颈前路椎体次全切植骨融合手术术后钛笼塌陷观察及其原因分析

乔林卢腾李浩鹏徐军鹏殷杰周玉萍王哲*

论著·经验交流

颈前路椎体次全切植骨融合手术术后钛笼塌陷观察及其原因分析

乔林1,3卢腾2李浩鹏2徐军鹏3殷杰3周玉萍3王哲1*

目的 探讨颈前路椎体次全切植骨融合手术（Anterior cervical corpectomy and fusion,ACCF）术后钛笼塌陷的发生率以及钛笼塌陷的影响因素。方法回顾性分析我科室收治的42例脊髓型颈椎病及后纵韧带骨化患者ACCF术前、术后及末次随访时节段Cobb角、椎间前缘高度、椎间后缘高度等指标以评价术后手术节段的变化情况。结果术后6月41例患者（97.6%）手术节段达到骨性融合，1例患者术后12月骨性融合。42例患者中11例发生钛笼重度塌陷（26.2%）。其中2例出现颈部疼痛、神经症状复发等情况。末次随访时时，重度钛笼塌陷组在椎间前缘高度及椎间后缘高度低于未塌陷组，节段Cobb角大于未塌陷组。结论ACCF术后钛笼塌陷率高，且重度钛笼塌陷可引起颈部疼痛、神经症状复发等并发症。术中应注意终板的保护、钛笼的裁减，以一定程度地防止钛笼塌陷的发生。

颈椎次全切；钛笼；塌陷；终板

颈前路椎体次全切植骨融合手术（Anteriorcervicalcorpectomy and fusion,ACCF）是目前治疗脊髓型颈椎病、后纵韧带骨化、椎体结核及肿瘤等疾病的重要手术方式之一。在ACCF手术中，椎间高度得以恢复至正常水平，椎体后方骨赘及相邻椎间盘得以完全去除，使得手术区域获得充分减压[1,2]。目前，文献已报道多种内植物被用于椎体次全切后的椎体重建中。髂骨块、腓骨块等自体骨移植是椎体重建的常用手术方式之一[3]。虽然自体骨移植术后能够获得良好的手术节段融合效果，但是取材部位出血、血肿、疼痛及感染等并发症发生率较高，一定程度限制了自体骨移植的应用[4,5]。同种异体骨移植近年来被报道应用于ACCF手术过程中椎体的重建。虽然能够有效避免因自体骨取材所引起的并发症，但由于排斥反应，同种异体骨移植手术节段融合率下降，影响ACCF术后颈椎的长期稳定性[6,7]。近年来，钛笼填充植骨颗粒被应用于椎体重建手术。钛笼的应用有效地避免了自体骨取材所引起的并发症。此外相关临床观察性研究发现应用钛笼植骨重建椎体术后可获得极高的手术节段融合率。因具有以上优势，钛笼目前被广泛应用于ACCF手术中[8,9]。

但是，相关观察性研究发现钛笼塌陷为最常见的术后并发症，其最高发生率为93.3%，其中重度钛笼塌陷（>3 mm）发生率最高为30.8%[10-18]。并且严重钛笼塌陷可引起多种严重术后并发症。当发生严重塌陷时，椎间孔结合黄韧带再次缩小及褶皱，引起神经症状复发[11,15]。同时，塌陷可引起上下螺钉和前方钛板承受更多的压力，引起螺钉断裂或内植物松脱[10,14,15]。此外，塌陷钛笼可导致颈椎正常曲度改变，引起颈椎后凸畸形[1,19]。因此，十分有必要进一步探讨ACCF术后钛笼塌陷的原因，以防止术后钛笼重度塌陷及相关并发症的发生。本研究通过回顾性观察和分析我院收治的42名接受ACCF手术治疗的患者术后钛笼塌陷情况，以进一步探讨钛笼塌陷的主要原因及相关对策。

1 资料和方法

1.1 一般资料

2013年6月～2015年4月期间，我科共实施ACCF手术42例。42名患者行ACCF手术的病因为：脊髓型颈椎病36例，后纵韧带骨化6例（其中连续型2例、局灶型4例）。42例患者中男性15例，女性27例，平均年龄（60.8±9.4）岁，平均随访时间（21±6.7）月。所有患者存在颈部疼痛及四肢神经症状，经保守治疗后无效，需行手术治疗解除压迫。42例患者中，13例行C4次全切、25例行C5次全切、14例行C6次全切。

1.2 手术方法

气管内插管全身麻醉后，患者取仰卧位，使肩背部垫高及颈部后仰。取右侧颈前横形皮肤切口，沿内脏鞘和颈动脉鞘之间的间隙进入椎体前。使用C臂透视定位，安放椎体撑开器，调节撑开高度，恢复颈椎生理曲度和椎间高度。在撑开状态下，切除病椎相邻的椎间盘。随后使用三关节咬骨钳将需切除椎体沿两侧颈长肌内侧缘大部咬除至椎体后壁，做潜行扩大，减压范围达后纵韧带前使减压节段连成一长方形骨槽，用显微磨钻和刮匙清除上下椎体后缘骨赘等前方致压物，两侧抵达椎体间钩椎关节，充分减压脊髓和神经根。进一步调节撑开高度，维持生理前凸，使用显微磨钻及刮勺仔细去除上下终板的软骨，注意保护终板皮质骨。应用适当高度钛网充填自体骨后嵌入减压骨槽内，前缘与椎体前缘平齐，去除撑开器，使用颈前路钛板及螺钉固定，C臂透视确认椎间隙高度及内固定位置良好后，冲洗后放置引流管，逐层缝合切口。术后患者于术后1～3天在颈围保护下行走，8～12周时去除颈围。

1.3 影像学结果测量

所有患者在术后1～3天、术后半年及末次随访时进行颈椎X线检查。评估者测量每位患者不同时间段手术节段Cobb角、椎间前缘高度、椎间后缘高度等指标以评价术后手术节段的变化情况。节段Cobb角定义为次全切椎体相邻上下终板之间的夹角，椎间前缘高度定义为次全切椎体上下相邻椎体前缘之间的高度，椎间后缘高度定义为次全切椎体上下相邻椎体后缘之间的高度。钛笼下沉>3 mm定义为重度钛笼下沉。每位患者接受颈椎动力位X线检查以观察手术节段骨性融合情况。当钛笼和相邻终板之间不存在相互移动以及观察到终板与钛笼之间有骨小梁长入时认为手术节段已完成骨性融合，当X线检查不能确定时则进一步行CT平扫检查确认融合情况。

1.4 统计学方法

统计结果以（均数±标准差）表示。术前、术后3天与末次随访时各个时间点重度塌陷与非重度塌陷组患者之间手术节段Cobb角及椎间前后缘高度颈椎曲度之间差异比较采用两独立样本比较的检验。术前、术后3天及末次随访时各组椎间前后缘高度之间的差异采用单因素方差分析，两两比较采用Student-Newman-Keuls检验。P<0.05认为具有统计学差异。

2 结果

术后6月41例患者（97.6%）手术节段达到骨性融合，1例患者发生延迟愈合，术后12月再次行颈椎X线检查显示手术节段骨性融合。42例患者中11例发生钛笼重度塌陷（26.2%）（图1）。其中重度塌陷患者中2例出现颈部疼痛、神经症状复发等情况，经保守治疗后症状缓解。

图1 末次随访时钛笼发生严重下沉

未发生重度塌陷患者和发生重度钛笼塌陷患者术前手术节段平均椎间前缘高度与术后3天恢复高度都有显著性差异（P<0.05），发生重度钛笼塌陷患者术后3天恢复高度和末次随访时平均椎间前缘高度有统计学差异（P<0.05）。未发生重度塌陷患者和发生重度钛笼塌陷患者术前手术节段平均椎间后缘高度与术后3天恢复高度都有显著性差异（P<0.05），发生重度钛笼塌陷患者术后3天恢复高度和末次随访时平均椎间后缘高度有统计学差异（P<0.05）。其中，后缘高度下降（4.3±0.8）mm，高于前缘下降高度（3.2±0.7）mm，差异有统计学意义（P<0.05）。未塌陷组和重度塌陷组平均手术节段Cobb角度术前和术后3天恢复角度有统计学差异（P<0.05），重度塌陷组平均手术节段Cobb角度术后3天恢复角度和末次随访时平均手术节段Cobb角度有统计学差异（P<0.05）。

ACCF术前，重度塌陷组与未塌陷组相比，手术节段Cobb角、椎间前缘高度、椎间后缘高度无明显差异（P>0.05）。末次随访时，重度塌陷组平均手术节段Cobb角度高于未塌陷组（P<0.05），椎间前缘高度、椎间后缘高度低于未塌陷组（P<0.05）。各评价指标统计学数据汇总（见表1及图2）。

表1 未塌陷组与重度塌陷组术前、术后及末次随访前后缘椎间高度及节段Cobb角度的比较

图2 未塌陷组与重度塌陷组术前、术后及末次随访前后缘椎间高度及节段Cobb角度的比较

3 讨论

目前，多种术式被广泛应用于颈椎病的治疗中，包括椎间盘切除植骨融合（Anterior cervical discectomy and fusion, ACDF）、ACCF、椎板成形术、椎板切除术等[20,21]。目前对于多阶段颈椎病的手术治疗方法的选择尚存在争议。但是，对于短节段颈椎病的治疗，前路为较为公认的手术入路。ACDF和ACCF都能获得良好的节段减压、椎间高度的恢复及颈椎前屈矫正等术后效果。当压迫仅来源于椎间盘阶段，与ACCF相比，ACDF具有一定的优势，如术中出血量低、更好地恢复颈椎前屈等[1,2,19]。但是当压迫同时来源于椎体后方，如骨赘、OPLL等，ACCF术式则因其可以直接去处椎体后方压迫、充分暴露减压视野等优点而被广泛采用[1,2,19]。

椎体次全切完成后，多种材料被报道用于椎体重建。最早应用于椎体重建的材料为自体髂骨或腓骨移植。由于其植骨后融合率很高，自体骨移植成为椎体次全切后重建的“金标准”[3]。但是，自体骨移植术中及术后取材区可出血、血肿、疼痛及感染等并发症，且发生率较高（25%），一定程度限制了其进一步的应用[4,5]。随后，同种异体骨移植发展并应用于次全切后椎体的重建。虽然同种异体骨避免了取材区并发症，但是较低的融合率和较高的假关节形成率限制了其广泛应用[6,7]。自1986年钛笼被首次应用与椎体重建后，钛笼填充松质骨颗粒移植被广泛应用于ACCF中。钛笼的应用不仅可以解决自体骨取材所引起的并发症，并且可获得满意的术后融合率，为较为理想的椎体重建方法[8,9]。在ACCF手术中，充分减压、恢复椎间孔大小及椎间高度是术后获得良好手术效果的重要保证。但是重度钛笼塌陷可引起椎间高度的再次降低以及椎间孔的缩小，影响患者术后长期效果[11,15]。本研究中11例患者（26.2%）术后发生重度钛笼塌陷，其中2例出现颈部疼痛、神经症状复发等情况。相关临床随访观察发现钛笼术后塌陷率较高，最高报道为93.3%[13]，且重度钛笼塌陷与症状复发、内植物断裂移位等严重并发症的发生相关[15]。Nakase等报道ACCF术后重度钛笼塌陷同时会引起颈椎后凸畸形、内固定移位、螺钉断裂等严重并发症[22]；Chen等通过回顾性分析300例ACCF术后患者钛笼塌陷情况发现术后钛笼塌陷率较高（79.7%），重度钛笼塌陷率为19%，且与重度钛笼塌陷同样与颈部疼痛、神经损害、内固定失败等相关并发症有关[11]。因此，十分有必要探讨钛笼塌陷发生的原因，最大限度防止重度钛笼塌陷的发生。

传统钛笼自身的设计缺陷是引起钛笼塌陷的重要原因。首先，传统钛笼上下两端与相邻终板之间为点状接触，接触面积较小，使得钛笼与上下终板之间应力分布不均匀，容易出现应力集中，从而出现钛笼塌陷。第二，在手术过程中，钛笼需要人工裁减为适合患者椎间高度的大小。由于术中裁减，钛笼裁减端边缘更加锐利，进一步加重了钛笼与相邻终板之间的应力集中[11,15,17]（图3A）。第三，人体颈椎下终板为弧形、上端终板存在向前下方的斜坡，而传统钛笼两端为平面，无法与终板完全贴合，造成应力集中在前后的几个接触点上，使得钛笼与相邻终板之间的接触面积大大减少[15,23]，极易引起塌陷（图3B）。因此，传统钛笼在结构设计和材料选择上应做进一步改进，以防止钛笼塌陷的发生。目前，多种新型钛笼已报道应用于颈椎ACCF手术中，术后手术区域骨性融合良好，且塌陷率明显降低。Yang等[24]在山羊动物实验中通过使用3D打印技术为山羊定制个性化微孔钛笼，术后手术节段融合率高，并且由于该钛笼上下两端与相邻终板接触良好、钛笼刚度与骨性结构相似，术后钛笼未发生塌陷。Zhang等[25,26]设计制作了新型纳米羟磷灰石/聚酰胺66椎体融合器，该融合器上下两端边缘厚度为3 mm，同时该融合器上端设计为弧形、下端为斜坡形，大大增加了与上下终板之间的接触面积，长期临床随访证实该融合器塌陷率明显低于传统钛笼组。

图3 钛笼裁剪后边缘锐利及与终板解剖结构不匹配

患者自身骨密度也是影响术后塌陷的重要因素之一。由于骨密度的降低，终板皮质变薄、松质骨骨量减少，钛笼易刺入终板而出现塌陷。相比于正常骨密度的椎体，骨质疏松患者椎体的抗压强度明显降低。此外，术中终板的去除也是影响钛笼塌陷的重要因素之一。Lim等[27]通过尸体生物力学实验发现完整终板的平均压缩强度为634 N。当终板的厚度部分降低后，终板平均压缩强度降低为494 N。而当终板完全去除后，椎体的平均压缩强度进一步降低为419 N。此外，Cheng等[28]同样的通过尸体生物力学实验发现当终板骨皮质未破坏时，其椎体压缩强度明显高于终板受到破坏的椎体。因此，为了保证上下邻近椎体提供较强的支撑强度，手术过程中应注意保护终板骨皮质的完整，防止因终板破坏而导致支撑强度的降低，引起钛笼塌陷的发生。

4 结论

ACCF术后钛笼塌陷率高，且重度钛笼塌陷可引起颈部疼痛、神经症状复发等并发症。术中应注意保护终板皮质骨结构、钛笼在裁减过程中应注意防止边缘过于锐利，以一定程度地防止钛笼塌陷的发生。同时，能够增加与终板接触面积、符合终板形态结构的新型颈椎融合器应进一步研发和应用，以解决目前钛笼所存在的缺陷。

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To explore the incidence and causesof titanium mesh cage subsidence in anterior cervical corpectomy and fusion surgeries

QiaoLin1,3,Lu Teng2,Li Haopeng2,et al.1 Department of Orthopedics,Xijing Hospital of the Fourth Military Medical University,Xi'an Shaanxi,710004;2 Second Department of Orthopedics,the Second Affiliated Hospital of Xi'anJiaotong University,Xi'an Shaanxi,710004;3 Second Department of Orthopedics,the Third PLA Hospital of Baoji City,Baoji Shaanxi,721000,China

Objective To evaluate the incidence of titanium mesh cage(TMC)subsidence and its influence factors in the anterior cervical corpectomy and fusion(ACCF).Methods We retrospectively analyzed the outcomes of 42 patients who were diagnosed with cervical spondylotic myelopathy and ossification of posterior longitudinal ligament.The segmental Cobb angle and the anterior and posterior intervertebral height were recorded preoperatively,postoperatively and in the lastfellow-up.Results 41 patients obtained solid bony fusion 6 monthsafterthe surgery.1 patientoccurred delayed fusion and obtained solid bony fusion 12 months afterthe surgery.11 patients occurred severe TMC subsidence(26.2%). Among these patients,2 occurred neck pain and neurologic symptoms relapse.In the last follow-up,compared with the patient who did not occur TMC subsidence,the anterior and posterior intervertebral height were significantly lower in the patients who occurred severe TMC subsidence.But the segmental Cobb angle further improved in the severe TMC subsidence group.Conclusion TMC subsidence is a common complication in ACCF and is associated with neck pain and neurologic symptoms relapse.During the surgery,the endplate should be carefully protected and the way of clipping of the TMC should be noted.

Cervical corpectomy;Titanium mesh cage;Subsidence;Endplate

R681.5

B

10.3969/j.issn.1672-5972.2017.03.009

swgk2016-12-00299

2016-12-26）

1第四军医大学西京医院骨科，陕西西安710004；2西安交通大学第二附属医院骨二科，陕西西安710004；3宝鸡市解放军第三医院骨二科，陕西宝鸡721000

乔林（1979-）男，硕士，主治医师。研究方向：脊柱退行性疾病研究。

*[通讯作者]王哲（1969-）男，博士，主任医师。研究方向：脊柱脊髓疾病。