腰椎融合术后邻近节段椎体压缩性骨折研究进展

陈伟春 张保中 常晓

（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）

腰椎内固定融合术及其衍生的各种改良方法的应用日益广泛，目前已成为脊柱外科最常见的术式。腰椎内固定融合术后脊柱生物力学的改变带来邻近节段的退变，包括邻近椎间盘病变、椎体失稳、椎管狭窄等，已经成为临床上亟需解决的难题[1]。腰椎内固定融合术后邻近节段椎体压缩性骨折（adjacent vertebral compression fracture,AVCF）亦是腰椎内固定融合术后较常见的并发症[2]。本文对腰椎内固定融合术后AVCF研究进展进行综述。

1 流行病学

AVCF 的临床表现不典型，AVCF 早期腰部僵硬、活动受限往往被认为是术后的正常现象，从而使得其发生率被低估[3]。由于研究时间、样本量、手术方式不同，报道的AVCF发生率也有很大的差异。Luo等[2]回顾2012年1月至2015年12月669例行腰椎后路椎间融合术（posterior lumbar interbody fusion,PLIF）患者AVCF 发生率为3.86%。Toyone 等[4]报道100 例年龄大于55 岁，行腰椎内固定术后平均随访10年的患者，AVCF发生率为25%，多发生于术后8个月以内，远端椎体压缩性骨折（vertebral compres⁃sion fracture,VCF）多发生于术后8 个月至2 年。Li等[5]回顾性分析1936例历经5年随访的患者，VACF平均发生率为7%。其中1348例行PLIF，AVCF发生率为8%；588例行传统的后路腰椎融合术（posterior lumbar fusion,PLF），AVCF 发生率为6%。他们指出无论是PLIF或者是PLF，AVCF发生的危险因素包括长节段融合、女性、年龄大于65岁、骨质疏松患者等。Ahn和Lee[6]报道AVCF多发生于固定节段的上端椎，长节段融合比短节段融合更容易导致AVCF。早期无典型症状者可逐渐发生交界性后凸，影响患者生活质量，甚至造成心肺功能严重受损。

2 危险因素

2.1 年龄、性别、骨质疏松

高龄[7]、女性、骨质疏松是AVCF的独立危险因素。Salzmann等[8]研究发现，女性、高龄（平均年龄66.4 岁）更容易发生内固定融合术后AVCF。Li 等[5]通过对1936 例行腰椎内固定融合术的患者随访发现，AVCF 发生的危险因素包括年龄大于65 岁、女性、骨质疏松。Watanabe 等[9]通过分析10 例腰椎融合内固定患者，发现老年、骨质疏松、术前存在并发症、矢状面失平衡更容易导致患者出现AVCF。Chiu 等[3]发现年龄65 岁以上、女性、骨质疏松症是发生AVCF 的危险因素，而高血压、糖尿病、冠心病等基础疾病、手术部位与AVCF 发生无明显相关性。Luo 等[2]研究表明，AVCF 发生的平均年龄为（67.93±8.24）岁，AVCF 患者骨质疏松发生率为62.96%。DeWald和Stanley[10]认为，对于将要行腰椎内固定融合术的骨质疏松患者，需警惕AVCF 的发生。Etebar 和Cahill[11]则认为AVCF 更易发生于接受高强度内固定术后的绝经后女性，其原因可能是该人群骨密度普遍偏低，如内固定物刚度较高，缺乏弹性，对邻近椎体可形成较高的应力。

2.2 融合节段长度

腰椎融合固定节段的长度与AVCF 发生也具有一定的相关性，固定节段越长，力臂越长，对邻近节段作用力越大，更易发生AVCF[1]。Choet 等[12]报道，长节段的融合容易增加早期并发症的发生率。融合节段的长度是腰椎术后发生AVCF 的一个很重要的因素，长节段融合比短节段融合AVCF 的发生率明显增高，尤其是一些老年或骨质疏松患者[13]。

2.3 手术方式

PLIF 在传统PLF 的基础上增加了椎间融合器，具有更高的融合率，但同时也造成了融合节段活动度减小，邻近椎体应力增加。Li 等[5]通过对1348 例腰椎融合固定术后患者的并发症进行总结后发现，PLIF 造成AVCF 发生率升高，该研究中共计150 例患者发生VCF，占11%。其中72%为AVCF。65 岁以上患者、女性患者、短节段固定融合患者（融合范围包括1～2 个椎体，端椎位于L4-S1）及合并骨质疏松症的患者如选择PLIF 术式，则AVCF 发生率更高，而65岁以下患者、男性患者、长节段固定融合患者（融合范围3 个及以上椎体，上端椎位于T11-L2）选择PLIF术式，发生AVCF的概率较低。

3 发病机制

3.1 融合术后骨质疏松

McAffee等[14]通过动物实验证实，脊柱的刚性固定更容易导致内固定相关性骨质疏松。骨质疏松的进展及非融合节段代偿的活动增多，使得近端AVCF 更容易发生。Watanabe 等[15]通过18 例青少年特发性脊柱侧凸（adolescent idiopathic scoliosis,AIS）患者行脊柱截骨内固定融合术后平均28.8 年的随访发现，脊柱内固定融合术后远期出现应力遮挡相关性骨质疏松。Ohashi 等[16]通过随访21 例AIS患者20年也发现，超过一半患者出现骨量减少或者骨质疏松。

3.2 融合节段力学杠杆

正常的腰椎椎体之间通过各椎间小幅度活动的叠加完成腰椎的大幅度屈伸、旋转等动作。腰椎内固定融合术后，固定节段的动力学特征显著改变，各固定椎体活动度减小，手术节段结合成为整体，刚度较前大大增强，与邻近节段之间形成杠杆，造成邻近椎体受力增加，反复的高强度受力导致邻近节段退变及VCF发生[17]。Hsieh等[18]通过实验研究表明，使用柔性连接棒或者单纯骨笼植骨融合可降低相邻关节突关节面接触力，使得融合节段产生较少的应力遮挡，解除脊柱后路内固定物后可以降低邻近关节突关节的应力。融合节段产生的僵硬性由融合节段以上非融合节段来补偿[19]，因此，融合节段以上的椎体更容易发生AVCF。

3.3 矢状面失平衡

矢状面平衡是脊柱矫形手术很重要的一个参数[20]。腰椎融合术后矢状面失平衡容易导致腰椎前凸减少、邻近节段退变、持续的腰腿痛，甚至是内固定失败等。骨盆入射角、骨盆倾斜角、骶骨倾斜角与脊柱矢状面平衡、腰椎生理性前凸密切相关。骨盆入射角度的增加引起腰椎前凸、骨盆倾斜角增大，甚至是引起骨盆后倾来维持矢状面的平衡。既往已经有很多研究证实脊柱骨盆参数和邻近节段退变的发生密切相关[21,22]。Luo 等[2]研究表明，手术前后腰椎前凸角度的丢失是AVCF 一个独立的危险因素，丢失角度超过10°，AVCF发生率超过85%。分析原因可能为融合内固定手术改变了腰椎生理曲度，融合节段腰椎前凸角减少后邻近节段腰椎前凸角代偿性增加，进而导致邻近腰椎后柱应力升高，剪切力增加，尤其是对于合并骨质疏松症的患者，发生AVCF的概率明显增加。

3.4 邻近节段退行性变

腰椎融合术后邻近节段的退变包括一系列的病理过程，最常见的为椎间盘退变[23]，还有脊柱骨盆力线异常[24]、增生性关节突关节炎、髓核脱出、椎管狭窄等[25]。长期的活动代偿及应力积累，使得融合邻近节段更容易发生退变。合并有骨质疏松的患者，邻近节段的退变会增加椎体或者椎弓根骨折的风险[11]。蒋臻欢等[26]研究认为，退变因素在骨质疏松性椎体压缩性骨折（osteoporotic vertebral compression fracture,OVCF）的发生中所起到的作用并非主要。关于OVCF和脊柱退变的关系还需要进一步探究。

3.5 腰骶部融合后异常力学活动

生物力学研究表明，腰骶部内固定应力的增加使得该节段的固定尤为困难[10]。为了加强该部位的内固定强度，可以通过增加双侧髂骨螺钉固定，减少S1椎弓根螺钉的失败。加强前柱的支撑、加长腰骶部固定节段，包括双侧双皮质S1椎弓根和双侧髂骨螺钉固定。同时，髂骨螺钉直径的增粗可以加强把持力，减少腰骶椎融合内固定后异常力学产生。Axelsson等[27]通过分析6例患者腰椎融合术前、术后运动节段的影像学表现，发现腰骶部融合后邻近节段运动方式的改变导致邻近节段活动增多，这种异常的生物力学改变导致AVCF发生率增高。

4 预防及治疗

对于可能会发生AVCF的高危人群做好预防是很有必要的。美国国家骨质疏松基金临床指南指出，低骨量的人群包括有脆性骨折病史、白色人种、高龄、吸烟、低体重、女性、痴呆、身体脆弱[28]。对于这些人群，需要做好骨质疏松的筛查，一方面有利于抗骨质疏松治疗，一方面也为手术做好准备。骨质疏松患者手术适应证的选择应十分慎重，脊柱失平衡导致的严重机械性疼痛、脊柱不稳、多节段椎管狭窄、神经功能缺损等规律保守治疗无效者可考虑行内固定手术[10]。随着内固定器械的发展，已经有不少内固定技术可以加强骨质疏松患者的固定，其中包括椎板下钛缆捆绑技术、椎弓根螺钉骨水泥强化技术、椎弓根椎板钩固定、圆锥形椎弓根钉、羟磷灰石涂层椎弓根钉、膨胀椎弓根钉等[10]。

4.1 抗骨质疏松

AVCF 的发生与骨质疏松症密切相关，合并骨质疏松症的患者发生AVCF 的概率明显增加[29]。对于一些骨质疏松的高危人群，需要完善骨密度监测、实验室检查及影像学检查[30]。骨质疏松症治疗周期较长，采用目前标准的激素替代结合二膦酸盐疗法，从治疗开始到骨密度开始上升至少需6 个月[31]，且每年骨密度上升仅1%～2%[32]，如先治疗骨质疏松症再行腰椎内固定融合术，长期疼痛可导致活动度降低，从而进一步加重骨质疏松，骨质疏松症本身并非腰椎内固定融合术的禁忌证[10]，因此是否优先治疗骨质疏松症需充分权衡利弊决定。术后抗骨质疏松治疗已被证实有效，术后常规抗骨质疏松治疗可以降低AVCF发生率[33]。

4.2 手术治疗

4.2.1 延长固定节段：AVCF 后最常见的手术选择是延长固定节段[34]。DeWald等[10]对47例65岁以上行腰椎内固定融合术的患者进行了5年以上的随访，3例患者发生AVCF，其中2例为术后3个月内发生的早期并发症，其中1例固定节段为L1-S1，AVCF发生于头端邻近椎体即T12，另1 例固定节段为T11-骨盆，头端邻近3个椎体发生连续性压缩性骨折（T8-T10），以上2 例患者无相关症状，影像学检查仅提示轻微VCF，无需再次手术干预。此外1例AVCF发生于术后3 个月以后，位于胸腰段后凸顶点处，并导致交界性后凸，采用延长固定融合节段治疗，跨越后凸顶点，最终取得满意疗效。最后固定椎（last instrumented vertebrae,LIV）指固定融合节段的最后一个椎体，发生压缩性骨折概率更高，本研究共报道5例，发生率10.6%，LIV压缩性骨折倾向于通过再次手术不同程度延长固定融合节段，但术后可能再次发生骨折，本研究中1 例患者初次手术固定节段为T12-S1，术后发生LIV 即T12 VCF，再次手术延长固定融合节段至T11，但T11椎体再次出现压缩性骨折，因骨折稳定，无进行性加重，未发生进行性后凸，遂采取保守治疗。

4.2.2 经皮椎体成形术（percutaneous vertebroplasty,PVP）和经皮球囊扩张椎体成形术（percutaneous balloon kyphoplasty,PKP）：针对OVCF的手术治疗经验较多，主要包括PVP 和PKP。虽然研究显示PVP本身并非AVCF 的危险因素[35]，但是术后同样存在发生AVCF 的可能性。有学者认为PVP 术中采用骨水泥加强、骨密度较低的患者更易于发生AVCF，其原理与腰椎内固定融合术类似，手术节段的活动度越低，椎体骨密度越低，AVCF 发生率越高，此外，PVP 实施需尽可能早，如在OVCF 发生后30 d内行PVP，术后AVCF发生率为14.1%，而推迟手术超过30 d 后AVCF 发生率高达39.1%[36]。PVP 治疗AVCF 另外一个重要的并发症是骨水泥渗漏，李厚坤等[37]认为骨水泥渗漏的原因有：①骨水泥从椎体裂隙漏出；②骨水泥黏性不够。因此，对于有裂隙的VCF 应术前完善CT 检查，明确裂隙的具体位置。有研究报道高黏度的PMMA 可以有效防止骨水泥渗漏[38]。对于椎体前壁渗漏，可以用小剂量面团期中期或者后期骨水泥堵住漏口，当骨水泥凝固后再用拉丝期骨水泥后期或面团期骨水泥前期弥散裂隙内[39]。后壁裂隙的椎体可在持续透视下，当骨水泥达到椎体侧缘或者椎体后壁1/4 的距离时终止注射[40]。PKP 与PVP 不同，采用球囊扩张维持椎体形状，可缓慢注射骨水泥，防止骨水泥漏出进入椎间盘，临床上用于治疗OVCF 取得良好效果，且PKP并不增加术后AVCF发生率[41]，如出现新发VCF，可再次行PKP，但对于邻近节段椎体骨折的疼痛缓解效果较远端椎体骨折稍差[42]。然而，Pirris 和Kimes报道过1例失败病例，该患者30年前行内固定融合术，术后逐渐发生邻近节段失稳，再次手术延长固定融合节段，下端至骨盆，上端至L3，术后发生L2椎体AVCF，行椎体成形术后疼痛未改善，且骨折累及融合区，造成骨性结构纵裂。长节段脊柱内固定患者延长固定融合节段需慎重，而PVP 对于此类病例的疗效仍需进一步验证[43]。

5 总结

AVCF 是腰椎内固定融合术后一种常见的并发症，轻者无明显症状，重者引起进行性后凸，其发生发展主要与内固定融合术后生物力学特征改变有关。已知的危险因素包括年龄、性别、骨质疏松症、脊柱骨盆参数改变、长节段固定融合、手术方式等。AVCF 的预防主要包括加强围手术期抗骨质疏松治疗，严格把握手术适应证。AVCF 的手术治疗可采取延长固定融合节段，跨越生理弯曲顶点。PVP、PKP对于OVCF的治疗也有一定的疗效。