采用同侧骨移植联合融合笼技术治疗腰椎管狭窄合并节段不稳定症

《Spine Research》：Fusion cage with ipsilateral-impaction bone grafting in treating lumbar spinal stenosis combined with segmental instability

　　背景：本研究旨在探讨结合同侧加压植骨的融合笼技术在治疗伴有节段不稳的腰椎管狭窄症中的可行性和有效性。方法：2018年1月至2021年12月期间，共有282名在联合医院接受微创经椎间孔腰椎间融合术的患者纳入研究（164例采用同侧加压植骨技术，118例为对照组）。这些患者中男性97例，女性185例，平均年龄为62.75±6.88岁，体重指数为24.02±2.58千克/平方米。手术涉及的椎体级别包括218例单节段融合（L3–L4：5例，L4–L5：113例，L5–S1：100例）、42例双节段融合（L3–L5）以及22例多节段融合（L3–S1）。术前以及术后1个月、6个月和12个月时，通过视觉模拟评分法和奥斯韦斯特里功能障碍指数来评估疼痛程度及脊神经功能状况。此外，在最终随访时还依据麦克纳布标准来评价临床疗效。影像学指标则包括术前和术后椎间高度以及植骨面积与椎体面积的比值。术后1年的计算机断层扫描结果用于根据布里德威尔分级标准判断融合情况。结果：平均手术时间为94.11±38.11分钟，手术中失血量为90.82±40.35毫升。所有282名患者都接受了随访，平均随访时间为22.44±6.84个月。术前下背痛和下肢痛的视觉模拟评分分别为6.99±1.42分和7.80±1.33分，与术后相比存在显著差异（F=2290.00，p<0.001；F=3307.17，p<0.001）。术后1个月时，这两项评分分别降至2.20±0.85分和2.03±0.84分；6个月后降至1.56±0.60分和1.51±0.50分；1年后降至0.89±0.69分和0.89±0.69分；在最终随访时则为0.85±0.70分和0.87±0.69分。术前奥斯韦斯特里功能障碍指数为54.47±2.89%（范围50%–59%），术后1个月为25.50±2.88%（范围21%–30%），6个月后为15.02±3.14%（范围10%–20%），1年后为12.50±1.71%（范围10%–15%），最终随访时仍为12.51±1.71%（范围50%–59%），这些差异均具有显著性（F=734.432，p<0.001）。根据麦克纳布标准，209例患者的疗效为优秀，58例为良好，15例为一般，总体而言282名患者中有92.74%的疗效达到优秀或良好水平。术前平均椎间高度为5.72±1.39毫米（范围3.14–8.34毫米），术后为13.21±0.43毫米（范围12.46–13.98毫米），最终随访时为11.62±0.22毫米（范围11.10–11.99毫米），这些差异均具有显著性（F=6082.37，p<0.001）。术后计算机断层扫描显示，在采用同侧加压植骨技术的组别中，同侧椎体端的植骨区域（包括融合笼）占椎体终板面积的33.63±3.42%（范围32.56%–39.02%），这一比例显著高于对照组（22.83±1.79%，范围18.57%–26.30%），差异具有显著性（T=31.35，p<0.001）。术后1年的计算机断层扫描结果显示，采用同侧加压植骨技术的组别中有91.5%的患者实现了成功融合（布里德威尔分级为I级或II级），而对照组这一比例为76.53%（范围69.1%–83.9%），K值为12.50，p值小于0.001。此外，对部分患者进行的术后3年计算机断层扫描随访显示，采用同侧加压植骨技术的组别中，整个椎间盘间隙内的桥接骨形成更为坚固且广泛，而对照组中的桥接骨主要局限于融合笼周围区域。另外，两组中分别有8例（4.8%）和11例（9.3%）出现融合笼下沉现象，但这种差异并不具有显著性（K=2.03，p=0.154）。有3名患者（1.0%）出现植骨颗粒突破前纵韧带的情况，但并未造成血管损伤。其他并发症还包括脑脊液泄漏（0.7%）、椎弓根螺钉位置异常（0.7%）以及螺钉需要重新植入（0.3%）。结论：结合同侧加压植骨技术的融合笼不仅能在融合笼外部形成较大的植骨区域，还能缩短椎体终板间的骨桥距离，并使植骨颗粒更紧密地嵌入椎体中。因此，这种技术似乎是一种更为安全的加压植骨方法，能为椎间融合创造更有利的条件。使用神经钩探查关节突区域，再用钻头在基部制造凹槽，以防椎体上壁出现裂隙。图1。IIBG手术流程示意图。(A) IIBG区域的侧界以椎体棘突中线为界。上关节突已被切除以暴露椎间盘空间。(B) 截骨窗的内界位于脊柱管中线，外界则位于椎体棘突中线（虚线）。(C) 阴影区域表示完整的椎间盘空间处理范围，包括髓核清除和软骨终板刮除。(D) 在稍偏对侧的位置放置融合笼后，用压入式自体骨移植填充剩余的同侧空间。IIBG即同侧压入式骨移植。此时黄韧带已暴露。但对于严重的脊柱管狭窄或较大的椎间盘突出，应在脊柱管减压之前进行过度减压处理。过度减压需要充分去除骨骼。上界为黄韧带上端的颅侧附着点，下界为黄韧带的中线。棘突根部的残留骨骼也被尽可能清除。黄韧带的表层被切除，仅保留深层结构。黄韧带的深层有两个开口可用于暴露硬膜囊：一个位于上椎板与棘突的交界处，另一个位于下椎体的上关节突与下椎板外侧的交界处。霍夫曼韧带存在于硬膜周围，包括神经袖与黄韧带之间的空间以及硬膜与黄韧带之间的空间。如果强行撕裂，断裂的霍夫曼韧带可能导致硬膜破损而引发脑脊液泄漏。建议在暴露硬膜囊的过程中，用双极电刀或锋利刀具小心分离并切断黄韧带深层结构，然后再将其移除。3.5 椎间盘空间处理在完成椎间盘环的切开后，在直视下通过抽出髓核来对椎间盘空间进行减压。用刮匙仔细去除软骨终板，并通过反复冲洗确认所有残留组织已被彻底清除。使用神经钩进入硬膜外腔，再用双极电刀进行初步止血，以确保视野清晰。用锋利刀具切开椎间盘空间，确保其内界和外界位置正确：内侧应靠近椎体中线，外侧则位于下椎体棘突的中线。使用髓核钳清除切开的纤维环，随后再用骨凿系统性地清除残留的纤维环边缘和角落，从而暴露出椎间盘空间处理区域（外侧靠近下椎体棘突中线）（图1B）。这样一来，椎间盘空间的处理更加彻底且安全。用骨凿部分清除髓核后，使用圆柱形扩张器逐步扩张并移动椎间盘空间，再清除残留的椎间盘碎片。对于骨质较好的椎间盘空间，进一步使用不同规格的骨锉依次进行扩张；再次使用髓核钳清除残留的髓核，并刮除上下终板的软骨层（需保持终板完整性以避免出血并发症）。对于骨质较好的患者，还可用反向刮匙再次处理上下软骨终板，再利用成角型椎间切开工具清除椎间盘空间内的残留髓核和软骨终板。彻底处理椎间盘空间后，用生理盐水冲洗（图1C）。在植入几块对侧及前方骨移植材料后，再放置融合笼，最后进行同侧压入式骨移植（图1D）。3.6 骨移植、融合笼放置以及从融合笼侧面进行压入式骨移植自体骨移植通过专门的骨移植漏斗输送（图2A、B），将碎小的骨块移到椎间盘空间的对侧。然后在L5/S1处将自体骨向前压入，放置融合笼时角度为45°。融合笼放置在椎体稍偏对侧的中间位置，为同侧骨移植留出空间。融合笼放置后，侧面窗口的宽度需为0.8至1.0厘米。使用8毫米扩孔器扩大融合笼旁边的空间，再次清除残留的软组织。使用骨移植装置将所有剩余的自体骨放入融合笼侧面，再用骨移植装置的加压装置压实融合笼旁的骨组织（图2C）。图2。同侧压入式骨移植的手术过程。(A) 融合笼放置位置及同侧骨移植的位置。(B) 两种不同尺寸的骨移植装置。(C) 同侧压入式骨移植的手术图像。3.7 螺丝植入、棒材弯曲及固定螺丝植入时需特别注意保护上方相邻节段的关节突和关节囊，同时避免螺丝头带来的刺激，以防止加速相邻节段的退变。上方螺丝的植入位置不应超过上关节突边缘。最佳植入位置应为稍低于且偏向外侧的位置。此外，螺丝的植入深度也不宜过深，以减少螺丝尾部对小关节的刺激和压力。下方螺丝的植入位置也不宜过低，甚至不能阻挡椎体棘突的上壁，因为下方椎体棘突螺丝植入过深可能会损伤皮质骨。否则，那些骨盆倾角和骶骨倾斜度较大、患有骨质疏松症或体重过重的患者，可能会出现远端节段脊椎裂甚至脊椎滑脱的风险。这类螺丝的植入位置应稍偏上方且偏向外侧，深度也不宜过深，以减轻螺丝尾部对皮质骨的压迫和损伤。在植入对侧的下方螺丝之前，建议先对小关节进行常规减压处理。对于腰椎滑脱患者，我们首先使用复位装置将移位的椎体重新定位，然后把预弯的短棒（根据实际长度进行调整）插入螺丝尾部，再在头部收紧螺丝帽，为复位提供支撑。对于没有脊椎滑脱的患者，则先拉紧上方的螺丝帽，再进行后方加压，以增强腰椎的前凸度（这种加压方式更符合棒材的曲率），之后再收紧下方的螺丝帽。3.8 缝合及术后处理放置闭式吸引流管，然后分层缝合伤口。先用1-0号缝线闭合筋膜层，接着再闭合皮下组织和表皮层。通过观察引流量，若引流量较低，则保留引流管24小时，或者直到24小时内引流量持续低于50毫升后再拔除。术后第二天，会指导患者外出活动时佩戴腰围。通常情况下，患者在术后四到五天即可出院。4. 评估标准在术后1个月、6个月和12个月进行门诊随访，2024年5月进行了最终的一次全面随访。术后1年进行腰椎X光和CT检查。计算术中失血量和术后引流量。临床疗效评估指标包括腰痛和下肢痛的VAS评分，以及腰椎功能的ODI评分。整体疗效则依据改良的MacNab标准进行评价：优秀，症状完全消失，可恢复正常生活；良好，症状较轻，活动受限但不会影响日常生活和工作；一般，症状仍然明显，活动受限，影响正常生活和工作；差，症状无缓解，活动受限情况甚至恶化。影像学评估参数包括术前和术后手术节段的椎间盘空间高度、术后同侧水平的骨移植面积（包括融合笼）、Bridwell融合标准：I级——完全融合，有骨小梁连接，伴有骨重塑和骨小梁形成；II级——移植骨完整，但尚未完全成形或整合，无透亮区；III级——移植骨完整，但在移植骨的顶部和底部可能存在透亮区；IV级——未融合，移植骨出现吸收和塌陷。这些数据均来自术前和术后的CT扫描，轴向平面取在椎间盘中部，矢状面和冠状面则取在椎体最宽处。对于大面积植入区域的测量，则使用武汉联院影像科的图像存档和传输系统进行。所有放射学参数均由经验丰富的脊柱外科医生测量，最终报告的是三次重复测量的平均值。5. 统计分析根据以往文献中记录的融合率差异（预期效应大小Δ=15%，α=0.05，检验功效为80%），确定每组至少需要120例病例。本研究的IIBG组（148例）和对照组（134例）均满足这一要求。统计分析采用SPSS 27.0软件（SPSS公司出品）进行。呈正态分布的测量数据（腰痛和下肢痛的VAS评分、ODI评分、手术节段的椎间盘空间高度以及骨移植比例）以均值±标准差的形式表示。术后不同时间点的比较则采用重复测量方差分析法和Tukey多重比较检验。计数数据（根据MacNab标准的优秀和良好率、融合率）则以频率（n，%）的形式表示，并通过卡方检验进行比较。统计显著性标准为P<0.05（双尾检验）。6. 结果6.1 基线特征CONSORT流程图显示，最终纳入分析的282名患者中，148名属于IIBG组，134名属于对照组（图3）。本研究共纳入97名男性和185名女性患者，平均年龄为62.75岁（范围为45–78岁）。总共涉及368个椎节，其中包括218例单节段TLIF手术（L3节段45例，L4-L5节段113例，L5-S1节段100例），42例双节段TLIF手术（L3–L5节段），以及22例多节段TLIF手术（L3–S1节段）。282名患者的随访时间为（22.44±6.84）个月（范围为12至34个月）。患者的基线特征见表1。表2显示，两组的基线特征相当，包括性别、年龄、身高、体重、体质指数（BMI）和骨密度（BMD）。表1 所有受试者的基线特征。特征总人数（n=282）性别男性：女性97:185年龄（岁）62.75±6.88随访时间（月）（12–34）22.44±6.84融合节段1218242322节段分布L3/L469L4/L5177L5/S1164数值以均值±标准差表示。标准差，即数据的波动程度。表2 两组患者的基线特征。特征IIBG组对照组组间差异（95%置信区间）性别0.42男性8050女性8864年龄（岁）62.33±7.1863.17±6.580.32（-2.19至0.51）身高（厘米）158.17±10.90160.86±12.140.06（-0.10至5.48）体重（千克）64.54±8.3565.24±4.160.93（-1.61至1.47）BMI（千克/平方米）25.28±6.9825.21±5.580.93（-1.56至1.42）BMD（克/平方厘米）1.10±0.121.09±0.140.83（-0.07，0.09）数值以均值±标准差表示。BMI，即体质指数；BMD，即骨密度；标准差，即数据的波动程度。图3。本项回顾性队列研究的CONSORT流程图。CT，即计算机断层扫描；IIBG，即同侧压入式骨移植；ODI，即奥斯威斯特里功能障碍指数；VAS，即视觉模拟评分法。6.2 临床疗效没有患者需要输血。手术平均时长为94.11±38.11分钟（范围为68至238分钟），术中失血量为131.37±47.52毫升（范围为50至200毫升），术后引流量为90.82±40.35毫升（范围为20至150毫升）。术前腰痛和下肢痛的VAS评分分别为6.99±1.42分和7.80±1.33分，术后1个月的评分则降至2.20±0.85分和2.03±0.84分。术后6个月的VAS评分分别为1.56±0.60分和1.51±0.50分，术后1年的评分分别为0.89±0.69分和0.89±0.69分，最终随访时的评分则为0.85±0.70分和0.87±0.69分（图4A）。这些差异具有统计学显著性（F=2290.00，p<0.001；F=3307.17，p<0.001）。手术前的ODI值为54.47±2.89%（范围50%–59%），手术后1个月、6个月和12个月的数值分别为25.50±2.88%（范围21%–30%）、15.02±3.14%（范围10%–20%）、12.50±1.71%（范围10%–15%），最终随访时为12.51±1.71%（范围50%–59%），这些数值之间存在显著差异（F=734.432，p<0.001）。根据MacNab标准，最终随访的282名患者中，有209例融合效果极佳，58例融合效果良好，15例融合效果一般。手术1年后，CT扫描显示，采用IIBG技术的组别融合成功率高达91.5%（Bridwell分级为I级或II级），而对照组仅为76.53%（范围69.1%–83.9%），两组之间的融合成功率存在显著差异（χ2=12.50，p<0.001）（图4D）。在IIBG组中持续观察到完全的椎间桥接骨形成，而对照组则为以融合器为中心的融合，这一差异凸显出两个重要优势：首先，IIBG技术能够实现更大的移植体积和更紧密的压紧效果，从而为骨骼愈合创造更有利的生物环境，其作用范围可延伸至融合器边界之外；其次，由此形成的融合结构具有更广阔的面积以及更高的生物力学稳定性，有助于降低融合器下陷及相邻节段退变的长期风险（图7A–F）。这种对融合质量的持续提升体现了IIBG技术的长期临床价值。本研究中采用IIBG技术所达到的91.5%融合率，与以往使用常规骨移植方法进行的传统MIS-TLIF手术76%至85%的融合率相比更具优势，且接近于前路或侧路椎间融合手术的融合率水平[33]。在无需增加并发症风险的情况下就能提升融合率，这进一步证明了通过压紧技术提高自体移植材料的体积与机械质量所带来的临床价值。7.5 关于医源性神经根牵拉损伤的风险IIBG技术需要刻意进行椎间孔切开，并进行从外侧向内侧的操作，这在理论上可能会增加神经根牵拉损伤的风险，尤其是在神经根更为受约束的L3/L4节段。我们的手术方案设计了多项措施来降低这一风险。首先，在进入椎间盘间隙之前会进行彻底的骨减压处理，包括切除上关节突的顶端，从而为手术创造足够的空间，减少强制牵拉的需要。其次，椎间孔切开的定位严格遵循解剖学标志，其外侧边界位于椎弓根中线处，这样可以确保在可控的暴露范围内操作，避免损伤正在通过的神经根。最后，在暴露操作过程中还会注意将融合器以适当的角度放置，以避免对神经根造成牵拉。从临床结果来看，IIBG组与对照组之间的术后腿部疼痛VAS评分没有显著差异，也未出现新的持续性神经根病变病例。不过，我们也意识到，对于那些L3/L4节段椎间盘间隙特别狭窄的患者而言，该技术操作难度较大，应谨慎使用，具体内容详见第8节。8. 研究局限性目前这项研究仍存在一些局限性。首先，这是一项回顾性研究，患者分组是基于主刀医生的偏好技术来确定的，这就可能存在选择偏差，这也是回顾性研究设计固有的局限。为减轻这一问题，我们已证明两组患者在年龄、性别、BMI及骨密度等基线特征方面具有良好匹配性（表2）。此外，研究期间所有符合纳入标准的连续患者都已被纳入研究，而且采用IIBG技术是那些决定使用该技术的主刀医生的常规做法，并非仅选择那些解剖结构较为理想的患者使用。尽管如此，未来仍需要进行前瞻性随机研究，以消除这种潜在的选择偏差。虽然平均随访时间超过了22个月，但所有患者均缺乏12个月之后的标准化CT检查数据。虽然我们为部分患者提供了具有说服力的3年CT数据，但这并非针对整个研究群体的系统性随访，因此也可能存在选择偏差。未来有必要开展具有前瞻性设计的研究，并为所有参与者提供标准化的长期影像学检查，以进一步验证这些研究结果。通过长期随访并结合系统性的影像学检查及功能评估，能够为融合稳定性及临床效果的持久性提供更有力的证据。其次，所有手术均由同一中心的一名外科医生完成，如果由其他医院的外科医生操作，结果可能会有所不同。第三，该技术并不适用于所有的椎间间隙，对于身材较矮的女性患者来说，在L3/L4及L4/L5节段应用这种骨移植技术存在技术难题，因为这些部位的椎间间隙宽度不足。第四，并非所有患者在随访期间都会接受CT扫描，因此可能存在结果偏差。9. 结论由于手术过程为盲法操作，后路手术仍然存在椎间间隙处理不彻底以及骨移植量不足等问题。腰椎TLIF手术后的融合率以及融合器下陷问题依然有待解决。我们在此介绍的同侧压紧式骨移植技术能够提升骨移植的数量与质量。两组之间在融合器下陷的发生率上没有统计学上的显著差异，但IIBG组的融合率明显更高。未来有必要开展更多研究，以改进融合材料与设计，增加融合器中的骨移植数量以提高融合率，同时进一步完善TLIF手术技术。致谢无。伦理声明本研究已获得华中科技大学同济医学院联合医院伦理委员会的批准（批准编号2021-059，批准日期为2024年3月1日）。鉴于该研究的回顾性特点，伦理委员会免除了获取书面知情同意的要求。患者数据在分析前已经过匿名处理，所有操作均遵循《赫尔辛基宣言》的规定。为保护患者隐私，患者数据已被匿名处理，且所有操作均符合相关机构及国家法规的要求。利益冲突作者们不存在需要披露的利益冲突。资金来源本研究得到了中国国家自然科学基金（NSFC，81974349）、科研办公室2022年度院内自由创新预研基金（F016.01003.22003.138）以及湖北省科学技术厅自然科学基础研究专项基金（2022cfb686）的资助。数据可用性声明如需获取支持本研究的相关数据，可向相应作者提出合理请求后获取。作者贡献WW、HF——概念构思，初稿撰写；KW、XF——方法设计；XZ、CY——研究实施；LX——资金筹集与项目管理。所有作者——参与审稿与编辑工作：所有作者均参与了此项工作。所有作者均已阅读并批准最终稿件，愿意对工作的各个环节负责。