【臨床論著】經椎間孔單節段腰椎椎間融合術後融合器下沉的危險因素分析

文章來源：中華骨科雜志, 2018,38(3) : 156-163

作者：鄧乾興 歐雲生 朱勇 趙增輝 黃秋

摘要

目的

探讨單節段經椎間孔腰椎椎間融合術（transforaminal lumbar interbody fusion，TLIF）術後融合器下沉對臨床療效的影響及其危險因素。

方法

回顧性分析2011年5月至2014年5月采用聚醚醚酮（polyetheretherketone，PEEK）椎間融合器行TLIF手術的患者，于X線片上測量術前及術後各随訪時點的手術節段椎間隙高度、節段性前凸角。根據手術節段椎間隙高度在随訪期間的丢失值将患者分為融合器下沉組（≥2 mm）與融合器未下沉組（<2 mm）。采用Oswestry功能障礙指數（Oswestry disability index，ODI）、腰腿痛視覺模拟評分（visual analogue scale，VAS）評價臨床療效。對可能影響融合器下沉的因素如年齡、性别、椎間隙高度、節段性前凸角等進行單因素與Logistic回歸分析。

結果

36例發生融合器下沉，發生率33.6%（36/107）。融合器下沉組36例，男15例，女21例，平均年齡（52.61±13.82）歲，平均随訪（26.33±7.66）個月；融合器未下沉組71例，男28例，女43例，平均年齡（53.80±14.94）歲，平均随訪（23.82±8.95）個月。兩組患者性别、年齡、疾病病程、随訪時間等基本資料的差異無統計學意義。融合器下沉組下沉2.02~5.53 mm，平均（2.79±0.78）mm。單因素分析結果為術前椎間隙高度、術後椎間隙高度、術後節段性前凸角與融合器下沉有關；Logistic回歸分析結果為術後椎間隙高度為融合器下沉的危險因素[OR=1.864，95%CI為（1.207，2.879）mm]。術前及術後各随訪時點融合器下沉組與融合器未下沉組VAS評分及ODI的差異均無統計學意義。

結論

融合器下沉受術前手術節段椎間隙高度、術後節段椎間隙高度、術後節段性前凸角的影響，其中術後節段椎間隙高度是獨立危險因素，椎間隙過度撐開可增加融合器下沉風險。

經椎間孔腰椎椎間融合術（transforaminal lumbar interbody fusion，TLIF）于20世紀80年代開始應用于脊柱退變性疾病的治療。與前方或正後方入路椎間融合術相比，TLIF術中失血量少、手術時間及住院時間短，可減輕對神經根和硬脊膜的牽拉，保留大部分脊柱後柱結構，在維持脊柱穩定及降低術中、術後并發症發生率方面具有一定的優勢。目前TLIF已成為治療保守治療無效的伴節段失穩的腰椎間盤突出症、腰椎管狹窄症、退變性或峽部裂性腰椎滑脫症、椎間盤源性腰痛、退變性腰椎側凸等退變性腰椎疾病的一種術式選擇[1,2,3,4,5,6,7]。 TLIF術後的常見并發症包括融合失敗、内固定松動與斷裂、鄰近節段退變、融合器移位及骨溶解等[8,9]。随着對椎間融合術認識的不斷深入，融合器下沉也得到廣泛關注[10,11,12,13]。融合器下沉是在随訪中出現的一種影像學改變，在X線片上主要表現為手術融合節段椎間隙高度丢失，一般認為椎間隙高度丢失至少2 mm可定義為融合器下沉[14,15]；在CT上主要表現為融合器塌陷至鄰近終闆[1,10,16]。融合器下沉後部分患者可出現腰痛、神經麻痹症狀再發，或引起内固定失敗，導緻再手術率增加。 融合器下沉受多種因素影響，不同的椎間融合節段、椎間融合器的材料特性、融合器的位置、椎間隙撐開高度、骨密度等因素均對融合器下沉産生影響[1,2,10,11,12,14,16,17,18,19,20]。但對這些因素目前還存在争議，尤其是椎間隙撐開高度是否影響融合器下沉缺少臨床數據支持。Yang等[21]指出椎間隙過度撐開可導緻融合器下沉。為避免過度撐開椎間隙，Le等[1]和Malham等[10]均推薦在腰椎椎間融合術中使用高度8~12 mm的融合器。但既往研究并未詳細分析椎間隙撐開高度與融合器下沉的關系及融合器下沉對臨床療效的影響[1,3,16,22,23,24]。 本研究通過對采用聚醚醚酮（Polyetheretherketone，PEEK）椎間融合器行TLIF手術的病例進行回顧性分析，根據手術節段椎間隙高度在随訪期間的丢失值将患者分為融合器下沉組（≥2 mm）與融合器未下沉組（<2 mm），比較兩組患者術後早期臨床療效，并對融合器下沉的相關因素進行單因素與Logistic回歸分析。研究目的：①探讨TLIF術後融合器下沉對術後早期臨床療效的影響；②探讨影響TLIF術後融合器下沉的危險因素；③總結TLIF手術操作注意事項并提出術後融合器下沉的預防措施。 資料與方法

一、納入與排除标準

納入标準：①臨床診斷為腰椎間盤突出症伴病變節段失穩或腰椎滑脫症；②采用PEEK椎間融合器行TLIF手術；③手術節段為單節段；④随訪資料完整。

排除标準：①患者有骨質疏松症；②合并脊柱感染、骨折或腫瘤；③手術節段椎體壓縮超過1/2或後凸畸形；④長期服用激素者。

二、一般資料

2011年5月至2014年5月，根據納入及排除标準共107例患者納入研究。男43例，女64例；年齡15~84歲，平均（53.40±14.52）歲。腰椎間盤突出症伴病變節段失穩79例，腰椎滑脫症28例。手術節段：L1，22例，L3，44例，L4，559例，L5S142例。

所有患者均有持續腰痛症狀，94例伴有神經功能症狀。術前行腰椎正側位及動力位X線片、MR檢查及骨密度測量（腰椎或股骨頸），骨性椎管狹窄或腰椎滑脫者完善腰椎CT掃描及三維重建。X線檢查顯示椎間隙高度有所降低及骨質增生，28例存在病變節段不同程度的脊柱滑脫；腰椎間盤突出症患者動力位X線提示病變節段腰椎失穩（椎間角度變化>11°）。腰椎MRI顯示病變節段椎間盤退變，椎間隙高度下降，其中94例有不同程度的神經或硬膜囊受壓。滑脫患者中13例行CT檢查示椎弓根峽部斷裂，其餘為退變性滑脫。

三、手術方法

TLIF手術參考文獻[4]，由同一高年資醫生主刀完成。以L4，5間隙手術為例。

全身麻醉，患者俯卧位，胸腹部墊軟墊，懸空腹部。術前以'C'型臂X線機定位L4，5手術節段，腰椎後路正中切口，依次切開皮膚、皮下組織、骶棘肌筋膜，骨膜下剝離骶棘肌，顯露L4，5手術節段棘突、椎闆、關節突關節等解剖結構。分别于L4、L5椎體植入雙側椎弓根螺釘，透視确定椎弓根螺釘位置良好後放置後路钛棒臨時固定（滑脫患者采用提拉複位法）。減壓側咬除部分L4，5椎闆、關節突關節，行開窗、潛行減壓，将咬下的部分骨質制作成自體顆粒骨，以備填充融合器并植骨。徹底清理手術節段椎間盤組織，硬膜囊或神經根充分減壓，刮除軟骨終闆直至骨性終闆少許滲血。撐開椎間隙，以融合器試模确定椎間融合器大小，生理鹽水沖洗椎間隙。将填充融合器後剩餘的顆粒骨植入椎間隙前方，再将填充自體顆粒骨的PEEK椎間融合器（圖1，山東威高骨科有限公司，中國）斜行植入椎間隙，适當跨越終闆，植入深度距椎體後緣約3 mm。依次加壓減壓側、非減壓側椎弓根螺釘并鎖緊，确定無融合器及内固定松動，透視确認内植物位置。沖洗切口，明膠海綿止血，安放負壓引流管，逐層縫合，無菌敷料包紮固定。

圖1　填充自體顆粒骨的PEEK椎間融合器，存在向前方成角約4°（灰黑點示前方）

四、術後處理

術後24~48 h應用抗生素預防感染，72 h内甘露醇及小劑量激素脫水治療。引流量小于30 ml/24 h後拔除引流管，即複查腰椎X線片。卧床期間行下肢直腿擡高訓練，術後第3天可佩戴腰椎支具下床适當活動。術後第10~14天拆線，佩戴支具3個月，可行低強度日常活動，避免劇烈運動。

術後1、3、6、12個月及末次随訪複查腰椎X線片，當患者腰痛加重至中度時複查兩組腰椎CT或MRI。

五、影像學評估

通過放射科影像學資料處理系統Carestream software 10.0（Carestream Health，Eastman Kodak，美國），計算術前及術後各随訪時點融合節段椎間隙高度（intervertebral space height，IH）和節段性前凸角（segmental angle，SA）[25]。測量前IH、中IH、後IH，取平均值即為融合節段IH；SA為相鄰上、下椎體上終闆與下終闆之間的角度（圖2）。IH矯正值為術後1周内IH與術前IH的差值，IH丢失值為術後1周内IH與随訪期間所測IH的差值，SA矯正值為術後1周内SA與術前SA的差值，SA丢失值為術後1周内SA與随訪期間所測SA的差值。在随訪期間IH丢失值≥2 mm定義為椎間融合器下沉[14,15]。

圖2　融合節段椎間隙高度和節段性前凸角測量方法。椎間隙高度為前、中、後椎間隙高度的平均值[（AIH+MIH+PIH）/3]，節段性前凸角為相鄰上、下椎體上終闆與下終闆之間的角度（SA）

六、療效評價指标

記錄術前、術後1周、術後1年Oswestry功能障礙指數（Oswestry disability index，ODI）、疼痛視覺模拟評分（visual analogue scale，VAS），評估臨床療效。

七、統計學分析

應用SPSS 19.0統計軟件（SPSS，美國）進行統計學處理。患者年齡、病程、手術時間、出血量、随訪時間、IH、SA等計量資料以均數和标準差表示，融合器下沉組與融合器未下沉組的組間比較采用成組設計資料t檢驗。兩組患者性别、手術節段、cage高度及長度的比較采用卡方檢驗或非參數秩和檢驗。對兩組年齡、性别、手術節段、cage高度及長度、疾病種類、IH及SA中差異有統計學意義的變量行Logistic多元回歸分析。檢驗水準α值取雙側0.05。

結果

一、兩組基線資料的比較

本組107例患者随訪12~47個月，平均（24.66±8.59）個月。融合器下沉組與融合器未下沉組患者性别、年齡、病程、診斷、手術時間、出血量、随訪時間的差異無統計學意義（P>0.05，表1）。

二、融合器下沉對早期臨床療效的影響

兩組患者術後1周VAS評分及ODI均較術前改善，術後1年随訪時臨床療效得到較好地維持。随訪期間2例患者出現中度腰痛，行CT檢查發現椎間植骨骨溶解，植骨未融合，其餘患者無腰腿疼痛複發、融合器移位等内植物相關并發症。融合器下沉組與融合器未下沉組術前、術後1周、術後1年随訪時VAS評分及ODI的差異均無統計學意義（P>0.05，表2）。

三、融合器下沉影響因素的單因素分析

36例發生融合器下沉，融合器下沉發生率33.6%（圖3）。融合器下沉組下沉2.02~5.53 mm，平均（2.79±0.78）mm。L4，5節段發生率最高（39.0%，23/59），其次為L5S1節段（28.6%，12/42）。不同随訪時點融合器下沉發生率為術後3個月9.3%（10/107）、術後6個月16.8%（18/107）、術後1年23.4%（25/107）。椎間融合器高度8 mm、10 mm、12 mm者分别有1例、25例、10例發生融合器下沉，椎間融合器長度22 mm、24 mm、26 mm者分别有32例、3例、1例發生融合器下沉。

圖3　女，49歲，L4腰椎滑脫症，采用PEEK融合器行TLIF手術　A　術前腰椎側位X線片示L4椎體滑脫　B　術後1周腰椎側位X線片示椎弓根釘棒及融合器位置好，滑脫複位　C　術後6個月腰椎側位X線片示椎間高度未見明顯下降　D　術後1年腰椎側位X線片示椎間隙高度輕度下降，融合器下沉至終闆　E，F　術後1年腰椎CT冠狀面及矢狀面重建片可見椎間植骨未完全融合，終闆有骨溶解發生，融合器下沉

融合器下沉組的術前IH、術後IH、術後SA均大于融合器未下沉組，差異有統計學意義（P<0.05，表3）。

四、融合器下沉的危險因素

經Logistic回歸分析，術後IH是影響融合器下沉的獨立危險因素（OR=1.864，P=0.005，表4）。

讨論

一、術後融合器下沉與臨床療效的關系

融合器下沉的實際臨床意義尚不明确。從本研究結果看，融合器下沉組與未下沉組術前腰腿痛VAS評分及ODI無明顯差異，術後1周、術後1年的差異也無統計學意義，說明融合器下沉與早期臨床療效尚無确切關系。可能原因為本組融合器下沉程度較輕（下沉2.02~5.53 mm），随訪時間較短，神經或硬膜囊減壓效果得到較好地維持，未發生内植物相關并發症。我們認為融合器下沉是宿主骨與移植骨通過融合器-終闆界面緩慢、長期相互融合的過程，其發生時點難以明确，臨床表現不典型，臨床結局可能與融合率、神經或硬膜囊減壓程度、脊柱平衡、背部肌肉力量等多種因素有關[11,23]。而嚴重的融合器下沉（大于6 mm）會對臨床療效産生影響，術後椎間高度過度丢失将導緻椎間隙塌陷，腰腿疼痛、麻木等症狀複發，從而使再手術率增高，文獻報道再手術率可達48%[12,22,23]。

二、影響TLIF術後融合器下沉的危險因素

（一）椎間隙撐開高度及角度變化與融合器下沉

Yang等[21]指出椎間隙過度撐開可導緻融合器下沉，Le等[1]和Malham等[10]均推薦在腰椎椎間融合術中使用高度為8~12 mm的融合器。本研究中單變量分析結果顯示術前手術節段椎間隙高度、術後椎間隙高度、術後節段性前凸角是融合器下沉的影響因素，而Logistic回歸分析顯示術後椎間隙高度是融合器下沉的獨立危險因素。這一結果說明椎間隙高度在融合器下沉中具有重要作用，椎間隙過度撐開會增加融合器下沉的風險，與文獻觀點一緻[26]。融合器下沉組中使用8 mm、10 mm、12 mm高度融合器者分别為1例、25例、10例，術後椎間隙高度平均為（13.70±1.80）mm，高于所用融合器的最高高度12 mm，說明術後存在椎間隙過度撐開。結合單變量分析結果，由于加壓時生物力學的不平衡性，融合器下沉組術後節段性前凸角大于未下沉組，差異有統計學意義，進一步說明術後椎間隙前方存在過度撐開或前方壓縮不夠。

椎間隙高度隻是影像學的一個測量指标，我們認為更本質的原因是融合器對終闆的損傷以及融合器-終闆界面接觸面積。一方面，基于腰椎前椎間盤高度高于後椎間盤高度的解剖基礎，從後方植入帶有向前成4°角的融合器比較困難，因此更多地傾向于盡量撐開椎間隙，在植入椎間融合器時後方終闆始終會承受更大的應力而容易導緻後方終闆損傷，使融合器下沉風險增加[10,27]；另一方面，術中進行椎間加壓時椎間後方較椎間前方承受更多的壓縮力，可能導緻過度撐開的前方椎間隙無法得到足夠壓縮力，融合器-終闆界面接觸面減少和應力集中，增加融合器下沉的風險[14,17,19,20]。

（二）椎間融合節段與融合器下沉

不同脊柱節段椎體終闆強度、剛度不同，在胸腰段及腰椎主要表現為椎體節段越高終闆強度、剛度越低，且椎體上終闆較下終闆更低[18]。Le等[1]在一項研究中發現融合節段越靠下融合器下沉率越低，但L4，5節段較L3，4節段下沉率高，與其預期結果不一緻。Kim等[2]發現L5S1節段為融合器下沉的危險因素，認為手術醫生對終闆處理及融合器植入位置的傾向性和下位腰椎承受更大的壓縮負荷是其主要原因。

本研究中，不同手術節段發生融合器下沉的差異無統計學意義，但也有一定的區别，主要表現為L4，5節段較L5S1節段具有較高的發生率，與Le等[1]的結果相似。我們分析原因可能為L4，5節段更容易發生腰椎退變，且L4，5節段終闆多存在Modic改變，使終闆生物力學異常所緻。但此推測可能還需要對術前終闆狀态進行評估才能得到證實。

（三）融合器相關因素與融合器下沉

關于融合器對術後下沉的影響主要涉及融合器材料特性、融合器與終闆接觸面積以及融合器植入位置。Chen等[17]比較了钛網融合器和PEEK融合器，發現钛網融合器具有更高的融合器下沉率（分别為34.5%和5.4%）。他們認為钛網融合器具有明顯高于人體骨皮質彈性模量的缺點，應用于椎間融合術時表現出明顯的應力遮擋效應，容易出現植骨吸收，且融合器與終闆界面接觸面積小而容易出現應力集中。

本組病例均使用PEEK融合器，由同一位高年資醫生完成手術，融合器斜向放置于椎間隙中份，植入深度距椎體後緣約3 mm，盡可能地減少了材料、術者、融合器植入位置對研究的影響。通過單因素分析未發現融合器高度及長度與融合器下沉有關。融合器位置對融合器下沉的影響缺少可靠的臨床研究，我們認為可能原因是融合器植入位置缺乏可靠的評估手段。根據本組經驗，我們推薦斜向植入融合器時适當跨越外圍終闆，并保證植骨量充分，提供一定強度的前方支撐，使用融合器規格堅持'大小合适'的原則。

（四）其他影響融合器下沉的因素

Kim等[2]發現年齡與性别差異并不影響融合器下沉；Marchi等[13]發現随年齡增加融合器下沉程度增加，但并未指出年齡是融合器下沉的影響因素。本研究中納入疾病僅為腰椎間盤突出症伴病變節段失穩與腰椎滑脫症，在盡量減少病種造成的偏倚的條件下，未發現年齡、性别對融合器下沉的影響。

Tempel等[12]認為通過後路固定可有效降低融合器下沉率。生物力學研究也表明，增加椎弓根釘棒可提供更好的力學穩定性，潛在地降低融合器下沉率[28]。本組均采用後方椎弓根釘棒内固定，術後早期予以堅強固定并輔以腰椎支具保護。雖然未對椎弓根固定因素進行分析，但我們認為增加後路椎弓根固定可增加力學穩定性，在一定程度上減少融合器下沉的風險。

三、TLIF手術注意事項及術後融合器下沉的預防

通過本組病例我們認為，為避免術後發生融合器下沉，術中必須注意以下幾點：①手術需由有足夠經驗的術者進行，保證規範操作，術中徹底清除軟骨終闆，保留骨性終闆完整性，尤其是間隙外圍骨性終闆；②術前測量椎間隙高度，以免術中盲目過度撐開導緻融合器下沉[26]；③術中植入融合器時需先行減壓側撐開，再行非減壓側撐開，方便植入；④選擇規格相稱的融合器，堅持'大小合适'而非'甯大勿小'的原則[9]，不可強行放置融合器，以免損傷後方間隙上、下骨性終闆；⑤融合器植入後先行減壓側加壓，再行非減壓側加壓，保證融合器不松動、移位，但也不可過度加壓，以免前方間隙加壓不足導緻加壓應力集中于後方；⑥術中椎弓根螺釘需堅強固定，以免釘棒松動；⑦保證足夠植骨量；⑧術後需腰椎支具保護至少3個月，避免過早負重。

四、研究局限性

本研究病例數有限，未納入骨密度、體重指數等指标，影響融合器下沉的因素分析不夠全面。對骨密度而言，本研究采用腰椎或股骨頸骨密度測量，因骨密度值标準不一而未納入骨密度指标，可能對研究結果産生了一定的影響。本研究為回顧性研究，手術前後沒有常規行CT檢查，因此未納入術前終闆形态學資料，無法明确是否存在潛在的終闆損傷，無法分析終闆形态對融合器下沉的影響。融合器下沉的診斷标準目前尚未統一，本研究對融合器下沉的定義僅為手術融合節段椎間高度丢失值至少2 mm，而事實上融合器下沉是緩慢的持續過程，可能會産生一定的選擇偏倚。

參考文獻（略）