【临床论著】经椎间孔单节段腰椎椎间融合术后融合器下沉的危险因素分析

文章来源：中华骨科杂志, 2018,38(3) : 156-163

作者：邓乾兴 欧云生 朱勇 赵增辉 黄秋

摘要

目的

探讨单节段经椎间孔腰椎椎间融合术（transforaminal lumbar interbody fusion，TLIF）术后融合器下沉对临床疗效的影响及其危险因素。

方法

回顾性分析2011年5月至2014年5月采用聚醚醚酮（polyetheretherketone，PEEK）椎间融合器行TLIF手术的患者，于X线片上测量术前及术后各随访时点的手术节段椎间隙高度、节段性前凸角。根据手术节段椎间隙高度在随访期间的丢失值将患者分为融合器下沉组（≥2 mm）与融合器未下沉组（<2 mm）。采用Oswestry功能障碍指数（Oswestry disability index，ODI）、腰腿痛视觉模拟评分（visual analogue scale，VAS）评价临床疗效。对可能影响融合器下沉的因素如年龄、性别、椎间隙高度、节段性前凸角等进行单因素与Logistic回归分析。

结果

36例发生融合器下沉，发生率33.6%（36/107）。融合器下沉组36例，男15例，女21例，平均年龄（52.61±13.82）岁，平均随访（26.33±7.66）个月；融合器未下沉组71例，男28例，女43例，平均年龄（53.80±14.94）岁，平均随访（23.82±8.95）个月。两组患者性别、年龄、疾病病程、随访时间等基本资料的差异无统计学意义。融合器下沉组下沉2.02~5.53 mm，平均（2.79±0.78）mm。单因素分析结果为术前椎间隙高度、术后椎间隙高度、术后节段性前凸角与融合器下沉有关；Logistic回归分析结果为术后椎间隙高度为融合器下沉的危险因素[OR=1.864，95%CI为（1.207，2.879）mm]。术前及术后各随访时点融合器下沉组与融合器未下沉组VAS评分及ODI的差异均无统计学意义。

结论

融合器下沉受术前手术节段椎间隙高度、术后节段椎间隙高度、术后节段性前凸角的影响，其中术后节段椎间隙高度是独立危险因素，椎间隙过度撑开可增加融合器下沉风险。

经椎间孔腰椎椎间融合术（transforaminal lumbar interbody fusion，TLIF）于20世纪80年代开始应用于脊柱退变性疾病的治疗。与前方或正后方入路椎间融合术相比，TLIF术中失血量少、手术时间及住院时间短，可减轻对神经根和硬脊膜的牵拉，保留大部分脊柱后柱结构，在维持脊柱稳定及降低术中、术后并发症发生率方面具有一定的优势。目前TLIF已成为治疗保守治疗无效的伴节段失稳的腰椎间盘突出症、腰椎管狭窄症、退变性或峡部裂性腰椎滑脱症、椎间盘源性腰痛、退变性腰椎侧凸等退变性腰椎疾病的一种术式选择[1,2,3,4,5,6,7]。 TLIF术后的常见并发症包括融合失败、内固定松动与断裂、邻近节段退变、融合器移位及骨溶解等[8,9]。随着对椎间融合术认识的不断深入，融合器下沉也得到广泛关注[10,11,12,13]。融合器下沉是在随访中出现的一种影像学改变，在X线片上主要表现为手术融合节段椎间隙高度丢失，一般认为椎间隙高度丢失至少2 mm可定义为融合器下沉[14,15]；在CT上主要表现为融合器塌陷至邻近终板[1,10,16]。融合器下沉后部分患者可出现腰痛、神经麻痹症状再发，或引起内固定失败，导致再手术率增加。 融合器下沉受多种因素影响，不同的椎间融合节段、椎间融合器的材料特性、融合器的位置、椎间隙撑开高度、骨密度等因素均对融合器下沉产生影响[1,2,10,11,12,14,16,17,18,19,20]。但对这些因素目前还存在争议，尤其是椎间隙撑开高度是否影响融合器下沉缺少临床数据支持。Yang等[21]指出椎间隙过度撑开可导致融合器下沉。为避免过度撑开椎间隙，Le等[1]和Malham等[10]均推荐在腰椎椎间融合术中使用高度8~12 mm的融合器。但既往研究并未详细分析椎间隙撑开高度与融合器下沉的关系及融合器下沉对临床疗效的影响[1,3,16,22,23,24]。 本研究通过对采用聚醚醚酮（Polyetheretherketone，PEEK）椎间融合器行TLIF手术的病例进行回顾性分析，根据手术节段椎间隙高度在随访期间的丢失值将患者分为融合器下沉组（≥2 mm）与融合器未下沉组（<2 mm），比较两组患者术后早期临床疗效，并对融合器下沉的相关因素进行单因素与Logistic回归分析。研究目的：①探讨TLIF术后融合器下沉对术后早期临床疗效的影响；②探讨影响TLIF术后融合器下沉的危险因素；③总结TLIF手术操作注意事项并提出术后融合器下沉的预防措施。 资料与方法

一、纳入与排除标准

纳入标准：①临床诊断为腰椎间盘突出症伴病变节段失稳或腰椎滑脱症；②采用PEEK椎间融合器行TLIF手术；③手术节段为单节段；④随访资料完整。

排除标准：①患者有骨质疏松症；②合并脊柱感染、骨折或肿瘤；③手术节段椎体压缩超过1/2或后凸畸形；④长期服用激素者。

二、一般资料

2011年5月至2014年5月，根据纳入及排除标准共107例患者纳入研究。男43例，女64例；年龄15~84岁，平均（53.40±14.52）岁。腰椎间盘突出症伴病变节段失稳79例，腰椎滑脱症28例。手术节段：L1，22例，L3，44例，L4，559例，L5S142例。

所有患者均有持续腰痛症状，94例伴有神经功能症状。术前行腰椎正侧位及动力位X线片、MR检查及骨密度测量（腰椎或股骨颈），骨性椎管狭窄或腰椎滑脱者完善腰椎CT扫描及三维重建。X线检查显示椎间隙高度有所降低及骨质增生，28例存在病变节段不同程度的脊柱滑脱；腰椎间盘突出症患者动力位X线提示病变节段腰椎失稳（椎间角度变化>11°）。腰椎MRI显示病变节段椎间盘退变，椎间隙高度下降，其中94例有不同程度的神经或硬膜囊受压。滑脱患者中13例行CT检查示椎弓根峡部断裂，其余为退变性滑脱。

三、手术方法

TLIF手术参考文献[4]，由同一高年资医生主刀完成。以L4，5间隙手术为例。

全身麻醉，患者俯卧位，胸腹部垫软垫，悬空腹部。术前以'C'型臂X线机定位L4，5手术节段，腰椎后路正中切口，依次切开皮肤、皮下组织、骶棘肌筋膜，骨膜下剥离骶棘肌，显露L4，5手术节段棘突、椎板、关节突关节等解剖结构。分别于L4、L5椎体植入双侧椎弓根螺钉，透视确定椎弓根螺钉位置良好后放置后路钛棒临时固定（滑脱患者采用提拉复位法）。减压侧咬除部分L4，5椎板、关节突关节，行开窗、潜行减压，将咬下的部分骨质制作成自体颗粒骨，以备填充融合器并植骨。彻底清理手术节段椎间盘组织，硬膜囊或神经根充分减压，刮除软骨终板直至骨性终板少许渗血。撑开椎间隙，以融合器试模确定椎间融合器大小，生理盐水冲洗椎间隙。将填充融合器后剩余的颗粒骨植入椎间隙前方，再将填充自体颗粒骨的PEEK椎间融合器（图1，山东威高骨科有限公司，中国）斜行植入椎间隙，适当跨越终板，植入深度距椎体后缘约3 mm。依次加压减压侧、非减压侧椎弓根螺钉并锁紧，确定无融合器及内固定松动，透视确认内植物位置。冲洗切口，明胶海绵止血，安放负压引流管，逐层缝合，无菌敷料包扎固定。

图1　填充自体颗粒骨的PEEK椎间融合器，存在向前方成角约4°（灰黑点示前方）

四、术后处理

术后24~48 h应用抗生素预防感染，72 h内甘露醇及小剂量激素脱水治疗。引流量小于30 ml/24 h后拔除引流管，即复查腰椎X线片。卧床期间行下肢直腿抬高训练，术后第3天可佩戴腰椎支具下床适当活动。术后第10~14天拆线，佩戴支具3个月，可行低强度日常活动，避免剧烈运动。

术后1、3、6、12个月及末次随访复查腰椎X线片，当患者腰痛加重至中度时复查两组腰椎CT或MRI。

五、影像学评估

通过放射科影像学资料处理系统Carestream software 10.0（Carestream Health，Eastman Kodak，美国），计算术前及术后各随访时点融合节段椎间隙高度（intervertebral space height，IH）和节段性前凸角（segmental angle，SA）[25]。测量前IH、中IH、后IH，取平均值即为融合节段IH；SA为相邻上、下椎体上终板与下终板之间的角度（图2）。IH矫正值为术后1周内IH与术前IH的差值，IH丢失值为术后1周内IH与随访期间所测IH的差值，SA矫正值为术后1周内SA与术前SA的差值，SA丢失值为术后1周内SA与随访期间所测SA的差值。在随访期间IH丢失值≥2 mm定义为椎间融合器下沉[14,15]。

图2　融合节段椎间隙高度和节段性前凸角测量方法。椎间隙高度为前、中、后椎间隙高度的平均值[（AIH+MIH+PIH）/3]，节段性前凸角为相邻上、下椎体上终板与下终板之间的角度（SA）

六、疗效评价指标

记录术前、术后1周、术后1年Oswestry功能障碍指数（Oswestry disability index，ODI）、疼痛视觉模拟评分（visual analogue scale，VAS），评估临床疗效。

七、统计学分析

应用SPSS 19.0统计软件（SPSS，美国）进行统计学处理。患者年龄、病程、手术时间、出血量、随访时间、IH、SA等计量资料以均数和标准差表示，融合器下沉组与融合器未下沉组的组间比较采用成组设计资料t检验。两组患者性别、手术节段、cage高度及长度的比较采用卡方检验或非参数秩和检验。对两组年龄、性别、手术节段、cage高度及长度、疾病种类、IH及SA中差异有统计学意义的变量行Logistic多元回归分析。检验水准α值取双侧0.05。

结果

一、两组基线资料的比较

本组107例患者随访12~47个月，平均（24.66±8.59）个月。融合器下沉组与融合器未下沉组患者性别、年龄、病程、诊断、手术时间、出血量、随访时间的差异无统计学意义（P>0.05，表1）。

二、融合器下沉对早期临床疗效的影响

两组患者术后1周VAS评分及ODI均较术前改善，术后1年随访时临床疗效得到较好地维持。随访期间2例患者出现中度腰痛，行CT检查发现椎间植骨骨溶解，植骨未融合，其余患者无腰腿疼痛复发、融合器移位等内植物相关并发症。融合器下沉组与融合器未下沉组术前、术后1周、术后1年随访时VAS评分及ODI的差异均无统计学意义（P>0.05，表2）。

三、融合器下沉影响因素的单因素分析

36例发生融合器下沉，融合器下沉发生率33.6%（图3）。融合器下沉组下沉2.02~5.53 mm，平均（2.79±0.78）mm。L4，5节段发生率最高（39.0%，23/59），其次为L5S1节段（28.6%，12/42）。不同随访时点融合器下沉发生率为术后3个月9.3%（10/107）、术后6个月16.8%（18/107）、术后1年23.4%（25/107）。椎间融合器高度8 mm、10 mm、12 mm者分别有1例、25例、10例发生融合器下沉，椎间融合器长度22 mm、24 mm、26 mm者分别有32例、3例、1例发生融合器下沉。

图3　女，49岁，L4腰椎滑脱症，采用PEEK融合器行TLIF手术　A　术前腰椎侧位X线片示L4椎体滑脱　B　术后1周腰椎侧位X线片示椎弓根钉棒及融合器位置好，滑脱复位　C　术后6个月腰椎侧位X线片示椎间高度未见明显下降　D　术后1年腰椎侧位X线片示椎间隙高度轻度下降，融合器下沉至终板　E，F　术后1年腰椎CT冠状面及矢状面重建片可见椎间植骨未完全融合，终板有骨溶解发生，融合器下沉

融合器下沉组的术前IH、术后IH、术后SA均大于融合器未下沉组，差异有统计学意义（P<0.05，表3）。

四、融合器下沉的危险因素

经Logistic回归分析，术后IH是影响融合器下沉的独立危险因素（OR=1.864，P=0.005，表4）。

讨论

一、术后融合器下沉与临床疗效的关系

融合器下沉的实际临床意义尚不明确。从本研究结果看，融合器下沉组与未下沉组术前腰腿痛VAS评分及ODI无明显差异，术后1周、术后1年的差异也无统计学意义，说明融合器下沉与早期临床疗效尚无确切关系。可能原因为本组融合器下沉程度较轻（下沉2.02~5.53 mm），随访时间较短，神经或硬膜囊减压效果得到较好地维持，未发生内植物相关并发症。我们认为融合器下沉是宿主骨与移植骨通过融合器-终板界面缓慢、长期相互融合的过程，其发生时点难以明确，临床表现不典型，临床结局可能与融合率、神经或硬膜囊减压程度、脊柱平衡、背部肌肉力量等多种因素有关[11,23]。而严重的融合器下沉（大于6 mm）会对临床疗效产生影响，术后椎间高度过度丢失将导致椎间隙塌陷，腰腿疼痛、麻木等症状复发，从而使再手术率增高，文献报道再手术率可达48%[12,22,23]。

二、影响TLIF术后融合器下沉的危险因素

（一）椎间隙撑开高度及角度变化与融合器下沉

Yang等[21]指出椎间隙过度撑开可导致融合器下沉，Le等[1]和Malham等[10]均推荐在腰椎椎间融合术中使用高度为8~12 mm的融合器。本研究中单变量分析结果显示术前手术节段椎间隙高度、术后椎间隙高度、术后节段性前凸角是融合器下沉的影响因素，而Logistic回归分析显示术后椎间隙高度是融合器下沉的独立危险因素。这一结果说明椎间隙高度在融合器下沉中具有重要作用，椎间隙过度撑开会增加融合器下沉的风险，与文献观点一致[26]。融合器下沉组中使用8 mm、10 mm、12 mm高度融合器者分别为1例、25例、10例，术后椎间隙高度平均为（13.70±1.80）mm，高于所用融合器的最高高度12 mm，说明术后存在椎间隙过度撑开。结合单变量分析结果，由于加压时生物力学的不平衡性，融合器下沉组术后节段性前凸角大于未下沉组，差异有统计学意义，进一步说明术后椎间隙前方存在过度撑开或前方压缩不够。

椎间隙高度只是影像学的一个测量指标，我们认为更本质的原因是融合器对终板的损伤以及融合器-终板界面接触面积。一方面，基于腰椎前椎间盘高度高于后椎间盘高度的解剖基础，从后方植入带有向前成4°角的融合器比较困难，因此更多地倾向于尽量撑开椎间隙，在植入椎间融合器时后方终板始终会承受更大的应力而容易导致后方终板损伤，使融合器下沉风险增加[10,27]；另一方面，术中进行椎间加压时椎间后方较椎间前方承受更多的压缩力，可能导致过度撑开的前方椎间隙无法得到足够压缩力，融合器-终板界面接触面减少和应力集中，增加融合器下沉的风险[14,17,19,20]。

（二）椎间融合节段与融合器下沉

不同脊柱节段椎体终板强度、刚度不同，在胸腰段及腰椎主要表现为椎体节段越高终板强度、刚度越低，且椎体上终板较下终板更低[18]。Le等[1]在一项研究中发现融合节段越靠下融合器下沉率越低，但L4，5节段较L3，4节段下沉率高，与其预期结果不一致。Kim等[2]发现L5S1节段为融合器下沉的危险因素，认为手术医生对终板处理及融合器植入位置的倾向性和下位腰椎承受更大的压缩负荷是其主要原因。

本研究中，不同手术节段发生融合器下沉的差异无统计学意义，但也有一定的区别，主要表现为L4，5节段较L5S1节段具有较高的发生率，与Le等[1]的结果相似。我们分析原因可能为L4，5节段更容易发生腰椎退变，且L4，5节段终板多存在Modic改变，使终板生物力学异常所致。但此推测可能还需要对术前终板状态进行评估才能得到证实。

（三）融合器相关因素与融合器下沉

关于融合器对术后下沉的影响主要涉及融合器材料特性、融合器与终板接触面积以及融合器植入位置。Chen等[17]比较了钛网融合器和PEEK融合器，发现钛网融合器具有更高的融合器下沉率（分别为34.5%和5.4%）。他们认为钛网融合器具有明显高于人体骨皮质弹性模量的缺点，应用于椎间融合术时表现出明显的应力遮挡效应，容易出现植骨吸收，且融合器与终板界面接触面积小而容易出现应力集中。

本组病例均使用PEEK融合器，由同一位高年资医生完成手术，融合器斜向放置于椎间隙中份，植入深度距椎体后缘约3 mm，尽可能地减少了材料、术者、融合器植入位置对研究的影响。通过单因素分析未发现融合器高度及长度与融合器下沉有关。融合器位置对融合器下沉的影响缺少可靠的临床研究，我们认为可能原因是融合器植入位置缺乏可靠的评估手段。根据本组经验，我们推荐斜向植入融合器时适当跨越外围终板，并保证植骨量充分，提供一定强度的前方支撑，使用融合器规格坚持'大小合适'的原则。

（四）其他影响融合器下沉的因素

Kim等[2]发现年龄与性别差异并不影响融合器下沉；Marchi等[13]发现随年龄增加融合器下沉程度增加，但并未指出年龄是融合器下沉的影响因素。本研究中纳入疾病仅为腰椎间盘突出症伴病变节段失稳与腰椎滑脱症，在尽量减少病种造成的偏倚的条件下，未发现年龄、性别对融合器下沉的影响。

Tempel等[12]认为通过后路固定可有效降低融合器下沉率。生物力学研究也表明，增加椎弓根钉棒可提供更好的力学稳定性，潜在地降低融合器下沉率[28]。本组均采用后方椎弓根钉棒内固定，术后早期予以坚强固定并辅以腰椎支具保护。虽然未对椎弓根固定因素进行分析，但我们认为增加后路椎弓根固定可增加力学稳定性，在一定程度上减少融合器下沉的风险。

三、TLIF手术注意事项及术后融合器下沉的预防

通过本组病例我们认为，为避免术后发生融合器下沉，术中必须注意以下几点：①手术需由有足够经验的术者进行，保证规范操作，术中彻底清除软骨终板，保留骨性终板完整性，尤其是间隙外围骨性终板；②术前测量椎间隙高度，以免术中盲目过度撑开导致融合器下沉[26]；③术中植入融合器时需先行减压侧撑开，再行非减压侧撑开，方便植入；④选择规格相称的融合器，坚持'大小合适'而非'宁大勿小'的原则[9]，不可强行放置融合器，以免损伤后方间隙上、下骨性终板；⑤融合器植入后先行减压侧加压，再行非减压侧加压，保证融合器不松动、移位，但也不可过度加压，以免前方间隙加压不足导致加压应力集中于后方；⑥术中椎弓根螺钉需坚强固定，以免钉棒松动；⑦保证足够植骨量；⑧术后需腰椎支具保护至少3个月，避免过早负重。

四、研究局限性

本研究病例数有限，未纳入骨密度、体重指数等指标，影响融合器下沉的因素分析不够全面。对骨密度而言，本研究采用腰椎或股骨颈骨密度测量，因骨密度值标准不一而未纳入骨密度指标，可能对研究结果产生了一定的影响。本研究为回顾性研究，手术前后没有常规行CT检查，因此未纳入术前终板形态学资料，无法明确是否存在潜在的终板损伤，无法分析终板形态对融合器下沉的影响。融合器下沉的诊断标准目前尚未统一，本研究对融合器下沉的定义仅为手术融合节段椎间高度丢失值至少2 mm，而事实上融合器下沉是缓慢的持续过程，可能会产生一定的选择偏倚。

参考文献（略）