自制同种异体皮质骨腰椎间融合器临床应用的中远期随访评价

廖壮文、范子文，杨进顺

广州医科大学附属第二医院，骨外科

摘要摘要 目的：探讨自制一体成型式皮质骨生物型腰椎间融合器（Forming one cortical biological lumber fusion cage，FOCBLFC)在腰椎后路椎间融合术的中远期临床疗效，评价其替代金属或碳纤维腰椎椎间融合器在临床应用及椎间融合方面的合理性及有效性。方法： 对获得3年以上随访的18例应用FOCBLFC行腰椎后路椎间融合术的腰椎退行性病变患者进行临床和影像学评估，分析其手术特点、并采用VAS评分及Oswestry功能障碍指数(Oswestry Disability Index，ODI) 价评其术后腰腿痛程度及社会、生活能力情况。同时对比手术后即刻及术后3-5年以上椎间隙高度、腰椎前凸曲度变化及椎间融合情况。结果：所有患者术后腰腿痛症状基本缓解，神经功能明显恢复，无明显手术相关并发症。术后2年均获得椎间隙坚强骨性融合，术后手术节段前凸曲度及椎间隙高度得以明显改善和维持。植入FOCBLFC最终逐渐被吸收替代，且没有病例出现移植物移位、内固定断裂、松脱现象。结论：一体成型式皮质骨生物型腰椎间融合器与椎弓根钉棒系统相结合使用可以实现腰椎术后中远期稳定，改善和维持椎间隙高度及腰椎前凸曲度，有效实现与判断椎间融合，移植物相关并发症少见，临床效果满意，可替代金属或碳纤维等腰椎椎间融合器在临床上推广应用。

关键词:椎间融合，异体骨，临床研究

Clinical application of forming one cortical biological lumber fusion cage: medium to long-term follow-up evaluation. /Zhuangwen Liao, Ziwen Fan, Jinshun Yang. /the Second Affiliated Hospital of Guangzhou Medical University.China.

Objective: To observe the medium to long-term follow-up clinical outcomes of Forming one cortical biological lumber fusion cage(FOCBLFC) in the posterior lumber interbody fusion and assess its Reasonableness and effectiveness of clinical using and interbody fusion rate as a Substitutes to metal or carbon fiber cage. Methods: 18 patients who obtain over 3-5 years follow-up with lumbar degenerative disease were treated by posterior decompression, implantation of FOCBLFC and pedical screw fixation. The VAS and ODI scoring systems were used for clinical evaluation. The X-ray test was performed pre and post operatively and the movement of spinous process, trabecula of bone, and radiolucent zone were observed. And the intervertebral height and lumbar lordosis changes were monitored so as to explore the fusion cage synostosis. Result: All patients’ low back pain relieved and nerve function restored. There are no significant procedure-related complications. All patients achieved bone fusion within 2 years follow-up period. The intervertebral height and lumbar lordosis the last follow-up were significantly Improved and maintained compared to pre-operation and immediate post-operation. And the FOCBLFC were eventually absorbed and replaced. There are no cases of graft and fixation loosening. Conclusion: FOCBLFC can effectively maintain the physiological vertebral lordosis and intervertebral height, provide initial and long term stability to achieve bone fusion, easily be judged for the interbody fusion and has rarely graft-related complications. The clinical results were satisfactory and it is a good alternative to metal or carbon fiber fusion cage for clinical application.

Key word: lumbar degenerative disease; spinal fusion; interbody fusion cage; allograft bone

异体骨椎间融合因有着材料弹性模量好、应力遮挡及应力集中小、植入融合替代后材料无永久残留、能明显减轻患者心理负担及提高影像学判断融合情况等优点而使其成为目前国内外研究的热点。同种异体骨移植作为腰椎椎间融合材料临床使用的主要有腓骨骨圈或松皮质骨块，由于临床使用时存在需即时形状修整使其容易碎裂，而修整后其解剖结构与椎间隙不相一致且没有相应辅助植入工具使击打植入时易出现不同程度的碎裂而影响植骨块的力学强度和增加骨碎块移位压迫神经或接触不牢容易移位、吸收影响椎间融合等问题。本研究通过对自制的与钛金属和碳素纤维有同样规格的一体成型式皮质骨腰椎间融合器的临床应用中远期随访结果进行分析，探讨其作为自体骨或金属、碳纤维和高分子椎间融合器替代物在临床推广应用的合理性及有效性。现报道如下

1.材料与方法

1.1融合器制作特点

FOCBLFC由一块皮质骨整体制作而成以保证其强度，为根前方高、后方逐渐降低的箱型-楔形中空柱状结构，中央空心区域供术中填塞自体骨，上下两面制成倒锯齿状防止术后滑出，后壁中央有加工螺孔为供植入时把持器夹持固定。20mm*10mm *9 mm，设计规格有：20mm*10mm *8mm，20mm*10mm*9mm，20mm*10mm*10mm，20mm*10mm*11mm四种。（见图1 ）

图1

1.2临床资料：

2007年5月至2007年12月，本研究入选18例腰椎退行性病变患者，均已行腰椎后路FOCBLFC植骨融合椎弓根钉内固定术，随访时间均超过3年,其中男性10例，女8例。年龄45-65岁，平均52.7岁。涉及26节段。其中单纯椎间盘突出8例，合并有椎管狭窄10例，融合节段分布见表1 。所有的患者术前手术节段前凸Cobbs’角为5.5±4.7°，椎间隙高度为5.56±2.60mm，ODI评分为60.7±12.1分，下腰痛VAS为7.7±1.1分，腿痛VAS为9.2±2.1分。

1.3.手术方法与术后处理

手术均有同一主刀完成。患者全麻后俯卧于透X光手术床上，腹部悬空，在C臂X线透视下确认手术椎间隙。取腰后路正中切口，手术节段椎板等暴露后，在C臂X线透视定位下行椎弓根钉植入，腰椎后路全椎板减压，椎间盘髓核摘除，撑开椎间隙后，FOCBLFC中央植骨植入，椎间隙加压椎弓根钉固定。术后常规预防伤口感染，激素、甘露醇应用等，术后卧床1周后带腰围下床活动，术后3周开始“5”点法腰背肌功能锻炼，佩戴腰围1-2月。

1.4.临床疗效评价：

采用视觉模拟疼痛VAS评分及Oswestry功能障碍指数(Oswestry Disability Index，ODI)进行腰腿痛程度及社会、生活能力情况评价。末次随访患者对手术的满意度采用4级评定^[1]，Ⅰ级，手术正如患者术前所期待的那样解决了患者的问题，患者对手术的效果感到十分满意；Ⅱ级，手术虽然没达到患者期望的效果，但如果有相同的情况患者会接受同样的手术治疗；Ⅲ级，手术对患者的问题有所帮助，但如果有相同的情况，患者不会接受同样的手术治疗；Ⅳ级，患者的问题同手术前一样甚至更差。

1.5影像学评价

分析X-ray，CT扫描和MRI资料，评估手术指征、手术节段椎间隙高度和腰椎前凸曲度变化、椎间隙稳定性以及椎间融合情况。其中术后椎间椎间隙稳定性和骨性融合的判断由两位放射科医师（X-ray/CT）阅片确定，并同时符合以下两标准； X-ray判断：植骨块和椎体终板间无透亮带，植骨块和椎体终板间有连续的骨小梁、骨桥形成。在腰椎过屈过伸位X-ray上没有不稳定表现，即病变间隙上下椎体无相对移动。腰椎融合节段前凸Cobbs’角：腰椎侧位X光片上融合节段头侧椎体的上终板与尾侧椎体下终板延长线的交角即融合节段前凸Cobbs’角，手术后腰椎融合节段前凸Cobbs’角与术前的差值即为矫正度数。测量腰椎融合节段椎间隙高度：在侧位X光片上测量融合节段头侧椎体的下终板的中点与尾侧椎体上终板的中点间的距离为腰椎融合节段椎间隙高度。

1.6统计学处理

采用SPSS 16.0统计软件进行数据处理，计量资料以x±s表示，采用统计学One-way ANOVA及独立样本t检验分析，P<0.05为差异有显著性。

3.结果

手术及术后情况: 18倒患者手术时间为96-165 min，其中1节段平均102min，2节段平均135min；3节段1例为165min，出血量为200-550mL，其中1节段平均225ml，2节段平均410ml；3节段1例为550ml，术后住院时间为8-21d，平均为16d。术后伤口完全干洁时间为5-14天，平均7.5天。本组患者术后无肢体肌力下降、皮肤浅感觉减退或消失、尿潴留，尿失禁、脑脊液漏、术后顽固性疼痛、肌肉萎缩和伤口大出血、感染等并发症。

临床疗效评定：18例患者随访时间38-74月，平均53.5±12.2月。患者手术后腰腿痛明显减轻，并且随着时间的推移，疼痛症状趋于完全缓解，术后功能也逐渐改善，临床疗效视觉模拟疼痛VAS及ODI评分见表2，其中末次随访、术后1周与术前组间对比有明显统计学差异（p<0.05）。末次随访患者满意度：17例为Ⅰ级，1例为Ⅱ级，满意度94.4%。

影像学评定：X-ray检查随访过程显示FOCBLFC无松动、碎裂或移位；未见椎弓根钉断裂及松脱；相邻节段x-ray无明显退变征象。末次随访与术后1周对比，融合节段椎间隙高度值与节段前凸Cobbs’角矫正度数无统计学差异（p>0.05），详见表1。18例患者术后2年屈伸侧位X-ray示棘突间无运动，FOCBLFC和椎体终板间无透亮带且和椎体终板间有连续的骨小梁、骨桥形成，判断椎间骨性融合率为100％。获得5年以上随访的患者X-ray示FOCBLFC基本完全吸收替代，典型病例见图2、3。

A1 A2

A3 A4

B1 B2

C1 C2

图2. 病例1：:53岁女性患者，腰椎后路腰4/5、腰5/骶1全椎板减压+腰4/5 FOCBLFC椎间植骨椎弓根钉内固定术。图A：腰椎术前X-ray(A1,A2)及MRI(A3,A4)示腰4/5、腰5/骶1椎间盘突出并腰5骶1椎管狭窄。椎间隙高度5.85mm，手术节段Cobbs’角8°。图B: 术后第3天X-ray是FOCBLFC和椎体终板间隙清晰可见，FOCBLFC 位置良好，椎间隙高度9.10mm，手术节段Cobbs’角11.2°(B1,B2)，术后5年2月X-ray (C1,C2)示FOCBLFC基本完全吸收替代，椎间隙骨性融合。椎间隙高度8.90mm，手术节段Cobbs’角10.8°

A1 A2

B1 B2

C1 C2

D1 D2

E1 E2

图3 病例2：:55岁女性患者，腰椎后路腰4/5全椎板减压+ FOCBLFC椎间植骨椎弓根钉内固定术。图A：腰椎术前X-ray(A1,A2)示腰4椎体2度滑脱。椎间隙高度3.20mm，手术节段Cobbs’角4.5°。图B: 术后第2周X-ray(B1,B2)示FOCBLFC和椎体终板间隙清晰可见，FOCBLFC 位置良好，椎间隙高度8.90mm，手术节段Cobbs’角7.6°。术后5月余X-ray (C1,C2)示FOCBLFC基本完部分吸收替代，椎间隙骨性融合。术后2年余X-ray (D1,D2)示FOCBLFC大部分吸收替代，椎间隙骨性融合。术后5年半X-ray (E1,E2)示FOCBLFC基本完部分吸收替代，椎间隙骨性融合,椎间隙高度8.80mm，手术节段Cobbs’角7.5°。

4.讨论

4.1 FOCBLFC材料性质的合理性

FOCBLFC是利用捐献的人类合格供体皮质骨组织经深低温冷冻、成形、清洗、冻干、辐照灭菌等特殊工艺加工制作而成的同种异体冻干骨，其保留了天然BMP及其它成骨活性物质，具有高安全性、低免疫原性^[2,3]。同种异体骨具有放射性显影性，MRI或CT检查不会产生伪影^[4], 可避免取出金属内植物所需的二次手术。同种异体骨还具有可吸收性和生物活性包括骨传导和骨结合能力。自体骨早期较异体骨融合率更高些，但远期两者融合率无明显差别^[4,8]。

4.2 FOCBLFC术中使用的合理性及使用特点。

FOCBLFC是依据正常腰椎间隙解剖学特点及参考目前临床上常用的解剖型椎间融合器设计理念设计的，其箱型-楔形结构可使腰椎前凸角度明显控制或改善。FOCBLFC由一块完整皮质骨制成，植骨块完整性好，和金属或碳纤维等腰椎椎间融合器一样其中央制成空心状以供术时填塞自体骨，可提高术后椎间融合率。其上齿状面卡入椎体骨性终板可增加稳定性，减少植入后滑出率^[5]。而其后壁中央螺纹孔可供植入把手把持，保证植入的位置。与金属或碳纤维椎间融合器一样具有各种不同规格，在配合相应手术器械在术中使用，其植入的手术操作与传统椎间融合器一样，操作方便、快捷。且与使用传统融合器的腰椎后路椎间融合手术相比，本研究获得随访的18例患者的术中手术时间及术中出血量合理。但手术应注意的问题是：由于皮质骨经处理后其脆性增加，为了避免FOCBLFC打入椎间隙时碎裂，首先打入时需检查融合器有无裂痕。在保证其完好打入时还需，事先撑开椎间隙保证有足够的植入空间，打入时应均匀用力，可轻轻敲打敲入，如有明显阻力应检查椎间隙宽度，避免打入过程中击爆而影响其强度和稳定性，植入后通过间隙加压完成整个植入过程。

4.3 FOCBLFC应用的中远期临床效果评价

本研究通过中远期临床随访，18例患者手术后至末次随访腰腿痛症状基本缓解，术后功能明显改善，临床疗效视觉模拟疼痛VAS评分及ODI评分满意，末次随访患者满意度高。与传统金属或碳纤维腰椎间融合器一样具有良好的临床疗效^[7-10]。影像学随访分析结果表明FOCBLFC在随访过程中始终保持腰椎节段稳定和椎间隙稳定同时又能被逐渐吸收替代，与传统椎间融合器相比又具有其独特的优点：1) 弹性模量与终板相近，可减少界面应力遮挡及椎间隙高度丢失和塌陷。2）具有骨诱导和骨传导性可促进椎间融合，提高融合率及融合强度。3）避免材料在体内永久残留及造成无菌性炎症,且给患者造成心理负担。4）避免融合器植入后影像学检查时出现伪影影响椎间融合情况的判断。5）避免在出现椎间不融合时因融合器被疤痕组织所包裹使翻修难度及风险加大。同种异体骨移植材料已被用于脊柱手术已数十年^[6]，大量研究结果^[7-10]表明，其椎间融合率高，术后不良事件发生率较低，与自体骨移植、金属或碳纤维椎间融合器及人工椎间盘相比其中远期效果并无明显差异。本研究纳入患者术后临床及影像学结果与文献报道一致，其临床随访中远期效果可以肯定。

4.4 FOCBLFC可替代金属或碳纤维腰椎椎间融合器应用于腰椎椎间融合术

根据生物力学与临床研究结果，本研究认为自制FOCBLFC与椎弓根钉棒系统相结合使用可实现腰椎即时地稳定，维持椎间盘高度及腰椎前凸曲度并保证实现腰椎椎间融合，融合器最终可基本吸收替代，而异体骨相关并发症少，总体临床效果满意，可替代金属或碳纤维等腰椎椎间融合器在临床上推广应用。

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