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陈春美 三甲
陈春美 主任医师
福建协和医院 神经外科

脊髓脊柱外科进展

    脊柱外科历来是神经外科的一个重要分支领域。其研究与治疗的疾病,也是一组严重危害人民健康的常见中枢神经系统疾病,主要包括椎管内肿瘤,脊髓脊柱血管畸形,脊髓脊柱先天性疾病,脊髓损伤,椎间盘突出等部分脊柱疾病,以及椎管内感染性疾病和脊神经疾病等。近年来,脊柱外科技术取得了前所未有的发展,其中脊柱微创技术的发展尤为引人入目。通常,微创脊柱外科的内涵是指应用小入路、微侵袭及内镜辅助、通道扩张与影像学导航等多种方法进行脊柱外科手术的微创技术。随着手术器械设备和计算机影像技术的飞速发展、微创手术技术已经从早期经皮穿刺髓核化学溶解、经皮穿刺光髓核汽化和显微镜下腰椎间盘切除术发展到脊柱减压、融合和内固定,国际神经外科界对各类脊髓脊柱疾病的认识与诊疗水平有了较大提高。福建医科大学附属协和医院神经外科陈春美

一、微创脊柱外科的定义

    目前,微创脊柱外科尚无一致定义。我们将微创脊柱外科定义为任何致力于减少组织损伤的脊柱外科手术。根据治疗作用的不同,可以把微创脊柱外科分为以下几种:1.注射技术;2.减压技术;3.内固定融合技术;4.椎体成形及非融合技术。此外,根据技术或手术入路,也可以把微创脊柱外科分为以下几种:1.经皮技术,经皮穿刺或微小切口,运用特殊器械和装置,施行脊柱微创手术;2.胸腔镜或腹腔镜(内镜)技术,通过若干个皮肤通道或微小切口到达脊柱,利用光导纤维成像技术直视下进行手术操作。内窥镜辅助脊柱外科技术可分为胸、腹腔镜辅助下和显微内窥镜辅助下脊柱外科手术;3.管道技术;4.小切口技术,运用手术显微镜或高倍放大镜,放大手术视野进行手术操作,通过尽可能小的皮肤切口施行“钥匙孔手术”,使脊柱外科手术以最小的医源性损伤实施最有效的治疗。包括颈前路手术显微镜下椎间盘摘除术、后路腰椎间盘显微外科摘除手术(正中入路、外侧入路、孔外入路)等。5.导航系统辅助下脊柱外科技术。是20世纪90年代末开展的新技术,在导航系统辅助下,明显提高了手术准确率和安全性,减少了并发症。微创脊柱外科的优点在于能减少患者的并发症和缩短恢复时间,但是微创脊柱外科需要较高的手术技巧和依赖特殊手术器械,手术时间也较长。

二、经皮穿刺微创脊柱外科技术

    经皮椎间孔和硬膜外注射技术已经被广泛应用于脊柱疾病的诊断和治疗。经皮技术的要点是在透视引导下,麻醉后在合适的位置穿刺,注射含有或不含有皮质激素的药物。掌握这一技术的原则和相关的解剖学知识是开展微创脊柱外科的基础。

    经皮椎间盘技术,如椎间盘化学熔核术曾一度流行。尽管这些技术已经不再盛行,但是其他技术,如椎间盘造影、经皮髓核切除术和椎间盘内电热疗法,均采用了相似的手术入路。经皮椎体成形术是治疗椎体压缩性骨折的另一种经皮微创技术。其方法是经椎弓根或椎弓根以外途径穿刺一个或数个导针,然后向椎体内注射聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或相似的骨水泥成分。最近发展的经皮椎弓根螺钉技术,是在透视定位或计算机引导下,以经皮方法将椎弓根螺钉置入椎弓根。经皮椎弓根螺钉技术最大的技术难点就是在放置固定杆时候如何避免过多的软组织剥离。另外由于没有直接暴露后方解剖结构,无法放置植骨块。目前这项技术主要用于前路融合术后的后路补充固定。不过,小切口技术可以显露后路骨性结构并去皮质化,从而为植骨融合创造条件。以经皮椎体成形术和后凸成形术和经皮射频消融髓核成形术为代表介绍经皮技术的特点。

(1)经皮椎体成形术和后凸成形术

    经皮椎体成形术(percutaneous vertebrop lasty, PVP)是一种经皮注射骨水泥的微创介入疗法。自1984年Galibert等首先应用经皮椎体内注射骨水泥的方法成功地治疗1例C2椎体血管瘤以来,该技术广泛应用于椎体压缩骨折、椎体转移瘤等。其适应证为: ①骨质疏松引起的椎体压缩骨折; ②椎体血管瘤; ③椎体转移瘤; ④椎体嗜酸性肉芽肿瘤和骨髓瘤等。在C型臂X线机透视或CT定位下操作,穿刺套管针理想的位置在椎体的前1 /3处,骨水泥注射量一般为2~9mL。颈椎平均2.5mL,胸椎平均5.5 mL,腰椎平均7 mL。Kathryn等认为注射椎体体积20%的骨水泥可显著增加椎体强度,注射量大于20%时易渗漏。Singh等随访78例接受PVP治疗的单双或三节段椎体压缩骨折患者, 24 个月后, 82%的患者疼痛完全缓解。经皮椎体后凸成形术(percutaneous kyphop lasty, PKP) ,其操作是经椎弓根入路,置入可扩张的球囊,从而使被破坏或骨折压缩的骨松质向四周挤压,使病变椎体膨胀并恢复椎体原高度后注入骨水泥硬化椎体。PVP和PKP两者适应证相似,并都有恢复椎体强度和硬度的作用,但PKP还可撑开恢复椎体的高度,从而矫正脊柱后凸畸形。

(2)经皮射频消融髓核成形术 

    经皮射频消融髓核成形术是近几年来开展的颈腰椎微创手术,其机理是利用等离子冷消融技术的射频能量,使电极周围局部组织形成等离子场,并产生大量携带能量的离子化微粒,切断组织分子连接而形成孔道,撤出工作棒时的热凝使孔道周围的胶原纤维收缩变性及聚合固化,从而减轻椎间盘软组织对神经根的刺激而缓解疼痛。冷消融技术的可控性及低能量的特性可确保其安全性,同时低能量的特性又决定了其减压范围的局限性,消融术减少盘内容积不到10% ,适用于腰椎间盘源性疼痛及部分中青年颈腰椎间盘突出症患者。

三、内镜辅助下脊柱外科技术

    内镜辅助下的脊柱外科技术是始于20世纪80年代,在90年代初发展起来的一项新型微创脊柱外科技术,其微小创伤优势得到普遍认可。腹腔镜腰椎手术是由Obenchain在20世纪90年代率先开展的,用于前路椎间盘切除和椎间融合术。但术后并发症,例如性功能障碍、腹腔脏器和血管损伤比开放手术更易发生,而且创伤的修复也面临巨大技术挑战。也有学者采用最早用于泌尿外科的球囊扩张腹膜后内镜技术,该技术不需要充气或切开腹膜既可以到达腰椎。由于操作复杂,应用较少。开胸手术后致患者的明显不适,促使了胸椎微创手术技术的发展。Mack在1993年首先开展了电视胸腔镜辅助脊柱手术。该手术通过在术侧肺萎缩后置入胸腔镜及其他不同位置安放工作通道进行操作。该技术随后得到不断发展,并广泛应用于前路减压、前路松解、植骨和前路内固定。由于胸腔固有的巨大操作空间,电视辅助胸腔镜脊柱手术较腹腔镜技术取得了较大成功,并逐渐被人们接受。

(1)胸腔镜技术 

    1993年Mack等首次报道将胸腔镜应用于脊柱外科前路手术,他们将在猪体内的实践经验应用于诊断性组织活检和随后的胸椎旁脓肿引流。最初胸腔镜仅是用于椎体的活检、脊柱侧凸或后凸畸形的前路松解、经胸微创椎间盘切除。而今,脊柱胸腔镜的作用得到扩展,已应用于包括椎体切除术、椎体重建术、内固定术、肿瘤(神经源性、脊柱和椎旁)切除术等。目前普遍认为胸腔镜技术具有减少创伤、减轻术后伤口疼痛、减轻肩胛功能障碍和缩短住院日等优点。

(2)腹腔镜辅助前路腰椎手术 

    Obenchain于1991年最先报道腹腔镜辅助下前路L5 ~S1 椎间盘切除术。近10年来的研究表明,应用腹腔镜辅助下在L5 ~S1 节段进行前路椎间融合手术,入路简单易行,并发症少,微创优势明显,已成为国外多中心定型术式。而对于L4 ~L5 及以上节段的融合,因大血管和髂腰静脉阻挡,输尿管、腹腔内容物和神经结构等因素影响,腹腔镜技术应用尚有争议。手术通常取右侧卧位,腹壁常需作3~4个切口。切口1位于节12肋尖端前缘放置光源;切口2位于切口1和耻骨联合连线上,以病变为中心取trocar置放点;切口3位于切口2头侧3~4横指处。

(3)后路椎间盘镜下腰椎间盘摘除术 

    1982年内镜技术引进经皮穿刺髓核切除术中,使用改良的关节镜,两者相结合形成侧入路椎间盘镜系统。1997 年首先将显微椎间盘镜手术(microendoscopy discectomy, MED) 应用于腰椎间盘突出症。1999年MED系统引进国内,其技术是在后路显微椎间盘摘除术的基础上,以内镜代替显微镜,并引入摄像系统等,使手术操作在内镜下直视完成,具有不影响脊柱稳定性及术后恢复快等优点,符合微创脊柱外科的发展潮流。与开放性手术相比,内镜手术中出血更少,术后住院时间更短,术后较少使用镇痛剂,而且手术效果相当。MED椎间盘镜手术适用于各种类型的腰椎间盘突出症、腰椎间盘突出症合并侧隐窝狭窄或局限性椎管狭窄者、腰椎间盘中央型突出伴马尾神经损伤者以及腰椎间盘突出合并后纵韧带钙化或纤维软骨板骨化者。

(4)椎间盘镜下颈椎前路微创手术 

    Kessel等于1997年首先报道了1例急性创伤性颈椎前方硬脊膜外血肿应用颈椎前路内窥镜下手术,经前路应用可屈曲软质神经内窥镜辅助切除椎体,植骨钢板内固定。2004年国内已有报道椎间盘镜下颈椎前路微创手术治疗颈椎病及椎间盘突出症,创伤小、恢复快、安全可靠,其手术适应证为相邻两个间隙以内的颈椎间盘突出症及其为主要致病因素的脊髓型颈椎病、神经根型颈椎病和交感型颈椎病,以及创伤性颈椎半脱位或全脱位闭合复位后需行颈椎稳定重建者。该技术应用于显微内窥镜手术,明显减少了对颈椎前方组织器官的剥离与牵拉,且显微内窥镜具有放大的作用,使术野看起来更为清晰,手术操作更为精细,手术创伤更小,显著减少了手术出血量,明显缩短了患者住院时间,从而减轻了患者家庭和社会的负担。

四、管道扩张系统的脊柱手术技术

    为减少手术创伤,应用管道扩张系统的后路手术方法得以发展。该手术经已经扩大通道置入操作管道,并将其固定在手术台上,起到牵引器或拉钩的作用。现在有各种各样的手术器械及与其对应的手术技术。

    极外侧腰椎间融合技术通过使用扩张系统,可以从侧方的小切口以最小的损伤显露腰椎前方。很多管状扩张器都带有纤维光源,还可以应用显微镜获得术中光源照明,有些医生喜欢应用内镜观察视野,但显微镜更为常用。管道扩张系统的手术及技术最初只用于椎间孔扩大和椎间盘切除手术,随着技术的熟练和操作器械的进步,更加复杂的手术,如大范围减压、后路内固定和椎间融合等也可以开展。以颈椎后路椎间孔切开术为例介绍管道扩张系统手术特点。颈椎后路椎间孔切开术即可完成神经的减压,又可以避免颈椎前方组织结构的损伤,包括气管、食管、甲状腺、胸腺、颈动脉、颈静脉、迷走神经、喉返神经、喉上神经、舌下神经和胸导管。颈椎后路椎间孔切开微创手术不仅避免了以上结构的损伤,而且也避免了开放手术对颈椎后方结构完整性的破坏。切开皮肤及皮下组织后,暴露颈筋膜。锐性切开筋膜以方便扩张套管置入。颈椎后方肌肉主要控制颈椎的后伸、侧弯和旋转,其肌纤维纵向或斜向走行,放入扩张套管时将肌肉纵向分离可减少肌肉损伤。应用扩张套管系统,例如METIRx的导管系统,将管状牵开器依次穿过浅层斜方肌、头夹肌、头半棘肌,中间层肩胛提肌、颈脊肌、头最长肌和头下斜肌,以及深层短、长回旋肌和颈脊肌。在影像引导系统下,当管状牵开器置于理想的位置后,用长柄电刀从外侧开始清理侧块和小关节表面残留的肌肉和软组织。然后向内侧暴露椎板小关节交界,应避免损伤该处椎板间组织。通常在椎板间隙的外侧缘,黄韧带比较薄甚至缺如,硬膜和脊髓比较容易损伤。侧块清楚显露后,用内镜专用小直刮匙刮去上位椎板的下缘和侧块-小关节复合体的内侧缘。再用小的角状刮匙伸入到椎板和小关节腹侧,将附着于其骨膜下软组织游离。用小型Kerrison咬骨钳打开椎间孔,并小心地沿着神经根管的下方和外侧方进行减压。

五、小切口技术

    20世纪60年代末显微镜被引入神经外科手术,此后在脊柱外科手术如颈椎病、腰椎间盘突出疾病中得到广泛的应用。颈椎前路手术并发症多[ 12 ] ,因此操作必须精细。采用放大镜或显微镜辅助手术能更清楚地看见术野内的椎间隙和硬脊膜表面,损伤可能性更小,安全性更高。在颈椎疾病手术治疗中,显微镜辅助下颈椎前路手术优点为:可以经血供较少的组织进入C2 ~T2 中的任何一个平面,其是中央型和极外侧型椎椎间盘突出以及脊柱骨赘最直接的通路,并可以对椎管前侧一系列病理性突起物进行减压。显微镜下颈椎前路椎间盘切除术的适应证包括:颈椎间盘向中央或旁中央突出有脊髓压迫症状;颈椎间盘向旁边或椎间孔突出有神经压迫症状;神经根性疼痛反复发作保守治疗无效者;影像学检查显示突出椎间盘严重压迫脊髓或神经根者。显微镜辅助下颈椎后路手术优点为:可以在不失去多个活动关节的前提下显露多节段脊髓及神经根,其次是为不需要做椎间盘切除的椎间孔病变患者提供了一条简易通路。椎间盘向外侧突出或骨赘突入椎间孔压迫神经根时,可应用椎间关节钥匙孔减压术进行椎间孔减压。后路显微镜下椎间关节匙孔切除术的适应证包括影像学证实椎间孔有椎间盘突出、髓核位于脊髓外侧、压迫该椎间孔的神经根以及关节突的骨赘压迫神经根且有相应的神经根症状体征。显微镜下后路颈椎椎管减压术包括双侧椎板切除术、多节段椎板整块切除术、椎间孔切开术和椎板成形术,其适应证包括单个到多个节段的椎管狭窄以及后纵韧带多个节段钙化并伴有脊髓压迫症状者。正确摆放体位和术中X线定位是手术顺利进行的重要条件。

    20世纪70年代中期,逐渐开始推广应用显微镜辅助切除腰椎间盘突出组织。显微镜的应用极大地方便了手术操作,减少了损伤硬脊膜及神经根等并发症的发生。在腰椎疾病中,显微镜下手术用于治疗腰椎间盘突出症和腰椎管狭窄症。对于极外侧型腰椎间盘突出症,微创手术提供了新的手术入路,即正中旁手术入路,该入路使突出的椎间盘组织直接显露在手术视野之下,技术关键是清晰显露椎弓狭部之后再打开横突窗。此外,显微镜下手术尚用于治疗胸椎盘突出症及椎管内肿瘤等疾病。

    微创脊柱外科最大的局限性就是需要较高的手术技巧和对特殊器械的依赖性。尽管手术目的相同,但是有些技术虽然经过不断改进仍然复杂难以推广。因此我们以小切口技术(minimal incision procedures)对传统开放手术进行改进,减少对软组织和骨性结构的破坏。例如小切口腹膜后腰椎前路手术是这些发展的缩影。传统的前路腰椎开放手术常常要剥离大量的软组织。现在常采用腹直肌旁小切口作为腰椎前方入路的入口。同时,人们也发展了直接腹膜后方、侧方入路显露椎间隙的方法。Wiltse椎旁肌剥离法可以减少手术创伤,在显露腰椎后部结构的手术中逐渐代替传统的从中线切开方法。小切口减压术和经椎间孔椎间融合术(TLIF),无论后路内固定与否,都可以选用Wiltse剥离法。

    Zeleblick和David的非随机前瞻性研究中,比较了25例腹腔镜和25例小切口L4-L5 ALIF手术的临床结果。在单节段病变的病例中,两组在手术时间、失血量和住院时间上无统计学差异。而对于双节段病变,腹腔镜组手术时间较长,总体并发症发生率远高于小切口组(20%和4%)

六、导航系统辅助下脊柱外科技术

    计算机辅助脊柱手术导航系统是将脊柱三维定位系统计算机医学图像处理以及三维可视化相结合,辅助医生完成日益复杂的脊柱外科手术和纷繁复杂的内固定操作,其具有创伤小、精度高、辐射少等优点,是脊柱外科中一种方兴未艾的新技术手术。手术导航系统的原理源于全球卫星定位系统利用导航系统,术前获取脊柱局部等多模医学图像,进行配准和融合后形成二维或三维可视图像,这时的多模图像数据被统一存在同一个坐标空间中,即虚拟世界坐标空间。手术过程中在导航系统的帮助下定位器实时地确定手术区域的靶目标,和手术器械的空间位置。这些空间位置建立在手术室中实的坐标系下,被称为世界坐标系将两个坐标空间匹配,即立体定位和术前重建后的数据与术中确定的空间数据的配准,术者通过红外线光学定位或者电磁定位导航系统,实时了解脊柱二维或三维结构信息,达到既安全治疗疾病,又最大限度保留脊柱结构的稳定性。

七、微创脊柱外科面临的问题

    尽管微创脊柱外科手术存在许多优势,但也有其缺点和局限性。相对于传统开放手术而言,目前微创手术在手术时间、学习曲线、具体的手术效果、对手术设备的要求、对图像引导系统的依赖等几个方面存在一定的差距。

    1.手术时间长,学习曲线长  与其他外科新技术一样,微创脊柱外科手术比传统手术所需要的手术时间更长,学习曲线也更依靠手术经验的积累,虽然对于每一种新的手术,随着手术操作的逐渐熟练,手术时间也大大缩短,但有些前路或侧方微创入路手术,由于要显露、移动或避开血管,其手术时间依然会较长。

    2.手术效果不确切   即使术者已经充分考虑和熟悉脊柱病变的三维解剖,但在复杂的脊柱微创手术中,由于小切口对脊柱周围的解剖结构显露不清,术野显露不充分,常影响手术操作和手术安全。因此,即便微创理念具有很大的吸引力,微创技术最终可能达不到预期的手术效果。

    3.对手术设备的要求高   为避免影响手术视野,微创管道技术常需要一些较细长的长柄枪型器械。但与管道技术不同的是,微创小切口技术可以使用常规的手术器械并直接进行照明,降低了手术的技术难度,缩短了学习曲线。

    4.依赖图像引导系统   图像引导和影像学的作用在非直视下手术操作中显得特别重要,但要熟练掌握这些方法需要花费大量的时间和费用,术者对放射线的暴露也随之增加。为此,人们不断研究和改进计算机导航系统。

    总体来说,微创脊柱外科技术与传统手术相比较,其优势在于减少手术创伤和瘢痕形成,保留一定的解剖结构,使患者早期康复并保留良好的外观,可以获得与开放手术相同或者更好的效果。但是,为了更好地科学评判微创脊柱外科手术的疗效和潜在优势,需要进行更多的比较性研究,特别是随机对照,大样本、前瞻性及随访时间足够长的研究。外科医生术中遇到很大困难或者难以通过安全有效的方式达到预期的手术效果时,应该果断转微创手术为传统开放手术。

陈春美
陈春美 主任医师
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