述。

1 HO

HO是指非骨组织中出现成骨细胞，并形成骨组织，常发生在关节周围。随着CDA技术大量应用于临床，不少学者发现HO已成为CDA术后常见的并发症，甚至是不可避免的并发症[6-7]。文献报道的CDA术后HO的发生率为21%-88%[5-7]，其发生率远超大多数学者的预期。

1.1 HO产生原因 有学者认为CDA术后出现HO是因为人工颈椎间盘置入后，颈椎活动应力较术前发生改变，为消除这种异常应力，HO成为人体自身调节的一种手段，故而CDA术后促进骨赘生成[8]。Malham等[5]认为性别是影响CDA术后HO形成的重要因素，男性术后HO的发生率更高。Yi等[6]认为不同的椎间盘类型因为不同的生物力学性能和不同的术中处理有不同的异位骨化率。也有研究表明CDA术后HO的发生与术前小关节退变、椎间隙高度降低和多节段置换或混合手术(Hybrid)存在相关性[9-12]。可见CDA术后发生HO受许多相关因素影响，但到目前为止，HO产生的机制仍不明确，需进一步研究证实。

1.2 HO对CDA的影响 Zhou等[13]对现有证据的系统评价表明，HO的存在并不会明显影响CDA术后患者的临床疗效，但会明显地降低手术节段的活动度并与HO的严重程度成正相关。不少文献也报道了CDA术后HO甚至可导致置换节段的自发性融合[7,12]。Lee等[12]发现出现HO的平均时间是术后(8.0±6.6)个月，其发生率随时间进展而增加。Yi等[14]的研究也表明HO并非处于静止状态，而是一个渐进性的动态变化过程，这也意味着HO可能对CDA的远期疗效造成更大的影响。

1.3 HO分级和分型 目前CDA术后HO的分级多采用McAfee等[15]分级标准：0级，未发生HO；Ⅰ级，HO未进入椎间隙；Ⅱ级，HO进入椎间隙但未影响假体活动；Ⅲ级，HO进入椎间隙并使假体活动受限；Ⅳ级，手术节段融合，假体无活动度。有学者指出HO是一个三维结构，需要重视HO体积的影响[13]。Jin等[16]根据HO的形态和位置提出一种新分型：1型，终板型，形态类似骨块，多出现在节段后缘；2型，牵柱型，形态类似增生骨赘，以椎体前缘跨椎体、椎间隙较多见；3型，泪滴型，形态似泪滴，仅出现在椎间隙前缘。虽然高等级的HO会使CDA术后假体活动度受限更明显已被大多数学者所认可，但各等级HO对CDA术后临床疗效影响的差异仍不明确[7,12-13]。Suchomel、Lee等[7，12]的研究认为低等级和高等级的HO都不会影响CDA术后颈椎障碍指数(NDI)和疼痛视觉模拟(VAS)评分的改善。而Zhou等[13]的研究发现Ⅱ级HO更容易造成CDA术后的颈部疼痛，因为Ⅱ级HO兼具了机械的刺激和椎体间的不稳，但疼痛程度不足以影响其临床疗效。需指出，目前有关HO分级对CDA术后临床疗效影响的研究仍相对缺乏，不同等级HO对CDA术后临床疗效的影响仍需更多的研究来进一步明确。

1.4 降低HO发生率的措施 术中注意对颈长肌的保护，对手术节段充分冲洗，减少骨屑残留，同时，术后2周内服用非甾体类抗炎药被认为能降低HO的发生率[14,16-17]。另外，术前对CDA的适应证选择同样对CDA术后HO的发生率造成影响。选择退变较轻和手术节段无后纵韧带骨化的患者可降低术后HO的发生率[11,17]。周非非等[10]认为，为降低Bryan人工椎间盘置换后HO发生率，应避免选择术前置换节段椎间高度较相邻节段丢失超过10%的患者。也有学者推荐对CDA术后发生HO患者的环境因素和基因进行分析，并从中找到HO的影响因素和防治方法[14]。

HO是CDA术后置换节段活动度减少的重要因素。因此，HO的发生与CDA非融合理念背道而驰。CDA是近10年兴起的非融合技术，其远期疗效仍需证实。HO的高发率和其发生率与严重程度渐进性增加的特点使CDA最终能否保护邻近节段尚存在不确定性。

2 颈椎节段后凸

Sears等[18]对67例接受Bryan椎间盘置换术的患者进行随访时发现，术后置换节段的脊柱功能单位(functional spinal unit， FSU)的前凸角平均丢失达2°。Kowalczyk等[19]报道了20例接受prestige LP椎间盘置换术的患者术后1年随访发现，置换节段的椎间盘角平均增加2.2°后凸。CDA术后出现局部后凸，不仅与术前患者的选择、手术的技巧和术后椎间隙高度丢失有关[18-20]，还和各类型椎间盘的设计差异密切相关。Bryan人工椎间盘属于半限制型双关节面假体，上下假体终板平行，具有可压缩性以及可变瞬时旋转中心等特点，终板处理要求高，因此术后容易出现局部后凸[20]。Prestige LP椎间盘为球-槽关节面，不具有压缩性，但同样拥有近乎平行的假体终板及可变的旋转中心。Harrison等[21]研究了72例无症状个体的颈椎矢状位影像，发现颈椎间盘拥有平均6°～7°前凸的椎间盘角。前凸的颈椎间盘角是颈椎生理前凸的基础之一，而上述两种椎间盘并没有任何设计特点使它们能重建置换节段的颈椎前凸。

颈椎后凸会使颈椎后方的韧带、小关节及肌肉承受更多应力，代偿性运动增多，易发生退变，导致矢状位失衡及轴性症状[22-23]。然而目前的研究并未发现置换节段局部后凸会对颈椎整体曲度和手术临床疗效造成显著的负面影响[18-20]。笔者认为这主要得益于术后椎间隙的撑开及术中充分的减压，并且目前报道的随访时间较短。除此之外，其余下颈椎的代偿作用可能也对颈椎整体曲度的维持存在重要的作用，但这种代偿是一把双刃剑。正如融合后邻近节段活动的增高会导致退变加速，局部的后凸可能导致邻近节段的应力异常，加速颈椎的序列异常。而颈椎的序列异常被认为是颈前路手术导致邻近节段退变加速和邻椎病的因素之一[24-25]。曾岩等[26]发现在行颈前路融合术的患者中，融合节段后凸>5°的患者更容易出现颈部轴性症状，但目前无有关CDA术后节段后凸的类似研究。目前看来，仍需要更长时间的随访来证实CDA术后局部后凸是否对患者的疗效存在影响。

Yi等[27]认为增加假体置入的前凸角和降低假体置入深度可以有助于维持置换节段曲度，减少后凸的发生。但同时也指出，由于术中限于各种因素，假体调整的范围是极其有限的，过度的调整易引起节段和假体的不稳,故CDA适应证的选择和术前准备应十分谨慎。孙宇等[28]提出，为避免CDA术后局部后凸的加重，术前颈椎局部后凸的病例应尽量避免行Bryan假体置换，术中透视应该确认颈椎曲度与术前平片一致，防止颈椎过屈、过伸。当然对颈椎曲度欠佳的病例选择限制型和具有预置前凸角的假体似乎是更好的选择。已有研究发现行单节段Discover假体(限制型，7°预置前凸角)的置换术后，置换节段FSU平均增加约4°的前凸[29]。

3 假体移位

假体移位指CDA术后影像学检查发现假体存在位置偏移，以假体前移较为多见。Zhang等[30]报道55例患者中3例的假体分别在术后1年和2年向前滑移2～3mm，发生率约5.4%，并认为该结果与术后颈椎过度活动相关。Hou等[31]的研究中也出现两例假体的移位，但移位均未超过2mm。而Zigler和Coric等[3，32]的两项研究中(共142例)并未发现假体位置不良病例。导致各研究假体位置不良发生率差异大的原因可能是手术技巧、患者选择和判定标准的不一致。Zigler和Coric等[3，32]均将假体前移超过3mm视为假体移位的标准，这可能是研究中假体移位率较低的原因。目前的证据表明假体移位并未使患者产生不良症状[30-31]。但笔者认为假体的移位将造成假体旋转中心和局部受力的改变，可能会引起节段不稳和HO生成，对CDA术后置换节段和邻近节段活动度造成不可预知的影响。同时，CDA是具有学习曲线的技术，随着技术的成熟与改进，选择合适大小的假体，避免置换失稳的节段和避免术后早期过度活动可能是防止假体移位的有效措施。

4 假体活动受限

CDA术后早期未出现HO时，即可导致椎间盘置换节段运动功能受限，常见于椎间盘置换术后的"张口不良"[4]。假体“张口不良”不仅可以导致置换节段活动受限，还伴发置换节段椎间盘后凸角形成。Chen等[33]认为对上位椎体后缘下终板的过度打磨使假体呈一个屈曲的置入角度是造成这一现象主要原因。王林等[4]认为术中体位摆放不当(过伸)和假体型号选择过大也是导致假体“张口不良”的重要因素。此类患者因为术中的充分减压，在现有的随访中并未见其对临床疗效造成负面影响[4,33]，但如前所述，颈椎局部后凸和置换节段活动受限均将影响正常颈椎生物力学，与CDA理念相悖。除此之外，Kang等[34]认为CDA术后置换节段活动度与术前NDI和术后椎间高度增量相关。术前FSU的活动度和假体置入角度也被认为是影响术后假体活动度的重要因素[35-36]。为避免术后假体活动受限，应注意严格把握CDA的适应证，提高手术的精确性。

5 假体下沉、脱出、破裂

假体下沉被大多数学者定义为假体陷入邻近椎体上下缘超过3mm[3,32]。假体下沉发生概率很小，多发生于骨质疏松的患者或术中骨性终板的损伤的病例中。Burkus等[37]报道了CDA术后假体下沉的发生率较高，约3%，但其定义下沉的标准为术后1.5个月后，FSU高度下降超过2mm，并且使用的假体为早期的Prestige ST。假体下沉势必影响假体正常的活动，改变节段应力。假体脱出和假体破裂为极其罕见并且严重的并发症。Viezens等[38]报道了1例因手术不当，术后假体向后脱出压迫脊髓导致四肢不全瘫的患者，给予翻修手术对局部节段进行了椎间融合术(ACDF)后，症状得到部分恢复。Fan等[39]报道了1例行Bryan假体置换术后8年出现颈部疼痛、僵硬和包块，同样进行了翻修手术，术中证实为假体髓核破裂，手术对局部节段进行了融合。CDA手术应该由经验丰富的脊柱外科医师实施，面对此类罕见而严重的并发症，及时行ACDF翻修手术是唯一的选择。而假体在人体内的耐用性仍需要更长时间的随访来进一步的证实。

6 小结与展望

CDA已被视为一种安全有效的治疗颈椎间盘退变性疾病的方式，临床上取得了与融合术相近的疗效[3,5,29]，其优点在于保留手术节段活动度。但随着颈椎间盘置换术大量运用于临床及随访时间的增加，诸如HO、局部后凸、假体活动受限等假体相关并发症逐渐凸显。多数假体相关并发症的出现在目前的研究中尚未对临床疗效造成明显的负面影响，但该类并发症均与CDA保留手术节段活动度，避免邻近节段退变加速的设计初衷背道而驰。故而在学者们欣喜CDA取得良好疗效的同时，应严格控制手术适应证，并注意术中、术后的处理，以减少假体相关并发症的发生。目前对假体相关并发症的影响因素及防治方法的研究仍相对有限，未来仍需要更多相关的研究。而CDA最终能否达到延缓邻近节段退变的目标仍需更长时间的临床随访来证实。

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(本文编辑： 郭 卫)

Current research status of the prosthesis-related complication after cervical disc arthroplasty

ZHAOGuo-sheng,ZHANGYuan,QUANZheng-xue

(Department of Orthopaedics,First Affiliated Hospital of Chongqing Medical University,Chongqing 400016,China)

Recently,to avoid the adverse effect such as pseudoarthrosis and accelerated degeneration of adjacent segments resulting from cervical fusion,cervical disc arthroplasty(CDA) has been widely used in clinical practice as a procedure in the treatment of cervical degeneration disease. With satisfactory outcomes,CDA has been gradually accepted as a conventional procedure in treating cervical spondylosis. However,with the increased number of the total operations and the accumulation of follow-up information,some complications due to the prosthesis were revealed. Thus,we collect the related references and conduct this study to review the current status of prosthesis-related complications after cervical disc arthoplasty.

cervical vertebrae; intervertebral disc; replacement; prosthesis; heterotopic ossification; complications

1009-4237(2016)011-0699-04

400016 重庆，重庆医科大学附属第一医院骨科

权正学，E-mail：quanzx18@126.com

R 318

A 【DOI】 10.3969/j.issn.1009-4237.2016.11.020

2016-02-28；

2016-05-03)