基于羟基磷灰石的合成骨移植物在猪ACDF模型中通过CT-RSA测量在12个月时减少椎间运动

《Brain and Spine》：A hydroxyapatite-based synthetic bone graft reduces intervertebral motion at 12 months, as measured by CT-RSA, in a porcine model of ACDF.

　　

引言：假关节（pseudarthrosis）仍然是前路颈椎间盘切除融合术（ACDF）后的一种显著并发症，常导致翻修手术。合成骨移植物（SBG）可替代自体移植物，但需要客观评估椎间运动的方法。基于CT的放射立体测量分析（CT-RSA）能够精确测量颈椎椎间运动（IVM）。研究问题：在猪ACDF模型中，通过CT-RSA测量，基于羟基磷灰石的SBG能否降低颈椎IVM？材料与方法：6只成年雌性迷你猪接受了双节段颈椎前路椎间盘切除术。一个缺损接受基于羟基磷灰石的SBG，另一个作为空对照。未使用内固定。主要结局指标是9个月和12个月时屈伸CT扫描期间诱导的椎体间总旋转（TR），采用Wilcoxon配对符号秩检验进行比较。功能性融合定义为TR <1°，并采用精确McNemar检验进行比较。结果以中位数（范围）表示。结果：12个月时，SBG节段的中位IVM TR显著低于对照节段（0.2° [0.07–0.5] vs. 1.5° [0.2–5.0]，p = 0.031）。9个月时，TR分别为0.3°（0.04–1.0）和0.8°（0.1–2.7）（p = 0.063）。SBG节段的功能性融合率（9个月和12个月分别为5/6和6/6）高于对照节段（两个时间点均为3/6），但差异无统计学意义。讨论与结论：在该猪ACDF模型中，基于羟基磷灰石的SBG与12个月时较低的IVM相关。CT-RSA提供了一种评估颈椎节段稳定性的客观方法，可能有助于临床前研究中的功能性脊柱融合评估。

**论文解读：基于羟基磷灰石的合成骨移植物在猪ACDF模型中的效果评估——CT-RSA应用研究**

**研究背景与问题**

前路颈椎间盘切除融合术（ACDF）是治疗退行性颈椎疾病的金标准术式，但术后假关节（pseudarthrosis）是常见且严重的并发症，发生率约7%–12%，常导致持续性颈痛、椎体不稳、神经根病或脊髓病，显著增加翻修手术率（0.58%–11.1%）。自体骨移植物虽被视为促进骨性融合的金标准，但其存在供区并发症、手术时间延长等问题。合成骨移植物（SBG）因易用性、缩短手术时间和避免供区损伤而成为替代选择，但如何客观评估其促进椎间融合的效果仍缺乏标准化方法。传统上，假关节的诊断依赖颈椎X线片上骨桥形成的主观评估及屈伸位X线下的椎间运动（IVM）测量，常用阈值<2°定义融合，但缺乏客观性和可重复性。基于CT的放射立体测量分析（CT-RSA）是一种高精度技术，可检测椎体间的微运动，其精度在总旋转（TR）上可达0.13°–0.31°，在平移上为0.10–0.16 mm，具有替代传统评估的潜力。既往研究在类似猪ACDF模型中采用主观CT评估形态学融合，并初步证明了CT-RSA在离体功能性融合评估中的效用，但缺乏在体纵向随访的客观数据。因此，本研究旨在利用CT-RSA在体评估一种基于羟基磷灰石的SBG在猪ACDF模型中减少颈椎IVM的效果，假设SBG节段相比空对照节段具有更低的IVM。

**研究设计与方法**

本研究是一项探索性、配对对照的动物实验，由瑞典乌普萨拉动物伦理委员会批准（协议号：08751-2019），于2022年3月至2023年6月在瑞典农业科学大学进行。研究人员采用6只成年雌性丹麦G?ttingen迷你猪（每只动物作为自身对照），通过前路部分椎间盘切除术在每只动物的颈椎上、下两个节段（C2/3或C3/4为上节段，C4/5或C5/6为下节段）制造椎间缺损，其中一个缺损随机分配接受基于羟基磷灰石的SBG（一种由40%陶瓷材料与60%载体组成的膏体，陶瓷材料含90%–95%羟基磷灰石¹、1%–4%焦磷酸钙、1%–5%α-磷酸三钙及<5%磷酸氢钙），另一个缺损作为空对照。未使用任何内固定装置。主要结局指标为术后9个月和12个月时屈伸位CT扫描测量的椎体间诱导总旋转（TR），采用Wilcoxon配对符号秩检验比较SBG与对照节段；功能性融合定义为TR<1°，采用精确McNemar检验比较融合率。CT扫描使用Siemens Somatom Definition AS 64扫描仪，各向同性分辨率0.6 mm，后处理采用CT-RSA工具（CTMA，Sectra，Link?ping，瑞典）进行盲法体积配准，计算屈伸位间椎体运动。统计显著性设定为p<0.05。

**研究结果**

**总屈伸活动（Total Flexion-Extension of the Cervical Vertebral Column）**
研究人员评估了C2至C7的屈伸总旋转（TR），以确保脊柱受到充分激发。术前一只动物总旋转明显偏低（5.3°），被排除于术前分析；其余动物术前中位TR为14.7°（11.6°–16.2°），术后9个月为8.3°（6.9°–12.7°），12个月为9.9°（8.4°–17.4°），各时间点间无显著差异，表明脊柱激发程度一致。

**椎间运动（Intervertebral motion）**
术后12个月时，SBG节段的中位IVM TR（0.2°，范围0.07°–0.5°）显著低于对照节段（1.5°，范围0.2°–5.0°），p=0.031；术后9个月时，SBG节段中位TR为0.3°（0.04°–1.0°），对照为0.8°（0.1°–2.7°），差异未达统计学意义（p=0.063）。术前基线时，SBG和对照节段的中位TR分别为2.1°（1°–2.9°）和3.8°（1.2°–4.5°），无显著差异（p=0.313）。敏感性分析（纳入术前异常动物）未改变主要比较结果。

**功能性融合：椎间运动<1°（Functional fusion; Intervertebral motion <1 degree）**
术前所有节段TR均>1°，术后9个月时，SBG节段5/6（83.3%）达到功能性融合（TR<1°），对照节段3/6（50%）；术后12个月时，SBG节段全部（6/6）融合，对照节段仍为3/6。然而，两组融合率比较在9个月（p=0.50）和12个月（p=0.25）均未达到统计学显著差异。

**讨论与结论**

本研究在无内固定的猪ACDF模型中，首次使用CT-RSA在体纵向评估了基于羟基磷灰石的SBG对颈椎IVM的影响。12个月时SBG节段IVM显著低于对照，与?stman等（2021）离体研究结果一致，但本研究采用在体动态负荷，更具临床相关性。SBG节段功能性融合率高达100%（6/6），而对照仅50%（3/6），虽未达统计学显著，但提示SBG可能促进节段稳定。这一趋势与既往形态学CT评估研究相符，后者在6和9个月时即观察到融合率增加，但本研究采用更严格的动态功能标准（TR<1°），且羟基磷灰石基陶瓷吸收缓慢，可能需更长时间才能达到完全功能性稳定。研究人员指出，形态学CT评估可能高估融合率，而动态IVM分析提供更客观的功能评估。

讨论部分强调了CT-RSA的客观性优势，同时指出局限性：无内固定模型与临床标准ACDF不同，可能影响愈合；无自体骨阳性对照；样本量小（仅6只）；缺乏CT-RSA特异性融合阈值（1°阈值为探索性，需临床验证）。此外，总C2-C7屈伸活动在各时间点无显著差异，表明脊柱激发充分，但一只动物术前活动不足被排除，提示需建立质量控制标准。研究人员认为，结合形态学、组织学与CT-RSA评估将有助于验证真正生物融合。

研究结论：本研究表明，在猪ACDF模型中，一种新型基于羟基磷灰石的合成骨移植物在12个月时可减少椎间运动（通过CT-RSA评估），并且CT-RSA可用于客观量化节段稳定性。这些发现支持合成骨移植物的研究以及CT-RSA在临床前研究中进行功能性融合评估的可行性。经过临床验证后，CT-RSA可能通过提供椎间运动的客观定量测量，补充传统影像学检查，并促进新型骨移植材料在颈椎融合中的评估。