同种异体骨与聚醚醚酮椎间融合器应用于颈椎病的荟萃分析

陈杨帆，屈一鸣，栾富钧，牛 雄，李 波

重庆医科大学附属永川医院骨科，重庆 402160

颈椎前路椎间盘切除融合术（ACDF）是治疗神经根型颈椎病（CSR）或部分脊髓型颈椎病（CSM）的金标准［1-2］。ACDF的优点包括维持颈椎曲度、通过扩大椎间孔直径及维持椎间高度实现神经的间接减压、稳定手术节段、防止退行性病变的进展等［3-4］。自体髂骨是ACDF术中首选的植骨材料，自体髂骨植骨虽然融合率高，但易发生供区部位疼痛、应力性骨折和股外侧皮神经损伤等严重并发症，并且会延长手术时间、增加出血量和手术感染风险［5-9］。近年来，各种不同形状和材料的椎间融合器在ACDF术中得到广泛应用，其中，同种异体骨与聚醚醚酮（PEEK）椎间融合器具有与自体骨相似的弹性模量和力学性能，与自体髂骨植骨相比具有并发症少、供体来源不受限制等优势［10］。本研究采用荟萃分析系统评价2种材料应用于ACDF治疗颈椎病的安全性及有效性，旨在为临床治疗中植骨材料的选择提供循证医学证据。

1 材料与方法

1.1 文献检索策略

通过PubMed、Cochrane Library、Web of Science、Medline、EMBASE、中国知网、万方数据和维普网数据库检索同种异体骨与PEEK椎间融合器应用于ACDF治疗颈椎病的相关文献，检索时间范围为各数据库建库至2021年7月1日。英文关键词为“allograft”“structural body allograft”“femoral cortical allograft”“femoral ring allograft”“allogeneic transplant”“allogeneic graft ”“homograft”“homologous transplant”“polyetheretherketone”“PEEK”“cage”“anterior cervical discectomy”“ACDF”，中文关键词为“同种异体骨”“聚醚醚酮”“椎间融合器”“颈椎前路椎间盘切除融合术”。

1.2 文献筛选

由2名研究员独立阅读文题与摘要，对于可能符合纳入研究的文献进行全文阅读，确定其是否符合纳入标准，若2人意见不同则与第3名研究员讨论协商决定。纳入标准：①随机对照试验、队列研究或回顾性研究；②比较同种异体骨与PEEK椎间融合器应用于ACDF的研究；③涉及融合率、融合器沉降率、假关节形成率、再手术率中的至少2项研究结果。排除标准：①重复发表的文献；②系统评价、荟萃分析、文献综述、生物力学研究及个案报道。

1.3 数据提取

数据由2名研究员独立提取、意见不一致时与第3名研究员讨论协商决定。提取数据：①研究基本信息（作者、年份、研究类型、样本量、随访时间）；②患者基本信息［年龄、性别、吸烟人数、体质量指数（BMI）］；③临床和影像学结果，包括术后颈椎功能障碍指数（NDI）、疼痛视觉模拟量表（VAS）评分、颈椎曲度、置入物沉降率、假关节形成率、再手术率、融合率等。

1.4 文献质量偏倚风险评估

采用纽卡斯尔-渥太华量表（NOS）［11］对纳入研究的病例的选择方法、病例资料的可比性、接触暴露评估方法进行质量评价。评价由2名研究员独立完成，最后交叉核对，如遇分歧则通过与第3名研究员协商决定。

1.5 统计学处理

采用RevMan 5.3软件对数据进行荟萃分析。以比值比（OR）作为二分类资料的效应指标，均数差（MD）作为连续型变量资料的效应指标，区间估计采用95%置信区间（CI）；以P< 0.05为差异有统计学意义。异质性定量分析：若I2< 50%且P≥0.05，表明各研究间无异质性，采用固定效应模型；若I2≥50%或P< 0.05，采用随机效应模型。

2 结 果

2.1 文献检索结果和质量评价

共检索出文献486篇，根据纳入和排除标准，最终8篇文献［12-19］纳入分析，检索文献流程图见图1。纳入研究的8篇文献均为回顾性研究，各项研究中患者的一般资料都具有齐同可比性（表1）。采用NOS对文献质量进行评分，其中7分、9分各1篇，8分6篇，均为较高质量文献。

表1 纳入研究的基本特征及患者一般信息Tab.1 Basic characteristics and general patients information of included studies

图1 文献筛选流程图Fig.1 Flow chart of literature screening

2.2 荟萃分析结果

纳入的8篇研究包含6 950例患者，其中4 569例应用同种异体骨植骨（同种异体骨组），2 381例应用PEEK椎间融合器植骨（PEEK组）。4篇研究［14，16-18］为多节段融合，4篇研究［12-13，15，19］为单/双节段融合。关于颈椎曲度，Wang等［17］的研究中提到PEEK组2年后末次随访时颈椎前凸角丢失1.5°±2.2°，同种异体骨组丢失1.9°±2.1°，差异无统计学意义（P> 0.05）。Moo等［13］、方青等［19］及Buyuk等［12］的研究中都提到，2组术后颈椎曲度、融合节段Cobb角及末次随访丢失角度差异均无统计学意义（P> 0.05）。2篇研究［13，19］提到2种材料都能够很好地维持颈椎的生理曲度。各研究涉及手术时间及估计术中出血量的数据较少，因此无法进行数据分析。

2.2.1 融合率

共7篇研究［13-19］纳入术后融合率的比较分析，各研究间存在异质性（I2=79%，P< 0.05），采用随机效应模型进行荟萃分析。结果显示，同种异体骨组融合率高于PEEK组，差异有统计学意义（OR=3.12，95%CI 1.19 ~ 8.15，P< 0.05，图2）。

图2 融合率的荟萃分析Fig.2 Meta analysis of fusion rate

2.2.2 置入物沉降率

共4篇研究［12-13，18-19］纳入置入物沉降率的比较分析，各研究间存在异质性（I2=50%，P> 0.05），采用随机效应模型进行荟萃分析。结果显示，2组术后置入物沉降率差异无统计学意义（OR=0.71，95%CI 0.37 ~ 1.36，P> 0.05，图3）。

图3 置入物沉降率的荟萃分析Fig.3 Meta analysis of subsidence rate

2.2.3 假关节形成率

共5篇研究［14-18］纳入假关节形成率的比较分析，各研究间存在异质性（I2=83%，P< 0.05），采用随机效应模型进行荟萃分析。结果显示，同种异体骨组的假关节形成率低于PEEK组，差异有统计学意义（OR=0.25，95%CI 0.09 ~ 0.69，P< 0.05，图4）。

图4 假关节形成率的荟萃分析Fig.4 Meta analysis of pseudarthrosis rate

2.2.4 再手术率

共5篇研究［12，14-15，17-18］纳入再手术率的比较分析，各研究间无异质性（I2=14%，P> 0.05），采用固定效应模型进行荟萃分析。结果显示，同种异体骨组的再手术率低于PEEK组，差异有统计学意义（OR=0.25，95%CI 0.12 ~ 0.52，P< 0.05，图5）。

图5 再手术率的荟萃分析Fig.5 Meta analysis of reoperation rate

2.2.5 临床疗效

共有3篇研究［12-13，19］纳入NDI的比较分析，各研究间无异质性（I2=0，P> 0.05），采用固定效应模型进行荟萃分析。结果显示，2组术后NDI差异无统计学意义（MD=-0.32，95%CI -1.33 ~ 0.69，P>0.05，图6）。共有3篇研究［12-13，19］纳入VAS评分的比较分析，各研究间无异质性（I2=8%，P> 0.05），采用固定效应模型进行荟萃分析。结果显示，2组术后VAS评分差异无统计学意义（MD=0.02，95%CI-0.20 ~ 0.23，P> 0.05，图7）。

图6 NDI的荟萃分析Fig.6 Meta analysis of NDI

图7 VAS评分的荟萃分析Fig.7 Meta analysis of VAS score

3 讨 论

理想的椎间融合器应具有良好的生物相容性和表面化学性质、便于物质交换的高孔隙率、与松质骨的植骨区相匹配的弹性模量，并且在新生骨和椎间融合器之间的动态应力能够保持材料的支撑作用［20］。自体髂骨是植骨的金标准，自体髂骨无免疫原性，它在提供机械强度的同时还能提供成骨、骨诱导和骨传导特性，并能够获得满意的融合率，但供体部位的并发症高发生率及供体来源的有限性都是其潜在的缺点［21］。PEEK的弹性模量接近皮质骨［22］，有利于置入物与骨组织形成稳定而牢固的骨结合；它同时还兼具化学稳定性、热稳定性、射线稳定性和良好的生物相容性，因此，PEEK是目前在ACDF术中应用最广泛的材料［18，23］。但PEEK作为一种高分子材料，本身并不可被吸收，也不利于细胞的生长爬行，可能会影响骨融合的速度以及力学强度［24-26］，因此，PEEK材料并不是椎间融合器最理想的材料。同种异体骨具有天然三维网孔结构，富含成骨所需的各种生长因子，兼具骨传导和骨诱导优势，可被爬行替代。同种异体骨在保留良好成骨能力的同时还可提供前柱轴向支撑，避免椎间隙下降，可能成为PEEK椎间融合器的良好替代品［27-29］。本研究纳入的文献中有4篇报道了颈椎曲度，结果显示，2种材料术后颈椎曲度变化差异无统计学意义；有4篇研究［12-13，18-19］描述了患者临床疗效，其中1篇将融合器是否沉降分为2组进行讨论，无法与其他3篇一起纳入比较；另3篇研究纳入荟萃分析，结果显示，2种材料末次随访时NDI及VAS评分差异均无统计学意义，表明2种材料的临床疗效相当。

融合率是评估椎间植骨融合是否成功的关键指标。方青等［19］的研究使用同种异体骨治疗43例单节段颈椎病患者，术后3个月全部融合，表明同种异体骨具有极佳的融合效果。Vaidya等［30］的研究显示，PEEK组患者术后全部植骨融合，同种异体骨组24例中有23例植骨融合，2组融合率差异无统计学意义。Moo等［13］的研究显示，PEEK组融合率为100%，同种异体骨组融合率为94.3%。本研究通过荟萃分析方法比较了同种异体骨和PEEK椎间融合器的融合率，共纳入7篇研究［13-19］，结果显示，同种异体骨有较高的融合率。

假关节形成是脊柱手术中最常见的并发症之一，可能导致颈部疼痛、CSR、CSM等不良后果，影响术后融合率和临床疗效［31-32］。Phillips等［33］的研究发现，即使是无症状的经影像学证实的假关节形成患者，随着时间的推移也有很大的风险出现症状（67%，32/48），尤其是接受多节段手术的患者；大多数假关节形成患者的临床结果很差，其中69%（22/32）须行翻修手术。同样，Buttermann等［34］在一项10年以上的前瞻性研究中发现，10%的患者接受了假关节修复的翻修手术且大多数是在初次手术后的2年内进行的。Krause等［15］的研究显示，同种异体骨组的假关节形成率（10%，7/71）明显低于PEEK组（52%，29/56），并且PEEK组有7例患者须再次手术治疗，而同种异体骨组仅1例须再手术治疗。Buyuk等［12］的研究也显示，同种异体骨组的假关节翻修率（8%）低于PEEK组（14%）。本研究通过荟萃分析发现，同种异体骨组假关节形成率和再手术率均低于PEEK组。

关于2种材料的沉降率存在一定的争议。有研究［35］报道，由于同种异体骨对促进骨生长具有重要的生物学作用，而为了实现骨融合，椎间盘高度大多会丢失，因此，与PEEK融合器相比，同种异体骨的沉降率更高。这一观点被McAfee等［36］所佐证，该研究发现，在腰椎融合术后的患者中应用PEEK融合器术后2年随访时椎间高度增加了66%。但Moo等［13］认为PEEK融合器相较于同种异体骨有更大的沉降可能性。Yson等［18］的研究则发现，PEEK组和同种异体骨组沉降率（分别为29%和28%）无明显差异，一种可能的解释是两者不同的弹性模量不足以影响最终的影像学结果，另一种解释是所有病例的置入物尺寸相似（均为13 ~ 15 mm）。关于融合器置入物尺寸对沉降率影响的研究［37-38］表明，当使用更大尺寸的置入物时，沉降率会因此降低，在腰椎融合术中，通过经腰大肌入路插入更宽的椎间融合器可以降低融合器沉降的发生率。此外，手术中的牵张、融合节段位置、融合节段数量、手术技术和钢板的使用等因素都可能影响到置入物沉降率［39-43］。Karikari等［44］对35篇文献进行荟萃分析，结论为置入物的类型并不影响沉降率，且置入物沉降既不影响临床疗效也不影响融合率。本研究通过荟萃分析发现，同种异体骨组和PEEK组置入物沉降率差异无统计学意义。

本研究存在以下局限性。①国内外对同种异体骨与PEEK融合器应用于ACDF的比较研究较少，且本研究纳入的文献均为回顾性研究，这种非随机对照研究容易受到选择偏倚、实施偏倚、混杂偏倚等影响，因此，需要开展更多的前瞻性随机对照研究对2种材料的沉降率、融合率和患者临床疗效的长期随访结果进行比较。②纳入的各研究在椎间融合器填充物均质性方面存在一定缺陷，可能导致统计学结果的异质性。③纳入的各研究之间存在一定的统计学异质性，尽管在分析过程中采用随机效应模型进行平衡，但还是可能对结论产生一定的影响。④本研究仅将同种异体骨与PEEK融合器进行了笼统的比较，而没有将不同种类的PEEK融合器分类讨论。⑤根据Cochrane手册［45］推荐，每个结局指标的荟萃分析纳入的研究数不应少于10篇文献，否则不能判断不对称的真实性，本研究每项结局指标均未达到10篇文献的要求，所以未进行发表偏倚漏斗图分析。

综上所述，本研究通过荟萃分析发现，在ACDF术中采用同种异体骨进行植骨融合治疗颈椎病与PEEK融合器相比有较高的融合率、较低的假关节形成率和较低的再手术率，为临床治疗中融合材料的选择提供了循证医学证据。但目前相关研究较少，未来需要纳入大样本、多中心、高质量的随机对照试验来进一步验证本研究结论的科学性和严谨性。