生物椎间融合器与钢板内固定系统置入对邻近颈椎间盘的影响

doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2010. 52.033

摘要/Abstract

摘要：

背景：颈椎前路融合后邻近节段退变现象已引起临床重视，半弹性内固定系统可能较目前通用的坚强内固定对邻近颈椎间盘退变的影响小。
目的：通过融合节段邻近颈椎间盘压力监测，在除外撑开强度影响的前提下，比较生物椎间融合器与钢板内固定系统置入对犬施术节段邻近颈椎间盘退变的影响。
方法：选用健康杂种犬23只，按随机数字表法分为3组，其中预实验组5只，测量犬颈椎间盘压力正常参考值；生物可降解椎间融合器组9只；钢板置入内固定组9只。生物可降解椎间融合器组及钢板置入内固定组均经前路行C _3~4椎间盘摘除，相应置入物置入内固定。术中测量邻近颈椎间盘C_4~5压力，并计算置入前后C _4~5椎间盘压力差作为撑开压力。置入后6个月处死动物，行Pearce分级及组织学观察，评价置入节段上位颈椎间盘(C _2~3)退变程度。
结果与结论：生物可降解椎间融合器组与钢板置入内固定组压力差的差异无显著性意义(P > 0.05)。影像学及组织学检测结果显示，经Spearman等级相关分析，两组组内邻近颈椎间盘压力差与置入后6个月椎间盘退变Pearce分级、组织学分级均呈正相关(r = 3.13，2.78，P < 0.05)。生物可降解椎间融合器组椎间盘退变Pearce分级、组织学分级均低于钢板置入内固定组(P < 0.05)。提示过高的撑开压力易导致犬置入节段邻近颈椎间盘退变，与钢板内固定系统相比，应用生物椎间融合器置入内固定可以有效防止邻近节段的退变。

关键词: 颈椎, 邻近椎间盘, 椎间融合器, 内固定, 钢板

Abstract:

BACKGROUND: Adjacent segmental degeneration following cervical anterior fusion has become a focus. Semielastic internal fixation system exhibits less influences on adjacent intervertebral disc degeneration compared with commonly used rigid internal fixation systems.
OBJECTIVE: Regardless of the intensity of brace, to investigate the effect of cervical bioabsorbable cage or plate systems on intervertebral disc adjacent to operative segments, by pressure monitoring on intervertebral disc adjacent to operative segments.
METHODS: A total of 23 dogs of medical fitness were selected, and divided into 3 groups, including 5 in preliminary group (reference value of cervical intervertebral disc was measured), 9 in bioabsorbable cage group treated with bioabsorbable cage devices, and 9 in plate group treated with plate systems. All dogs underwent anterior discectomy on C_3/4, and were implanted with corresponding internal fixators. The pressure of intervertebral disc adjacent to operative segment (C _4/5 ) was measured in the operation. The pressure change from preoperative to postoperative was calculated as the intensity of brace. The animals were sacrificed at 6 months. Pearce grading and histological observation was performed to evaluate upper intervertebral disc degeneration.
RESULTS AND CONCLUSION: There were no significant differences between bioabsorbable cage and plate groups in pressure change of intervertebral disc adjacent to operative segments (P > 0.05). Spearman analysis showed that pressure differences in group was positively correlated with Pearce grading, histological grading 6 months following implantation (r=3.13, 2.78, P < 0.05). The intervertebral disc degeneration Pearce grading and histological grading were less in bioabsorbable cage compared with plate system group (P < 0.05). Results show that exorbitant brace pressure can induce the degeneration on dog’s intervertebral disc adjacent to operative segments, and the degeneration was decreased using bioabsorbable cage devices compared with plate systems.

中图分类号:

R318

李宏伟，鲍达，葛彦虎，赵铭，孙继桐，罗小波. 生物椎间融合器与钢板内固定系统置入对邻近颈椎间盘的影响[J]. 中国组织工程研究, 2010, 14(52): 9823-9826.

Li Hong-wei, Bao Da, Ge Yan-hu, Zhao Ming, Sun Ji-tong, Luo Xiao-bo. Effect of cervical bioabsorbable cage versus plate systems on intervertebral disc adjacent to operated segments[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2010, 14(52): 9823-9826.

参考文献

引言

材料方法

讨论

3.1 PLLA/HA复合材料 加工动物实验用颈椎椎间融合器初期的工作主要是材料的选择，前期材料学工作已证实：羟基磷灰石在聚左旋乳酸聚合物基体中分散均匀，界面结合状况较好^[12-17] 。红外光谱分析显示，聚左旋乳酸与羟基磷灰石之间没有形成化学键合。羟基磷灰石使复合材料的熔融温度稍有降低，热分解性能显著改善，短期吸水性略有增加。
尽管羟基磷灰石在聚左旋乳酸中只是物理混合，但是由于羟基磷灰石为纳米颗粒，加上材料制备过程中采用了超声分散，提高了羟基磷灰石的分散均匀性，同时材料界面黏合强度提高。
PLLA/HA复合材料的拉伸强度随羟基磷灰石含量的增加而减小，但是弯曲强度先是逐渐增加而后再降低，最大值出现在质量分数20%附近，为157 MPa。这一力学强度能够满足骨科内固定置入材料的一般要求。
3.2 邻近椎间盘退变的影响因素 引起融合节段邻近椎间盘退变的因素有：使用坚强内固定，固定节段过多；未恢复颈椎生理曲度状态下的融合使平衡失调、稳定性发生改变；融合部位邻近节段术后所受应力代偿性增加而加速退变；撑开操作不当造成椎节过度牵张，从而使颈椎稳定性下降等。颈椎人工椎间盘假体在临床上已初步应用，但其远期疗效还有待于观察。植骨融合仍是颈椎前路手术的首选方法。随着脊柱外科内固定理念的进步，对内固定材料的要求也越来越高。内固定不再是简单的一味追求坚强固定，而是要求融合早期实现坚强固定，而在中晚期转为半弹性固定，以期固定模式更符合骨融合的生理规律。可降解内植物逐渐降解而实现自动动力加压，且仅在6~12个月为融合区提供固定直至置入物与受体开始融合，有可能避免因僵硬内固定带来的应力遮挡与邻近节段退变两大问题。因此，有学者指出半弹性内固定系统较目前通用的坚强内固定对邻近颈椎间盘退变影响较小，但二者的比较应除外施术节段撑开压力对邻近椎间盘的影响。
本实验以置入前后邻近颈椎间盘压力差作为撑开压力。研究发现，生物可降解椎间融合器组和钢板置入内固定组内撑开压力与椎间盘退变Pearce分级、组织学分级均呈正相关。据此作者认为压力变化对邻近颈椎间盘的退变影响不容忽视，融合节段相邻椎间盘压力的过度增加可能是造成邻近节段退变的因素。因此术中既应重视颈椎生理曲度及稳定性的重建，又需准确掌握撑开强度，正确使用撑开器。可考虑通过术中相邻椎间盘压力监测掌握撑开强度，从而减少置入后对于邻近节段退变的影响。本实验中生物可降解椎间融合器组和钢板置入内固定组置入前后邻近颈椎间盘压力差的差异无显著性意义(P > 0.05)，其意义在于除外了撑开强度的影响，从而在此前提下比较不同置入物对邻近节段的影响。犬龄6个月约相当于人3~5年，用以观察邻近节段退变完全可行。
3.3 椎间盘压力测定的可行性 王沛等^[18]应用腰椎间盘测压技术，研究破碎型和退变型腰椎间盘突出症的病理学差异，并认为腰椎间盘处于一种流体静压状态，其多糖蛋白-水结构组成的基质具有流动性，可以液体连通装置测量其内压，且相邻腰椎间盘压力差异无显著性。由于颈椎间盘结构亦符合流体静压状态的特点^[19] ，因此，尝试应用邻近颈椎间盘测压技术，量化撑开强度，以期对不同置入物及不同撑开强度对邻近节段的影响进行比较研究。
本实验发现，犬颈椎间盘压力测量值符合正态分布，正常参考值为(1.144±0.275) kPa。因此作者初步认为，犬颈椎间盘测压具有可行性。但犬颈椎间盘内压绝对数值小，且犬术中体位为仰卧位，与置入后常规体位不一致，均可导致测量误差的出现。为此，作者采用测量压力差的办法，回避压力绝对值测量的系统误差以最大限度减少误差。测压操作有可能损伤犬正常颈椎间盘，加速其退变。目前的解决方案是：选择相对易退变的相邻上位椎间盘观察，而行相邻下位椎间盘测压；术中采用细腰穿针，尽可能一步到位，减少重复操作，最终目标是设计无创测压方案。

[1]	徐峰, 康辉, 魏坦军, 席金涛. 椎弓根螺钉不同固定方法治疗胸腰椎骨折的生物力学分析[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(9): 1313-1317.
[2]	张同同, 王中华, 文杰, 宋玉鑫, 刘林. 3D打印模型在颈椎肿瘤手术切除与重建中的应用[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(9): 1335-1339.
[3]	杜秀鹏, 杨朝晖. 65岁以下嵌插型股骨颈骨折初始畸形程度对颈缩短的影响[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(9): 1410-1416.
[4]	张尚普, 鞠晓东, 宋恒义, 董智, 王晨, 孙国栋. 关节镜下带线锚钉缝线桥缝合固定治疗肩锁关节脱位[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(9): 1417-1422.
[5]	周继辉, 李新志, 周游, 黄卫, 陈文瑶. 髌骨骨折修复内植物选择的多重问题[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(9): 1440-1445.
[6]	陈俊名, 岳辰, 何沛霖, 张俊涛, 孙墨渊, 刘又文. 髋关节置换与股骨近端防旋髓内钉内固定修复高龄股骨转子间骨折效果的Meta分析[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(9): 1452-1457.
[7]	胡凯, 乔晓红, 张永红, 王栋, 秦泗河. 空心螺钉和钢板内固定修复移位型跟骨关节内骨折：基于15篇随机对照试验的Meta分析[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(9): 1465-1470.
[8]	许玉林, 沈师, 卓乃强, 杨惠麟, 杨超, 李洋, 赵恒, 赵露. 髋臼后柱骨折3种不同钢板固定后站立及坐立位下的生物力学比较[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(6): 826-830.
[9]	刘正蓬, 王雅辉, 张义龙, 明颖, 孙志杰, 孙贺. 3D打印椎间融合器置入治疗脊髓型颈椎病：颈椎曲度及椎间高度恢复的半年随访[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(6): 849-853.
[10]	侯广原, 张继学, 张志军, 孟祥晖, 段文, 高维陆. 骨水泥强化椎弓根螺钉内固定治疗伴骨质疏松腰椎退行性疾病的1年随访[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(6): 878-883.
[11]	和利, 田维, 徐嵩, 赵晓宇, 苗军, 贾健. 影响髂腰内固定治疗创伤性脊柱骨盆分离疗效的因素[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(6): 884-889.
[12]	杨卫强, 丁童, 杨卫可, 蒋振刚. 组合式可变应力接骨板内固定干预山羊股骨骨折断端的骨组织细胞功能及骨密度变化[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(6): 890-894.
[13]	张磊, 马丽, 扶世杰, 周鑫, 喻林, 郭晓光. 肩关节镜下双排锚钉固定治疗肩关节前脱位伴肱骨大结节撕脱骨折[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(6): 895-900.
[14]	袁新平, 邵艳波, 吴超, 汪剑龄, 童梁成, 李颖. 骨折端CT扫描参数个性化微分建模仿真目标骨段的准确性[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(6): 912-916.
[15]	宋成杰, 常恒瑞, 石明鑫, 孟宪中. 侧方入路腰椎融合治疗后的生物力学稳定性的研究与进展[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(6): 923-928.