腰椎后路椎间融合术后融合器脱出的原因分析*

卢文灿段春光陶惠人**王升儒叶灿华莫家栋陈奋勇仉建国

（1.深圳大学总医院骨科，广东深圳518055；2.中国医学科学院北京协和医学院北京协和医院骨科，北京100730；3.福建医科大学附属协和医院骨科，福州350001）

腰椎后路椎间融合术包括后路腰椎椎体间植骨融合术（posterior lumbar interbody fusion，PLIF）及经椎间孔腰椎椎体间植骨融合术（transforaminal lumbar interbody fusion，TLIF），是目前所采用的经典术式。临床应用融合器椎间植骨融合结合椎弓根钉棒内固定系统具有术后即刻稳定性好、植骨融合率高、可恢复椎间隙高度及曲度等诸多优点，广泛应用于腰椎滑脱症、腰椎管狭窄症、腰椎间盘突出症等疾病的治疗[1]，但临床应用过程中也出现了神经根损伤、硬脊膜撕裂、融合器移位或脱出、椎间隙塌陷等并发症[2]。本研究回顾性分析2012年1月至2018年6月诊治的18例腰椎后路椎间融合术后融合器脱出患者的临床资料，探讨融合器脱出的可能原因及其预防措施。

1 资料与方法

1.1 一般资料

本研究中18例患者，男11例，女7例；年龄35～81岁，平均54.5岁。

1.2 观测指标

1.2.1 术前因素：①主要诊断：施行腰椎手术的主要诊断；②合并症：患者术前主要合并疾病；③BMI：18.5～23.9 kg/m2为正常，≥24 kg/m2为超重。

1.2.2 术中因素：①减压融合方式：包括PLIF及TLIF两种术式；②固定融合节段：包括单节段及双节段，并统计融合器脱出的具体节段；③融合器类型：包括矩形钛合金材料及矩形聚醚醚酮（polyether-etherketone，PEEK）两种材料；④融合器与椎间隙骨性终板贴合情况：测量术后复查腰椎侧位X线片，矩形钛合金材料融合器与椎间隙上下方骨性终板间透亮带≥1 mm为贴合不良，无透亮带或透亮带＜1 mm为贴合良好；矩形PEEK材料融合器因在X线片上无法完整显影，故不纳入本项观测；⑤融合器脱出节段椎间隙高度恢复情况：腰椎侧位X线片上沿椎间隙上下方骨性终板各划一条切线，在上方终板切线上取上位椎体的前下缘、后下缘及中央3个点，分别向下作一垂直于下方终板切线的垂线，记录3条垂线的数值，取3个数值的平均值定义为椎间隙高度；测量术前、术后腰椎侧位X线片，术后椎间隙高度大于或等于术前者为良好，术后小于术前者为不良；⑥融合器脱出节段椎间隙前凸角度恢复情况：腰椎侧位X线片上，沿椎间隙上下方终板各划一条切线，两条切线形成的夹角即为椎间隙开角，向前开角为前凸，记录为正值，向后开角为后凸，记录为负值；测量术前、术后腰椎侧位X线片，术后椎间隙前凸角度大于或等于术前者为良好，术后小于术前者为不良；⑦融合器植入的深度：测量术后复查腰椎侧位X线片中融合器后缘距离椎体后缘的数值，≥3 mm为植入深度良好，＜3 mm为植入深度不良；⑧融合器植入的数量：单个椎间隙分别植入1枚或2枚融合器；⑨椎弓根钉棒系统稳定性：观察术后及随访时腰椎正侧位X线片和CT，若发现有椎弓根螺钉植入位置不良、松动、移位以及螺母松动、脱落或断钉、断棒者为稳定性不良[3]，无此类情况者为稳定性良好。

1.2.3 术后因素：①术后佩戴支具或腰围的时间：记录术后开始佩戴支具或腰围至发现融合器脱出的时间，以周为单位，不足1周者按1周计算；②术后恢复工作的时间及劳动强度：记录患者术后开始恢复工作距离手术的时间、恢复工作至发现融合器脱出的时间，以周为单位，不足1周者按1周计算，并记录所从事工作的劳动强度，劳动强度分为体力劳动与非体力劳动（建筑工人、工厂工人、农民、驾驶员等需要长期腰椎负重或久坐者归为体力劳动者，家庭主妇、公务员、公司职员、教师等不需要长期腰椎负重或久坐者归为非体力劳动者）；③术后发现融合器脱出的时间：术后随访常规复查腰椎正侧位X线片，部分病例还复查了腰椎CT，侧位X线片或CT矢状位、轴位片上融合器位置较上次复查时向后移位并突入椎管或椎间孔定义为融合器向后脱出[4]；记录首次证实融合器脱出的时间，以周为单位，不足1周者按1周计算。

2 结果

2.1 术前因素

①主要诊断：腰椎间盘突出症4例，腰椎管狭窄症6例，腰椎滑脱症8例，其中Ⅰ度滑脱3例，Ⅱ度滑脱5例；②合并症：合并骨质疏松症者6例，合并间质性肺炎、类风湿性关节炎需长期口服激素者各1例，合并2型糖尿病者1例；③BMI：正常者8例，超重者10例。

2.2 术中因素

①减压融合方式：PLIF 13例，TLIF 5例；②固定融合节段：单节段12例，双节段6例，其中L3/4 1例，L4/5 8例，L5/S1 3例，L3/4+L4/5 4例，L4/5+L5/S1 2例，融合器脱出节段为L3/4 2例，L4/5 12例，L5/S1 4例；③融合器类型：矩形钛合金材料7例，矩形PEEK材料11例；④融合器与椎间隙骨性终板贴合情况：矩形钛合金材料融合器与椎间隙骨性终板贴合良好者2例，不良者5例；⑤融合器脱出节段椎间隙高度恢复情况：良好者12例，不良者6例；⑥融合器脱出节段椎间隙前凸角度恢复情况：良好者10例，不良者8例；⑦融合器植入的深度：良好者7例，不良者11例；⑧融合器植入的数量：单个椎间隙植入1枚融合器者13例，植入2枚融合器者5例，其中植入2枚融合器者均为腰椎滑脱病例；⑨椎弓根钉棒系统稳定性：良好者13例，不良者5例（术后发现椎弓根螺钉植入位置不良者2例，随访发现椎弓根螺钉松动者1例，随访发现椎弓根钉螺母松动或脱落者2例）。

2.3 术后因素

①术后佩戴支具或腰围的时间：术后复查腰椎X线片及CT即发现融合器向后突入椎管者2例（图1），其余16例均为术后5周之后发现，包括术后佩戴支具者6例（佩戴时间8～61周，平均30.8周），术后佩戴腰围者10例（佩戴时间5～56周，平均18.3周）；②术后恢复工作的时间及劳动强度：6例未恢复工作即发现融合器脱出，其余12例开始恢复工作的时间为术后第6～26周，平均16.7周，术后恢复工作至发现融合器脱出的时间为2～260周，平均27.9周，其中8例从事体力劳动，4例从事非体力劳动；③术后发现融合器脱出的时间：1～278周，平均42.7周，2例为术后复查腰椎X线片及CT即发现，12例为术后再次出现腰腿痛症状复诊而发现，4例为无明显腰腿痛症状者随访复查而发现。

3 讨论

腰椎后路椎间融合术后融合器脱出是较严重的并发症之一，文献报道发生率为0.84%～1.93%，其原因包括患者自身因素、术者操作因素、术后康复因素等多方面因素[2-14]。

3.1 术前相关因素

术前因素主要包括患者的性别、年龄、诊断、基础疾病、BMI等。本研究中男11例，女7例；年龄35～81岁，平均54.5岁；腰椎滑脱症8例，腰椎管狭窄症6例，腰椎间盘突出症4例，均符合腰椎退变性疾病的流行病学特点，无明显性别、年龄或病种特异性，与文献报道相符[4-10]。本研究中腰椎滑脱患者8例，其中5例术后未获得滑脱椎体的完全复位，Ⅰ度滑脱1例，Ⅱ度滑脱4例，提示腰椎滑脱未完全复位者术后融合器脱出的风险较完全复位者大，尤其对于Ⅱ度及以上滑脱的患者（图1）。本研究中术前合并骨质疏松症患者6例，合并间质性肺炎、类风湿性关节炎需长期口服激素者各1例。骨质疏松症将影响椎弓根螺钉植入的把持力和稳定性，并影响椎间植骨融合的时间及质量，认为是腰椎后路椎间融合术后融合器脱出的高危因素之一[4，15]。本研究中BMI正常者8例，超重者10例，其中肥胖（≥28 kg/m2）者6例，提示肥胖者术后融合器脱出的风险较高。

图1 患者，女，56岁，腰椎滑脱症，行后路L4/5 PLIF、滑脱复位术

3.2 术中相关因素

本研究中患者均行腰椎后路减压融合联合椎弓根钉棒系统内固定，其中减压融合方式为PLIF 13例及TLIF 5例。单节段固定融合12例，双节段固定融合6例；融合器脱出节段为L3/4 2例，L4/5 12例，L5/S1 4例。L4/5节段为融合器脱出的高发节段，这与该节段为退变性腰椎疾病的高发节段相符。

融合器类型的选择对术后稳定性具有直接的影响。融合器的设计是基于“牵张-压缩”原理，即利用融合器植入椎间隙的撑开力量使纤维环、前纵韧带及后纵韧带处于张力状态，结合后路关节突、关节囊及骶棘肌收缩产生的“牵张-压缩”带，加上融合器表面细齿状螺纹卡压终板的自稳作用，使融合器稳定于椎间隙内[16]。根据设计研发的不同阶段，融合器的制作材料包括不锈钢、钛合金以及PEEK材料，融合器的形态包括矩形（方形）、梭形（解剖型、子弹型）、肾形（弧形）等。本研究中选用钛合金材料融合器7例，PEEK材料融合器11例，均为矩形，且均无前凸角度。7例矩形钛合金材料融合器中，与椎间隙骨性终板贴合不良者5例，其中融合器型号偏小2例，融合器植入未与椎间隙平行1例（图1），融合器类型选择不当2例。对于术前椎间隙前凸角度较大以及Ⅱ度以上腰椎滑脱患者，由于滑脱椎体长期骑跨于下位椎体的前上方，导致滑脱椎体下终板上凹弧度明显增大，不宜选用无前凸角度的矩形融合器，宜选用梭形融合器或肾形融合器，可与终板贴合更好且可恢复椎间隙前凸角度，从而获得更好的稳定性。

融合器型号大小对术后稳定性亦有很大影响[11，12]。植入融合器的理想状态是恢复椎间隙的生理高度及曲度。基本要求是植入融合器后椎间隙的高度及前凸角度大于或等于术前水平，这样才能形成足够力量的“牵张-压缩”带。本研究中融合器脱出节段椎间隙高度恢复不良者6例，其原因主要与椎间隙撑开不够、融合器型号偏小有关。本研究中椎间隙前凸角度恢复不良者8例，其原因主要与融合器型号偏小、融合器无自带前凸角度以及椎弓根螺钉加压不够紧等有关。因此，认为融合器型号偏小是腰椎后路椎间融合术后融合器脱出的高危因素之一[4-10]。

融合器植入深度对于其术后是否容易发生移位、脱出具有重大影响。目前认为融合器后缘与椎体后缘距离≥3 mm为植入深度良好。这样可避免融合器后缘直接刺激硬膜囊和神经根；可较好地恢复椎间隙的前凸角度，使椎体前柱和中柱在融合器周缘形成均匀的应力分布；还可通过椎弓根螺钉加压卡紧，使椎间隙后缘高度小于融合器后缘高度，从而有效阻止融合器向后移位、脱出[17]。本研究中11例融合器植入深度不良，认为融合器植入深度不良是腰椎后路椎间融合术后融合器脱出的高危因素之一[4-10]。在植入融合器前，于椎间隙内适当填塞碎骨块并压实，再打压植入融合器，可利用碎骨块增加融合器周缘的骨接触面，获得更好的融合器-骨界面稳定，同时可增加植骨融合面积及效率，降低融合器向后移位、脱出的风险。

本研究的8例腰椎滑脱病例中，5例在单个椎间隙内植入2枚融合器，其中1例为Ⅰ度滑脱，4例为Ⅱ度滑脱。植入2枚融合器的优势在于增加植骨融合面积，且2枚融合器可共同分担应力。但也有其弊端：①2枚融合器必须平行、对称地植入，否则融合器与终板的接触面积及摩擦力将减小，导致接触面积小的融合器容易向后移位、脱出[10]；②2枚融合器之间必须保持一点距离和空间，以防止相互挤压、碰撞，特别是应用较大型号融合器时，一旦发生挤压或碰撞，则容易在屈伸及扭转应力作用下发生移位或脱出；③植入2枚融合器时操作相对困难，尤其对于椎间隙面积不够宽大者，反复打压植入融合器的操作容易损伤骨性终板，导致融合器对终板的把持力降低、稳定性变差，容易发生移位、脱出或下沉[4]。因此，单个椎间隙植入2枚融合器将增加术后融合器脱出的风险[5]。目前生物力学及临床研究均证实，单枚融合器植骨融合联合双侧椎弓根螺钉内固定可获得足够的抗屈曲、伸展及扭转力，结合椎间隙内碎骨块植骨融合，同样可获得良好的稳定性及植骨融合效果[18，19]。

融合器植入椎间隙后可通过“牵张-压缩”作用有效地承担脊柱的轴向载荷，使脊柱前、中柱稳定性提高，但后柱稳定性差，在后方屈伸牵张应力作用下，容易发生向后移位、脱出或穿透上下终板进入松质骨内，需要联合椎弓根钉棒系统内固定，以获得脊柱前、中、后三柱的良好稳定性。若椎弓根钉棒系统稳定性不良，势必减弱后柱稳定性，易造成融合器向后移位、脱出[7，8]。本研究中5例发现椎弓根钉棒系统稳定性不良，其中1例为术后2年随访发现一侧2个螺母均松动，导致钛棒滑出，融合器向后移位，突入椎管（图2）。尽管有研究认为腰椎单侧内固定与双侧内固定在稳定性及融合率方面无明显差别[20，21]，仍有不少研究认为腰椎单侧内固定不如双侧内固定稳定[7，8，10]。本研究中1例术后4个月后发生一侧螺母松动、钛棒滑出，相当于单侧内固定，还是发生了融合器向后移位，考虑与内固定系统稳定性不良有关。

图2 患者，男，38岁，L4/5腰椎间盘突出伴钙化，行后路L4/5椎管减压、融合器椎间植骨融合、内固定术（PLIF）

3.3 术后相关因素

腰椎减压固定融合术后建议患者佩戴支具或腰围保护，支具或腰围可一定程度增加腰椎术后的稳定性，尤其对于合并骨质疏松症、椎弓根钉棒系统稳定性不良的患者。本研究中2例为术后复查腰椎X线片及CT发现融合器突入椎管，其余16例中佩戴支具6例，平均30.8周；佩戴腰围10例，平均18.3周。本研究中术后发现融合器脱出的时间为1～278周，平均42.7周，除2例术后即发现以及1例术后278周发现外，其余多在术后3～6个月发现。考虑椎间植骨融合的关键时间为术后3～6个月，提示支具或腰围保护对于预防融合器脱出并无显著作用，融合器的稳定性主要通过“牵张-压缩”作用及椎弓根钉棒系统稳定性来维持。

此外，本研究还记录了患者术后恢复工作的时间以及恢复工作至发现融合器脱出的时间。本研究中12例患者平均术后4个月开始恢复工作，且以体力劳动者居多。因此，腰椎融合术后过早恢复工作，尤其体力劳动者发生融合器脱出的风险增大。

3.4 本研究不足之处

本研究系回顾性研究，病例数较少，且大多为外院转诊患者，对于手术适应证选择、手术相关操作、术后康复锻炼建议等均无法进行标准量化，无法采用统计学方法进行分析，因而存在相应不足之处。

综上，腰椎后路椎间融合术后融合器脱出与多种因素相关，包括：腰椎滑脱未完全复位、合并骨质疏松症、肥胖、融合器类型选择不当、融合器型号偏小、融合器植入深度不良、单个椎间隙植入2枚融合器、椎弓根钉棒系统稳定性不良、术后过早恢复体力劳动等。