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腰椎纤维环缝合技术的研究进展

2020-03-07 06:35 | 来源:未知 | 责任编辑:本站编辑


作者:北京大学首钢医院骨科   张壮壮


腰椎间盘突出症(LDH)是造成腰神经根压迫并产生腰腿痛的主要原因,髓核摘除术是一种有效的减压方法,但临床行髓核摘除术可能损伤或者切开纤维环,这必然会破坏纤维环的完整性,不仅使其生物力学功能下降,并且很容易出现椎间盘退变加速、椎间隙变窄甚至髓核再次突出等情况。术后如何避免这些问题就成为很多学者关心研究的一个课题,纤维环缝合技术就是其中一个重要的研究热点。随着这方面研究增加并初步应用于临床,利用纤维环缝合技术恢复髓核摘除术后纤维环的完整性和生物力学功能、防止髓核再次突出已初显成效。现对腰椎纤维环缝合技术目前的动物实验和临床研究进展等问题综述如下。


背景介绍


腰椎间盘髓核摘除术是一种常见的脊柱外科手术,据报道,在美国每年约进行480000例该类手术,术后约有75%~80%病例能获得较好的临床结果和满意度。但是据一些关于髓核摘除术后结果的长期研究报道,大约有5%~36%的病例再次出现了腰部或腿部的疼痛,有3%~23%的病例出现了同节段腰椎间盘的再次突出,高达13%的病例需要再次手术。椎间盘是由纤维环包绕着髓核以及上下软骨终板组成。纤维环损伤可能会导致上下节段活动度加大,应力分布不均,髓核从缺口处脱出等一系列不良后果。椎间盘血供条件差,纤维环损伤后,自愈能力非常有限。


有学者将纤维环的修复大致分为三个过程:外层纤维环修复;内层纤维环修复;以及保留在纤维环创口通道内的髓核组织胶原纤维增生,增加瘢痕的密度。但是有研究发现愈合瘢痕的强度仍然显著低于正常纤维环组织。为了防止髓核再次突出,手术时通常会尽可能多的切除髓核组织。但这可能会加速椎间盘高度丢失,导致椎间盘、椎板的严重退化和长期的腰部疼痛。因此一些研究提出,应在髓核摘除术中有限制的摘除髓核组织块。Carragee等报道接受髓核次全切术的患者往往会有更好的预后,但是髓核次全切术后再次突出的概率是18%,明显高于髓核全摘除术的9%。Carragee等认为临床效果的改善更重要,提倡使用椎间盘髓核次全切术,并且提出,需要找到能有效防止髓核再次突出的方法。


纤维环缝合的发展历史


早在1977年,就有学者提出,髓核摘除术后行纤维环外科缝合可能对预防椎间盘的再次突出有积极作用。Lehmann等在1997年的国际腰椎研究学会年会中做了题为“改进开放性腰椎间盘切除的技术”的报告,提出了发展改进外科缝合纤维环技术的建议。在2000年,一些学者首次用羊进行动物实验,研究直接缝合纤维环对纤维环愈合的影响。2005年,有学者介绍了腰椎间盘切除术后的纤维环显微外科重建这一技术。Bajanes在2007年发表了一项对接受髓核摘除术增加纤维环缝合患者为期1年的随访研究,首次在临床上研究纤维环缝合的临床效果。鉴于上述理念的提出和科学技术的发展,近年来有越来越多文献报道了关于外科缝合纤维环技术的实验动物研究、缝合器械及缝合方法的研究以及临床应用的研究,逐一综述如下。


动物实验研究进展


最早发表关于纤维环缝合技术的动物实验是2000年就有学者在羊身上进行的一项研究,他们在羊的纤维环上造成三种不同形状切口,然后直接通过外科缝合切口。结果表明直接外科缝合纤维环相对于未缝合纤维环的愈合没有明显的意义。后来Heuer等在牛的椎间盘上进行体外实验,分别采取单纯纤维环外科缝合、缝合加纤维蛋白胶、缝合加氰基丙烯酸胶的方法缝合纤维环,结果发现缝合组椎间盘的生物力学强度优于未缝合组,同时缝合加氰基丙烯酸胶的方法较其它两种缝合方法能够更好地恢复纤维环的生物力学强度。Bateman等在2016年使用猪作为动物模型进行体内外实验,来研究缝合纤维环的效果。结果表明缝合有利于维持椎间盘高度,防止髓核泄漏或挤压到神经,同时缝合线有较好的组织相容性。2018年,Rickers等用猪进行体外动物实验,通过反复屈伸、侧弯、旋转,间断增加压力对纤维环修复后的生物力学特征进行评价。实验结果发现,纤维环缺损后椎体间的活动度显著增加,纤维环中间带的生物力学强度下降,在压力下髓核容易泄漏。纤维环修复后可使椎体间活动度、纤维环力学强度恢复正常。


国内也有人做过类似的研究,杨洋等分别采用黏合剂、简单U型缝合法、改良荷包缝合法、黏合剂加简单缝合、黏合剂+改良荷包缝合法处理牛纤维环上一个10mm的横切口,然后进行纤维环抗静水压强度测试及疲劳测试,结果显示黏合剂+改良荷包缝合法处理纤维环切口具有较高的生物力学强度。王宇鹏等用羊作为实验动物研究缝合法和医用纤维蛋白黏合剂法修复椎间盘缺损的效果。结果显示缝合组的椎间盘高度指数、腰椎MRIT2WI改良Pfirrmann评分,以及组织学Masuda退变评分和细胞超微结构都优于黏合组,且两组结果都优于对照组。蔡碰德等用兔做了纤维环缝合对兔腰椎间盘髓核部分摘除后MRI信号的影响的研究,术后缝合组的MRIT2加权像扫描信号和Pfirrmann评分都明显高于对照组,因此结论认为纤维环缝合可减缓髓核摘除术后椎间盘退变进程。

早期的动物实验可能由于缝合技术的限制或缝合后的愈合时间过短而显示纤维环缝合没有明显作用,但大多数动物实验的结果表明,缝合组的纤维环相较于对照组有更好的生物力学强度,并且缝合纤维环对于防止髓核泄漏、维持椎间盘高度和脊柱稳定性、减缓椎间盘退变以及纤维环愈合都有积极意义。


缝合设备及方法简介


目前常用的纤维环缝合的设备有FAST-FIX半月板缝合器、Xclose纤维环修补器和国产纤维环缝合器。FAST-FIX半月板缝合器是由美国施乐辉公司生产,经过FDA认证,并通过我国药品监督管理局医疗器械认证,由带弯曲导针、植入物缝线和固定锚钉、深度限定器和槽缝套管等关键结构组成。使用时按将缝线锚钉卡在弯针槽缝口,顺序穿过纤维环切口两侧,将引弯曲导针拉出纤维环时植入锚钉会留在纤维环内侧起固定作用,取出导针,抽拉缝线推动滑节,即可缝合纤维环,然后通过深度限位器从节点附近剪断线。FAST-FIX设备操作较复杂,但缝合强度较高。Xclose设备也是通过FDA认证的用于纤维环缝合的装置,由美国Anulex技术公司生产。Xclose采用预打结的设计,使用两个T形组织锚栓将张力缝线固定在适当位置。使用时插入椎间盘内部深度约为12mm处即可,也可根据具体纤维环切口/裂隙的情况选择不同的缝合模式。Xclose设备预打结的设计便于加强紧固张力缝线的张力和将锚栓固定在周围的组织中。国产纤维环缝合器如北京2020医疗科技有限公司生产的eFit,适用于线型切口,该设备包括1根弯针和1根直针,使用时自切口一侧刺入弯针,往前转动旋钮至与标志线对齐,直针刺入切口另一侧,然后扣动扳机,导丝穿入直针,回转旋钮并拔出缝合器,线结会自动向切口靠拢,之后可用手动打结加固。eFit是操作比较简单的一种纤维环缝合器,不使用锚钉,减少了内植物脱落损伤的风险。三种缝合设备各有其优势,可根据纤维环裂口情况和医生的操作熟练程度选择合适的方式。缝合纤维环的难点在于手术通道深并且狭窄,常规器械无法操作。目前这些缝合设备都存在缝合难度大,产品价格贵等缺点。相信随着技术的进步,会有更多的更方便、低价的纤维环缝合器械。


临床研究进展


随着腰椎纤维环缝合技术在动物实验和手术器械上的发展,近年来国内外已经有一些学者开展了腰椎纤维环缝合的临床研究。2013年Bailey等发表了一项对750例行髓核摘除术的LDH患者进行的一项为期2年的多中心、单盲、随机对照研究。其中500例在髓核摘除术后使用Xclose设备进行纤维环缝合,结果表明纤维环缝合不会增加患者并发症的发生风险,且可以降低术后早期椎间盘突出复发的概率和再手术率,尤其是对以下肢痛为主要症状的患者效果更明显,不过在2年随访时两组间没有显著差异。这也是目前关于纤维环缝合技术循证医学等级最高的研究。同一年Parker等发表的对76例LDH患者进行的一项为期2年的多中心配对队列前瞻性研究结果显示,缝合组椎间盘高度较未缝合组保持得更好,腰部和下肢的疼痛及功能障碍有较明显改善,且随访期内缝合组的再手术率明显低于未缝合组,因此Parker等认为开发有效的纤维环缝合修补技术对于降低术后复发率和再手术率、降低再手术患者的医疗费用是非常有必要的。2015年Suh等报道了对19例纤维环缝合患者的研究,发现术后所有患者在3年内都没有LDH复发,并且疼痛和功能障碍在3年随访期内持续改善。虽然样本量较小,但是也反映了髓核摘除术后纤维化缝合有一定的临床意义。近年来单纯研究纤维环缝合的外文研究较少,可能是由于近年来纤维环缝合的设备没有突破性的进展,另一个原因可能是由于纤维环缝合设备价格较高,限制了临床的应用。


国内蔡学侬等在2013年发表了一项对LDH髓核摘除术后纤维环切口开放与缝合对后期疗效的影响的研究,平均随访2.5年,结果表明缝合组的术后复发率、再手术率和下腰痛残留率明显低于开放组,因此他们认为LDH髓核摘除术后缝合纤维环切口可以减少残留髓核组织再突出及术后粘连,对减少术后复发和再手术率具有明显作用。李传将等对内镜下椎间盘摘除同步行纤维环修复治疗LDH的早期腰椎功能恢复进行了研究,结果表明腰椎间盘髓核摘除术联合纤维环缝合可有效降低LDH复发率及再次手术风险,但是在症状改善上与未缝合组无显著差异。2016年,李杰等对椎板开窗髓核摘除术联合纤维环缝合术治疗青少年LDH的早期疗效进行了临床比较研究,结果显示缝合组与单纯行椎板开窗髓核摘除术的早期临床效果相近,但是作者指出纤维环缝合后纤维环破口周围瘢痕较少,理论上复发率较低。2017年,朱召银等回顾性研究了290例单节段LDH患者的资料,结果表明内镜下髓核摘除联合纤维环缝合安全可行,可获得满意的临床疗效,且能显著降低LDH复发率及再手术率。


2018年宋通渠等针对青少年LDH的研究表明纤维环缝合可提高术后髓核“再水化”,有助于促进患者腰椎功能恢复。陈旺等通过对髓核摘除术治疗LDH行纤维环缝合和未行纤维环缝合手术前后的血清及引流液中的炎症因子浓度进行比较,发现髓核摘除手术后纤维环缝合可以减少炎症因子的渗出和释放。

临床的研究表明髓核摘除术后纤维环缝合有利于降低LDH复发率和再手术率,尤其是对于年龄较小LDH患者髓核摘除术后,更应该考虑行纤维环缝合。


结语及展望


纤维环损伤的修复研究越来越得到人们的重视,但是目前纤维环缝合的技术尚未成熟。目前,文献报道了一些动物和临床试验,动物实验为找到很多纤维环缝合的新方法,但是因为人体椎间盘和动物的区别,很多动物实验在临床上很难实现。临床上常用的纤维环缝合的方法如FAST-FIX、Xclose等在临床应用上的安全性已经得到证实,可以预期的是纤维环缝合对防止术后椎间盘突出复发、延缓椎间盘退变、维持脊柱稳定性等方面有明显作用。相信在不远的将来,一定可以找到能够有效恢复破损纤维环的机械完整性和组织功能特性的方法,让人们获得最满意的髓核摘除术效果。同时,由于纤维环缝合技术开展时间较短,需要有更多的前瞻性大样本临床试验进一步验证该技术的临床价值。

 

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