腰椎间融合器的临床研究进展分析

文/卓福欢，宾国龙，罗金杭，官世春，韩瀚

腰椎退行性疾病并非单一疾病，而是一个疾病类型的总称，它所引发的一系列腰椎间病变都属于脊柱外科疾病范围。该病产生的原因大多数是因患者长时间劳累或剧烈运动，导致腰椎小关节退变或椎间盘髓核水分丢失，临床上患者有明显的腰痛、腰酸软等症状，严重影响其生活和工作。治疗上主要采用药物治疗、中医理疗、手术治疗等方式，其中椎间融合手术是现代医疗上应用最多的治疗方法，包括各类植骨融合术式，可有效解除患者的腰椎疼痛、椎间突出、腰椎屈伸、侧向、旋转不稳等痛苦[1]。

1 腰椎椎间融合器的产生和发展

Cloward（1953）率先提出后路腰椎融合术（PLIF）， 该手术作用于腰椎和下方脊椎，一般位于腰4/5处，或腰5/骶1节段，主要目的是阻止脊柱目标节段的活动，用来治疗腰椎椎间盘退变性疾病[2]。但PLIF 此时仅是一种单纯的椎间植骨构想，还存在一定缺陷，诸如椎体经常不融合且可能出现假关节，椎间隙高度不足，无法彻底解决根管狭窄，小关节承受异常应力等问题。Badgy (1983)在PLIF理论的指导下设计出一种名为“Bagby”的笼型物，以马为实验对象治疗“Wobbler”综合征，1986年与Kuslich一起研究制造出一种网笼内置器具（Cage），而作用于人类椎体的内置物被称为“BAK-Cage”，其中空处可容纳各种移植骨，且能够承受住椎体间的强大应力，这便是最早的椎体融合器。其后随着制造工艺的提升和新材料的不断开发，先后又产生了很多不同类型的Cage ，按手术入路来分主要包括：前路椎间融合（ALIF）型Cage，具体有楔形（Synthys-Cage）、 圆柱形（Danek-Cage），垂直放置型（TMC-Cage）等；后路椎间融合（PLIF）型Cage，一般有圆柱中空（BAK-Cage）、线形螺纹（Ray-TFC），开放性的方柱形（CFRP-Cage）等形式，当前外侧入路椎间融合主要使用单枚长柱形（BAK-Cage），其材质也多种多样，比如碳纤维、钛合金、不锈钢、醚醚酮材料、可吸收材料等[3]。

2 结合Cage进行腰椎融合的优点和不足

Cage联合椎弓根螺钉系统实施腰椎滑脱手术，以“撑开一加压”治疗理论为指导，Cage可很好地缓解患者脊柱的轴向载荷，起到辅助支撑的重要作用。Cage植入具有快速稳定滑脱椎体、展开椎间隙、保持椎间高度、恢复椎管容积的作用，可为融合椎体间植骨创造良好的生物力学条件。但是不应单独在腰椎手术中使用Cage，因为Cage虽然具有较强的轴向承压能力，但无法有效控制应力和张力，非常容易在屈伸状态下出现脱落、移位、形变等问题，应将Cage与椎弓根螺钉系统有机结合，联合应用于腰椎手术中。可利用Cage提高脊椎前、中柱的稳定性，而利用椎弓根螺钉系统弥补其后柱控制不力的缺陷，确保三柱稳定，可有效避免椎体内植骨在巨大应力下而出现断棒、 拔钉和融合器变形、错位等情况，对治疗腰椎滑脱症成效显著[4]。

3 不同材质的腰椎融合器的临床应用研究

椎体融合器在发展过程中因使用的材质不同分为多种类型，诸如生物型、金属型、复合材料型、可吸收材料型等种类，其临床研究内容如下：

3.1 生物型Cage

包括自体骨移植和同种异体股骨环两种。首先，自体骨以病人自身骨块为移植材料，一般是通过减压咬除髂骨、椎板、关节突等部分获得的碎骨，自体骨具有机体适应性强，移植率高等显著优势。虽然目前也有用硫酸钙材料的人造替代骨来移植的实践研究，但Hy Kristian等通过临床研究证实，以添加了骨髓抽取液的硫酸钙颗粒来替代自体骨用于腰椎间融合其疗效并不理想，而且容易产生各种并发后遗症。其次，同种异体股骨环（FRA）主要是按照植骨的形状和具体尺寸的要求，通过切割、组装同种异体股骨块来移植，手术中通常采用前路植入椎间隙的方法实现椎体融合，这也是有效降低因采取自体骨而引发诸多并发症的重要方法。其最大优势就是可以杜绝在CT检查中产生伪影问题。FRA的皮质厚度与其抵抗轴向压力的能力呈正比例关系，这在生物学实验中也得到了证实，而且椎板螺钉与椎弓根螺钉都有助于促进单节段同种异体股骨进行融合。但是，这种移植方法仍存在弊端，最为明显的就是可导致疾病传播和扩散，还因为缺少骨传导和骨诱导能力很容易产生假关节等后遗症，这便影响了其临床应用和推广。

3.2 金属型cage

自Bagby椎体融合器诞生以来，后续又产生了很多种金属材料的融合器，而钛合金材质的cage为多数。以垂直放置（TMC）融合器为例，TMC融合器又被叫做“钛笼”，它采用垂直放置形式，以钛合金为材料外形呈网笼状，使用时可按需要裁剪为不同的长度。这种融合器的最大优点是可及时稳固脊柱前柱，且可初步恢复椎间隙高度，通常被用于对椎体次全切除术后的脊柱稳定性重建，但TMC外缘较锐利，椎体融合后常出现下沉、断裂、偏斜等情况。Linh Q. Vu, Ryan Z. Amick等通过研究发现，采用前路方式应用TMC结合钉棒系统进行植骨，可有效治疗化脓性脊椎炎，从CT影像检查结果来看，椎体重建效果较好，临床证实此融合器辅助手术治疗可有效降低继发炎症的风险。同时通过对一组腰椎结核病人采用前路病灶清除、 TMC植入并配合椎弓根螺钉稳固的方式进行治疗，对治疗后患者进行4年定期随访，结果显示治疗后患者虽然仍存在一定的TMC下沉情况，但其整体疗效显著，骨性融合效果较好，表明TMC对手术治疗腰椎结核疾病效果较好。

3.3 复合材料型cage

复合材料主要包括碳纤维材料和聚醚醚酮材料，比较有代表性的有1/F融合器和PEEK融合器。1/F的特点是放射可透，在影像检查时伪影较少，它采用矩形结构，植入过程中无需大量切除小关节，且插入椎间隙时不会对神经根造成过度影响。唐冰，张琼等[3]在治疗腰椎退行性病变疾病的研究中，采用后路椎体间融合法，在1/F融合器中混合植入患者减压后咬除的自体骨粒和陶瓷粒，通过3年随访观察，治疗效果显著，有效治疗率高达85.5%。另有相关研究表明，经前路植入融合，虽有利于改善后椎间隙高度，但易造成术中出血和感染，且其轴向旋转和后伸应力难以有效控制，需要与棒钉系统配合使用。PEEK融合器早在1997年就开始用于临床治疗，基于聚醚醚酮材料特性，其弹性模量与人体骨性更接近，产生的应力遮挡作用更小，可增强骨融合效果。PEEK融合器表面呈轻微齿状突起咬合力不强，融合术中需要联合椎弓根螺钉内固系统。杜国兴等[4]使用PEEK融合器对60例腰椎退变且前凸患者实施360 度环形融合术，经过5年随访85%以上的患者治疗效果良好，未见相关并发症，椎间融合率为97.6%，但对纠正后的腰椎前凸保持效果不够理想，个别患者仍存在一定的椎间畸形。

3.4 可吸收材料型cage

可吸收材料是可水解和酶解，与生物体高度融合，能被生物体有效吸收的高分子材料，聚乳酸（PLA）是可吸收型椎间融合器的常见材质，PLDLLA融合器是其主要形式。可吸收材料cage作为一种新技术，目前在临床应用上还不多，其植入融合初期易发生开裂、移位、形变等问题。李继友[5]报道，20例经后路使用PLDLLA融合器的患者，其中12例患者其融合器周围产生了骨溶解现象，必须实施融合器取出手术，结果表明PLDLLA材料的融合器具有较强的溶骨性，不适合用于椎间融合手术治疗。

4 结语

腰椎间融合器自诞生以来，经历了多次发展和创新，产生了多种材质的不同融合器，经过临床研究证实它们各有特点和利弊，临床植骨治疗时应结合具体椎间病症，采用适当的手术入路，合理挑选椎间融合器，以达到最佳的治疗效果。未来新型腰椎融合器必将朝着更高的生物融合性、更好的骨替代性、更便捷的骨植入性等趋势发展。