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1棘突間內固定器械的形態、特點和分類

棘突間內固定的器械根據設計可以分為靜態或動態兩類。靜態裝置如X-Stop棘突間固定器械、ExtenSure和Wallis棘突間固定器械等。盡管其構成材料不同，主要的作用機理都是在棘突間保持一相對恒定的空間。目前使用靜態裝置，有Wallis系統等系通過剛性的材料來維持棘突間的高度。

動態的棘突間內固定裝置可以在維持棘突間的高度的同時保留一部分植入物的彈性。Coflex器械(又稱為棘突間U型固定器)是一在軸位上可壓縮U型金屬片，可插入棘突間，在植入前需要在伸展位上進一步牽拉后植入。此類器械一般由橡膠材料制成，具有很好的活動能力。

2靜態棘突間內固定系統

21X-Stop棘突間撐開器

X-Stop棘突間撐開器是由中空的圓柱狀的核心構件和兩個側翼組成。其兩側的部件可固定到對方交叉的區域內，能夠提供很好的棘突間撐開力量支持。該器械全部是由鈦合金構成，術后X線檢查可以很好的顯示其位置和形態特點。

X-Stop的適應證是椎管狹窄所致的輕-中度神經源性間歇性跛行。有研究者認為如果患者癥狀典型，且下肢的放射痛在患者腰椎彎曲的時候能夠誘發加重即為該方法指征。另有患者在腰椎彎曲時下肢疼痛的癥狀減輕，而站立或腰部伸展的時候此類癥狀則加重，此即“購物車征”。在腰椎管狹窄的患者中在患者前傾時癥狀有所改善。從病理解剖學的角度來看，在患者前傾體位時患者的黃韌帶被牽拉開，同時神經孔也相應擴大。植入X-Stop棘突撐開器后，相應節段被拉伸，病變間隙高度可有效維持。該器械目前已獲美國食品和藥物管理局(FDA)批準使用于臨床。

22ExtenSure棘突撐開器

ExtenSure是一圓柱狀的同種異體骨塊，從棘突后方插入棘突間達到撐開棘突的目的。該植入物通過插入棘突之間，同時維護實現雙邊棘突間韌帶撐開和維持穩定性。該手術操作的過程中需要將器械的上部分與下部的棘突縫合到一起，以保證其位置的相對穩定。此法可提供長期的生物學植入穩定性，同時可部分保留節段性運動。

23Wallis器械

Wallis器械包含有一個PEEK栓子。雖然PEEK并非真正的可壓縮材料，但是此種材料具有聚醚醚酮性能，可以更密切的配合符合彈性模量的椎板結構，起到很好的生物力學性能。另有一綸絲帶結構將該器械與脊柱后方的棘突捆綁在一起，以期維持貫穿前到后柱的穩定性。Wallis器械主要用于治療輕度—中度的腰部疼痛，退化性椎間盤源性疾病。3動態棘突間內固定器械系統

31Coflex棘突間內固定器

該器械是一種棘突間的U型內固定器械。在側位X片下觀察其呈現“U”型結構跨越棘突上下兩端。該器械在設計的時候可以允許連續多個水平同時應用，那樣可以獲得更大的棘突間撐開效果，術中需切除棘間韌帶組織。

該設備植入時需存在少許的預應力模式，這使得其能在上下兩面都被壓縮，最大限度地撐開棘突且可維持其位置恒定。手術適應證廣，包括椎間盤突出、退變性椎間盤疾病、脊柱側凸、椎管狹窄和腰椎失穩等。其獨特處在于連接脊柱的兩個融合區，作為融合與非融合之間的過渡區。

32DIAM器械

此器械是由一硅核心材料組成，外周覆以滌綸套桶和Wallis棘突間撐開器類似。包括3個部分：上下兩個棘突固定器和后方的棘韌帶等組織。適應證是退變性腰椎管狹窄癥。

4生物力學特點

41棘突間內固定的空間效應

撐開后方的棘突可以造成固定節段的后凸，使部分黃韌帶撐開，突入到椎管內的部分回納。此外縱向牽引相鄰椎骨可增加神經孔的面積。很多研究數據都支持此結論［4~7］。

Richards等［6］測量使用X-STOP后在過伸位時椎管面積相對增加了18％，椎間孔面積增加了25％，且椎間孔增寬了41%。Siddiqui等［7］對12名患者在X-STOP植入前后行動態磁共振成像(fMRl)觀察，測量硬膜囊的橫截面積，結果示術前為78mm2，術后為93mm2，坐位和站立時分別為85mm2和107mm2術后93mm2和108mm2。屈曲坐位與術前相比從106mm2增加至114mm2，神經椎間孔面積增加了23mm2至26mm2。Lee等［4］對10例老年患者植入X-STOP前后用MRI比較硬膜囊橫截面積發現術后增加了17mm2(22％)，椎間孔面積增加了22mm2(37％)。除了測量神經根孔和硬膜囊的橫截面積之外，測量上下棘突之間的距離也可判斷棘突間內固定器械的臨床效果。Zucherman等［2］指出隨訪期內其治療的病例都可很好的維持棘突的高度。但是該指標存在一定的誤差，國外有作者報道可能出現31～51mm和34～46mm的誤差，國內很多學者也開始關注這個問題［8］。目前認為小于1mm的誤差是難免的［2］。

42脊柱后柱韌帶結構的生物力學特點

植入棘突間器械前需要徹底清除后方韌帶組織結構復合體(posteriorligamentcomplex，PLC)，包括棘上和棘間韌帶。但是其重要性一直未引起大家重視。棘上韌帶是PLC的重要組成部分。棘上韌帶是維持傷后脊柱穩定性的關鍵之一。但切除PLC也是椎板切除術的常規。在植入Coflex和Wallis等時需保留棘上韌帶。

植入棘突間內固定器械的并發癥之一是棘突骨折，尤其是合并有骨質疏松的老年患者，此類并發癥發病率更高。骨折容易發生在術中植入棘突間內固定器械時和內固定器械大小不合適的部位。Talwar等［9］研究發現經于棘突間植入器械時所需要的側向力大小為66N(11～150N)，而致棘突骨折的側向力是317N(95～786N)，一般認為150N左右的力可致棘突骨折，且與棘突骨密度有關。

Shepherd等［10］測量了棘突產生移位時作用棘突上的力，致棘突骨折的平均力量是339N。作者發現棘突骨折與多種因素有關，其中包括選擇的內固定材料。27例標本中發生棘突骨折的病例只有8例，其他的骨折類型包括骨折線經椎弓根的有10例，經椎體的有9例，提示棘突和椎板交界處要比想像中的強度大。

43棘突撐開、椎間盤退變及其下腰痛之間的關系

棘突間內固定器械通過牽拉后方棘突組織可減少后方纖維環的張力，降低椎間盤源性下腰痛的發生。椎間隙高度的丟失是椎間盤退變的常見表現之一。在治療時通過椎間植入物或人工椎間盤來恢復椎間高度可有效改善癥狀，可能與后方纖維環張力降低致機械刺激痛覺神經末梢張力，減輕了術后疼痛。

椎間盤負荷降低可能與椎間盤內壓力及后方纖維環的長度有關。棘突間固定可有效降低椎間盤內壓力，在過屈位的時候可降低43%～63％；中立位時降低40%～41%；過伸位時可降低17%～38%，從而達到治療的目的［11］。椎間盤內壓力變化和椎間盤退變的關系目前依然是研究的熱點。Kroeber等［12］發現髓核內壓力在正常組比退變組患者高很多，動物試驗已經證明此結論。最初的機械壓迫可致髓核內壓力增高，隨后其內的壓力總體上呈下降的趨勢，可能與髓核內的水含量逐步減少有關。椎間盤內的壓力降低是纖維環為了應力變化而做出的自身保護性反應。

椎間盤牽引可產生很好的臨床效果。椎間盤持續牽引有可逆轉由于機械性壓縮導致的椎間盤退變［12］。Guehring等［13］檢測了在生理條件(對照組)和牽引下(試驗組)椎間盤內的壓力變化，作者發現對照組的髓核內的壓力與節段水平有關，在L3、4水平最大。壓縮和牽張兩種不同的條件下，髓核壓力與對照組相比明顯減少。可能的解釋是隨著牽引力的減小在上下椎體的終板之間形成空腔，產生“真空現象”。

是否通過牽引真的可以“逆轉”的椎間盤退變的過程目前還無定論。有研究者使用fMRI檢查發現棘突間內固定器械植入后椎間隙高度平均增長了009mm。另由作者報道后方椎間隙高度平均增加了175mm［4］。

將來會有更多更好的棘突間內固定器械來降低關節突關節的張力以期減少關節突源性疼痛。導致痛覺產生的神經主要是來自內側分行背根神經節，分布在關節突關節附近。Lorenz等［13］發現在過屈位的時候腰椎小關節的負荷明顯增加。Wiseman等［14］在尸體標本上研究發現使用X-Stop棘突間內固定器械后關節面壓力減少了近55%。

44運動節段運動功能保留的意義

運動節段保留技術在臨床上應用越來越多。脊柱的失平衡致鄰近節段退變的潛在危險因素，后凸畸形是相鄰節段退變的一個重要的危險因素。Lindsey等［15］測試了7具腰椎標本在使用X-Stop棘突內固定器械前后的運動范圍差異，結果發現使用前后固定的節段運動范圍明顯減少，軸向旋轉和側屈方面的功能未受影響。

45棘突間內固定器械聯合神經根孔減壓

棘突間內固定器械的主要作用是避免椎板減壓手術。有醫生提出棘突間內固定聯合神經根孔減壓時可切除關節突關節，從而減少關節突源性腰疼。Fuchs等［16］在標本上研究了腰椎單側或雙側部分切除(內側)關節聯合使用X-Stop棘突間內固定器械的臨床結果，作者發現所有的病例腰椎的伸展功能都受到了限制，但軸向旋轉的功能沒有較小。單側的關節突全部切除后腰椎的運動功能明顯增加，作者認為關節突關節切除后脊柱的穩定性受到影響，但是棘突間的內固定器械如何影響脊柱的穩定性目前依然不清楚。

5臨床結果

51X-Stop棘突間內固定器械的臨床結果

Anderson等［17］，比較X-Stop棘突間內固定器械和非手術治療(包含硬膜外注射)在治療神經性跛行的腰椎管狹窄患者中的臨床療效。在2年的隨訪過程中使用ZCQ評分和SF-36評分進行臨床療效的評價。臨床結果發現實驗組臨床滿意率為692％，而對照組僅為91%。Lee等［4］報道了10例早期腰椎管狹窄患者行X-Stop進行治療的臨床療效，隨訪最少9個月結果發現70％的患者臨床效果滿意。

目前有一項大樣本的X-Stop臨床結果報道。其中包括191例中度神經性間歇跛行的患者，對照組治療的方法包括硬膜外皮質類固醇注射、理療和鎮痛藥等［2］。X-Stop組癥狀改善率為454%；對照組為74％。ZCQ評分X-Stop組提高了443％，對照組為04％；在最終隨訪時602%的X-Stop組患者癥狀明顯改善；保守治療組為185%。患者對手術的滿意度與患者本身對手術的期望值有關。最近的一項研究表明，腰椎管狹窄癥接受手術的患者的手術滿意度要比椎間盤切除重術患者的滿意度高［18］。

52其他棘突間內固定器械

ExtenSure棘突間內固定器械目前正用于臨床，在美國已經超過200例患者，但缺乏臨床效果的文獻報道。Wallis棘突間內固定會議摘要上有一歐洲醫生報道了有長達12個月隨訪結果［19］，其中包括137例患者，術后所有的患者疼痛癥狀都顯著減輕，但是目前正式的文獻報道還沒有。Coflex棘突間內固定系統也正面臨同樣的命運，深入的實驗數據分析正在進行中［20，21］。有一研究觀察了106名行Coflex棘突間內固定治療退變性腰椎疾病包括退變性腰椎側凸癥、腰椎管狹窄、腰椎不穩定以及腰椎間盤突出的病例，部分患者聯合使用椎弓根螺釘內固定系統進行脊柱融合，結果顯示74％的患者臨床效果優良，臨床隨訪過程中僅有10％的返修率，臨床療效滿意。有研究使用DIAM棘突間內固定系統治療912例患者的臨床結論，結果顯示此系統可以有效減少疼痛，臨床滿意率較高［22］。手術并發癥的發生率為38％，主要包括傷口感染，棘突骨折。

總之，腰椎棘突間內固定技術日趨成熟，各種類型的內固定器械國內的研究也日益增多［23、24］必將大大推動腰椎退變性疾病的治療發展。