脊柱不稳定和脊柱融合手术

椎体解剖的区域差异影响脊柱不同部位脊柱不稳定的发生率和后果，并决定了脊柱稳定的手术方法。

椎体尺寸随着脊柱下降而增加，伴随着椎体轴向承载能力的相应增加。与后椎体元素相比，椎体中的更大的松软骨骨比使身体更容易受到肿瘤和传染病的影响，其与瞬时旋转轴（IAR）的关系使其更容易受到压缩伤害的影响．这些疾病的相对优势前方向脊髓前部使其手术管理更具挑战性，通常需要脊柱前手术方法。

另一方面，椎体的大表面积和体积使其成为螺钉/钢板系统插入的绝佳靶点，可用于稳定下轴脊柱的每节段。

面关节在宫颈脊柱中具有横向取向，并且在整个胸椎和上腰椎的过程中逐渐逐渐获得更加垂直的取向。然后，它们变得更加苛刻，因为一个人下降腰椎。颈椎中的小关节和松散的小胶囊的横向取向允许颈部的相对自由运动在所有三个平面中，并且不保护颈椎免受屈曲损伤。

在胸腰带连接处，小关节和强荚膜韧带的矢状取向允许在矢状平面上比其他方向更大的运动。这种面向定向和胸腔腰椎之间的过渡位置胸腔稳定的胸椎脊柱和更强大的腰椎，使胸腰椎交界处更容易受到屈曲损伤。

与L4-5小平面相比，L5-S1面关节的冠状型取向虽然是L5-S1的退化脊柱晶体中的较低发病率，但尽管腰骶部连接的生物力学不利的角度。相比之下，脊髓脱落的存在绕过剖面接头的抗性抗衡性的抗性，在L5-S1中更频繁。

脊柱管脊柱最窄。另一方面，胸椎被胸腔稳定，使得它对退行性不稳定性产生并增加其对创伤不稳定性的抵抗力。因此，如果力载体足够大以克服胸椎的稳定性并产生骨折脱位，脊髓损伤的可能性和严重程度在该区域比脊柱中的其他地方更大。

颈椎椎弓根非常狭窄，短，尖锐，并与(椎动脉的)横孔并列;因此，它们相对不适合用于螺钉插入。相比之下，腰椎椎弓根的大尺寸、强度和良好的圆柱形解剖结构使其成为插入螺钉的理想选择。不同节段的椎弓根螺钉通过棒连接以稳定脊柱。

椎弓根在胸椎和上腰椎上获得相对垂直的取向，然后随着骶骨接近骶骨的事实，再次向内点，当要插入椎弓根螺钉时必须考虑到的事实。在胸椎脊柱中，椎弓根具有窄横向直径，表现出略微向下角度，并且位于狭窄的胸椎管旁边。

由于这些解剖学上的考虑，金属丝和金属钩比螺钉更常用来固定胸椎上的棒，因此需要较长的固定装置来稳定短段的不稳定(“棒长，保险丝短”)。越来越多的胸椎螺钉被用于制造更短、更强的固定装置。在这种情况下，必须根据术前CT (computed tomography, CT)选择合适直径的螺钉，并在必要时避免内侧椎弓根壁断裂、向外侧移位和保护肋椎关节。

另一方面，胸椎椎弓根的矢状直径相对较大，胸椎神经根的体积较小且功能不重要，这使得胸椎椎弓根矢状面螺钉错误的成本低于腰椎椎弓根。

颈椎具有脊柱其他部位所没有的解剖结构:侧块。在椎弓根和椎板之间并由邻近小关节的关节面分隔，成对的侧块是螺钉插入的理想目标。相邻节段的侧块螺钉通过钢板或棒连接以稳定颈椎。

椎板、棘突和横突可作为连接棒的金属丝和钩子的锚点，形成三点弯曲的器械结构。或者，这些结构可以在不同的部分相互连接，以产生张力带结构。一般来说，这些类型的结构比螺钉/杆或螺钉/板系统提供更少的刚度。

脊柱不稳定性的病理生理学是可变的，并取决于不稳定性的病因。然而，对某些生物力学原理的理解可以引导外科医生诊断脊柱不稳定性并选择合适的处理方法。

由Denis定义的脊柱的三列概念被广泛用作诊断急性明显脊柱不稳定性的概念框架。 ^［5］虽然最初设计了对胸椎和腰椎创伤损伤的回顾性审查，但现在也将其应用于亚颌骨（低于C2）颈椎和非创造不稳定性。在此系统中，列定义如下：

• 前柱由前椎体（通常是前两三分之二），前腹板和前纵韧带组成
• 中间柱包括椎体的后壁，后血管和后纵韧带
• 后柱是指连接相邻神经拱的后韧带复合物，包括面部胶囊，韧带韧带，梭菌韧带和穗状韧带

两根或更多柱的破坏通常会导致不稳定。

在这种情况下，前柱失效而中柱(稳定)保留导致简单的楔形受压骨折。另一方面，爆裂性骨折是由于前柱和中柱的压缩失败(通常不稳定)，经常导致骨向后推入椎管。安全带类型的损伤归因于后柱和中柱与完整的前柱铰链(不稳定)牵拉失败。断裂位错涉及所有三个柱的破坏，被认为是高度不稳定的。

IAR是在暴露于不对称的力时椎间段旋转的轴。虽然理论上，有三个旋转轴 - 对应于矢状平面（屈曲/延伸），冠状平面（横向弯曲）和轴向平面（扭曲） - 在实践中，对IAR的大多数引用涉及施加的轴力在矢状平面。IAR通常（但不一定）落在丹尼斯的中间列中。

力矢量是简单的数学结构，它不仅定义了力的大小，还定义了力的方向。施加到IAR一定距离的力向量导致椎节围绕IAR旋转。力矢量的作用点与IAR之间的距离称为力臂。力臂越长，产生旋转所需的力就越小。

当一个物体不受限制的旋转或位移不能响应力矢量时，它的材料(在这种情况下，骨骼)就会发生变形。对于固体物体，当应力(力除以横截面面积)被去除后，如果材料能恢复其形状，就会发生弹性变形。随着应力的增加，达到一个阈值(弹性屈服点)，超过这个阈值就会发生不可逆的光滑变形(塑性变形)。

随着应力的进一步增加，达到另一个阈值(极限拉伸点或破坏点)，在这一点上发生断裂，应力解除。以椎体骨为例，弹性屈服点和失效点相当接近，因此在骨折发生前极少发生塑性变形。

在这些概念的基础上，创伤性脊柱不稳可以根据其潜在的病理生理机制进行分类。当轴向力在IAR前施加时，由于前柱孤立性失效而发生压缩性骨折。

当轴向力矢量精确地指向IAR时，不会发生旋转。在这种情况下，如果应力超过椎体骨的极限拉伸点，中柱和前柱都发生失效，导致爆裂性骨折。

如果轴向力载体被引导到IAR（过度伸展）后，则可能导致薄层和小关节的裂缝。由于其雄靴曲率，这在颈椎中更常见。

单纯的牵张力很少作用于脊柱。牵张-屈伸力矢量是矢状面上位和前位的复合矢量，通常与胸腰椎安全带减速损伤有关。向量的垂直(牵张)分量施加于IAR的后部，而屈曲分量施加于IAR的上方，导致后韧带复合体和中柱破裂。前柱完好无损，就像一个铰链。

在这种类型的损伤中，如果向量的方向使屈曲成分更强，并直接应用于IAR，则是正确的断裂的机会可能发生，由椎弓根，椎体胎板或两者组成的水平剪切裂缝。（参见下面的图像。）甚至更大的屈曲力矢量，可能发生骨折脱位，所有三柱和双边跳跃或裂缝刻面的故障。如果旋转向量（扭转力矩）也存在于轴向平面中并且屈曲载体不是压倒性的，则可能导致单侧跳跃的小平面。

虽然这些生物力学概念经常在创伤性不稳定的背景下讨论，它们也可以扩展到其他形式的不稳定。此外，它们通常用于设计融合和内固定结构，以治疗特定的脊柱不稳病例。

例如，椎体间骨移植物和笼最佳地应用于IAR区域中应用的分散构造。椎弓根螺钉构造可以充当悬臂梁，将IAR转移到杆螺杆接口。（参见下面的图像。对脊柱轮廓的影响。

生物学的融合

为了融合成功，骨祖细胞必须分化成成骨细胞，填充融合基质，在融合环境中生存，并沉积骨。许多局部和全身的宿主因素和接枝性质影响这些过程。接枝材料可能具有以下特性:

• 骨科强制
• Osteoinduction
• 骨生成

骨传导是指移植物作为骨细胞浸润基质或支架的能力，并支持新生血管网络。由羟基磷灰石或珊瑚制成的异体、自体和合成骨基质具有骨传导性。

骨诱导是指骨骨直接分化，迁移和骨催化细胞附着的能力。存在许多积极和负面的骨诱导性影响。骨形态发生蛋白，转化生长因子（TGF）-β家族的成员，诱导间充质细胞分化为成骨细胞。 ^［6］它是天然存在于骨融合环境中，并以重组形式提供用于临床用途。

施加在骨移植物上的压力也可促进骨沉积增加，这是体间骨移植物相对于高嵌体骨移植物更成功的原因。将直流电应用于骨也有骨诱导作用， ^［7］在假关节风险高的情况下，通过植入骨刺激器来使用的现象。

成骨是指通过提供活骨培养剂​​细胞来引发融合的骨移植物的能力。只有自体骨移植物具有这种性质。

自体骨移植除成骨外，还具有骨诱导和骨传导功能，是理想的骨移植材料。皮质松质自体移植物(如三皮质髂嵴自体移植物)除了具有上述优点外，还能作为体间植体提供结构支持。使用自体移植物材料的唯一缺点是可能会导致与移植物收获相关的供体部位并发症。

对融合产生不利影响的宿主因素包括:

• 营养不良
• 皮质类固醇的使用
• 辐照
• 肿瘤疾病
• 糖尿病
• 局部感染
• 骨质疏松症
• 抽烟

其中，吸烟是最普遍的可矫正风险因素。有丰富的实验和临床 ^［8］证据证明吸烟对骨愈合和融合的不利影响。

最后，已经显示了目标运动细胞的固定，从而显着提高了融合的成功。 ^［9］这最好通过仪器仪表来实现。在没有器械的情况下，融合应由外部支撑物支撑，直到融合物凝固。

几乎所有影响脊柱的骨骼，磁盘，关节或韧带支撑结构的每类疾病都会产生脊柱不稳定性。这些包括以下内容：

• 创伤
• 肿瘤
• 感染
• 炎性疾病
• 结缔组织疾病
• 先天性疾病
• 退行性疾病
• 医源性(术后)病因

鉴于脊柱不稳定不是一种单一的疾病，而是多种不同脊柱疾病的病理后果(例如，创伤性骨折，转移性肿瘤， ^［10］以及退行性疾病)，每一种疾病都有自己的流行病学，因此确定人群中脊柱不稳的发生率和流行率是不可能的，也没有意义。此外，由于对脊柱融合术的适应症(至少对退行性疾病)存在分歧，脊柱不稳定的发生率与观察到的脊柱融合术频率无关。

每年在美国进行超过400,000名脊柱融合。对于脊柱的退行性疾病进行绝大多数这些操作。在1998年至2008年期间，脊柱融合的年度数量增加137％，从174,223增加到413,171，脊柱融合的平均年龄从48.8增加到54.2岁。 ^［11］

从1996年到2001年，美国脊柱融合术的数量增加了76%。 ^［12］在1990年约70%的颈椎手术包括非融合减压术，到2000年约70%的颈椎手术包括颈椎前路融合术。 ^［13］在纽约，1997年至2012年间，亚颌骨融合的数量增加了114％。 ^［14］从2004年到2015年，美国选择腰椎融合术的数量从122679例增加到199140例。 ^［15］

脊柱不稳发生率的增加当然不能解释融合术的增加。尽管推动这一趋势的力量可能存在争议，但很明显，美国的护理标准已经转向更多地使用融合手术。

融合手术后的结果是根据脊柱不稳的三种主要临床表现来衡量的:

• 神经系统功能
• 疼痛
• 禁用畸形

具有明显的不稳定性（例如，来自创伤，肿瘤或感染），手术后的神经系统功能与术前神经系统直接相关，不能用作融合手术成功的量度。例如，在胸缘裂缝和截头骨折脱位后，融合手术的成功不应在恢复神经系统功能方面来衡量，但就解决了弱势和疼痛而言。

在具有明显不稳定性的条件下，畸形和疼痛结果测量与融合的放射线成功密切相关。现代融合和仪器仪表技术确保大部分情况下的射线照相成功;因此，用于治疗公开不稳定性的融合手术的结果通常很好，并且没有质疑腰椎融合的必要性。

在封面不稳定的情况下，这种情况完全不同，因为它适用于退行性疾病，在成功的放射线融合与临床改善之间没有强烈相关性，并且前者不能用作后者的替代标记。因此，现在对融合手术治疗退行性脊柱疾病后的临床结果直接评估兴趣。

在一项多中心随机对照试验中，瑞典腰椎研究组提供了有用的I类科学证据。 ^［16］在294例因一或二节段退行性疾病而导致致残性背痛，但无椎管狭窄或脊椎滑脱的患者中(隐性不稳定:功能失调性运动节段)，腰椎融合术组在疼痛缓解、残疾程度、恢复工作状态、满意度等方面均明显优于保守治疗组。

与此试验相比，较小的挪威对退行性背痛的研究 ^［17］未能在腰椎融合和非常激进的身体和认知治疗方案（每周25小时的物理治疗期限为8周，后跟一个综合的家庭运动计划，个人咨询，课程，集团治疗会议和同行统计学差异小组讨论）。两组对基线进行了重大改进，具有更大的外科群体的改善。

这项研究不仅因为患者数量少而受到批评，还因为数据的置信区间大，这表明它缺乏足够的能力来检测统计差异。 ^［18］此外，目前还不清楚在日常的临床环境中大规模实施这样一个充满活力的身体和认知项目是否现实。

这种脊柱文学中的这种差异一般是常态，而不是例外，并且他们经常从比上述那些的研究中的科学严谨的研究产生。

为了生产以证据为基础的治疗建议,美国神经外科医生协会(长)/神经外科医生(中枢神经系统)的国会联合部分脊椎和周围神经的紊乱了的重大任务分析所有可用的文学对腰椎融合的退行性疾病。2005年，他们根据支持证据的强度发布了如下建议 ^［18］：

• 标准——临床信任度的最高水平;基于一个或多个设计良好的比较研究，或设计不太好的随机对照试验(I类证据)
• 指导方针——中等程度的信心;基于一个或多个设计良好的比较研究，或设计不太好的随机对照研究(II类证据)
• 选项——最低程度的信心;基于病例系列、与历史对照的比较研究、专家意见和有缺陷的随机对照试验(III类证据)

大多数建议被认为是基于III级证据，因此被标记为可选项。以下是委员会与中枢神经系统联合组在2005年提出的一些比较重要的建议 ^［18］：

• 腰椎融合术被推荐作为经过精心挑选的患者的治疗方法，这些患者由于一或二节段退行性疾病而致残性下腰痛，没有狭窄或腰椎滑脱(标准)。
• 在原发性或复发性椎间盘切除术后，不建议将腰椎融合术作为常规治疗，除非术前有证据显示腰椎畸形、不稳定或慢性下腰痛(可选)。
• 腰椎狭窄患者建议对患者进行后脊椎乳液融合（指南）
• 不建议在腰椎狭窄患者中作为治疗选择的后脊椎乳液融合，而不预先存在脊柱不稳定性（纺粘蕈样）或可能性不稳定（选择）
• 在单节段独立前路腰椎体间融合术(ALIF)或后路内固定的情况下，不建议增加后外侧融合术，因为它增加了手术时间和出血量，但不影响融合的可能性或功能结果(指南)。
• 在薄弱的疼痛的掉期间，建议使用以下以下内容：磁共振成像（MRI）应用作初始诊断测试而不是磁盘映射;MRI记录的磁盘空间看起来正常的不应融合;腰表不应用作单独测试的外科决策;如果进行了软磁镜，则在考虑融合之前应存在一致的疼痛反应和形态异常（指导方针）

2014年，发布了2005年AANS / CNS建议的更新。 ^［19］为了加强与其他准则和建议的兼容性，标准/指南/期权排名系统被北美脊柱社会（NASS）战略的修改版本取代了证据评估和推荐分级。证据被分配到五个级别中的一个（I-V），建议如下：

• A级(良好证据)-两个或两个以上的I级研究结果一致
• B级（公平证据） - 单一级别研究或多级别二级或三级研究，具有一致的调查结果
• C级(证据不足)-单个II级研究或多个IV或V级研究
• I级（建议证据不足） - 单级III，IV或V学习;与相互矛盾的结果或结论的等效实力研究

在很大程度上，2014年建议背后的证据与2005年提供的建议并不冲突。更多细节可在17篇指南文章中找到神经外科杂志：脊柱． ^{［19，20.，21.，22.，23.，24.，25.，26.，27.，28.，29.，30.，31.，32.，33.，34.，35.］}