人工颈椎间盘置换:置换节段活动度及相邻节段退变分析

陈渲宇;初冬;伍骥;郑超;黄蓉蓉;崔玉明;尚咏;范恒华;虞攀峰;赵旭红

【摘 要】BACKGROUND:In recent years,artificial cervical disc replacement surgery as a new method for the treatment of cervical disease has gradualy been accepted and understood,but relevant complications have gradualy attracted attention.OBJECTIVE:To investigate the clinical outcomes of artificial cervical disc replacement in the treatment of cervical disease and the range of motion of the replacement segment.METHODS: A total of 25 patients with artificial cervical disc replacement in the treatment of cervical spondylosis,who were treated in the Department of Orthopedics,Air Force General Hospital of Chinese PLA from August 2006 to April 2012,were enroled in this study,including 15 males and 10 females,aged 31-76 years,averagely 51.04 years.There were 6 cases of double segments and 19 cases of single segment.They were folowed up for 24 to 93 months.Clinical results were assessed using the Japanese Orthopaedic Association score,cervical dysfunction index and pain visual analog scale scores.Imaging was used to observe range of motion,cervical curvature,heterotopic ossification,and degeneration of adjacent

segments.RESULTS AND CONCLUSION:Neurological function in al patients was improved to different degrees.One case suffered from mild heterotopic ossification,but no clinical symptoms were found.No

significant difference in range of motion of surgical segment,and range of motion of upper and lower adjacent segments was detected between pre-

replacement and final folow-up results (P＞0.05).No significant difference in range of motion of C2-C7 was found between pre-replacement and final folow-up results (P＞0.05).Japanese Orthopaedic Association score,cervical dysfunction index and pain visual analog scale scores were significantly improved during final folow-up compared with pre-replacement (P＜0.05).These results indicated that artificial cervical disc replacement in the treatment of cervical disease can achieve better clinical efficacy,can keep the range of motion of replacement segment and avoid the accelerated degeneration of adjacent segments.%背景:近年来人工颈椎间盘置换作为一种新的修复颈椎病的方法逐步被人们接受和了解,但与其相关的并发症也逐步引起重视.目的:探讨人工颈椎间盘置换修复颈椎病的临床效果及置换节段的活动度.方法:选取解放军空军总医院骨科2006年8月至2012年4月收治的25例使用人工颈椎间盘置换修复颈椎病的患者,男15例,女10例;年龄31-76岁,平均51.04岁;6例双节段,19例单节段.随访24-93个月,临床效果采用日本骨科学会评分、颈椎功能障碍指数、疼痛目测类比评分进行评定,采用影像学观察置换节段活动度、颈椎曲度、异位骨化以及相邻节段的退变情况等一系列变化.结果与结论:所有患者神经系统功能均有不同程度的改善,1 例出现轻微异位骨化,但无任何临床症状.置换前手术节段活动度、上下相邻节段活动度与末次随访比较差异无显著性意义(P＞0.05);置换前C2-C7活动度与末次随访时比较差异无显著性意义(P＞0.05);末次随访日本骨科学会评分、目测类比评分及颈椎功能障碍指数均较置换前显著改善,差异有显著性意义(P＜0.05).提示人工颈椎间盘置换修复颈椎病可以取得较好的临床效果,同时可以保持置换节段的活动度,避免相邻节段的加速退变. 【期刊名称】《中国组织工程研究》

【年(卷),期】2015(019)017 【总页数】5页(P2672-2676)

【关键词】植入物;人工假体;人工颈椎间盘置换;颈椎病;活动度;随访研究 【作 者】陈渲宇;初冬;伍骥;郑超;黄蓉蓉;崔玉明;尚咏;范恒华;虞攀峰;赵旭红 【作者单位】解放军空军总医院,北京市 100149;大连医科大学,辽宁省大连市 116044;解放军空军总医院,北京市 100149;解放军空军总医院,北京市 100149;解放军空军总医院,北京市 100149;解放军空军总医院,北京市 100149;解放军空军总医院,北京市 100149;解放军空军总医院,北京市 100149;解放军空军总医院,北京市 100149;解放军空军总医院,北京市 100149;解放军空军总医院,北京市 100149 【正文语种】中 文 【中图分类】R318 文章亮点：

1文章针对目前有关颈椎间盘置换后的活动度以及并发症这些普遍关注的问题进行了研究，并且患者年龄跨度大，试验结果具有普遍性。结果证实人工颈椎间盘置换后可以保留两椎体间的活动度，防止相邻节段退变的发生。

2人工假体依然无法完全模拟人体椎间盘，还有很多问题需要解决，尚不能完全替代传统经典融合治疗。

目的：探讨人工颈椎间盘置换修复颈椎病的临床效果及置换节段的活动度。 方法：选取解放军空军总医院骨科2006年8月至2012年4月收治的25例使用人工颈椎间盘置换修复颈椎病的患者，男15例，女10例；年龄31-76岁，平均51.04岁；6例双节段，19例单节段。随访24-93个月，临床效果采用日本骨科

学会评分、颈椎功能障碍指数、疼痛目测类比评分进行评定，采用影像学观察置换节段活动度、颈椎曲度、异位骨化以及相邻节段的退变情况等一系列变化。 结果与结论：所有患者神经系统功能均有不同程度的改善，1例出现轻微异位骨化，但无任何临床症状。置换前手术节段活动度、上下相邻节段活动度与末次随访比较差异无显著性意义(P>0.05)；置换前C2-C7活动度与末次随访时比较差异无显著性意义(P>0.05)；末次随访日本骨科学会评分、目测类比评分及颈椎功能障碍指数均较置换前显著改善，差异有显著性意义(P<0.05)。提示人工颈椎间盘置换修复颈椎病可以取得较好的临床效果，同时可以保持置换节段的活动度，避免相邻节段的加速退变。

陈渲宇，伍骥，郑超，黄蓉蓉，崔玉明，尚咏，范恒华，虞攀峰，赵旭红，初冬.人工颈椎间盘置换：置换节段活动度及相邻节段退变分析[J].中国组织工程研究，2015，19(17):2672-2676.

OBJECTIVE:To investigate the clinical outcomes of artificial cervical disc replacement in the treatment of cervical disease and the range of motion of the replacement segment.

METHODS:A total of 25 patients with artificial cervical disc replacement in the treatment of cervical spondylosis, who were treated in the Department of Orthopedics,Air Force General Hospital of Chinese PLA from August 2006 to April 2012,were enrolled in this study,including 15 males and 10 females,aged 31-76 years,averagely 51.04 years.There were 6 cases of double segments and 19 cases of single segment.They were followed up for 24 to 93 months.Clinical results were assessed using the Japanese Orthopaedic Association score,cervical dysfunction index and pain visual analog scale scores.Imaging was used to observe range of motion,cervical

curvature,heterotopic ossification,and degeneration of adjacent segments. RESULTS AND CONCLUSION:Neurological function in all patients was improved to different degrees.One case suffered from mild heterotopic ossification,but no clinical symptoms were found.No significant difference in range of motion of surgical segment,and range of motion of upper and lower adjacent segments was detected between pre-replacement and final follow-up results(P>0.05).No significant difference in range of motion ofC2-C7was found between pre-replacement and final follow-up results(P>0.05).Japanese Orthopaedic Association score,cervical dysfunction index and pain visual analog scale scores were significantly improved during final follow-up compared with pre-replacement(P<0.05).These results indicated that artificial cervical disc replacement in the treatment of cervical disease can achieve better clinical efficacy,can keep the range of motion of replacement segment and avoid the accelerated degeneration of adjacent segments.

Chen XY,Wu J,Zheng C,Huang RR,Cui YM,Shang Y,Fan HH,Yu PF,Zhao XH,Chu D.Artificial cervical disc replacement:range of motion of

replacement segment and degeneration of adjacent segments.Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu.2015;19(17):2672-2676.

近年来人工颈椎间盘置换作为颈椎病的一种新的修复方式逐渐被学者们所了解，相对于传统经典前路融合手术，其最大的特点在于可以有效的保持置换节段的活动度而避免因经典融合导致的相邻节段退变。同时，越来越多的学者们也认识到，传统融合治疗单纯的解除因椎间盘突出而造成的对脊髓或者神经根的压迫，并不能真正解决患者的颈部疾病，随着术后时间的延长，人体颈部的生物力学发生改变，包括

应力、剪切力在内的多种因素的改变直接作用于颈椎，从而使颈椎发生一些改变，使诸如进行性退变在内的多种并发症相继出现，困扰着医生与患者。

人工颈椎间盘假体的出现，其核心就在于弥补传统手术的不足，但其目前尚不能完全取代传统融合治疗，原因在于修复方案目前尚不能完全克服传统手术的缺点，并且与其自身相关的并发症也逐步出现，如异位骨化、假体下沉、或者假体本身的问题等，这些都急待解决，但不可否认，人工颈椎间盘置换的效果也是明显的。John等[1]在对颈椎间盘置换为期2年的随访结果证明，该修复方式是一种可以在住院患者中可行的可替代较早颈椎间盘切除和融合治疗颈椎病的方法，且置换后早期效果满意。目前国内外对人工颈椎间盘置换的短期疗效报道较多，但中长期随访报道相对较少，因其毕竟是一种新兴的修复方式，很多临床医生尚不能完全接受。 文章选取解放军空军总医院骨科2006年8月至2012年4月应用人工间盘置换修复颈椎病的患者共计25例，样本年龄跨度大，有利于对各个年龄段的患者进行对比研究，作者对其疗效进行了24-93个月的随访。 设计：对比观察试验。

时间及地点：于2006年8月至2012年4月在解放军空军总医院骨科完成。 对象：收集解放军空军总医院2006年8月至2012年4月收治的单节段、多节段神经根及脊髓型颈椎病患者共计25例，男15例，女10例；年龄31-76岁，平均51.04岁；置换后随访时间为24-93个月；6例双节段，19例单节段(表1)。其中脊髓型12例，神经根型13例。均为置换前保守治疗超过3个月，症状没有明显缓解且出现进行性加重，严重影响生活与工作的患者。置换前检查包括颈椎正侧位及功能位，CT、MRI。检查结果显示，病变节段均有不同程度的退变，但活动度尚可，未发现颈椎不稳，且椎间盘不同程度突出，MRI显示病变节段信号改变。

纳入标准：①存在手术适应证，无禁忌证。②年满18周岁。③置换C3-7椎间盘。

④患者对治疗及试验方案知情同意，且得到医院伦理委员会批准。

排除标准：除外颈椎创伤、肿瘤、感染、类风湿关节炎及明显的多节段颈椎退变所引起的神经受累症状，并除外明显颈椎关节硬化强直、颈椎失稳、椎体骨质疏松及炎症性疾病患者以及其他类型的人工假体患者。

材料：Prodisc-C椎间盘假体表面为粗糙的纯钛图层，上下终钢为钴铬钼合金，有利于骨的长入。内部的聚乙烯内衬可使上下两椎体进行正常的伸曲、旋转、侧屈等活动，有效的降低了关节突所受到的压力。中央的嵴可将假体牢固的嵌入椎体中以保证术后假体的稳定性。 方法：

置换方法：全麻成功后，患者取仰卧位，头适度后仰，使颈部充分暴露，脊髓监护示双侧躯体信号平稳。C臂透视定位，常规碘酒乙醇术区皮肤消毒，取右侧颈部横行切口长4.0-5.0 cm，依次切开皮肤、皮下、筋膜、颈阔肌，从胸锁乳突肌内上侧钝性分开颈部肌群，向两侧拉开颈部肌群及食道气管，分离至颈椎体前间隙，切开椎前筋膜及前纵韧带，在X射线透视下确定间隙后，于椎体中央各置入1枚撑开器螺弹，放置椎体撑开器casper，切开前纵韧带。行椎间盘切除，刮除上下终钢，逐渐刮除后缘骨赘直到后纵韧带，切除后纵韧带直至硬膜，颈椎管充分减压后，确认椎体间隙周围软组织平衡，放置人工椎间盘试模，测量大小合适后，取出试模，置入人工颈椎间盘，C臂透视下证实人工椎间盘位置良好，张开角度满意。透视下正侧位位置良好。冲洗术野，彻底止血，放置负压引流管，清点纱布器械无误，缝合颈阔肌、筋膜、皮下、皮肤，无菌敷料包扎。置换后48 h内根据引流情况拔除引流管，颈托保护2周，常规使用非类固醇药物甲于尼龙预防异位骨化。 随访及临床疗效评定：

随访方法：所有患者通过电话联系及门诊复查，复查时均行颈椎功能位及正侧位平片观察患者假体位置，颈椎活动度，颈椎活动情况，部分有条件的患者追加颈椎

CT和MRI检查。

临床效果评估：通过置换前及末次随访时的评分进行比较，临床效果评分采用日本骨科学会(Japanese OrthopaedicAssociation，JOA)评分法进行神经功能评价，由公式(末次随访评分-术前评分)/(17-术前评分)×100%计算改善率，其中75%-100%为优，50%-74%为良，25%-49%为可，<25%为差；采用颈椎功能障碍指数(neck disabrlity index，NDI)进行功能评价；采用疼痛目测类比评分进行疼痛评价。

影像学评估：采用X射线片观察置换节段异位骨化情况，异位骨化按照McAfee分级法可分为5级[2]：0级，无骨化；1级：骨化仅出现在椎体前部；2级：椎间隙出现骨化，肯能出现影像假体活动的情况；3级：形成骨桥，但不影响假体活动；4级：出现骨性融合，影响假体活动。测量颈椎正侧位、功能位手术节段及相邻节段置换前与末次随访时的活动度，在X射线片上，以手术节段为中心，分别取相邻节段两椎体切面的两顶点做切线，两直线夹角即为该节段的活动度；同理测量C2与C7节段的夹角，可得出该C2-C7的活动度。同时观察假体是否出现松动，有无移位，见图1。

主要观察指标：分别观察患者置换前、置换后以及末次随访时相邻两椎体在过伸位、过屈位以及中立位时的活动度以及颈部总体活动度。

统计学分析：采用SPSS 13.0进行统计学分析。所有置换前及末次随访数据以±s表示，所有符合正态分布的采用t检验进行分析，P<0.05为差异有显著性意义。 2.1 参与者数量分析 按意向性处理，纳入人工颈椎间盘置换患者25例，均完成随访，无脱落。

2.2 临床效果评估 本组25例患者均获得随访，随访时间24-93个月，所有患者神经系统功能均有不同程度的改善；末次随访JOA评分、目测类比评分及NDI均较置换前显著改善，差异有显著性意义(P<0.05，见表2)，JOA评分改善率为51%。

2.3 影像学评估 患者置换节段活动度、上、下临近节段活动度、颈椎整体活动度与置换前基本相同，差异无显著性意义(P>0.05，见表3)。所有患者置换节段及相邻椎体未发现影像学上的退变，也未发现假体偏移、颈椎曲度的改变。

2.4 典型病例 女性患者，46岁，因颈部及双侧上肢疼痛伴麻木6个月。置换前X射线片及MRI显示为C3-C4椎间盘突出(图2A-C)，颈部活动度受限，JOA评分11分，目测类比评分5分，NDI为23。于2006年8月行C3-C4节段人工颈椎间盘置换(图2D)。置换后末次随访，X射线片示：假体位置良好，无位移，无松动，JOA评分17分，目测类比评分0分，NDI为2(图2E-H)。

2.5 不良事件 所有患者神经系统功能均有不同程度的改善，1例出现轻微异位骨化，但无任何临床症状。

3.1 临床疗效 人工颈椎间盘置换是20世纪后期出现的新技术，其效果正逐渐被医学界认可。通过长期随访，人工颈椎间盘置换修复颈椎间盘突出具有较好的临床效果。Peng等[3]在对所有患者进行了6个月到2年的随访，目测类比评分显著改善，NDI置换前平均42.2，置换后6个月为16.4，置换后2年为15.2；JOA评分置换前14.7分，置换后6个月15.7分，置换后2年为15.6分。本组试验中所有患者的置换后评分也有了明显改善，与国外文献报道基本相同。由此可知，人工颈椎间盘置换可以有效的保留手术节段的活动度及负荷，从而降低了相邻节段退变的可能性。作者认为，人工颈椎间盘置换在保证对颈椎减压的同时又维持了颈椎的稳定性，从而保证了颈椎正常的生理结构，也维持了神经肌肉系统的动力平衡，从而避免轴性症状的出现。3.2 退变的研究 人工颈椎间盘置换的核心意义之一在于保护患者置换节段活动度的基础上降低相邻节段退行性改变的发生率。本组试验的影像学结果提示所有患者置换后恢复良好，未出现手术临近节段的退行性改变。说明本组试验结果达到了预期效果。然而，近年来学者对有关颈椎病治疗后出现的退变情况有了新的认识，有学者对比了经典前路融合与人工颈椎间盘置换后的翻修率

发现，经典前路融合组的翻修率为3.4%，人工颈椎间盘置换后翻修率为1.1%[4-5]。但另一位学者得出的结果为5.7%与8.3%[6]。两组数据出现了截然相反的结果。同时，对于经典前路融合治疗，其发生退变的可能为14%-92%[7]。这提示单纯的修复方式的改变可能并不是造成退变的惟一原因。有人对比了健康人群与经典前路融合术患者颈部的影像学改变，过程长达10年，结果发现两组均出现了退变。但手术组明显高于对照组。这说明正常人也会出现退变[8]。不可否认，人工颈椎间盘置换保证了颈部的生物力学的优点值得肯定，但与其相关的并发症也值得关注[9]。因此，如何减少或预防退变的发生与发展，还需要多中心，大样本的长期随访才能得到得出结论。

3.2 活动度的研究 Beaurain等[10]通过影像学观察发现，患者置换后2年手术节段活动度均大于3°，而且邻近节段的活动度保持在置换前水平。这表明人工颈椎间盘置换术可以使手术节段的活动度得以保持。Jan等[11]在长达10年的随访中发现，患者颈椎活动度、FSU活动度、置换节段及临近节段活动度基本维持了置换前水平。同时，置换节段椎间高度均有恢复，上下临近节段椎间高度也维持在置换前水平。本组试验中，绝大多数患者置换后活动度以及末次随访时的活动度未有明显变化，个别患者置换节段的活动度略微下降，但差异无显著性意义(P>0.05)。这可能与假体放置的位置、大小有关。就假体大小而言，目前所使用的假体均参照欧美人体解剖参数设计，这一差异可能是置换后末次随访时个别患者活动度改变的原因。Tan等[12]发现新加坡华人颈椎上终钢的矢状径平均为15.1-15.6 mm，比欧美人群小3.2%-15%。Kim等[13]对韩国人颈部测定后发现，韩国人的颈椎上终钢的宽度也明显小于欧美人群。国内学者王岩[14]在对人工颈椎间盘置换长期随访中发现，随着随访时间的增加，部分患者出现颈部活动度减少的情况，无论是在屈伸还是左右侧方活动上，其活动度都有一定的减少。由此可见，随着随访时间的增长，人工颈椎间盘置换暴露的一些问题值们关注，但这些问题的出现是手术原因还

是假体本身缺陷所致，这还需要长期、大宗的临床数据来分析评价，以确定该技术是否能够保证手术节段的活动度，减少相邻节段退变的设计初衷。

3.3 异位骨化 人工颈椎间盘置换相对于传统经典前路融合最大的区别在于保留了手术节段的活动度，防止了相邻两节段的退变。但异位骨化作为人工颈椎间盘置换中一种常见的并发症，极有可能对置换节段的活动度造成影响，从而影响了该修复方案的核心意义，因此受到学者们的关注[15]。作为人工颈椎间盘置换后发生率较高的一种并发症，异位骨化的发生与发展机制尚无法确定，根据现有资料的判断，其发生与发展可能与术者的术中操作有关[16-17]。作者认为，术者在术中应尽量避免对相关组织的牵拉，以及注意应反复对术野进行冲洗，例如对颈长肌以及相邻软组织的牵拉或使用磨钻造成骨质微粒在伤口聚集，反复冲洗的目的在于尽量将骨质微粒清洗干净，以避免微粒存留于组织内部而造成骨化的可能。同时术后常规给予非类固醇抗炎药物进行预防，其原理为抑制环氧化酶而达到阻止前列腺素的合成，最终抑制间充质细胞分化为成骨细胞[18]。值得注意的是，国内外的多篇报道证明，人工颈椎间盘置换短期疗效值得肯定，其术后表现是乐观的，相对应的并发症报告也是很少[19]。然而对于长期的随访结果显示，异位骨化成为了少数患者出现的临床症状。其原因目前尚无定论，有很多因素可能导致该结果，所以正确的手术技巧成为关键所在[20]。需要注意的是，在多节段的颈椎关节置换后大剂量使用止痛剂造成异位骨化的发生率明显偏高[21]。相关研究证实，虽然异位骨化的发生率较高，但出现影响假体活动的4，5级异位骨化并不常见。因此，在颈椎间盘置换获得长期支持之前，仍需继续研究。

人工颈椎间盘置换能够恢复和维持椎间隙的高度、保持节段稳定性和颈椎的正常活动，这是治疗颈椎间盘疾病的一大进步。在严格把握其适应证和禁忌证的情况下初期疗效显著。然而，随着随访时间的增加，其暴露的问题也越来越引起学者们的关注，如：①目前的假体仍然无法完全模拟椎间盘的生物学效果。②假体的规格均参

照欧美人体解剖学标准设计，这使得部分患者无法可能无法使用最适合的假体，这也许是导致引起颈椎不稳的因素之一。③手术操作中如何精准定位，以确定假体准确的安置在了恰当位置来模拟人体椎间盘，达到最佳效果。④该技术目前尚未拥有一套完整的与手术有关的理论体系，比如手术适应证方面。⑤早中期的报道确认了置换节段的活动度，但长期随访对手术节段的活动度有了不同看法，部分病例出现了退变。这使该技术丧失了核心意义。⑥就目前而言，仍需多中心，大样本的长期随访作为研究的重点。不过，值得肯定的是，越来越多的学者认同并接受了该技术。 致谢：感谢解放军空军总医院骨科全体医护人员的支持与协作。

作者贡献：第一作者进行试验设计，影像学指标测量为第三、四作者采用盲法完成，资料收集为第五、六、七、八、九作者，第一作者成文，第二作者审校，第一作者对文章负责。

利益冲突：文章及内容不涉及相关利益冲突。

伦理要求：参与试验的患病个体及其家属自愿参加，对试验过程完全知情同意，在充分了解治疗方案的前提下签署“知情同意书”；干预及治疗方案获医院伦理委员会批准。

学术术语：异位骨化-是指在软组织出现成骨细胞，并形成骨组织。多半发生在大关节周围，例如髋关节、肘关节等。其基本病理改变是在纤维结缔组织中，原始细胞增殖活跃伴有丰富的毛细血管网，钙盐沉积，形成骨。成熟的异位骨化具有骨的结构，外层包裹纤维结缔组织，里面是成骨细胞，具有小梁结及类骨组织，中心是活跃的原始细胞。

作者声明：文章为原创作品，无抄袭剽窃，无泄密及署名和专利争议，内容及数据真实，文责自负。

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