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X-Stop棘突间撑开器对老年腰椎管狭窄症病人手术节段和邻近节段脊椎的三维运动生物力学分析及临床疗效评价

万宗淼  
【摘要】:目的 探讨X-Stop棘突间撑开器治疗老年退变性腰椎管狭窄症的治疗机制和量化分析对手术节段和邻近节段椎体的生物力学影响以及评价X-Stop棘突间撑开器的临床疗效。 背景 近些年来,X-Stop棘突间撑开器已经流行地运用于治疗老年退变性腰椎管狭窄症,并且报道了较好的短中期临床疗效。然而对X-Stop棘突间撑开器的生物力学效应大多是一些人尸体标本实验和少数采用二维实验方法的体内实验研究。对于X-Stop在腰椎管狭窄症病人体内如何发挥作用及是否会影响手术的上下邻近节段椎体的运动生物力学仍然不是很清楚。在该研究中,我们采用新颖的实验方法即双C型臂正交成像系统(DFIS)结合3维椎体模型-2维荧光图像数字化配准技术(3D-2D),进行定量分析研究X-Stop棘突间撑开器的在体生物力学效应。 方法 10例准备X-Stop手术治疗的退变性腰椎管狭窄症病人,纳入了该实验研究,其中8例完成了全部的在体生物力学实验研究,9例病人完成了术前和术后平均半年的临床问卷调查,包括ODI下腰痛评分(Oswenstry disability index),短表-12项调查(SF-12)和欧洲五维度健康量表(EuroQol-5dimensions)。术前7例病人腰骶椎经CT扫描,1例病人腰骶椎经MRI特殊序列扫描。然后将腰骶椎矢状面图像导入Rhinoceros4.0(Robert McNeelAssociates, Seattle, WA)软件中给L2至S1的每一椎体进行三维模型重建。在X-Stop棘突间撑开器手术之前和术后平均7个月,让参与的所有受试者接受采用双C型臂机正交摄像,并同时做7种功能性体位运动包括站直立位,最大左侧旋转,最大右侧旋转,最大左侧屈曲,最大右侧屈曲,最大后伸位,最大前屈位。手术前后,不同体位的各个椎体(L2-S1),在Rhinoceros的两个虚拟窗口内做3维椎体模型-2维图像(3D-2D)的数字化手动配准。然后在这种模拟出来的腰骶椎体三维模型上,测量X-Stop棘突间撑开器对手术节段和上下相邻节段椎体的生物力学变化,包括:1,用迭代近邻点(ICP)算法测量棘突的运动学变化;2,测量手术节段椎体和相邻节段椎体的6自由度(6-DOF)运动学变化即主维活动度和位移,伴随活动度和位移;3,量化X-Stop棘突间撑开器在腰椎管狭窄节段产生的“前屈”效应大小;4,测量手术节段和相邻节段椎间孔大小(面积,高度和宽度),节段性椎管长度和椎间盘前后缘高度等变化。另外,我们采用Prolo功能状态评分,回顾性比较分析了20例经X-Stop棘突间撑开器治疗的腰椎管狭窄症病人和25例经传统的椎板开窗术治疗的腰椎管狭窄症病人的临床疗效。 结果 运动学测量:X-Stop棘突间撑开器手术后,当病人躯干处于站直立位,左侧旋转位,后伸位和前屈位时,手术节段的棘突间垂直最短距离分别显著(p0.05)增加1.5毫米,1.2毫米,1.3毫米和1.1毫米;植入节段的棘突间水平最短距离在全部功能性体位时都没有显著的变化(p0.05)。X-Stop棘突间撑开器手术后,手术节段椎体的后伸主维活动度显著(p0.05)减少50.2%,而手术节段椎体的前屈位,左右旋转和左右侧屈的主维活动度没有显著(p0.05)受到限制。X-Stop棘突间撑开器手术后,当病人躯干处以站直立位,后伸位和右侧屈位时,手术节段显著地(p0.05)分别产生了1.7±1.7度,2.8±3.2度和1.9±2.0度前屈角。 形态学测量:X-Stop棘突间撑开器手术后,当病人躯干处于后伸位时,手术节段双侧椎间孔的面积平均显著(p0.05)增加了32.9%(或32毫米2),宽度平均增加了24.4%(或1.1毫米,p=0.06);当病人躯干处于站直立位和后伸位时,手术节段双侧椎间孔的高度分别显著(p0.05)增加1.2毫米和1.8毫米。X-Stop棘突间撑开器手术后,当病人躯干处于站直立位,后伸位和前屈位时,手术节段的节段性椎管长度分别显著(p0.05)增加1.1毫米,1.2毫米和0.9毫米。X-Stop棘突间撑开器手术后,手术节段的椎间盘前缘的高度,当病人躯干处于站直立位时,显著(p0.05)减小1.4毫米。 邻近节段:X-Stop棘突间撑开器植入的上下邻近节段,棘突间垂直和水平最短距离,椎体的主维活动度,伴随活动度和位移,椎间孔的面积,宽度与高度,节段性椎管的长度,椎间盘前后缘的高度都没有出现显著(p0.05)的变化。 临床疗效(标准问卷):9例X-Stop棘突间撑开器治疗的病人,术后半年与手术之前相比,ODI下腰痛评分显著(p0.05)下降29.7%,欧洲五维度健康状态视觉模拟评分显著(p0.05)提高21.4%。 临床疗效(回顾性非随机对照):20例X-Stop棘突间撑开器治疗组病人和25例传统椎板减压手术的病人相比,Prolo功能状态评分在术后6周,1年和末次随访时都没有出现统计学差异。两种手术方式都能显著地(p0.05)改善腰椎管狭窄病人的临床症状。 结论 1,生物力学研究显示,X-Stop棘突间撑开器对老年腰椎管狭窄症病人能在站立位和后伸位时显著的产生生物力学效应:手术节段棘突显著地垂直方向撑开1.1至1.5毫米,产生约2度至3度的前屈角,椎间孔的大小有显著地增大。但也引起了椎间盘的前缘高度的显著的降低。X-Stop棘突间撑开器不会对手术的上下邻近节段椎体产生显著的生物力学干扰。 2,临床疗效显示,X-Stop棘突间撑开器可以有效地治疗老年腰椎管狭窄症的病人,并且可以取得类似于传统的椎板开窗术的临床疗效。 3,双C型臂正交成像系统结合3D-2D数字化配准的实验方法可以准确的测量腰椎手术前后的三维运动生物力学变化。


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