编者按
腰椎间融合术，就如碧绿的树叶，在脊柱这颗参天大树中自成一个世界。小小的树叶中分布着方向不一、长短有别的脉络，每日汲取着阳光，为树干不断输送营养。而不同的腰椎间融合技术，恰宛如树叶上清晰的纹理，传递的是支撑腰椎融合需要的力量。正所谓“一叶一世界，一脉一乾坤”，希望通过本文的撰写，能让读者了解腰椎间融合术历史、现状与未来。
中南大学湘雅二医院脊柱外科
骨科在线编委会脊柱专业副主编
王 冰
第三回 后路椎间融合术及其微创化
第二回谈到，ALIF在BAK cage出现后兴起，历经腹腔镜的热潮最终归于理性，人们认识到单纯ALIF在稳定性方面的不足，但缺乏有效的解决办法，纷纷转向联合前后路手术或单纯的后路固定融合术(PLIF/TLIF)。本回我们先来讲讲后路椎间融合术的历史与发展。
01
路腰椎融合术演变后
早在1911年，美国纽约骨科医院先驱Russell Hibbs就开始使用后路腰椎融合术治疗结核和脊柱畸形[1](图1)。1929年，Chandler将后路融合术用于腰痛和坐骨神经痛[2]。为提高融合率，随后学者们又将关节突关节打磨、去除椎板皮质，然后取自体髂骨植在打磨好的松质骨面上，但结果仍欠满意，并且椎板切除处的神经结构可能受骨块压迫，因而逐渐被淘汰[3-5]。
1953年，Watkins报道后外侧融合术[6]，把植骨材料放在已打磨好的横突间，可避免骨块压迫椎管内容物(图2)，但融合率也只有46%–100%[7,8]。如何提高融合率成了业内关注的问题。1943年，美国神经外科医生Ralph Cloward首创后路腰椎间融合术(PLIF)，并将其用于腰椎间盘突出症(图3)。Cloward的PLIF需要切除下关节突的下1/3和上关节突的上2/3，把神经根和硬膜拉过中线切除间盘，在完全切除终板后塞入自体髂骨。报道的262例患者中仅6例出现不融合[9]。由于PLIF能融合脊柱前柱，融合率较以往技术有极大提高，且能同时进行后外侧融合术，在不少研究中其融合率高于ALIF。
图1 Russell A.Hibbs (1869–1932) 和他的腰椎后路融合术示意图
图2 后外侧融合术示意图
图3 Ralph B. Cloward (1908-2000)和PLIF的示意图
然而，PLIF术中需要切除大部分的椎板和关节，给节段不稳带来隐患。其次由于要为植骨创造空间，神经根和硬膜需要拉过中线，可能引起硬膜撕裂、牵拉损伤等。Cloward强调必须切除终板下骨直至完全暴露出松质骨以促进融合，但这样出血就比较多，还有可能造成植入物沉降等并发症，整个手术需要2-3个小时，在当时的医疗条件下并不容易做到。Lin在1977年提出改良型PLIF，更多地保留关节突关节，终板只打孔而不需完全切除，融合率能达到94%[10]。但手术本身需过度牵拉神经和硬膜，仍然存在损伤风险。
早在1891年，内固定就用于脊柱融合[11]，但直到1948年，King才开始使用关节突螺钉固定腰骶段[12]。后来相继出现了经椎板关节突螺钉(Margerl)和椎弓根螺钉(Boucher、Roy-Camille)[13]。内固定的出现使所有融合术的融合率都得以提高，不论是ALIF还是PLIF均可达到90%以上的融合率。可以说，内固定的出现极大保障了融合手术的成功率。
即便如此，PLIF手术仍面临神经损伤率高、植骨操作空间局限的缺点。在1980年，德国医生Jürgen Harms提出经椎间孔腰椎间融合术(TLIF)[14]。通过关节突关节的切除，从外侧进行间盘切除和植骨融合，操作空间增大，极大地方便了植骨融合，减少了神经的牵拉(图4)，该术式因此成为大多数后路融合术、甚至是腰椎间融合术的首选。
图4 Jürgen Harms和TLIF的示意图
02
后路腰椎融合术演变
后路手术发展到TLIF已能满足可靠的减压和稳定的融合，但仍有不足，如后方结构广泛暴露、牵拉带来的损伤，可能导致患者长期腰痛。怎样降低手术对椎旁肌肉的损伤又促进学者们深入思考。
1988年，Wiltse提出经椎旁肌肌肉间隙入路(图5)，可以减少拉钩对椎旁肌的牵拉[15]。1990年代，Foley开始将微创技术MED(microendoscopic discectomy)用于后路椎间盘摘除，随后利用逐层扩张的通道，开发出经Wiltse入路的微创内固定和融合术[16]。与传统后路术式比较，能减少出血量、较少术后止痛药的使用量并缩短住院时间。
在此基础上，Foley等结合经皮椎弓根置钉技术，进一步缩小了切口和相关肌肉损伤[17]。2002年，Khoo首次报道MIS PLIF[18]，2003年Foley首次报道MIS TLIF[19]，这些技术将微创间盘切除、微创内固定和TLIF有机结合起来(图6)。
经多年实践和研究，现已证实MIS P/TLIF能达到与开放P/TLIF一致的临床疗效和影像学结果，且能获得创伤小、住院时间短、恢复快、并发症少的理论和实际优势[20,21]。在照明和影像技术的进步下，开展起来并不困难。MIS P/TLIF逐渐成为后路融合术的重要组成部分。
近年来，随着椎间盘镜技术在中国大陆、中国台湾地区和韩国等地的兴起，有学者在镜下减压的同时开始尝试镜下TLIF，但由于使用时间尚短，目前的技术难点尚未完全解决，缺乏客观理性的循证医学分析。
图5 Wiltse入路
图6 左图：开放TLIF 右图：MIS TLIF
03
后路腰椎间融合器革新
随着融合术的发展，椎间融合器(cage)也不断地推陈出新，从形态和材质上不断改进，最早出现的钛铝钒合金(Ti-6Al-4V)BAK cage既可以用于ALIF，也可以用于PLF，方便而实用。随后，不锈钢、钛合金、钴铬合金材料都被引入制造融合器，但人们很快发现，由于金属材料与人体骨的弹性模量相差太大，术后如果未实现骨性融合，金属融合器会出现疲劳、断裂。植入区域的骨质也会出现应力遮挡而萎缩、吸收。金属融合器陷入上下椎体的骨质内，导致椎间高度丢失、生理曲度丧失。
筛选合适的材料已成为后续研究主旋律，1993年，美国Acromed公司推出了采用碳纤维加强的聚芳醚酮酮(CFR-PEKEKK)材料制造的腰椎融合器Brantigan cage，并获得了令人惊喜的疗效(图7)。聚芳醚酮酮(PEKEKK)具有极强的耐高温、耐腐蚀性，经过碳纤维交织加强后，弹性模量可被控制在人体皮质骨的水平，临床试验优良率几乎达到100%。
但几年后该融合器就因为原材料技术不过关被停止供应。但学者已经敏锐地把目光投射到PEKEKK的同一家族成员聚醚醚酮(PEEK)材料上。PEEK材料具有优良的耐腐蚀、耐压耐扭转和生物相容性，材料透X线，弹性模量与人体骨接近，加工也比较容易。2000年，首个商业化的碳纤维加强型PEEK融合器上市，临床观察效果良好。随后，PEEK 材料成为融合器的主流，在美国FDA放松了法规和审批管制后，各种椎间融合器如过江之鲫，以排山倒海之势涌向临床。
各种顺应PLIF和TLIF术式的椎间融合器也竞相出现，随着各厂家的竞争，融合器逐渐变得口径合理、规格齐全、外形符合生理、置入顺畅、防滑移效果更佳、植骨面积更大(图8)。
图7 Brantigan cage
图8 各种用于P/TLIF的PEEK cage
小 结
参考文献：
1. Hibbs RA. An operation for progressive spinal deformities. N Y Med J 1911,93:101
2. Chandler FA. Spinal fusion operations in the treatment of low back and sciatic pain. J Am Med Assoc 1929, 93: 1447–1450.
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4. Lee CK, Langrana NA. A review of spinal fusion for degenerative disc disease: need for alternative treatment approach of disc arthroplasty? Spine J 2004,4:173S–6S.
5. Lee CK. Accelerated degeneration of the segment adjacent to a lumbar fusion. Spine (Phila Pa 1976) 1988,13:375–377.
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16. Foley K, Smith M. Microendoscopic discectomy. Tech Neurosurg.1997,3:301--307.
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19. Foley KT, Holly LT, Schwender JD: Minimally invasive lumbar fusion. Spine 2003, 28:S26–S35.
20. Sidhu GS, Henkelman E, Vaccaro AR, et al. Minimally invasive versus open posterior lumbar interbody fusion: a systematic review. Clin Orthop Relat Res. 2014,472(6):1792-179.
21. Goldstein CL, Macwan K, Sundararajan K, et al. Comparative Outcomes of Minimally Invasive Surgery for Posterior Lumbar Fusion：A Systematic Review. Clin Orthop Relat Res 2014, 472:1727–1737.
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