颈椎人工颈椎间盘置换术的现状与未来

作者：陈华江，袁文

医院：海军军医大学第二附属医院骨科颈椎外科病区

颈椎人工颈椎间盘置换术（Cervical Artificial Disc Replacement, C-ADR）起源于上世纪90年代，在我国临床上广泛应用不足20年时间。在此期间，C-ADR经历了由逐渐开展、广泛普及、蓬勃发展，再到目前进入一个临床应用低谷的曲线变化^[1]。C-ADR的手术疗效得到广泛认可，同时也有不少问题被发现。关于其相关问题的研究仍是国内外研究热点，对于C-ADR的认识也在不断的深化。越来越多的学者以更加审慎的态度反思C-ADR的临床应用，对C-ADR术式手术指征的把握趋向于更为谨慎与严格。基于前期对C-ADR的研究基础，结合国内外C-ADR的最新研究结果，我们对其现状进行回顾总结，对于临床中出现的问题分析探讨，并对C-ADR未来的应用和发展进行展望。

01

C-ADR的手术目标与适应证

颈椎退变疾病外科手术治疗目的是解除退变所导致的脊髓和/或神经根的致压因素，恢复正常的脊髓形态和有效的椎管容量，恢复颈椎正常椎间高度和生理曲度。从目前的长期随访研究而言，无论是以颈前路减压植骨融合术（ACDF）为代表的颈椎融合术式还是以C-ADR为代表的非融合术式均实现了这一目标。在临床应用中，两者的手术适应证并不相同，颈椎融合术式目前常用于退变严重的患者，常伴有严重的椎间隙狭窄、小关节活动度下降以及颈椎后纵韧带骨化症（OPLL）等情况。而C-ADR则用于骨性退变并不严重的相对年轻的患者。目前不同学者对于C-ADR手术适应证的认识仍然有所差异。回顾国内外相关文献报道并参考国内专家共识，ACDR手术最佳适应证为：①脊髓型颈椎病、神经根型颈椎病、颈椎间盘突出症需颈前路减压手术；②颈椎生理曲度存在，动力位X线片无明显不稳，椎间隙屈伸活动良好，不存在明显椎间隙狭窄；③责任节段为C₃到C₇之间；④年龄一般不超过55岁^[2]。

图1 典型病例：男，39岁，脊髓型颈椎病，C_4/5、C_5/6两节段C-ADR手术治疗

02

C-ADR的临床疗效

患者临床症状的恢复首先取决于充分的神经减压。C-ADR延承了ACDF手术的减压理念和技术，实现了颈脊髓的直接减压。国内外多项中长期随访研究、meta分析研究均验证了C-ADR的有效性与安全性。2021年我们一项纳入68例C-ADR治疗患者的研究显示C-ADR治疗颈椎病具有较好的中长期临床疗效^[3]。Matthew F等对采用双节段Prestige LP治疗的209例患者的临床疗效与188例双节段ACDF患者进行了比较，随访时间长达1年，研究结果显示，C-ADR患者神经功能改善优于ACDF手术，手术的安全性令人满意^[4]。Genitiempo等对57例单节段Bryan C-ADR术后患者进行了长达18年的随访，结果显示有部分患者出现了椎间活动度的丢失及邻近节段退变的发生，但随访中患者的影像学表现及临床疗效满意^[5]。北医三院对27例接受单节段ProDisc-C C-ADR患者进行了长达10年的随访，结果同样证实了C-ADR疗效的可靠性，患者mJOA评分、VAS评分均较术前有明显的改善^[6]。Findlay等的一项纳入14项RCT研究，共计3160例患者的meta分析，结果显示在早期随访中颈椎人工颈椎间盘置换术总体疗效优于ACDF，而在长期随访中二者在神经功能恢复与临床症状改善方面并无显著性差异^[7]。可见严格把握适应证的前提下，C-ADR具有较为满意的临床疗效，基本与传统ACDF相当。

03

C-ADR的问题与不足

1、相邻节段退变问题

C-ADR的设计初衷是保留手术节段的活动度，理论上能够缓解对邻近节段的影响，减少邻近节段退变的发生。在2005年的述评中，我们已经提出“C-ADR术后远期是否会出现相邻节段退变（Adjacent Disc Degeneration, ASD）”这一问题^[8]。目前临床研究表明，C-ADR术式对于手术节段有一定保留运动的作用。然而在日常活动中，上颈椎C₀-C₂节段实际上承担了大部分的颈椎的伸屈和旋转运动，因此下颈椎短节段的融合术式对于颈椎整体活动度影响也有限。我们的一项中长期随访研究表明，这一术式并未显著获得防止邻近节段退变的优势^[3]。Genitiempo等长达18年的随访显示，最终有77.1%的患者出现了邻近节段的退变^[5]。北医三院长达10年的随访显示，27例患者共54个邻近节段中，影像学上的退变率在末次随访时为50%^[6]。考虑到C-ADR术式的病例往往为退变较轻的患者，C-ADR术后ASD的发生率就更应值得关注，对C-ADR术式的适应证选择应更加谨慎。此外，颈椎的稳定性由椎体-椎间盘、后方小关节、韧带复合体与颈后部肌肉系统共同维系。颈椎矢状面整体平衡的维持也与术后ASD的发生密切相关。完全依赖椎间盘的置换以消除导致ASD的风险是难以实现的，我们仍需重视影响术后ASD的其他因素。

2、异位骨化问题

异位骨化（Heterotopic Ossification, HO）问题是C-ADR术式的固有问题。研究表明，应用不同类型假体的颈椎人工椎间盘置换术后异位骨化发病率可为2%-79%。我们一组应用Discover假体5年随访的研究表明，末次随访时有67.65%患者，60.71%手术节段发生不同程度的HO。目前研究认为术前椎间隙高度降低、术前存在骨化、术前存在小关节退变、术后节段活动度减小及手术操作过程中打磨终板残留的骨屑均与HO发生有关。我们的研究也表明假体匹配度（PVR）及植入节段术前颈脊髓存在高信号也与HO的发生有关^[10]。

McAfee等基于腰椎SB Charité人工椎间盘植入后的影像学改变将术后椎体HO分为5级（如图2所示）：0级，无异位骨化；Ⅰ级，异位骨化未侵入椎间隙；Ⅱ级，异位骨化侵入椎间隙，但不影响假体ROM；Ⅲ级，异位骨化侵入椎间隙且在屈伸运动时影响假体ROM；Ⅳ级，关节融合^[9]。

图2 HO的McAfee分型

McAfee, P. C., et al. J Spinal Disord Tech (2003)

可见，C-ADR术后HO的发生是诸多因素共同导致的结果，适应证的严格把握、手术技术的提高、假体匹配度的提高可以在一定程度上降低HO的发生率，但依然难以避免其他因素的作用。同时，我们认为C-ADR术后HO的概念本身存在一定的争议，不同于经典意义上的异位骨化形成机制，颈椎C-ADR术后HO在原位形成。目前有研究也提示HO形成与局部稳定性降低所导致的骨赘形成在机制上有相似之处。

目前的研究普遍认为，HO的发生并不影响C-ADR术后神经功能改善，却是C-ADR术后手术节段活动度下降及导致邻近节段退变率上升的重要因素。部分研究中报道C-TDR术后轴性疼痛发生率升高。仅极少报道表明HO引起神经根性疼痛发生而需要进行手术翻修。

3、其他并发症

C-ADR的其他并发症主要为手术相关并发症和植入物相关并发症。其中手术相关并发症主要包括术后血肿、声音嘶哑、吞咽困难、食道瘘等，其发生机制大多与ACDF相同。Anderson等对比了两种术式的不良事件的发生率，显示二者总体手术相关并发症发生率无显著差异^[11]。植入物相关并发症包括假体松动、移位、下沉及因假体与终板界面应力造成的椎体劈裂^[12]。假体周围骨吸收（PBL）常见于C-ADR术后，但目前国内外报道相对较少，相关报道指出其发生率为4.3%~60.4%，并且常见于与假体相接触的椎体前缘、上下相邻终板。这种骨吸收现象可能与磨屑形成有关。Heo DH等将PBL分为3级^[13]。1级：手术节段椎前骨赘消失或椎体前缘小部分骨质吸收；2级：椎体前缘骨吸收，但没有超过人工椎间盘假体的前缘。影像学上人工椎间盘假体前缘没有超过椎体前缘；3级：由于椎体前方骨吸收，人工椎间盘假体前缘超过椎体前缘（如图3所示）。多数假体周围骨吸收为1-2级，且上位椎体骨吸收程度更为显著。术后PBL患者随访期间轴性疼痛发生率更高^[14]。严重PBL可影响内固定的稳定性。选择匹配合适的具有良好仿生性能的人工椎间盘假体，有助于降低植入物相关并发症的发生风险。

图3 PBL的Heo DH分级

04

未来展望

目前得到CFDA认证的人工椎间盘假体有10余种。科技的迭代使得人工椎间盘假体研发的不断进步成为可能。而当前的人工椎间盘假体依旧具有较大的革新与改进的空间。第一，目前临床应用的人工椎间盘假体多为“球-窝”型两部件或三部件假体。这种“硬碰硬”的假体组合不能模拟出颈椎间盘的粘弹性，难以恢复椎间盘对于纵向应力的缓冲作用；第二，颈椎屈伸运动中每一个节段的旋转中心、运动轨迹并不完全一样，人工椎间盘假体设计并不能兼顾到每个节段的特定运动特征，也不能很好地兼顾后方双侧小关节的活动；第三，目前临床应用的假体均为进口产品，人种之间的差异可能会对假体的匹配产生影响；第四，“球-窝”型假体长期运动过程中不能避免磨损问题，严重的假体磨损产生磨屑对周围的生理结构造成不良影响。相关研究已经指出，HO和PBL均与假体磨屑相关。

虽然人工间盘的假体设计远未达到完美地复制颈椎间盘特性的要求，但并不能认为C-ADR术式会终将走向落寞。C-ADR术式对于颈椎病的临床疗效不可否认，人工椎间盘假体在设计上尚存的不足也为后续的发展指明了方向。目前医工结合的领域在不断拓展，假体的设计也将会在多学科交叉融合的推动下不断完善。我们相信新的更加完美的假体终将出现。手术技术仍将持续进步、发展，假体的迭代更新并未止步，C-ADR术式的未来发展值得期待。

参考文献：略

作者简介

陈华江

海军军医大学第二附属医院骨科副主任，主任医师、教授、博士生导师。

现任中华医学会骨科学分会脊柱学组委员、中国医师协会骨科医师分会颈椎专委会副组长、上海市医师协会骨科医师分会脊柱工作组副组长、北美颈椎外科协会委员等。

项目负责人获国家自然基金项目5项、科技部重点专项课题负责人1项、上海申康颈椎病临床研究关键支撑项目及上海市科委基金项目多项。以第一作者及通讯作者发表SCI收录论文30余篇。主编专著1部《数字脊柱外科学》，参编专著10余部。以第一完成人获2020上海市医学科技奖一等奖，以主要完成人获国家科技进步二等奖、上海市科技进步一等奖各1项。获中国医师协会骨科分会首届“全国十佳中青年骨科医师奖”、第三届“仁心医者·上海市杰出专科医师奖”。入选2021上海市优秀学术带头人计划。创建的科普公众号“陈华江科普颈腰背痛”迄今已发表相关推文200余篇，获广泛关注。获2022年度中国康复医学会科普先进个人。

袁文

海军军医大学第二附属医院骨科医院名誉院长，骨科颈椎外科病区主任，主任医师、教授、博士生导师，专业技术三级。

长期从事临床一线的医、教、研工作，在多年的临床实践中积累了丰富的经验，并形成了以脊柱外科为专业方向，以颈椎外科为主攻目标的专业特色。

上海市第十一、十二届政协委员，中央干部保健会诊专家，享受国务院政府特殊津贴及军队优秀专业技术人才一类岗位津贴。

曾任中华医学会骨科学分会副主任委员，中国医师协会骨科医师分会副会长，上海市医学会骨科专科分会主任委员；现任上海市医师协会骨科医师分会会长，中国康复医学会脊柱脊髓专业委员会副主任委员及颈椎外科研究学组组长，中华医学会骨科学分会脊柱外科学组副组长，全军骨科专业委员会脊柱外科学组组长，中华骨科杂志、国际骨科学杂志、中国脊柱脊髓杂志、副主编等职。

发表学术论文200余篇，SCI180余篇，主编和参编专著14部；获国家科技进步奖二等奖3项，上海市科技进步奖一等奖2项，荣立军队二等功、三等功各一次；入选上海市卫生系统百名优秀跨世纪学科带头人培养计划，获得上海市卫生系统“银蛇奖”，上海市领军人才，上海市优秀学科带头人，上海市杰出专科医师及上海市医学发展杰出贡献奖等。