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【关键词】 脊柱 融合
自从Hibbs和Atbee于1911年首次提出脊柱融合(spinal fusion)的概念以来，脊柱融合逐渐成为脊柱外科领域的一种常规治疗手段，广泛应用于许多脊柱疾病的治疗。近年来，随着内固定器械的不断改进、新型骨移植替代材料的应用、手术指征的放宽，脊柱融合的应用迅速增多，但其存在的问题却并未得到很好的解决。为了提高融合率和临床疗效，研究者提出了多种关于脊柱融合的外科观点，促进了融合手术的发展。但是研究者之间却存在着很多争议，迄今为止并没有取得统一的认识。
1 脊柱融合手术适应证的选择
脊柱融合术的理论是基于关节融合术，因此最初多用于治疗严重的脊柱侧弯、脊柱结核、骨折等。尽管脊柱融合术目前在临床上的应用快速增长，但其适应证仍很不明确。Daris等认为脊柱融合的指征主要是下列疾病：退变性椎间盘疾病(51%)、脊柱滑脱(24.5%)、椎管狭窄(10.5%)、脊柱强直(10%)以及椎体骨折(7.3%)[1]。近年来，脊柱融合在治疗退变性椎间盘疾病(degenerative disc disorder，DDD)方面得到了广泛的应用，据统计占到了全部病例数的75%[2]。尤其是腰椎滑脱伴椎管狭窄的病人，融合手术取得了良好的疗效。Moller等进行的一项随机化临床研究表明，椎板切除减压伴融合手术治疗的效果明显优于单纯减压手术[3]。但是对于单纯椎管狭窄的患者，融合手术并不是其适应证，相关的研究也显示单纯减压完全可以取得满意的疗效。
近年来，随着椎间盘源性疼痛(discogenic pain)概念的提出，这类疾病逐渐得到了人们的关注。理论上融合手术可以清除椎间盘内的致痛因子，消除椎体间的微动，稳定椎体，因而大量用于治疗椎间盘源性疼痛，但目前仍存在很大的争议[4]。Fritzell等在瑞士进行的一项研究表明，融合治疗组在缓解疼痛、改善功能等各个方面的疗效均好于保守治疗组[5]，因此，很多脊柱外科医生认为融合手术为治疗椎间盘源性疼痛的标准方法。但是许多研究者仍对其持保守态度，Fritzell等进行的同一项研究中，融合术后患者疗效改善为“优”或“良”者仅占63%，而且手术组疼痛和功能改善的程度并不高，平均只有30%左右，仅有1/6的患者疼痛完全缓解。Ivar等通过比较诸如患者恢复正常活动、减少腰痛引起的焦虑以及促进锻炼等相关因素，认为融合手术在疼痛缓解、功能改善方面没有任何优势[6]。Deyo等认为现有的研究只是基于EBM(evidence-based medicine)进行的，没有采用盲法进行研究：非手术治疗组不规范，并且治疗方法欠佳;融合手术取得的改善有限[2]。Errico等注意到了Deyo等的观点，为了回应Deyo的批评，他们认为有必要回顾上述EBM研究的主要方面，提供脊柱患者治疗的基本要点，计算下腰痛的自然病史，以及其治疗的选择，他们认为经过良好选择的难治性下腰痛患者，上述结果支持进行融合手术治疗[7]。Parker等认为疼痛>6个月、正规保守治疗无效、无明显放射痛和神经功能障碍是融合的指征[8]，这个观点得到了许多医生的赞同。
出现上述争议的原因是多方面的，但最主要的是缺乏大型的前瞻性随机化研究，并且缺乏长期随访结果。鉴于上述情况，Deyo认为脊柱融合研究的重点，应该从研究怎样实行融合手术，转为研究哪些人需要接受脊柱融合治疗[2]。只有明确并规范融合手术的适应证，才能更好的促进融合手术的发展。
2 内固定器械的应用
在最近10年里，脊柱融合手术的一个最显著的特点是内固定器械得到了广泛的应用，从80年代的23%快速增长到90年代的41%，而其中主要是椎弓根钉的应用。1996年后，随着椎间融合器Cage应用的普及，接受融合手术的患者迅速增多，到2001年，腰椎融合增加达到113%[9]。随着内固定器械应用的增多，相关的研究逐渐展开，并且存在着较大的争议。较早的研究也报告了乐观的结果，Fischgrund等观察到在退变性椎体滑脱患者的融合治疗中，使用器械者所取得的融合率几乎是未使用者的两倍[10]。Zdeblick观察到腰椎融合术中使用刚性器械者较未使用器械者在统计学上有较高的融合率。随着研究的深入，出现了许多截然不同的结果，Thomsen等观察到在器械固定病例中有68%的融合率，而未使用的病例中融合率却高达85%[11]。
目前人们普遍接受的观点是对于退变性疾病，使用内固定器械可以提高融合率，但是并不能相应的改善疼痛。但也有研究者认为人们对于内固定器械的应用缺乏一套评价标准，而且不能仅以患者的主观疗效来判断，他们认为在提高融合率方面，内固定器械的价值不应被忽视[7]。Bono等对过去20年的所有相关文献进行的一项Mata分析显示，使用器械似乎提高了总融合率，然而并没有发现其对临床疗效产生积极影响;而且随着患者数量的增多，使用器械和不使用器械取得的融合率也逐渐趋于一致[12]。
但不可否认的是，大量文献报告应用内固定的患者再手术率增高，神经根损伤的几率也大的多，术中失血增多，手术时间延长，并发症的发生率和再手术率也相应提高。基于上述认识，研究者认为内固定器械(尤其是椎弓根钉)适用于椎体滑脱、脊柱骨折移位、脊柱畸形、椎体肿瘤以及假关节形成等情况。而对于退变性疾病，研究者将其分为不同的亚群，通过比较发现，应用器械对椎间盘突出(OH)的融合率及临床疗效无任何改善，对于退变性椎体滑脱(DDDsp)的效果较好。DDDn(除脊柱侧弯及稳定性DDD外的退变性椎间盘疾病)相比DDDsp可以取得较高的融合率，但是临床疗效却低于前者。研究者认为内固定在DDDn中的应用需要重新进行评价，术前仔细评估每一患者脊柱的稳定状态决定是否使用;DDDsp应用内固定可以获得较好的疗效[13]。
3 脊柱融合部位及融合节段
3.1 脊柱融合部位
融合技术的发展体现在很多方面。融合部位的改进也是其中之一。最初采用的后侧融合由于融合率低，后方坚固的融合物易导致椎管继发狭窄、脊柱滑脱及狭窄患者减压后缺乏植骨床等缺点，在临床上已经逐渐被弃用[14]。后外侧融合和椎间融合(前路及后路)技术得到了很大的发展，最近360°融合也得到了广泛的应用。据统计，后外侧融合的增长最快，已经是目前应用最普遍的技术，其次依次为360°融合、后路椎间融合以及前路椎间融合。虽然椎间融合的绝对数仍很高，但在1990年代椎间融合在全部融合病例中其所占的比例已经比1980年代下降了约一半左右。人们普遍认为360°融合较其他融合方法可以取得更高的融合率，但是Bono等综合最近20年的相关文献后认为这些融合方法取得的融合率差异很小[12]。研究者认为脊柱外科医生应当谨慎地考虑在椎间融合与后外侧融合中发现的微小差异。虽然研究显示椎间融合可以取得较高的融合率，但人们并没有调查其对临床疗效的影响。另外，360°融合存在额外的手术风险，如失血量增多、手术时间延长等，也需要人们对其进行综合考虑。
3.2 融合节段数量
目前关于融合节段数量的文献较少，人们主要集中于其对融合率和临床疗效产生的影响方面。Narayan等通过比较457例使用内固定的后外侧腰椎融合的患者后发现，接受单节段融合的DDD患者可以取得91%的融合率，而随着融合节段的增加，融合率明显下降，作者认为融合率与融合节段的数量呈负相关。但遗憾的是，研究者没有报告融合节段与临床疗效的关系[15]。Glassman等进行了一项3个节段融合的临床研究，患者接受了减压融合手术(使用椎弓根内固定)，研究者应用SF-36及MF评价疗效，结果显示单节段融合可以取得更大改善，但由于2节段融合在SF-36上取得了优异的改善，这种差异并无统计学意义[16]。Lettice等注意到了上述研究结果，他们为了进一步观察融合节段的影响，将接受360°腰椎融合的慢性椎间盘源性下腰痛患者分为2组：短节段融合组(1～2)及长节段组(3～5)，术后进行了1年及2年随访，2组患者在PCS、PF、 RP、BP以及SF等各项评分上均得到显著改善，作者认为对于严格选择的病例，融合节段的数量不会对总体的临床疗效产生显著的影响[17]。
4 骨移植物来源及基因治疗
4.1 骨移植物来源
融合节段骨再生的过程需要满足3个基本条件：能合成新生骨的成骨性细胞，促进细胞成骨分化的骨诱导因子以及利于新生血管生成、骨内生生长的骨诱导性支架。自体骨完全可以满足上述3点，被誉为脊柱融合的“金标准”。但是自体骨移植仍存在很多缺点。很多文献报告30%以上的患者术后出现各种并发症，包括感染、出血、骨折、神经血管损伤、取骨区疼痛、腹部疝以及骨盆不稳等，儿童及多节段融合的患者也存在自体骨量不足。而目前接受脊柱融合手术的多是退变性疾病患者，这些患者年龄偏高，自体骨的骨诱导活性不高，且患者多存在其他全身性危险因素，限制了自体骨在临床的进一步应用[18]。
为了改善融合节段局部的生物学环境，提高骨愈合能力，减少不融合的风险，人们尝试应用各种不同的骨移植材料。随着对融合机制的进一步认识，研究者普遍认为一种良好的骨移植材料应该具有成骨性、骨诱导性、骨传导性，并且能够提供足够的力学支持。很多生物活性材料也成为骨移植的选择。目前在临床获得应用的主要有异体骨、脱钙骨基质(DBM)、生物陶瓷以及复合生长因子的材料[18、19]。这些材料表现出不同的细胞学、生化及结构特点。这些特点决定了各自的临床应用范围，如异体骨主要用于椎间融合以及与自体骨混合应用，据报告其取得的融合率与自体骨相似。人们应用骨移植替代材料的目的就是为了尽量减少自体骨的应用，但是不同于自体骨，目前尚无一种材料可以满足骨再生的3个基本条件，因而有研究者认为构建一种能够尽量满足上述条件的复合材料是一种有效的方法[18]。
4.2 基因治疗及骨组织工程
近年来，大量的研究证实了基因治疗促进脊柱融合的可行性。目前大多数研究还停留在实验研究阶段[20～22]。多数学者采用BMP家族基因中的BMP-2、BMP-7进行促进脊柱融合的研究。Boden等在灵长类动物实验的基础上，已经成功地将Ne-Osteo及rhBMP2等因子应用于人体的临床实验，报告了极佳的临床疗效[23]。本文作者进行的研究证实BMP-4促进脊柱融合的作用强于BMP-2，且成骨量与剂量成正相关，为BMP-4在脊柱融合方面的应用提供了理论和实验基础[24、25]。通过基因治疗和组织工程方法构建的骨移植替代材料在动物实验中已经取得了良好的疗效，可以在脊柱融合部位长期高效稳定表达骨生长因子，有效地促进脊柱融合。
但是目前相关的研究刚处于起始阶段，尚存在很多问题。如基因治疗的研究仍然停留在较低等动物的水平上，缺乏高等动物的相关研究;基因治疗的安全性还未得到有效验证，在其作用的有效剂量、费效比等相关问题上仍存在着大量分歧。目前在病毒载体、种子细胞、生物支架材料等各个方面，研究者尚未取得共识;病毒载体的安全性问题有待于进一步解决;如何寻找一种能够高效转染并且长期稳定表达目的基因的靶细胞也是研究者关注的热点问题;而研究中应用的生物支架载体均存在某些缺陷，尚无一种具有良好的生物相溶性和生物降解性、具有骨传导性和骨诱导性以及良好的生物力学强度和刚度的载体材料[21、22]。上述这些问题限制了基因治疗和骨组织工程在脊柱融合中的进一步应用。因此人们必须进行长期艰苦的探索才能有效的解决这些问题。
5 结论与展望
最近十年见证了脊柱融合术的蓬勃发展，手术量快速增长，各种新的技术不断涌现。但是随着这些新技术的出现，人们发现融合手术存在的一些基本问题仍未得到有效的解决，融合率和临床疗效间仍缺乏有效的统一。在融合的各个方面，脊柱外科医生间的意见并不统一，存在着大量的分歧。很多研究者开始思考融合技术的改进是否对临床疗效产生了积极的影响。一些前瞻性研究分析了器械的应用对疗效的影响，比较了不同种类的移植材料，或者应用不同的融合方法和采取不同的融合部位等因素对临床疗效的影响亦进行了研究。另一些研究则回顾性地报道了新技术对患者疗效的影响。虽然所有这些研究均具有不同的价值，但各个研究的结果经常是孤立并且互相矛盾的，因此很难得到一个能将每种技术的影响均包括在内的综合结论。研究者期待着开展更多的前瞻性随机化研究，并且引入一个以人口统计学、围手术期信息以及术后信息为核心的统一的疗效报告系统，更好的解决这一问题[12]。
尽管目前存在着各种分歧，但是新技术的应用仍为融合手术的发展作出了相应的贡献，而且随着基因治疗与骨组织工程的发展，人们相信，困绕脊柱外科医生的这些难题有望得到解决。
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作者单位：1.青岛市胶州中心医院骨科 266300;2.中山大学附属第一医院脊柱外科