同種異體頸椎間盤移植治療頸椎間盤共病的多中心研究

同種異體頸椎間盤移植治療頸椎間盤共病的多中心研究

宮頸移植是治療宮頸退行性疾病的傳統(tǒng)方法，但由于結(jié)合引起的相鄰節(jié)段退行性變加速，相鄰節(jié)段疾病逐漸引起人們的關(guān)注[1]。這也是脊柱外科領(lǐng)域的討論和研究的熱點。如何在解決病變節(jié)段椎間盤的同時重建局部解剖序列及穩(wěn)定性,并同時保留節(jié)段活動度是人們探索的方向之一[3、4]。在以往同種異體椎間盤移植實驗研究的基礎(chǔ)上,我們于2000年開始進入臨床研究,截止目前臨床應(yīng)用27例,最長隨訪時間12年,在前期臨床總結(jié)的基礎(chǔ)上進一步探討椎間盤移植的安全性、可行性、臨床技術(shù)規(guī)范及適應(yīng)證,分析多中心同種異體椎間盤移植的療效。1數(shù)據(jù)和方法1.1患者頸髓型患者2000年3月~2011年3月,共行頸椎同種異體椎間盤移植27例,男22例,女5例,年齡37~58歲,平均45歲。全部病例均為頸椎退變性疾病患者,其中脊髓型頸椎病20例,頸椎間盤突出癥7例。5例因外傷致臨床癥狀加重,其中2例伴脊髓神經(jīng)功能損傷(ASIA分級為B級)。均表現(xiàn)為不同程度頸脊髓損害錐體束征。均接受單節(jié)段椎間盤移植,移植部位:C3/42例,C4/511例,C5/611例,C6/73例。其中6例因相鄰節(jié)段或相隔節(jié)段病變同時行融合術(shù)。1.2盤節(jié)節(jié)段的制備冷凍保存的供體椎間盤取自意外死亡健康成人捐獻尸體,在無菌條件下分解成椎間盤節(jié)段,置于細胞保存液瓶中,逐級冷凍并置于-196℃液氮中保貯,移植前從液氮中取出并于37℃水浴恒溫箱中快速復(fù)溫,以備使用。1.3供體腰椎下腹骨髓細胞表面采用頸前入路,頸部橫切口或胸鎖乳突肌內(nèi)側(cè)斜切口入路,經(jīng)頸動脈鞘內(nèi)側(cè)間隙達椎體前,X線定位后切除病變椎間盤,使用Caspar撐開器適度撐開椎間隙,刮除上下軟骨終板及椎體后緣增生骨質(zhì)。測量受區(qū)前后和左右徑,選擇椎間盤庫中大小適配的同種異體椎間盤(供體椎間盤左右徑及前后徑較受體小1~2mm)。復(fù)溫后剔除周圍軟組織,用高速磨鉆去除軟骨終板下多余骨質(zhì)并保留約1~2mm厚的薄層椎骨,徒手將修整好的椎間盤嵌壓入受體椎間隙中,移除Caspar撐開器,利用椎間盤自然上、下凸凹界面相嵌達到良好穩(wěn)定,不使用任何內(nèi)固定。對聯(lián)合融合手術(shù)者先行椎間盤移植節(jié)段操作,再行融合節(jié)段操作。1.4術(shù)后隨訪與觀察術(shù)后軟圍領(lǐng)固定,第3天起指導(dǎo)患者定時去除圍領(lǐng)進行自主頸椎屈伸活動鍛煉,2~3次/d,每次5~15min。圍領(lǐng)固定3~4周,術(shù)后應(yīng)用抗菌素2~3d預(yù)防感染,非甾體類消炎止痛藥使用6~10d,不應(yīng)用任何免疫抑制劑。術(shù)后復(fù)查紅細胞沉降率(ESR)、C反應(yīng)蛋白(CRP)、血常規(guī)和白細胞計數(shù)。術(shù)后即刻、1、3、6、12、24、60、120個月及末次隨防時復(fù)查X線片,包括頸椎正側(cè)、雙斜、過屈過伸位。分別測量移植椎間盤高度、節(jié)段Cobb角、椎間盤屈伸活動度(ROM)及屈伸旋轉(zhuǎn)活動中心(COR)。測量移植椎間盤活動度時對前屈角定義為“-”,后伸角定義為“+”。臨床功能分別采用頸部上肢疼痛視覺模評分(VAS),神經(jīng)功能分別采用頸椎殘障指數(shù)(NDI)及日本骨科學(xué)會(JOA)頸椎功能評分系統(tǒng)評定,全身整體狀態(tài)采用SF-36評分量表評定。術(shù)前均行頸椎CT平掃,術(shù)后選擇性CT平掃與重建,了解軟骨終板、終板下骨與宿主椎骨愈合情況。術(shù)前、術(shù)后及末次隨訪時均進行MRI檢查,了解脊髓壓迫與減壓情況,觀察T1、T2加權(quán)像中移植椎間盤信號強度變化,應(yīng)用改良Schneideriman方法以腦脊液為對照測定椎間盤的灰度值。在末次隨訪時同步進行釓噴酸鈉葡胺椎間盤增強造影成像,并同時進行灰度值測量,觀察椎間盤的營養(yǎng)通道功能狀態(tài)。1.5臨床神經(jīng)功能測量方差分析計算各臨床及影像學(xué)等參數(shù)的均數(shù)及標準差,采用重復(fù)測量設(shè)計的方差分析(混合效應(yīng)模型),比較影像學(xué)及臨床神經(jīng)功能的變化。所有統(tǒng)計學(xué)處理采用SAS9.2軟件系統(tǒng),顯著性水平設(shè)為0.05。2結(jié)果2.1平均采集時間手術(shù)時間60~135min,平均90min,出血量20~180ml,平均55ml。全部患者術(shù)后一般情況良好,體溫正常,切口一期愈合。未見免疫排斥反應(yīng)表現(xiàn),術(shù)后復(fù)查血常規(guī)、ESR及CPR均在正常范圍。無移植椎間盤感染、骨化及脫位現(xiàn)象。2.2術(shù)后隨訪情況27例患者隨訪12~144個月,平均76.8個月。各隨訪時間點隨訪到的病例數(shù)見表1,其中8例隨訪時間>120個月。術(shù)前和術(shù)后各時間點頸痛和上肢疼痛VAS評分、JOA評分、NDI及SF-36見表1。各隨訪時間點與術(shù)前比較均有不同程度改善。在120個月隨訪的病例中,頸肩痛和上肢痛VAS評分為1.35±0.88分和1.31±0.54分,JOA評分為13.17±3.31分,NDI評分為10.50±5.09分,SF-36為106.33±8.55分,與術(shù)前比較均有顯著性差異(P<0.05)。2.3術(shù)后2周活動度指標移植椎間盤終板下骨與宿主椎體受骨區(qū)界線術(shù)后4周變得模糊,6~8周達到骨性愈合。未見移植椎間盤脫位、鈣化及壞死現(xiàn)象,6~12個月移植椎間盤前后緣與宿主椎體發(fā)生良好塑形。椎間盤高度變化見表2。椎間盤高度在術(shù)后前6個月逐步降低,隨后持續(xù)到12個月,其后12~24個月高度降低不明顯(圖1)。24~48個月變化亦不明顯。隨訪120個月患者椎間盤高度為4.08±1.75mm,為術(shù)后即刻高度的76%。移植椎間盤屈伸活動度變化見表2。移植椎間盤在經(jīng)過術(shù)后前6個月的功能恢復(fù)后,活動度逐步接近術(shù)前活動水平。在以后的5~10年活動度變化不大,維持在一個穩(wěn)定水平(圖2)。隨訪10年患者為9.91°±4.65°,與術(shù)前比較有顯著性差異(P>0.05)。其中1例于術(shù)后5年隨訪發(fā)生自發(fā)融合,失去活動度。MRI掃描顯示移植椎間盤的位置良好,T1、T2加權(quán)影像顯示移植椎間盤移植后即刻及術(shù)后6個月內(nèi)信號明顯優(yōu)于之前退變椎間盤,隨后信號強度降低,與上、下相鄰椎間盤相接近。椎間盤與腦積液的比灰度值在術(shù)后12個月(0.29±0.09)及24個月(0.25±0.08)與相鄰椎間盤(0.28±0.08、0.26±0.06)比較無顯著性差異(P>0.05),術(shù)后60個月及120個月隨訪時移植椎間盤的比灰度值(0.18±0.07及0.15±0.07)低于上、下相鄰椎間盤(0.22±0.06、0.19±0.08)(P<0.05)。釓噴酸葡胺MRI增強影像學(xué)檢查表明移植椎間盤與上、下相鄰椎間盤一樣于注射造影劑后2h增強(0.39±0.08),于6~12h達高峰(0.62±0.04),隨后逐步減弱(圖3)。移植椎間盤信號強度增加與造影前(0.28±0.06)比較有顯著性差異(P<0.05),而與上、下相鄰椎間盤信號強度增加幅度無顯著性差異(P>0.05)。與術(shù)前椎間盤旋轉(zhuǎn)活動中心(COR)相比,術(shù)后移植椎間盤的COR呈現(xiàn)在矢狀面上逐步向后移動及向下位椎體后上方移動的趨勢(圖4)。末次隨訪結(jié)果表面平均X-COR由術(shù)前的-10.2±18.1移位于15.3±9.9(P<0.05),而平均Y-COR則由術(shù)前的8.4±24.2移位于-4.8±17.7(P<0.05)。2.4移植腰椎再變形和自發(fā)融合診斷本組有3例患者術(shù)后短期訴咽后壁不適感,2例于術(shù)后2個月消失,1例于術(shù)后6個月消失。3例患者表現(xiàn)較明顯頸部軸性疼痛,2例于術(shù)后6~7個月消失,1例于術(shù)后14個月消失。1例患者因移植椎間盤與宿主受體區(qū)適配不佳,表現(xiàn)為移植椎間盤突出于宿主椎體前緣,隨訪中發(fā)現(xiàn)突出于椎體前緣的移植椎間盤發(fā)生再塑形,于術(shù)后61個月隨訪形成良好的再塑形。另1例患者因術(shù)后并發(fā)臂叢神經(jīng)放射痛,行二次前路椎間孔擴大成形手術(shù),術(shù)后60個月再隨訪時發(fā)生移植椎間盤自發(fā)融合。2例患者術(shù)中植入同種異體椎間盤時因操作不當發(fā)生終板微骨折,術(shù)后觀察6~8周自發(fā)愈合,但隨后的6、12個月隨訪過程中發(fā)現(xiàn)椎間盤高度丟失較正常移植椎間盤快(圖5),MRI檢查示移植椎間盤高亮信號轉(zhuǎn)為低黑信號較其他移植椎間盤明顯。3討論3.1盤移植的臨床治療效果27例同種異體椎間盤移植患者1~12年的隨訪結(jié)果表明,同種異體椎間盤移植在臨床上無明顯免疫排斥反應(yīng)及其他嚴重并發(fā)癥;雖然移植椎間盤有輕度退變,但臨床療效滿意并能夠保留移植節(jié)段活動度,從而達到生物性運動節(jié)段保留的目標。說明同種異體椎間盤移植的臨床應(yīng)用是安全和可行的。3.2療效與術(shù)后預(yù)后不管使用何種外科技術(shù),良好的臨床療效是最根本的。本組27例患者經(jīng)過1~12年臨床隨訪取得了良好的臨床療效。臨床評估指標分別有頸痛及上肢痛VAS評分、頸部臨床功能NDI及JOA評分,以及全身生理與心理綜合評分SF-36,在不同的隨訪時期均較術(shù)前明顯改善。與5年隨訪結(jié)果相比,頸部疼痛VAS評分及NDI/JOA評分又有了進一步改善。依據(jù)我們對同種異體頸椎間盤移植臨床療效的理解,術(shù)后早期的疼痛緩解功能改善主要是減壓效果的表達,而非椎間盤移植作用。滿意的中遠期療效與椎間盤重建局部解剖結(jié)構(gòu)與序列、保留活動度維持頸椎運動學(xué)、減輕相鄰節(jié)段椎間盤負荷密切相關(guān)。在最初的6例頸椎間盤移植患者中,1例發(fā)生自發(fā)性融合,2例發(fā)生移植椎間盤終板微骨折,這與移植椎間盤大小選擇、宿主移植區(qū)的減壓與準備及外科操作技術(shù)相關(guān)。經(jīng)過早期的學(xué)習(xí)曲線與提高,在中后期移植的手術(shù)中技術(shù)性缺陷得到了修正。3.3腰椎正常及退變腰椎軟骨終板下骨骨折術(shù)后患者腰椎高度的變化影像學(xué)觀察與評估是反映同種異體椎間盤移植臨床療效的重要手段。由于供體椎間盤的高度一般略高于術(shù)前病變節(jié)段椎間盤高度,故我們觀察和測量到術(shù)后即刻椎間盤高度明顯高于術(shù)前,隨后椎間盤高度逐步降低,但于術(shù)后12個月趨向平穩(wěn)。這與移植椎間盤術(shù)后重建局部營養(yǎng)通道與代謝相關(guān);椎間盤高度于術(shù)后24~48個月變化不明顯,表明重建穩(wěn)定和營養(yǎng)代謝的椎間盤能夠維持椎間盤的生理功能。后期的椎間盤高度下降可能是與年齡相關(guān)的生物學(xué)自然退變。Rajasekaran等進行了正常及退變椎間盤軟骨終板通透性的相關(guān)研究,MRI掃描顯示釓噴酸葡胺增強后5min椎體內(nèi)及終板下骨部位即有顯影,2h后軟骨終板區(qū)域有顯影,6h后椎間盤髓核區(qū)域有顯影。與上述研究類似,本研究中增強MRI顯示移植椎間盤髓核T1像灰度值有明顯增加,提示造影劑可以通過軟骨終板營養(yǎng)通道進入到髓核區(qū)域內(nèi)。3.4移植腰椎屈伸活動度保留節(jié)段活動度是移植椎間盤的重要目的之一。從本研究結(jié)果可以看出,在同種異體椎間盤移植術(shù)后前6個月由于終板下骨愈合,組織修復(fù)以及術(shù)后早期頸部制動的綜合影響,屈伸活動度較術(shù)前明顯降低,隨后逐步恢復(fù)至接近正常活動度水平并長期維持。在隨訪120個月的患者中移植椎間盤屈伸活動度仍可保持在9.9°±4.6°,這與移植椎間盤高度的良好維持及穩(wěn)定性的保留是密不可分的。椎間盤的旋轉(zhuǎn)活動中心是運動學(xué)的一個重要指標,也是椎間盤維持生理動度的基礎(chǔ)。文獻報道人工頸椎間盤置換術(shù)后因假體位置不良,人工椎間盤旋轉(zhuǎn)活動中心發(fā)生偏移,最終導(dǎo)致活動度下降,部分發(fā)生自發(fā)融合。理論上認為椎間盤屈伸旋轉(zhuǎn)活動中心位于椎體的后上方[10、11]。術(shù)前目標椎間盤因退變影響,旋轉(zhuǎn)活動中心分布離散,術(shù)后旋轉(zhuǎn)活動中心在X軸及Y軸上均有向理論上的旋轉(zhuǎn)活動中移動趨勢,并與術(shù)前X、Y軸有顯著性的差異。移植椎間盤的良好活動度是減輕相鄰椎間盤負荷的保證。本組病例在隨訪過程中未觀察到相鄰椎間盤明顯退變加重及突出,這可能與移植椎間盤的COR逐步趨向生理活動中心有間接的相關(guān)性。3.5移植腰椎間質(zhì)中功能性狀的變化移植椎間盤的生物學(xué)轉(zhuǎn)歸是一個非常重要的問題。在遠期的隨訪中椎間盤雖然能夠維持良好的高度和活動度,但移植椎間盤是否還存活?是否已被宿主同化成為宿主的一個組成部分?雖然在本研究中我們沒有組織病理學(xué)的直接依據(jù),但術(shù)后不同時間動態(tài)觀察移植椎間盤MRIT1、T2信號與上、下相鄰椎間盤變化趨勢相一致,表明移植椎間盤組織有良好代謝作用。移植術(shù)后不同時間點觀察釓噴酸葡胺MRI增強造影結(jié)果顯示均有移植椎間盤信號與上、下相鄰椎間盤同步增強,這表明移植椎間盤的上、下終板的營養(yǎng)通道處于開放狀態(tài)[12、13],即當異體椎間盤軟骨終板與宿主椎體融合后,營養(yǎng)通道逐漸恢復(fù),移植椎間盤可以存活并有效參與了宿主的機體代謝過程,表現(xiàn)出一定的生物學(xué)活性。營養(yǎng)通道的持續(xù)開放是椎間盤細胞代謝與存活的基礎(chǔ)。以往的基礎(chǔ)研究結(jié)果顯示,在恒河猴同種異體椎間盤移植模型中,術(shù)后2年椎間盤細胞仍有35S的摻入活性,表明移植椎間盤在宿主體內(nèi)可以長期存活并轉(zhuǎn)歸為宿主生物體的一個組成部分。3.6臨床病例隨訪觀察與非“雜交”單節(jié)段移植腰椎的臨床對于退變性頸椎間盤病變以往的治療金標準是椎間盤切除減壓并融合,對于超過3個節(jié)段的病變亦可采用后路椎板擴大成形術(shù)。近年來人工頸椎間盤置換術(shù)初步應(yīng)用于退變性頸椎間盤病變的治療,并取得了良好效果,一般多為1~2個節(jié)段。本組27例同種異體椎間盤移植均為單節(jié)段移植,臨床適應(yīng)證的選擇與頸椎融合及人工椎間盤置換術(shù)相一致。由于臨床上單一節(jié)段頸椎間盤退變可納入移植手術(shù)標準病例非常有限,大多數(shù)患者存在相鄰多節(jié)段及相隔多節(jié)段椎間盤退變。在參考人工椎間盤置換“雜交”手術(shù)的基礎(chǔ)上,對早期治療患者的臨床觀察積累初步經(jīng)驗后,對6例患者實施了“雜交”手術(shù),即一個節(jié)段行常規(guī)融合,另一個節(jié)段行同種異體椎間盤移植,其中4例為相鄰節(jié)段“雜交”手術(shù),2例為遠隔節(jié)段的“雜交”手術(shù),臨床隨訪觀察與非“雜交”單節(jié)段移植椎間盤在愈合、椎間盤高度變化、ROM變化及MRI影像動態(tài)變化之間無顯著性差異。本組臨床經(jīng)驗表明,同種異體椎間盤移植的可能適應(yīng)證為:(1)年齡≤60歲,(2)單節(jié)段或以單節(jié)段為主的多節(jié)段頸椎退