颈椎前路椎间盘切除融合术中终板处理程度对融合器沉降风险的影响：一项生物力学研究

这篇研究通过体外生物力学实验，首次系统探讨了颈椎前路椎间盘切除融合术（ACDF）中终板去皮质化程度与融合器沉降风险的关系。结果表明，部分终板切除的激进程度（保守组 vs. 激进组）虽显著影响终板去除质量（150 vs. 301 mg，p<0.001）和体积（47 vs. 88 mm3 ），但未导致终板强度（2.04 vs. 2.04 kN）或刚度（2.38 vs. 2.41 kN/mm）的统计学差异。关键发现是骨密度（BMD）与终板强度显著正相关（效应量0.68，p=0.001），提示临床决策应优先考虑患者个体骨质量而非终板处理程度。

　　

引言

颈椎前路椎间盘切除融合术（ACDF）自20世纪50年代问世以来，始终面临融合器沉降这一常见并发症（发生率约21%）。沉降可引发脊柱畸形、神经损伤和假关节形成，其风险因素包括患者年龄、吸烟、骨质疏松，以及术中因素如终板过度处理。尽管终板去皮质化对融合至关重要，但“适度处理”的量化标准长期存在争议——过度切除可能削弱椎体抗压能力，而不足则影响骨融合。本研究通过精确控制的体外实验，首次系统评估终板切除程度与沉降风险的生物力学关系。

方法

研究采用4具人类捐赠颈椎标本（年龄22-58岁），分离20个C3-7椎体终板，分为保守组（n=10）和激进组（n=9）。保守组仅用高速磨钻（30,000 rpm）修整终板边缘以保持平整，避免暴露松质骨；激进组则全终板去皮质直至部分区域松质骨暴露。通过微计算机断层扫描（microCT，分辨率50.7 μm）量化终板去除质量、体积及厚度，并测量骨密度（BMD）。定制3D打印碳纤维融合器（14×12×6 mm）进行轴向压缩测试（10 mm/min），记录终板失效时的强度、刚度及骨折深度。

结果

激进组终板去除量显著高于保守组（质量：301 vs. 150 mg；体积：88 vs. 47 mm³
；厚度：0.16 vs. 0.02 mm，均p<0.05），且67%激进组标本出现松质骨暴露（保守组0%）。然而两组终板力学性能无差异：强度均为2.04 kN，刚度分别为2.41与2.38 kN/mm（p>0.89）。关键发现是BMD（271.6 vs. 271.9 mg/cm³
）与终板强度强相关（r=0.68，p=0.001），而终板去除程度与力学参数无显著关联。松质骨小梁厚度（非间距）亦与刚度（r=0.53）和强度（r=0.49）正相关。

讨论

终板部分去皮质化（≤28%厚度去除）未显著降低椎体抗压能力，颠覆了“切除越多风险越高”的假设。这一现象可能源于颈椎独特的骨小梁结构——较厚的骨小梁（平均0.53 mm）在部分切除后仍能维持力学完整性。研究首次证实BMD是终板强度的最佳预测指标，与临床观察的骨质疏松患者高沉降率一致。值得注意的是，压缩失效仅发生在终板下2 mm范围内，深层骨小梁结构保持完整，提示沉降机制以表层骨微结构塌陷为主。

局限性

研究未模拟双终板-融合器复合体的动态载荷环境，且标本来自BMD正常的中青年供体。未来需在骨质疏松模型和循环载荷条件下验证结论。

结论

ACDF术中终板去皮质化程度应个体化，优先依据骨密度而非固定切除阈值。外科医生可灵活选择保守或激进策略，重点在于建立融合器-终板最佳接触面，同时保留足够的骨小梁支撑结构。这一发现为优化手术技术提供了生物力学依据。