腰椎侧方椎间融合技术治疗成人脊柱畸形的研究进展
2022-03-21 文章来源:中华骨与关节外科杂志 作者:边汉明, 陈超, 高梓唯等 点击量:2328 我要说
来源:《中华骨与关节外科杂志》2022年2月第15卷第2期
作者:边汉明,陈超,高梓唯,马信龙,杨强
医院:天津市天津医院脊柱外科
摘要
侧方入路腰椎椎间融合术(LLIF)是一种较新的腰椎椎间融合技术。该技术已应用于多种脊柱疾病患者的治疗并取得了良好的治疗效果。LLIF作为一种微创手术技术可以显著减少医源性损伤、术中出血和术后并发症。由于LLIF具有一定改善脊柱力线的能力,近期研究试图将其应用于成人脊柱畸形(ASD)的治疗。虽然这一尝试在理论上具有一定的意义及可行性,但目前对于LLIF治疗ASD的适用标准及矫形能力仍存在争议。本文通过文献回顾讨论LLIF在ASD治疗中的适应证、疗效、并发症。
关键词:腰椎;侧方入路椎间融合;成人脊柱畸形
侧方入路腰椎椎间融合术(lateral lumbar interbody fusion, LLIF)又被称为极外侧腰椎椎间融合术(extreme lateral interbody fusion, XLIF)或直接外侧椎间融合术(direct lateral interbody fusion, DLIF),是一种较新颖的微创腰椎椎间融合技术。这种腹膜后外侧手术入路于1998年由McAfee等[1]首次报道,随后Bertagnoli等[2]报道了一种被称为前外侧经腰大肌入路(anterolateral transpsoatic approach, ALPA)的用来置入椎间盘-髓核假体装置的技术。Ozgur等[3]的研究标志着ALPA在腰椎椎间融合中的首次应用。
与传统后路开放椎间融合技术以破坏椎旁肌及损伤后柱为代价实现减压和固定不同,LLIF技术采用直接外侧经腰大肌入路到达脊柱前柱,并置入一个横径较大的椎间融合器以实现椎间隙高度的恢复及神经结构的减压作用。基于LLIF技术生物力学性能良好、医源性组织损伤较少的特性,其已被选择应用于治疗多种脊柱疾病,包括腰椎滑脱、椎管狭窄、椎间孔狭窄、髓核突出、椎间盘退行性疾病等[4-6]。成人脊柱畸形(adult spinal deformity, ASD)作为脊柱外科领域的一大难题,其常见定义为成年患者无特发性脊柱侧凸病史,冠状面Cobb角>20°、脊柱矢状轴>5cm和/或骨盆倾斜角>20°。LLIF技术以更低的手术侵入性及并发症发生率实现了脊柱冠状面及矢状面失衡的矫正和神经结构的减压,许多学者开始探索将其应用于ASD患者的矫形治疗,该尝试在理论上具有一定优势,并且LLIF矫正冠状面畸形的能力已经在一些研究中得到证实;但其恢复矢状面失衡的效果仍然存在一些争议,目前LLIF治疗ASD尚无统一的适用标准。本文回顾相关文献,评估LLIF治疗ASD的疗效及并发症发生率,并讨论其应用的适用情况及局限性,为实现ASD的微创化治疗提供一些参考。
1 LLIF治疗ASD的手术规划及患者选择
为了获得更好的术后结果,针对LLIF的矫形潜力制定最佳的患者选择标准及术前针对具体患者建立个体化的手术方案是必要的。
对于ASD的治疗,临床上的许多分型标准均有一定指导意义。目前使用较为普遍的指导成人脊柱畸形矫形的工具为Lenke-Silva 分型[7]。该分型系统根据临床症状和影像学表现将患者分为6级,并给出对应分级的处理方案。该分型系统中除Lenke-Silva6级需进行截骨外,其余需要腰椎固定及融合的情况均可通过LLIF技术实现,这也反映出LLIF技术治疗ASD的潜力。Berjano等[8]根据畸形所在节段和责任椎间盘水平与侧凸顶椎之间的关系,将ASD分为四种类型,并描述了LLIF技术在各种类型脊柱侧凸中的应用:对于冠状面失衡及矢状面失衡较轻的患者,建议利用LLIF 技术实现短节段的融合进行矫正;对于严重冠状面畸形的患者(冠状面侧凸>30°),建议利用LLIF技术融合整个侧凸节段;对于矢状面失衡的患者,可以在截骨术和后路内固定治疗后,在所有节段或柔韧性差的节段联合LLIF 进行治疗,以增加融合节段的稳定性。另外,在一些矢状面矫形要求较低(<30°)的病例中,建议仅利用LLIF技术配合大角度的cage和后路内固定进行矫正。基于上述分型标准和脊柱微创手术(minimally invasive spine, MIS)(包括LLIF技术)矫正脊柱畸形的能力,Mummaneni等[9]开发并验证了脊柱畸形微创手术分型(minimally invasive spinal deformity surgery algorithm, MISDEF),以帮助脊柱外科医师选择脊柱畸形的最佳手术策略。该分型对于矢状面偏移(sagittal vertical axis,SVA)<6cm或骨盆倾斜角(pelvic tilt, PT)<25°、骨盆投射角与腰椎前凸角之差(lumbar lordosis-pelvic incidence,LL-PI)<30°和胸椎后凸畸形<60°的患者,建议利用MIS技术进行畸形的矫正。Choy等[10]提出并验证了MISDEF 分型的更新版本MISDEF2分型,该版本结合了MIS 技术的最新进展,如脊柱前柱松解重建(anterior column realignment, ACR)技术、可膨胀cage等,扩展了MIS技术在脊柱畸形矫正方面的适用范围[11]。MISDEF2分型提出,对于ASD患者,除了>5个融合节段(包括L5/S1)或>10个需要融合的节段或预先存在多节段内固定的患者,其余所有患者均可以利用MIS技术进行治疗。以上分型对于ASD的微创化治疗均具有一定的指导意义。将这些分型结合起来进行患者的选择和评估及手术的规划可以更好地实现LLIF矫形的潜力和优势。
2 LLIF技术
LLIF 技术并不复杂,具体操作步骤如下:患者全身麻醉后取侧卧位,并于胸椎及大转子平面用胶带将患者固定于手术台上。根据手术目标节段大概位置将手术台相应位置折至一定角度以便于术中更好地暴露目标椎间隙。然后,通过术中正侧位X线透视在体表标记椎间盘前后界及椎间隙位置。
临床上多选择左侧入路以避免血管损伤,但如果患者有冠状面畸形,可选择侧凸的凹侧入路以缩小手术切口。在切开皮肤及皮下组织后,术者需沿患者腹部肌肉纤维方向钝性分离,之后经过腹膜后间隙暴露腰大肌。置入导针,并于C型臂X线机透视下确认手术椎间隙无误后,依次置入扩张套管。置入撑开器,小心适当撑开以暴露目标椎间隙侧前方,C型臂X线机再次透视确认位置无误后,以髓核钳、刮匙切除目标节段椎间盘并仔细清理上下终板。在椎间盘切除及充分的终板准备后,以试模测试选择型号合适的cage,并以自体骨或同种异体骨填充后植入该椎间隙。植入时应注意避免椎间隙的过度填充以防止终板断裂或cage沉降。
LLIF 技术可以是ASD手术治疗的部分或全部,由LLIF实现的前柱融合可以联合后路椎弓根螺钉内固定技术形成更加稳定的结构。对于矢状面失衡程度较为严重的患者,LLIF亦可被考虑作为一期手术以降低患者矢状面畸形程度或在整个矫形手术中作为截骨术及后路脊柱融合技术的补充。LLIF 技术根据整个手术的侵入性及内固定方式的不同分为以下三类:①LLIF stand-alone技术,主要是针对有神经元受压症状的轻度ASD患者进行单节段/短节段前柱融合减压术;②LLIF联合经皮椎弓根螺钉内固定技术(circumferential minimally invasive surgical LLIF,cMIS-LLIF),通过LLIF实现前柱的融合并结合经皮椎弓根螺钉内固定技术实现节段性后路固定;③LLIF联合后路开放技术(杂合技术),将LLIF技术与传统的后路开放手术技术相结合,包括截骨术及后路开放内固定技术[12,13]。其中cMIS-LLIF及杂合技术多用于中重度脊柱畸形的患者。LLIF可在除L5/S1外的所有腰椎节段进行,但L5/S1节段由于髂嵴和腹膜后血管的阻挡而手术难度较大。
近年来,为了解决LLIF对脊柱矢状面矫正能力不足的问题,有学者提出,基于LLIF手术入路的ACR技术具有良好的矢状面矫正能力[14]。该技术可以将前纵韧带松解约75%,从而方便将大角度的cage置入椎间隙以实现腰椎前凸角度的恢复。Virk等[15]对比了ACR技术与经椎弓根截骨技术(pedicle subtraction osteotomy, PSO)的矢状面矫形效果,结果显示ACR在严重矢状面畸形的患者中以更少的失血量取得等同于PSO的矫形效果。
3 LLIF技术的生物力学优势
LLIF技术相比于其他椎间融合技术在生物力学方面也有其独特的优势。首先,LLIF技术是通过腹膜后入路经腰大肌到达目标椎间隙,不会破坏在维持脊柱结构稳定中起重要作用的前、后纵韧带结构。除了避免损伤韧带结构外,LLIF 与传统后路手术相比显著减少手术过程中对于椎旁肌的损伤,对患者姿势、步态、脊柱骨盆参数和健康相关生活质量的改善起到了积极的作用[16]。在cage方面,相比于后路腰椎椎间融合(posterior lumbar interbody fusion,PLIF)和经椎间孔入路腰椎椎间融合(transforaminal lumbar interbody fusion, TLIF),LLIF手术可置入更宽的cage,一方面cage可以与上下终板产生更大的接触面积,从而减小压强;另一方面可以使cage横跨椎体两侧骨骺环从而接触到终板外圈的皮质骨部分,而此部分相比于内侧终板能提供更多的稳定性[17]。因此,LLIF技术在理论上可在一定程度上减少cage沉降的发生率。另外,有限元分析研究表明LLIF相比于PLIF及TLIF技术可显著减少皮质终板及松质骨的应力峰值,有利于维持椎间隙高度和节段性角度的恢复及防止cage 沉降的发生[18]。在畸形矫正方面,LLIF也可通过将cage置于靠前的位置或使用大角度的cage 更大限度地恢复腰椎节段性前凸[19,20]。另外,在轴向旋转畸形矫正方面,有研究发现LLIF技术可矫正约35%的轴向旋转畸形,而这可能与LLIF手术过程中椎间隙高度恢复所造成的前、后纵韧带“拉紧”有关[21]。
综上,LLIF技术的生物力学优势有利于ASD患者的畸形矫正,减少术后并发症及避免肌肉及韧带等生理结构的破坏所带来的负面影响。
4 LLIF技术对脊柱骨盆参数和临床结果的影响及其局限性
虽然LLIF 技术的固定类型、cage型号和患者选择可能不尽相同,但已有多项研究证实其在ASD的治疗中表现出良好的影像学和临床结果。LLIF及其衍生技术治疗ASD的各项研究的影像学和临床结果详见表1。
表1 LLIF技术治疗成人脊柱畸形的影像学和临床疗效
注:LL,腰椎前凸角;PI-LL,骨盆入射角减去腰椎前凸角;PT,骨盆倾斜角;SS,骶骨倾斜角;SVA,脊柱矢状轴;cMIS-LLIF,LLIF联合经皮椎弓根螺钉内固定;ACR,前柱松解重建技术
Phillips等[22]报告了一项随访超过2年的多中心前瞻性研究的影像学和临床结果,共107例退行性脊柱侧凸患者接受LLIF联合单/多节段后路内固定治疗,患者的冠状面Cobb角由术前的20.9°改善至15.2°,腰椎前凸角由27.7°增加至37.6°;在临床结果方面,患者的VAS评分、ODI指数及SF-36 评分结果均有明显改善。Hiyama等[29]也报道了将LLIF stand-alone技术作为ASD治疗的一期手术,并取得了理想的矫形效果。
虽然LLIF技术的发展使其在ASD 的治疗中发挥重要作用,但该技术并不能满足所有ASD患者的矫形需要。Mundis等[32]利用SRS-Schwab整体平衡修正标准将ASD患者分为三组,0 组(SVA<4 cm)、+组(SVA 4.0~9.5 cm)及++组(SVA>9.5 cm),并研究了MIS技术在这三组患者中的效果,其中接受LLIF联合后路经皮椎弓根螺钉固定的手术节段占比分别为78.4%、86.7%及81.8%。其研究结果表明c-MIS技术可显著改善0 组和+组患者的影像学参数及健康相关生活质量评分,但对于矢状面失衡更为严重的++组的有效性还有待商榷。最近一项基于整体形态与平衡(global alignment and proportion, GAP)评分探讨LLIF不联合截骨术在ASD治疗中的合适范围及局限性的研究发现,较差的GAP评分与患者术前俯卧位骶骨倾斜角(sacral slope, SS)较小相关[33]。因此,根据骨盆入射角(pelvic incidence, PI),对于术前俯卧位SS值相比理想值(0.59×PI+9°)较小的患者,建议采用截骨术或其他矢状面矫形能力较强的技术代替LLIF以获得满意的术后脊柱骨盆参数改善。总的来说,决定ASD患者是否适合LLIF的主要因素有矢状面失衡程度、脊柱骨盆参数及畸形活动度。对于不联合截骨术的LLIF 技术,矫正严重的矢状面畸形和脊柱骨盆排列异常是一项技术挑战,后路开放融合术及三柱截骨术可能是目前更合理的选择。
5 并发症
由于手术入路的改变,LLIF相比于传统PLIF技术可显著减少马尾或神经根损伤、硬膜撕裂等椎管内结构损伤相关并发症[34,35]。但其独特的手术入路所带来的特有的并发症亦不可忽视。
5.1 神经损伤
在LLIF的各类并发症中,术后暂时性神经系统相关并发症是最常见的一个。Hijji等[36]发表了一篇包含63篇文章6714例患者的系统综述,发现暂时性神经系统相关并发症的发生率为36.7%,暂时性运动无力、暂时性感觉障碍和暂时性股部疼痛相关症状的发生率分别为14.1%、17.1%和26.5%。尽管这些并发症的发生率较高,但是均可随着时间的流逝得到解决。Pumberger等[37]对接受LLIF治疗的282例患者进行回顾性研究,以确定术后神经功能障碍的发生率和性质,患者术后感觉障碍发生率为28.7%、腹股沟前部/大腿疼痛发生率为41.0%、运动障碍发生率为4.9%,而后随着时间的推移,发生率分别降至1.6%、0.8%、2.9%。另外,临床上LLIF术后患者还常见屈髋无力的发生,多数学者认为这种并发症的发生是手术过程中腰肌损伤的结果,而并非直接的神经损伤,这种并发症也是暂时性的,通常在术后2周左右消失[38,39]。
5.2 内脏血管损伤
尽管腹膜后入路可有效避免腹部内脏血管等结构的损伤,但在LLIF手术过程中仍有可能发生腹部内脏血管损伤相关并发症。在一项包括63项研究共6714例患者的系统综述中,LLIF技术所造成的内脏损伤和血管损伤相关并发症的发生率分别为5.64%和0.81%[36]。有研究表明,脊柱侧凸患者中脊柱的腹膜后血管和椎间盘水平的下方椎体终板之间的重叠随着脊柱弯曲方向、畸形程度和轴向旋转程度的不
同而变化很大[40],因此,术者需在术前通过MRI认真评估相关解剖结构并在术中做到操作尽可能细致,以减少此类并发症的发生。
5.3 cage沉降和假关节形成
对于所有椎间融合技术来说,cage沉降和假关节形成都是极为严重的并发症。当cage沉降发生时,cage可能向下或上终板迁移,甚至向侧面迁移,此时可能导致骨不融合、椎间高度丧失及矢状面或冠状面的失衡。Macki等[41]发表的一篇系统综述统计LLIF技术cage沉降的发生率为10.3%。Le等[42]对140例接受LLIF治疗并植入不同型号cage的患者进行研究并报告其影像学沉降发生率为14.3%,而临床沉降发生率(即植入物沉降伴相关临床症状)为2.1%,并推荐尽可能使用更宽的cage以减少cage沉降的发生。腰椎融合术中不融合或假关节形成的发生率为5%~35%,并且在3个或3个以上节段的长节段融合中的发生率明显增高[43]。有meta分析显示,接受LLIF治疗患者总的假关节形成发生率为5.89%,与其他融合术的发生率近似[44]。综上,与其他椎间融合技术相比,LLIF技术植入物沉降和假关节形成的风险并不高;就此类并发症而言,LLIF对ASD患者而言是一个较为安全的选择。
5.4 腹壁假疝
Dakwar等[45]对LLIF术后的另一并发症腹壁假疝进行了报道。该并发症较为罕见,表现为腹壁的不对称和膨出,认为是髂腹下神经和髂腹股沟神经运动部分失神经支配的结果。手术过程为了避免此类并发症的发生,源自T12神经根的肋下神经应该被保留,因为其支配着腹直肌和腹外斜肌。
5.5 近端交界性后凸(proximal junctional kyphosis,PJK)及近端交界性失败(proximal junctional failure,PJF)的发生
PJK和PJF的发生是影响长节段内固定后远期手术效果的重要因素,也是ASD患者接受翻修手术的重要原因之一。PJK的发生与年龄相关的畸形的进展、韧带复合体的断裂、骨折、内固定失败、退行性椎间盘疾病和/或小关节破坏及退变有关[46]。因此,理论上可以合理地猜想LLIF患者中远期PJK的发生比其他手术要少,因为LLIF技术可以有效避免韧带和脊柱后部结构的破坏。一项多中心的回顾性研究也表明,微创ACR术后PJK 的发生率略低于开放手术,但高于单纯LLIF,并且其发生率随着后柱截骨术的使用而增加。
6 小结
现有的临床研究表明,LLIF在特定的ASD患者中可有效实现神经压迫症状的缓解和脊柱力线失衡的矫正。对于ASD患者,虽然传统后路融合及开放截骨术仍然是大多数医师和患者的第一选择,但临床上对LLIF技术的尝试所得到的良好结果足以证明其在ASD患者中的治疗能力和潜力。目前制约LLIF技术成为ASD主流治疗选择的最主要原因即是其矢状面矫形能力的不足;但是随着其衍生技术的发展,此类问题也已得到了初步的解决。LLIF生物力学优势明显,也更符合现代微创外科的理念,理应在ASD的治疗中被更广泛的使用,但其并发症对最终疗效和患者生活质量的影响亦不容忽视,因此在考虑使用LLIF技术时应严格把控患者适应证,做好充分的术前评估与规划。此外,临床上还需要更多的相关研究以规范LLIF技术在ASD治疗中的患者选择标准和手术策略,使LLIF这一新兴技术能惠及更多ASD患者。
参考文献