2.1 椎间盘的退变过程及机制 2.1.1 椎间盘退变在形态学上的改变 髓核、纤维环及二者之间的过渡区构成人类正常的椎间盘，在细胞外基质之中嵌合着成维细胞及软骨样细胞，在纤维环的外侧主要分布着成纤维细胞，纤维环内侧、过渡区域及髓核内主要为软骨样细胞。在椎间盘内，大量的比例是由胶原分子构成，胶原分子占纤维环胶原干质量的70%。其中Ⅰ型胶原占髓核胶原干质量的20%，在椎间盘内起到张力传递的作用；髓核的主要是由Ⅱ型胶原组成，游离其间的是大量的蛋白多糖分子和软骨样细胞，髓核内水分的保持是由水分子与蛋白多糖分子结合来维持的。而透明软骨是椎间盘上下方的终板主要组成的，椎间盘的内部未见血管走行，所以髓核内营养的供应及代谢产物的排出最终是通过终板来完成的[2-3]。在形态上，椎间盘退变的早期表现为：髓核脱水表现、纤维环撕裂表现和软骨终板形成裂隙表现，进一步发展为软骨终板的骨化，椎体终板的物质交换的通道变窄，进而出现营养成分及代谢产物在椎间盘与椎体之间交换的过程受阻，椎间盘内聚集大量酸性物质和基质降解产物，使交换物质的通道堵塞加重，从而形成了恶性循环，进一步加重纤维环的退变，进而纤维环产生裂隙，随着恶性循环加重，裂隙的裂隙越来越严重，纤维环的约束作用降低，进而会导致纤维环约束的髓核脱出[4-5]。在影像学中，MRI提示椎间盘退变的过程可分为多个过程：①早期退变的纤维环撕裂在MRI中显示椎间盘的纤维环中可见高信号表现。②T2像中椎间盘出现萎缩、脱水在髓核区呈低信号表现。③椎间的高度出席那下降、其稳定性降低。④椎间盘的完全退变，最终出现“黑间盘”表现和椎体周围骨赘的形成[6]。 2.1.2 在椎间盘退变中炎性递质和细胞外基质的变化与作用 炎性递质：在突出椎间盘中有多种炎性递质，如肿瘤坏死因子α、基质金属蛋白酶、一氧化氮、白细胞介素1、白细胞介素6及前列腺素2等，在附近的血管内有IgG和IgM的表达，可见炎症伴随在椎间盘突出的过程中。 细胞外基质：蛋白多糖在椎间盘中是非常重要的细胞外基质，它的构成是糖胺多糖和核心蛋白。前者有很强的蓄水能力，它可与水分结合；后者在椎间盘内有着很强的黏弹性及抗压能力[7]。两者与椎间盘退变的关系极为密切。随着糖胺多糖的质量降低和数量减少，蓄水作用便会降低，进而影响椎间盘内代谢产物的排泄，随之便会出现椎间盘退变。核心蛋白是各型胶原纤维的主要组成部分，胶原纤维维持着椎间盘结构的稳定及力学特征，在抗张力作用中主要决定因素为各型胶原纤维。各型胶原纤维之间的相互转换决定了椎间盘的稳定性，随着椎间盘的退变，各型胶原纤维在椎间盘中的的含量有着较大的变化，在椎间盘退变的早期，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ、Ⅵ等型胶原在椎间盘内的含量均有所增加，这就提示了在椎间盘退变的早期它是有一过性自我修复过程的。随着椎间盘退变的进一步加重，椎间盘内，各型胶原纤维含量有所变动，在椎间盘的髓核内，主要表现为Ⅰ、Ⅳ及Ⅹ型胶原，而在终板中表达Ⅱ型胶原的能力有所下 降[8]。在椎间盘的髓核中的胶原成分改变可以说明软骨样细胞发生着一定的变化，很有可能椎间盘的软骨终板出现了骨化。在最近的研究中发现：人群编码中，聚集蛋白聚糖存在一定的基因变异，使蛋白多糖核心蛋白链变短，这些人群在临床上更容易出现多节段的椎间盘退行性改变[9]，这意味着遗传在椎间盘退变中有一定联系。 2.1.3 在椎间盘退变过程中生长因子的作用 生长因子为低分子量蛋白中的一种，在细胞有丝分裂过程和细胞外基质的合成的刺激过程中扮演着一定的角色。转化生长因子和表皮生长因子的协同作用可诱导退变的椎间盘细胞再生，胰岛素样生长因子对髓核基质合成有中度刺激作用，成纤维细胞生长因子在退变的纤维环和髓核与纤维环的过渡区的细胞繁殖和分化过程中起到明显的刺激作用[10-11]。据有关研究发现：联合使用体外胰岛素样生长因子和血小板衍生生长因子，可减缓退变的椎间盘中细胞凋亡速度[12]。此外，相关研究还提出外源性重组人成骨蛋白1在进蛋白多糖合成中起到促进作用，进而逆转椎间盘退变[13]。 不难发现，生长因子在退变的椎间盘中可做到不同程度的正性调控及保护作用，为随后的基因治疗椎间盘退变提供了一定的实验依据和理论基础。 2.1.4 腰部疼痛与椎间盘退变 健康的椎间盘变为退变的椎间盘过程中，髓核中的物质由同源结构物变为非同源的混合物。其过程中，髓核内混有椎间盘终板的碎片、纤维环的碎片、不明液体、甚至气体等，小块的终板碎片以及纤维环碎片均可掉入椎间盘退变区域内，随着体位的改变，椎间盘的主要负重区恰好处于这种碎片区域时，就会引发一种急性相应区域的疼痛。很多学者把椎间盘内的各种碎片比喻为“鞋内石子”，这就是大家广泛接受的“鞋内石子假说”。这一形象的假说就可以阐述在一部分急性腰痛患者中通过手法按摩就可以使疼痛缓解的这种现象。因为，在手法按摩过程中，一些手法可使局部高负荷区域转移到其他区域，而这个其他的区域没有碎片。同样，也可以解释很多疼痛症状与椎间盘退变程度不相符的现象[14]。  2.1.5 中医观点 在腰部疼痛的病因中，主要与寒湿痹阻、肝肾虚损、气滞血淤、骨错筋伤等有关：①寒湿痹阻，在《素问•痹痛论》论及到：“风寒湿三气杂至合而成痹也，其风气胜者为行痹，寒气胜者为痛痹，湿气胜者为着痹”。②肝肾虚损，在《诸病源候论•腰腿疼痛候》有所记载：“肾主腰腿，肾气不足，受风邪之所为也，劳伤则肾虚，虚则受于风冷，风冷与真气交争，故腰腿痛”。③气滞血淤，在《金匾翼》论及到：“淤血腰痛者，闪挫及强力举重得之。益腰者，一身之要，屈伸俯仰，无不由之，若一有损伤，则血脉凝涩，经络奎滞，令人卒痛不能转侧”。④骨错筋伤，在《伤科补要》也谈及：“若骨缝叠出，俯仰不能，疼痛难忍，腰筋僵硬”。 2.2 诊断 椎间盘的急性突出一般容易得到明确诊断，而在慢性的椎间盘退变引起的腰痛中，明确诊断的过程中往往非常的困难。临床上表现表明：在椎间盘的退变过程中，症状表现与影像学上的表现并不是成正比，很多情况下出现的是症状表现与影像学表现有分歧的现象。影像学中，MRI椎间盘中出现信号改变区域，变为“黑间盘”在椎间盘源性腰痛诊断中存在着一定的特异性。但结合临床上对无症状患者的研究中，很多患者也存在“黑间盘”表现。因此，在影像学辅助诊断中，MRI出现“黑间盘”只能作为参考的一个指标[15]。 至目前为止，“椎间盘造影术”在诊断椎间盘退变性腰痛中为一种相对可靠和准确的方法(图2)，椎间盘造影术在北美脊柱协会执行委员会中所持的观点为：诱发性椎间盘造影术”适合椎间盘退变原性腰痛的诊断，除此之外，没有其他的方法可以明确诊断椎间盘源性腰痛。在椎间盘造影术的检查中包含：①造影过程中患者的主观症状。②推入对比剂的阻力和量的大小[16]。③影像学表现等几个部分。Kallewaard等[17]认为将椎间退变引起腰痛诊断必须严格遵守以如下诊断标准：注射压力< 15 psi (103.5 kPa)时诱发一致性疼痛>平时疼痛程度的6/10，并且注入对比剂< 3.0 mL。 但是，由于疼痛来源于腰椎和骨盆区的传入纤维定位区域上非常接近，所以，很多患者难以区分出疼痛是来源于骶髂关节部位的疼痛还是对比剂诱发后的疼痛。 而且，患者出现多个节段退变时，更是难以明确其疼痛的责任节段，从而影响了这种诊断方法对椎间盘退变引起腰痛诊断的可靠性和特异性[18]。在未来脊柱外科研究的方向中，进一步完善及研究一种对本疾病诊断的方法也是一个重点方向。 2.3 治疗方法 2.3.1 中医治疗 祖国医学保守治疗椎间盘退变性腰痛中起到重要的作用。其中，治疗方法包括口服活血化瘀、行气止痛的中药、传统手法按摩、针灸、腰背部肌肉锻炼及康复治疗等起到很大作用。2009年有研究对按摩治疗腰痛进行调查发现：手法按摩对不明原因腰痛的患者具有一定疗效，尤其在配合上腰背部肌锻炼及中药活血化瘀、行气止痛口服后效果更为明显；相关研究更表明在结合针灸、理疗时比单独进行手法按摩更为有效。2010年有学者在非手术治疗腰骶部区域非特异性疼痛的临床路径分析中提出：腰背肌功能锻炼、手法按摩及针灸是在治疗腰骶部区域非特异性疼痛中最常采用的治疗手段。上述文献中针对的是非特异性腰痛[19]，据研究显示：在非特异性腰痛中有73%的患者为椎间盘退变引起的腰痛[20]。对于大多数腰痛患者来说，中医按摩、针灸及理疗是治疗腰痛的基础；在腰痛的初期，对患者进行这些治疗是有必要的。 2.3.2 手术治疗 经皮穿刺椎间盘减压：微创经皮穿刺椎间盘减压：本方法是采用微创技术对相应责任节段椎间盘的髓核进行减压的一类治疗方法。其治疗适应范围为椎间盘的退变并不严重、纤维环完整性未遭到完全破坏的患者[21]。治疗方法种类较多，主要包括：经皮穿刺髓核吸除、臭氧或木瓜蛋白酶的化学融核、激光灼烧清除椎间盘髓核、等离子髓核成型等。据有关研究表明，上述微创手术方法在退变早期的椎间盘中可起到减小椎间盘内压力、杀死炎症介质进而缓解局部疼痛，是处于开放手术与保守治疗之间的一类对因治疗的方法，在临床上有一定的疗效率[22]。 椎间融合：Lane和Morre在20世纪40年代报道了经前路椎间植骨融合治疗椎间盘退变引起腰痛病例36例，目前为止已经成为一种标准的修复方式。Cloward在20世纪50年代，报道了腰椎后路椎间融合在治疗椎间盘退变引起的腰痛，在逐渐发展与完善，现如今后路椎间融合也成为一种标准且成熟的手术方式。在后路椎间融合的基础上继续发展，又出现了经椎间孔入路椎间融合，经椎间孔椎间融合技术上依然坚持后路椎间融合手术的环脊柱360°融合理念，且术中对神经的侵扰相对于后路椎间融合更小，在一些特定适应证的病例中其疗效明显优于后路椎间融合。现如今，椎间融合已成为治疗椎间盘退变源性腰痛的一个金标准，此3种技术在治疗中各有优缺点。 后路椎间融合术中椎体间cage是经过椎管放置的，通过椎间cage的支撑及后方内固定系统的锁定来达到椎体的稳定及融合这一目的[23]。由于术中需要切除椎板才能经椎管入路，对局部的骚扰更大，放置cage过程中对神经根牵拉明显，术后易出现根性痛症状。在椎板被切除后，硬膜外粘连及术后瘢痕的形成易再次导致神经压迫，严重者甚至需再次行翻修手术[24]。 经椎间孔椎间融合是根据后路椎间融合基础上发展出来的，是一种改良后路椎间融合(图3)，主要区别是在放置融合器的通道是经单侧的椎间孔入路，由于术中无须进入椎管，所以避免了全椎板的切除，对神经根的牵拉明显减少，同时手术的范围又缩小了。由于术中操作范围较后路椎间融合小，所以对手术者经验及水平要求较高[25]。 前路椎间融合为经椎体前入路，即可避免后路的神经根牵拉、防止了后路手术后带来的硬膜周围瘢痕形成(图4)。又可以保护脊柱后柱结构的完整性。但术后由于缺乏后方内固定物的支撑，椎体稳定性相对后路360°融合固定较差，相邻椎体椎板压力较高，术后容易出现椎间融合器的下沉，甚至出现椎间高度的丢失、神经根管狭窄、脊柱畸形等并发症。现如今，随着骨诱导材料的使用和椎间融合器的逐渐改进，前路椎间融合的术后融合率较前有着明显的提高，术后融合器下沉的并发症率也明显降低[26]。 人工椎间盘置换：由于在椎间融合中有许多难以克服的缺陷存在，其中包括腰椎的部分活动丧失等，人工椎间盘假体的置换理念逐渐形成，在脊柱节段活动度不牺牲的前提下，逐渐成为治疗椎间盘退变源性腰痛的一种理想术式。理想的全椎间盘置换为一种新的理念，术后需要保留受责节段椎体的活动度，使脊柱的压力通过人工椎间盘传递，与此同时还要避免椎体后柱的异常活动，更要达到的是可在体内长期留存使用(图5)。 目前，在人工椎间盘置换的并发症中，除了在前路椎间融合出现的血管神经损伤、下肢深静脉血栓及逆行性射精外，还存在一定的植入物相关短期的并发症，其中包括：内植物假体位置不佳；内植物的内衬脱出、移位；椎体终板的骨折以及术后出现根性痛等症状，此手术并发症的出现与病例的选择、术者的技术、内植物假体设计等密切相关，人工椎间盘植入物的远期并发症主要包括：置入假体在材料力学上的失败、椎体不稳定、关节突关节炎、骨溶解、假体下沉等。随着假体材料及设计的不断更新改进，材料本身带来的术后并发症可以在很大程度上得以避免，而骨溶解后出现人工椎间盘的下沉，是人工椎间盘置换的远期失败最重要原因[27]，与目前成熟的膝、髋关节置换一样，因为人工椎间盘置换是半关节的置换，在脊柱后柱的关节突关节，随着手术的骚扰，其力学模式必然受到一定影响，因此术后容易表现出进行性关节突关节炎症状。人工椎间盘置换与椎间融合相比，人工椎间盘置换是一种更新的手术方法，动力学上更适合人体的力学环境。所以，在随着人工椎间盘内植物材料的进一步完善，相关手术技术的不断完善，相信未来人工椎间盘置换也许会取代椎间融合手术，成为治疗椎间盘退变源性腰痛新的“金标准”。目前，没有足够相关实验证据来证明人工椎间盘置换疗效优于椎间融合。 动力稳定系统概念：在临床试验观察中，很多研究人员发现：术后腰部疼痛的缓解程度与融合率并不完全相关。其中出现一些患者出现假关节，甚至存在脱钉、断杆情况，腰部疼痛却有所缓解[28]。这种现象说明：在缓解下腰痛中，并不是只有阻止节段活动才能达到疗效，椎体相对的稳定，在控制腰部疼痛及其他症状中所体现的作用可能更为重要。通过手术，使腰椎的负载模式维持在一个相对正常状态，进而退变的椎间盘的负荷减少，同时，尽量保留椎体的活动度，这种方法才是想得到的相对理想的治疗方法。通过前人的不断努力在动力稳定理念下设计出来了动力稳定系统(图6)，它通过限制腰椎的不当活动，减少本节段椎间盘的生理负荷，进而达到缓解疼痛症状，同时也可以预防邻近节椎间盘段退变。这种动力稳定系统正处于实验研究阶段，无相关临床疗效报道[29-30]。"

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