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双节段人工颈椎间盘置换对邻近上位关节突关节影响的生物力学研究和临床观察

房佐忠  
【摘要】: 颈椎病是常见的脊柱退行性疾患。经前路减压、椎体间植骨融合术已成为治疗颈椎病的有效手段,然而,大量的临床和实验研究发现该手术方式由于改变了相邻节段椎间盘内压力、节间运动力学和关节突关节应力,从而导致邻近节段退变。人工颈椎间盘置换术是近年发展的新技术,其目的是替代病变的椎间盘并行使其功能,保留运动节段和减少相邻节段继发性退变,为颈椎病治疗提供了新的途径。单节段人工颈椎间盘置换已有较多的生物力学研究和临床报道,但颈椎病变常累及两个或两个以上节段,双节段人工颈椎椎间盘能否达到正常椎间盘的力学性能要求,尚有待进一步的研究。 颈椎关节突关节具有十分重要的生物力学意义,其主要功能是承受压缩、牵拉、剪切及扭转等不同类型的载荷,双侧关节突关节和椎间盘构成了运动节段的稳定。颈椎病手术后关节突关节退变速度和程度是评估疗效的重要指标之一,而关节突关节退变与其生物力学性能密切相关,因此,对关节突关节内压力的研究具有重要意义。目前,国内外尚未见双节段人工颈椎间盘置换对邻近上位节段关节突关节影响的实验和临床研究。 由于颈椎的生理特点,C_(4/5)和C_(5/6)在生理状况下承受的应力最大,因此,颈椎退变最常发生在这两个节段。本课题从生物力学和临床上对C_(4/5)和C_(5/6)双节段人工颈椎间盘置换对关节突关节的影响进行了研究:(1)探讨新鲜尸体标本C_(4/5)和C_(5/6)椎间盘摘除、椎间融合前路内固定和人工椎间盘置换模型在不同载荷下对C_(4/5)和邻近上位节段C_(3/4)关节突关节内压力的影响;(2)观察C_(4/5)~C_(5/6)双节段人工颈椎间盘置换的早期临床疗效和前路椎间融合术的临床疗效,以及对邻近上位节段关节突关节的影响。 第一部分双节段人工颈椎间盘置换对邻近上位关节突关节压力影响的实验研究 目的探讨双节段颈椎椎间盘摘除、人工椎间盘置换和前路椎间融合内固定对邻近上位节段关节突关节内压力的影响,为临床运用双节段人工颈椎间盘置换提供参考依据。 方法取11具新鲜完整的青壮年下颈段标本,按实验先后分别制成C_(4/5)和C_(5/6)完整组、椎间盘摘除组、椎间盘置换组和C_4~C_6椎间融合组共四组标本模型,在标本上施加轴向、侧弯、前屈和后伸分级载荷,采用自行设计的圆片状微型阻电式压力传感器,分别测量各组各分级载荷下C_(4/5)和邻近上位节段C_(3/4)关节突关节内的压力负荷。比较各组间的压力大小,用SPSS11.5统计软件包进行统计学分析。 结果四组标本模型在轴向、侧弯、前屈和后伸四种工况下,C_(4/5)和C_(3/4)关节突关节内的压力变化分别是:①完整组、摘除组、置换组和融合组C_(3/4)(融合上位节段)压力均随载荷增加而增大;②融合组C_(4/5)(融合节段)关节突关节内压力为0;③人工椎间盘置换组与椎间盘完整组压力接近,无统计学差异(P>0.05);④载荷在100N以下时,椎间盘摘除组小于完整组和置换组相比,均有显著性差异(P<0.05);⑤载荷在100N以上时,椎间盘摘除组大于完整组和置换组,均有显著性差异(P<0.05);⑥融合组C_(3/4)关节突关节内的压力明显大于其它各组,均有显著性差异(P<0.05)。 结论①双节段人工颈椎间盘置换后置换节段C_(4/5)和邻近上位节段C_(3/4)关节突关节内的压力与正常组接近,提示双节段人工颈椎间盘置换符合颈椎正常生物力学要求;②颈椎椎间盘摘除后C_(4/5)和邻近上位节段C_(3/4)关节突关节内的压力在小载荷下降低,但随着载荷增加(大于100N),其压力大于正常组,提示颈椎间盘摘除后,改变了颈椎应力的分布,可能是导致其发生退变或退变加速的原因之一;③C_4~C_6双节段椎间融合内固定后邻近上位节段C_(3/4)关节突关节压力明显增大,可能是导致其发生退变或退变加速的原因之一。 第二部分双节段人工颈椎间盘置换对邻近上位关节突关节影响的早期临床观察 目的观察C_(4/5)、C_(5/6)双节段人工颈椎间盘置换的早期疗效和双节段颈前路融合内固定术的临床疗效,探讨其对邻近上位关节突关节退变的影响。 方法收集双节段颈椎病变而接受手术病例35例,按照手术方式及随访时间分为三组:(1)C_(4/5)、C_(5/6)双节段人工颈椎间盘置换组5例,随访12个月~22个月,平均14.66个月;(2)前路植骨融合内固定短期随访组(融合组一)15例,随访12个月~30个月,平均15.75个月;(3)前路植骨融合内固定中长期随访组(融合组二)15例,随访5年~8年,平均6.75年。记录术前和6月、12个月、2年、5年、末次随访时的JOA分值、Odom评级,X线观察邻近上位节段C_(3/4)活动度,CT扫描分析术后6月、1年、2年和5年手术邻近上位节段C_(3/4)关节突关节的退变程度。运用SPSS11.5统计软件比较分析各组各时段的JOA评分、Odom评级、邻近上位节段活动度和关节突关节的退变程度。 结果1.三组术后各随访段的JOA评分、Odom评级较术前均有提高,差异有统计学意义(P<0.05)。2.术后6月人工椎间盘置换组与融合组一的JOA评分、Odom评级、邻近上位节段活动度和关节突关节的退变程度比较均无统计学差异(P>0.05)。3.融合组一和融合组二术后1年与术后6月的JOA评分、Odom评级和关节突关节的退变程度比较均无统计学差异(P>0.05);但邻近上位节段活动度增大(P<0.05)。4.融合组二术后5年与1年、2年比较,JOA评分、Odom评级改善率降低(P<0.05),邻近上位节段活动度增加(P<0.05),关节突关节的退变率增加(P<0.05)。 结论:1.双节段ACDR是治疗多节段颈椎病的有效方法之一,术后早期疗效满意,邻近上位节段活动度良好,邻近上位关节突关节无明显退变。2.双节段颈前路减压椎体间融合内固定术也是治疗多节段颈椎病的有效手段之一,手术早期邻近上位关节突关节无明显退变;中远期邻近上位关节突关节发生退变,长期过度应力积累可能是导致其退变的原因。3.由于我们的临床病例较少,应用时间尚短,因此,双节段人工颈椎问盘置换术中远期疗效是否优于颈椎前路融合内固定术,尚需进一步的研究。 颈椎的侧块分别向头侧突出的上关节突和向尾侧突出的下关节突以及中间的峡部组成,左右各一。颈椎侧块是侧块螺钉固定技术的基础。因此,作者另对颈椎侧块解剖作了相关研究,通过解剖和影像学测量探讨了颈椎侧块与其周围重要毗邻结构的解剖关系,评价颈椎侧块螺钉固定技术的安全性,为临床颈椎侧块螺钉置入提供解剖学依据; 颈椎侧块的应用解剖与影像学测量及其临床意义 目的:观测正常成人C_3~C_7颈椎侧块与周围重要毗邻结构的解剖关系,评价临床颈椎侧块螺钉固定技术的安全性,为临床颈椎侧块螺钉固定术提供解剖学依据 方法:①选取正常成人颈椎新鲜标本11具和防腐标本10具,观测C_3~C_7颈椎侧块与上、下位神经根的解剖关系(D1和D2);②选取正常成人颈椎侧位X线片40例,测量颈椎侧块上关节突关节面的倾角(α角);③选取20份正常成人颈椎侧块中点水平CT断层扫描片,以侧块中点内侧1mm为0点,测量0点至横突孔外缘的连线与正中矢状面的夹角(β角)、0点至侧块前外侧缘的距离(D3)以及0点至侧块前外侧缘的连线与正中矢状面的夹角(θ角)。 结果:①颈脊神经根自侧块上关节突前外侧穿出,侧块前外侧缘中点至上位神经根的距离很小,平均为2.38-2.77mm;至下位神经根的距离较远,平均为6.72-7.06mm;②C3-C7上关节面倾角值为50.9-59.1°之间,C3>C4>C5<C6<C7,C5倾角最小,C7最大;③侧块中点水平CT断层扫描片测量结果显示:侧块后方中点偏内1mm 0点至横突孔外缘的连线与正中矢状面的夹角在C3-C5为向内倾,均值分别为3.0°、3.2°、2.7°,C6为向外倾,均值为7.1°;0点至侧块前外侧缘的距离为11.8-13.5mm;0点至侧块前外侧缘的连线与正中矢状面的夹角为33.4-34.1° 结论:①根据实体解剖学观测结果,颈椎侧块的上关节突距离上位神经根很近,提示上关节突退变易影响上位神经根,导致上位神经根受压;②根据解剖学观测和影像学测量结果,以侧块后方中点或偏内1mm进钉,保持进钉方向头倾35-45°和外倾10-30°,均不会对椎动脉和神经根构成威胁;③由于侧块的个体差异较大,侧块螺钉内固定术中,为使螺钉获得最大的把持力,实行置钉技术的个体化是有必要的。即根据术前影像学测量结果与术中测深相结合的方法选择置钉方向和螺钉长度。


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