腰椎间盘退变性疾病常引起下腰痛，多数学者认为始发因素是椎间盘的退变。自1929年Chandler首先用脊柱融合治疗下腰痛和坐骨神经痛以来，即是综合应用各种手术方式[7]，内置物系统及各种辅助措施以提高脊柱融合的疗效，但文献回顾分析却发现，自1970至2000年间，在脊柱融合内固定发展最鼎盛时期，它的总体疗效并没有得到提高[8]。因而，椎体节段融合后将加速邻近节段椎间盘退变会导致新的病变。这让学者们不得不探求解决及预防椎体融合后和椎间盘切除后各种问题新方法。为解决这个问题，国内外众多学者经过深入的探讨研究，在20世纪60年代就提出人工椎间盘的概念[9]，骨科学者们把眼光投向人工椎间盘的研制。Lee把现行的人工椎间盘分为以下几类：①低摩擦滑动表面设计。②充满液体的髓核。③弹簧系统假体。④橡胶和其他弹性材料组成的假体。 2.1  腰椎间盘假体设计  脊柱运动生物力学机制要求设计出一种能够重建和保留正常脊柱生理运动的假体[10]。难点为如何能够设计好每个腰椎运动节段旋转的中心，这个中心随着屈伸、旋转和侧屈运动而变化，同时腰椎侧屈伴有轴向旋转[10]。Gunzberg等综述椎间盘假体设计的原理，每个节段水平存在了3个关节[14]；椎间盘提供活动性和稳定性的复杂组合机制；某个运动节段旋转中心随着该节段位置或姿势的改变而变化的。最初的假体由Fernstrom在20世纪50年代后期描述[11]，当时用了一种不锈钢球假体。因此人工椎间盘置换技术不断的改善，假体种类也得到了很大的发展。迄今，已经设计了100种以上的人工椎间盘假体，很少一部分在动物模型上已经得到试验，其中很少达到临床应用的水平[12]。真正能够妨碍设计一种成功假体的原因为缺乏一种可信度高的动物模型，人类直立行走特性使人类腰椎的受力机制不同于动物。目前假体设计主要原则为模拟椎间盘生理性运动，这些假体一般是金属和聚乙烯材料构成[13]。SB Charité为目前研究最深入的人工椎间盘假体，已经超过了10余年，并达到令人满意的临床应用效果。这种装置为两个钴铬合金终板和介于之间超高分子量聚乙烯滑动髓核组成。每个终板包括了3个用来铆合的齿状突起及一个纯钛和羟磷灰石材料外膜，能够加强它和椎体之间的生物固定。SB Charité Ⅲ假体的体外生物力学测试结果显示聚乙烯材料能够耐受1千万次疲劳试验。尸体标本脊柱生物力学研究提示这种假体保留L4，5节段正常运动，旋转中心为椭圆形可以移动[14-17]。ProDisc Ⅱ包括3个部分：钴铬合金终板外表镀钛，2个纵向的翼状结构用来固定椎体上，超高分子量聚乙烯核充填于终板之间。另外一种假体Sofamor Danek(Memphis.TN)目前正在做临床前期试验，它是一个金属球和金属杯构成。 2.2  运动保留设计 滑动髓核：该结构假体有Charité和Mobidisc。SB Charité假体由超高分子量聚乙烯制成一个有双凸面、可滑动内核，安放在两个钴铬钼合金盖板间[18]。Mobidisc假体髓核只有上表面呈凸面，并且在水平面上对髓核移动(2.5 mm)和旋转(7°)提供了限制[19]。 球窝关节：市场上大部分人工椎间盘假体都已采用这种设计。比如ProDisc假体中超高分子量聚乙烯制造成的核心固定下终板，上表面呈凸面，和上终板的凹面形成了球窝关节[20]。Maverick和FlexiCore假体在上、下两个钴铬钼合金之间采用这种球窝关节设计[21]。 封闭髓核：AcroFlex假体在两个钛合金终板间插入聚烯烃橡胶核心，采用硫化法使终板及核心扣紧，形成封闭髓核结构。 2.3  运动限制设计   采用2003年Huang等[22]方法对现有假体限制性设计进行分类，无法独立完成平移运动的假体为“限制型假体”，相反，可以独立完成平移的假体为“非限制型假体”。不同类型的假体，应进一步分析对各种运动，如屈伸、左右轴向旋转、左右侧弯、压缩限制程度又有了不同，如小于正常椎间盘范围的运动，为“完全限制”；接近正常椎间盘范围的运动，为“部分限制”；超过正常椎间盘范围运动，为“无限制”。 2.4  适应证和禁忌证  目前人工椎间盘置换适应证为：年轻，单节段椎间盘退变，不伴有严重小关节病变，不伴腰椎不稳，无骨质疏松，无椎管狭窄或后方神经根受压[23]。理论上，椎间盘置换适合各期退行性椎间盘病变。因为医疗费用高及存在的风险大，所以用于严重椎间盘退变疾病。很多欧洲学者认为人工椎间盘置换指征有腰痛症状的椎间盘退行性病变和椎间盘切除后失败综合征等。美国骨科医师协会将人工椎间盘置换的适应证列为：①有症状的有症状的椎间盘退变。②椎间盘破裂。③脊柱融合所致邻近节段退变不稳。禁忌证则包括：①置换节段的脊柱畸形。②Ⅱ度以上腰椎滑脱。③骨性椎管狭窄。④严重的骨质疏松。⑤手术瘢痕黏连所引起腰痛[24]。 2.4.1  病例选择 所有研究者强调，选择合适的病例非常重要，在欧洲，人工椎间盘置换主要适应证为盘源性腰痛和椎间盘摘除后失败综合征。Hochschuler总结为：①有症状的椎间盘退变。②有症状的椎间盘破裂。③脊柱融合导致邻近节段退变及不稳。椎间盘置换第1篇文献开始，椎间盘突出症被列为椎间盘置换适应证之一，因为椎间盘突出症的另一治疗办法为椎间盘髓核摘除术应用历史悠久，因此，能否将列入一种远期疗效未能确定的手术方式及适应证，已经引起激烈的争论[25-26]。深入认识椎间盘突出症与椎间盘源性腰痛病机制、椎间盘置换原理即可澄清其中关系。最近，McAfee 在文献中将已包含型椎间盘突出症列入了椎间盘置换适应证。禁忌证包括：①置换节段的脊柱畸形。②60岁以上并有中度以上骨质疏松症者或代谢性骨病者。③Ⅱ度以上的腰椎滑脱症。④腰椎感染性病变。⑤手术瘢痕粘连引起的腰痛。⑥骨性腰椎椎管狭窄症。⑦全身情况不适合手术者。另外，患者精神因素也要被重视。 2.4.2  假体置换前准备　①腰椎正侧位照片及功能位照片。②CT或MRI明确诊断。③多节段病变时应行椎间盘造影确定引起症状的腰椎节段。④照片测量病变椎间隙高度并与正常的上一个椎间隙高度比较。⑤准备合适的椎间盘假体。 2.4.3  假体置换方法 ①人工椎间盘置换采用了左前方入路，在欧美，人工椎间盘置换通过前方入路经腹膜外置入假体，与前路腰椎椎间融合入路相似[27]。置换步骤(以SB Charité Ⅲ人工椎间盘为例)如下[10]：沿腹中线做小切口，经腹膜外暴露脊柱前方，行标准前路椎间盘摘除，注意不要破坏骨性终板。用撑开钳撑开椎间隙，设计好假体尺寸后植入假体终板。假体中心的位置通过正位X射线透视确定，侧位片上，由矢状面椎体中线向后2 mm的位置比较理想[28]。聚乙烯椎在确定试核位置正确后置入，放开撑开钳，拍片确认假体置入成功，常规关腹。目前微创人工椎间盘置换已经有了一定的发展[29]。②在直视下切除椎间盘，撑开椎间隙时要边切边缓慢撑开，避免急躁造成椎骨骨折。椎间盘的切除到软骨终板为止，保护好骨性终板。一般后纵韧带无需切开，必要时可以切开，特别是椎间盘髓核向后脱出时，切开后纵韧带可将脱出的髓核取走，然而后纵韧带切除对中柱的稳定影响并不大。③选择大小合适金属盖板，在椎体前后留空2 mm的基础上，原则上应选用较大号的假体[30]。因接触面积大，同等压力下压强较小，可防止塌陷下沉。④椎间隙撑开的高度，原则上要撑开到正常椎间隙高度，过高或过低都将会影响后柱小关节及韧带的力学稳定。对术前椎间隙已变窄者，可参考邻近间隙的高度。⑤L5的腰椎静脉常从L5两侧经过，多变异，管径较粗，影响术野，操作中容易损伤引起大量出血，可结扎后切断。⑥整个手术过程需要数次调整患者体位。先是在剥离椎前腹膜时，取过伸位可以使腹膜与椎体贴近，容易剥离暴露，对腹腔神经丛损伤较小；分离椎前大血管时最好为半屈曲体位，使血管张力降低，不易撕裂。由于解剖特异性，在将假体打入L5/S1时，宜先取后伸位，打入1/2时，改为前屈位，可以减少盖板对骨性终板损伤。⑦术中定位。常用C型X射线机定位，先是病变间隙的定位，然后是假体中心定位。后者难度较大，金属标记物放置可有助于确定假体位置，尽量将假体放于理想位置，不宜反复拆装假体，因此可加重硬终板的损害，可造成术后假体下沉，位置稍偏差是可以接受的，不必追求X射线完美而不顾远期效果。 2.4.4  假体置换后护理 ①术后24-48 h拔除引流管，复查X射线片。②假体位置正常，术后可1周佩带腰围下地。③术后1个月内不要大弯腰，不要搬重物。④术后1年内，应每3个月复查1次腰椎正侧位片及功能位片，以后每年应复查1次。 2.4.5  并发症及其处理 人工椎间盘全置换所引起的并发症，包括手术入路引起和人工椎间盘相关的并发症。手术入路相关的并发症包括: 血栓形成、 大血管损伤、皮下血肿、硬膜下血肿、腹膜后血肿、肠梗阻和膀胱功能紊乱，男性患者还包括逆向射精等; 人工椎间盘相关的并发症包括: 异位骨化形成、人工椎间盘的脱出、下沉、感染、L5神经运动障碍等。文献[16]报道Charite 第1，2代假体置换后前脱位发生率22%，盖板沉降率32%；第3代假体置换后前脱位发生率9%，盖板沉降率3%。文献[17]报道25例行ProDiscÒ假体置换患者1-3年的随访结果，无假体相关并发症，其认为假体相关并发症的出现主要与假体的置入、椎间盘及后纵韧带处理密切相关，只要假体选择合适，置入位置良好，椎间隙处理仔细，放置过程中避免椎间隙的过度撑开，可以最大程度减少并发症的发生。有学者对20例应用SB Charité假体患者4年的随访发现，2例分别在置换后2 d和2周出现假体移位，指出移位原因为后纵韧带松解不彻底和终板骨折，2例再次更换大假体行翻修治疗。当前，人工椎间盘全置换各种假体设计均有各自的特点，也存在一定不足，无哪种假体显著优于其他假体，尽管缺少长期随访结果，但早期结果也十分令人满意，并且美国FDA已经批准在临床使用，故其前景较好[31]。但也要清醒地认识到，现有的人工椎间盘所采用的材料与人体的椎间盘材料相距甚远，只有研制符合人体椎间盘解剖和生物力学要求的新型医用生物材料，才能给退行性腰间盘源性病变治疗带来新发展。同时针对椎间盘疾病生物治疗也正在广泛研究中，理想的治疗手段正在不断地探索。在现阶段，要以谨慎而乐观的态度来看待人工椎间盘全置换，严格掌握其手术指征。 2.4.6  疗效分析 椎间盘置换疗效随着假体设计的完善、术者经验积累和适应证的掌握而日益提高。SBⅠ型假体自1983年开始使用，最早的1例患者，21年后仍然保持良好的腰椎功能[32]。1987年以来，SBCharite假体在世界范围内应用已经达7 000例，ProDisc应用2 000例，Maverik假体应用2 000例。较早期Cinotti(1996)报道了46例SBCharite置换[33]，平均随访2.5年，患者满意率仅为65%，无植入物失效。其中有9例(19%)需要再手术，原因有8例是因为置换后持续疼痛，1例是因为置换后假体脱位，原因是假体尺寸选择太小，再手术时更换了大一号的椎间盘假体则解决问题。术后发现手术节段平均有9°的活动，而邻近节段则有14°的活动范围[34]。他还发现置换后1周则开始锻炼者比佩戴腰围3个月以上者活动度大一些(11°∶6°)。LeMaire则报道了105例人工椎间盘置换[35]，他应用是SBⅢ，平均随访52个月。其疗效达到优74%，未发现假体失效，置换节段在L4，5者术后活动度达13°，而置换节段在L5/S1者术后活动度有9.2°。Zeegers也应用SBⅢ进行了50例人工椎间盘置换，经2年以上随访，优良率71%，无假体失效。Charite SBⅡ、ProDisc两种假体已经获得FDA许可，在欧美进行大规模的临床随机对照实验，与脊柱融合比较，结果效果十分明显，并在2004年获得批准进入美国市场[36]。在欧洲、美洲、大洋洲、亚洲世界各地，椎间盘置换术正呈燎原之势。国内李康华、王庆一等也发表了各自的临床应用疗效。作者自2011年9月至2013年9月，共进行138例86个间隙的腰椎间盘置换，平均随访18个月，优良率为90.6%，高于欧洲报告且无严重并发症。置换后有效缓解腰腿痛，并保持节段活动度和椎间隙高度，术后获得MRI检查的2例患者，邻近间隙椎间盘退变并未加重，疗效肯定。对远期疗效，LeMaire在2005年发表了随访10年以上的临床结果[36]，优良率89%，约96%恢复工作，且有63%从事重体力劳动，仅有4例翻修，邻近阶段并没有退变加重，与融合后平均8.4年出现邻近阶段病的报道比较，体现椎间盘置换的良好效果。"