微创腰椎融合术的发展

　　经过近一个世纪的发展，腰椎融合术已成为治疗需要稳定的腰椎疾病的重要方法，广泛应用于腰椎创伤、椎间盘退变、腰椎滑脱、腰椎间隙感染及腰椎肿瘤等疾病的治疗。传统开放后路腰椎融合术采用后正中切口，需要剥离双侧椎旁软组织，破坏了多裂肌深面的神经支配，使椎旁肌发生去神经化改变，同时切除棘突及其韧带，后柱结构破坏严重，导致腰椎屈曲力量的减弱和迟发的脊柱不稳;剥离的骶棘肌术后通过疤痕相互愈合，损害了其正常的生理特性，影响了躯干肌肉的强度，导致部分患者术后残留顽固性腰背部疼痛。同时，软组织的广泛剥离也影响植骨融合区域的血液供应，延缓和降低了融合。再之，对于脊柱后柱结构的破坏使融合区域邻近椎体遭受异常的载荷，增加邻近节段退变的发生。Zdeblick将腰椎融合术后引发的慢性腰痛称为融合病(Fusion Disease)，也有学者称之为腰椎术后失败综合征(Failed Back Syndrome)。

　　为了减小医源性的软组织损伤和手术相关的并发症，一系列微创技术应运而生。微创的内涵并不只是小的皮肤切口，更意味着最小的软组织损伤获取最大的治疗效果。

　　第一节 微创腰椎融合术简史

　　一、微创技术在前路腰椎椎体间融合术中的应用

　　1933年，Burns等首次报道了前路腰椎椎体间融合术治疗腰椎滑脱的病人，虽经多次改进发展，但是传统前路手术不仅皮肤切口大，出血多，而且对腹腔脏器和大血管影响较大。20世纪90年代，随着腔镜技术在普外科和泌尿外科的广泛应用，这项技术也被应用到了前路腰椎椎体间融合术。1991年Obenchain等报道了第一例腹腔镜下腰椎间盘切除术，1995年Mathews和Zucherman采用腹腔镜技术进行了前路腰椎椎体间融合术，而McAfee等则应用内窥镜的腹膜后入路进行了前路腰椎融合器的放置，1997年Mayer等利用侧方小切口进行了前路腰椎椎体间融合术。1999年Regan等对开放和腹腔镜下前路腰椎椎体间融合术做了前瞻性的对比研究，认为腹腔镜技术具有出血少、住院日短等优点。

　　二、内窥镜和扩张管道技术的发展

　　内窥镜技术在腰椎椎间手术中的应用可追溯至1937年，当时Pool描述了用一改良的耳镜检查腰椎背侧神经根。1955年Malis等将手术显微镜和双极电凝应用于腰椎手术，1968年Yasargil和Caspar采用显微技术进行了腰椎间盘切除术。1986年，Schreiber和Suizawa将关节镜引入经皮髓核切除术，Leu和Hauser通过后外侧经皮的方法将7.5mm直径的管道插入椎间盘间隙，利用内窥镜技术进行了腰椎椎体间融合术。

　　20世纪90年代初期，随着视频影像技术在内窥镜系统的应用，微创技术在腰椎融合术中的应用得到了突破发展。1996年Boden等应用视频影像辅助技术，在动物实验中进行了腰椎后外侧融合术。1994年Foley和Smith发展了扩张管道系统，并被应用于微创治疗椎间盘突出和侧隐窝狭窄，随后又应用于微创后路腰椎椎体间融合术，发展成为X-Tube系统。手术时，可根据术者情况，利用显微镜、放大镜和内窥镜在扩张管道内操作，并结合视频影像技术，可在有限的暴露下进行各种后路腰椎融合技术。

　　三、经皮椎弓根螺钉系统的发展

　　生物力学实验显示，单独使用椎间融合器在屈伸状态时有明显的不稳定，而附加后侧的椎弓根钉系统固定后明显提高了节段的稳定性。1982年，Magerl等首先报道了经皮椎弓根钉系统固定技术，主要用于治疗脊柱的创伤，钉的连接装置位于皮外，属于外固定装置，其缺点是感染的风险较大。1995年Mathews和Long将经皮椎弓根钉及连接杆在直视下埋于皮下筋膜上，减少了感染的风险。但有较高的骨不连发生，可能与力臂长有关，而且固定装置位于皮下，患者感觉不舒服。

　　2000年Foley等介绍了一种新的经皮椎弓根钉系统——Sextant系统，包括特别设计的插管套筒、多向椎弓根螺钉、螺钉扩大器、杆插入器和连接杆。该固定系统位于筋膜下，与传统开放手术的解剖位置相同。Foley等采用该方法治疗12例患者，认为应用Sextant系统经皮内固定是一种安全有效的方法。2002年Khoo等应用 Sextant系统在尸体上进行实验，未发现椎弓根钉位置不正，并成功治疗了3例患者。2003年Kevin等应用Sextant系统对15例椎间盘退变患者行PLIF，获得了良好的效果。

　　第二节 常见微创腰椎融合术式

　　一、微创前路腰椎椎体间融合术(ALIF)

　　1. 经腹膜腹腔镜下ALIF

　　单节段通常需要3-4孔技术，采用1-2个牵拉通道、1个内镜通道和1个工作通道，多节段融合则需要5-6孔技术。将手术台倾斜至垂头仰卧位(Trendelenburg位)，靠重力使肠腔移出骨盆。先在脐周做切口，建立第一个通道，充气后，置入腹腔镜。位于中线任意一侧作约1cm大小切口，插入套管用于牵开小肠。位于耻骨上作约2cm大小切口，建立工作通道，插入18mm的套管，钝性分离腹膜后脂肪以避免损伤副交感神经丛，剪开后腹膜，处理骶正中血管，分离牵开双侧髂血管，暴露椎间隙，在椎间盘正中点两侧切开纤维环，切除椎间盘，撑开椎间隙，置入椎间融合器。由于椎体前腹主动脉及髂血管分叉点的限制，目前多用于L5/S1椎间融合。对于实施L4/5椎间融合，不但需要熟练的技术，而且一定要根据病人的局部解剖学特点。部分病人L4/5椎间隙可能通过腹主动脉和下腔静脉之间进入，或者可将这些大血管向一侧牵开，同时需注意分离结扎下降的髂腰静脉。

　　2. 腹膜后腹腔镜下ALIF

　　1995年由Zucherma首先报道，可用于L1～S1节段腰椎病变，克服了经腹膜腹腔镜局限于L4～S1的限制。腹膜后间隙的扩张及维持的方法包括CO2，气腹扩张、无气腹的球囊扩张(BERG)及两者结合使用等几种方法，目前多选择球囊辅助的无气腹技术。BERG优点为可以使用标准的手术器械，不受置入物及材料大小的限制。患者通常采用侧卧位或仰卧位。以十一肋和髂前上嵴连线为中心，在合适节段水平做2-3cm横切口。套管针钝性分离肌层到脂肪后腹膜间隙，放入球囊，缓慢扩张形成腹膜后腔隙。然后将球囊取出，用自动牵开系统或CO2气腹维持腹膜后腔隙。对应病变节段在腹中线旁建立工作通道，确认、分离牵开腹部大血管及髂血管。以后操作同经腹膜腹腔镜，但在处理L4以上节段时需要结扎髂腰动脉或腰动脉。

　　3. 小切口前路腰椎椎体间融合术(Mini-ALIF)

　　Mini-ALIF为传统开放手术的改良术式。于对应病变节段的中线偏左作一长约3-4cm横切口，切开腹直肌前鞘，钝性分离腹直肌至前腹膜，有经腹膜及腹膜后两种入路(图3-5)。用特制的自动牵开器牵开腹膜内器官组织，大血管用拉钩牵开，暴露病变椎间盘，切除椎间盘后置入融合器。

　　二、轴向腰椎椎间融合术(Axial Lumbar Interbody Fusion, AxiaLIF)

　　轴向腰椎椎间融合术是一种经皮或骶骨前入路到达腰椎前部的方法。2004年由Cragg等人首先报道。它在尾骨旁切开一个约2cm的切口，经皮放置一个套管针，套管针进入骶前直肠后间隙后，在双向透视引导下到达骶骨手术区 (即S1/2椎连接处)。建立好贯穿骶前直肠后间隙的工作通道后，通过工作通道和骶骨骨性通道,完成L5/S1椎间隙的减压和融合材料的植入。最后置入一枚空心固定螺栓，从而完成L5椎体与S1椎体的沿L5椎中轴线的中轴撑开固定。

　　三、极外侧椎间融合术 ( Extreme/Direct Lateral Interbody Fusion, X/DLIF)

　　X/DLIF是腹膜后前方椎间融合入路的改良，这种入路最早由Pimenta在2001年报道，他自1998年以来在内窥镜下共进行了100余例经腰大肌入路的前路椎间融合术。2003 年，Neil报告了采用NuVaxive的相关器械进行XLIF，而枢法模也推出了相似的DLIF手术器械。这种暴露方式要求病人为右侧卧位。在棘突旁肌肉的外侧边缘与椎间盘同一水平面的位置作一微小的切口，用手指沿着腰大肌向下分离，打开腹膜后间隙。在腰大肌上方再作另一个微小的切口，沿着腰大肌利用撑开器向下插入并连续分离。当穿过腰大肌时，利用肌电图描记进行检测。将撑开器沿着椎间盘的平面逐渐推进，再将椎间盘抽空，最后植入融合器。

　　四、后方入路

　　1. 微创PLIF手术

　　后路腰椎椎间融合术(Posterior Lumbar Interbody Fusion,PLIF)最早在20世纪40年代由Cloward提出,作为一种有效的外科手术方法，PLIF在治疗腰椎退变、不稳、滑脱和椎间盘源性疾病疗效较好。微创PLIF手术一般在中线旁2-3cm对应于病变椎间盘处做一小切口, 然后采用管状扩张器或者微创牵开器进行牵开，可以在内窥镜、显微镜、头灯及目镜的辅助下进行减压、融合和植骨，采用微创牵开器时也可以在直视下进行减压和植骨融合。在完成融合之后，还可以采取内镜下、小切口或者经皮的内固定手术。

　　2. 微创TLIF手术

　　为了克服PLIF术中牵拉神经根、硬膜囊的弊端, Harms等提出了经椎间孔腰椎椎间融合术(TLIF)。微创TLIF手术的切口可以更偏离中线外侧，可在中线旁4-5cm处做小切口，在显露后切除一侧小关节进入椎间盘后外侧，其具体显露和操作方法类似微创PLIF手术。

　　第三节 微创腰椎融合的辅助固定方法

　　一、经皮关节螺钉及经椎板关节突螺钉内固定术

　　1948年，King首先将小螺钉经关节突关节固定应用于Hibbs融合术;1959年，Boucher将其进行了改良，尝试使用较长的螺钉经同侧部分椎板、关节突关节和椎弓根作固定, 即Boucher螺钉。经椎板关节突螺钉首先在1984年由Magerl报道，他采用长螺钉从对侧棘突底部穿入同侧椎板，经过关节突关节至横突基底部。该方法固定更为确实，作为单独或辅助腰椎固定得到了较为广泛应用。

　　Shim等对22例腰椎退变性疾病患者ALIF后行后路经皮椎板关节突螺钉内固定术，在65枚螺钉中，55枚位置良好，7枚螺钉穿透椎板但无神经损伤症状，1例患者在反复钻孔后导致上关节突骨折，所有患者均在放射学上得到了骨性融合。Thalgott等对46例腰椎退变患者用微创技术行病变节段的360°融合。前路应用无气腹的球囊扩张技术行ALIF，后路采用小切口经椎板关节突螺钉固定，结果显示：患者术中出血少，住院时间短，术后疼痛缓解好，获得了较高的融合率(93.3%)。

　　二、经皮椎弓根螺钉内固定术

　　1982年，Magerl首先将经皮椎弓根钉系统应用于脊柱外伤的治疗，但这种装置属于外固定，其感染的风险较大。1995年，Mathews将经皮椎弓根钉及连接杆埋于皮下，减少了感染的风险，但由于其力臂过长，内固定的失败和骨不连的发生率较高，而且固定装置位于皮下，患者常有不适感。Lowery等对80例患者应用前路MINI-ALIF，后路经皮椎弓根螺钉内固定术，结果96%的患者获得骨性融合，椎弓根钉位置错误发生率为12.5%。2000年，Foley等介绍了一种新的经皮椎弓根钉系统即Sextant系统, 它的椎弓根钉连接杆置于肌肉下，与传统开放手术的解剖位置相同，患者一般先在内窥镜下行PLIF,然后用Sextant系统行经皮内固定。近年来，随着内固定器械、影像学及计算机导航技术的发展，经皮椎弓根螺钉技术已经变得越来越准确和简便。多数的研究证实：与开放手术相比较，经皮椎弓根螺钉内固定技术具有损伤小，出血少，术后疼痛时间短及恢复快等优点。

　　三、单侧椎弓根螺钉内固定与双侧椎弓根螺钉内固定的比较

　　由于TLIF和PLIF都可以通过一侧的显露来达到椎间融合的目的，因此为了避免显露和损伤对侧椎旁肌肉，很多学者都尝试采用各种不同的微创内固定方式来达到稳定，这些内固定方式包括单侧椎弓根螺钉内固定，单侧椎弓根螺钉加对侧经椎板关节突螺钉内固定等。Goel等在腰4/5减压及小关节切除后的尸体标本上进行了单侧与双侧椎弓根螺钉内固定生物力学的比较，结果提示：伸屈活动时单侧椎弓根螺钉内固定后伸屈活动减少了40%，而双侧减少70%;单侧固定侧屈活动减少13%，双侧减少65%;单侧固定轴向旋转减少9%，而双侧减少65%。Slucky等在尸体标本上对TLIF加不同内固定方式进行了力学测试，他们发现TLIF+双侧椎弓根螺钉组的生物力学强度与TLIF+单侧椎弓根螺钉+对侧小关节螺钉组无明显区别，而TLIF+单侧椎弓根螺钉组的生物力学强度仅达到上述两组的一半。Schleicher等人的研究也证实：单侧椎弓根螺钉内固定生物力学强度明显低于双侧椎弓根螺钉内固定，但都能够达到必需的生物力学强度。Suk等对87例患者进行了单侧与双侧椎弓根螺钉内固定的临床疗效比较，其中47例单侧，40例双侧，结果提示：两组临床疗效无明显区别，但单侧内固定失败率高，达到12.8%，而双侧5%， 特别注意的是单侧椎弓根螺钉内固定在腰椎滑脱患者中内固定失败率达到30.5%，而在椎管狭窄患者中仅为5.8%。