退变性成人脊柱侧凸长节段固定术近端固定椎的选择

Abstract

目的

对退变性成人脊柱侧凸（adult degenerative scoliosis，ADS）长节段固定术（long-segment fixation，LSF）中近端固定椎（upper instrumented vertebra，UIV）选择的相关研究进行综述，以指导临床治疗。

方法

查阅近年国内外相关文献，就ADS患者 LSF术中矢状面及冠状面UIV的选择策略、UIV选择与近端交界性后凸（proximal junctional kyphosis，PJK）及近端交界性失败（proximal junctional failure，PJF）之间的关系、微创脊柱外科手术对UIV选择策略的影响等方面进行总结。

结果

LSF治疗ADS可恢复脊柱生物力学平衡，重建脊柱生理曲度。对侧弯严重、伴有椎体旋转、矢状面严重失平衡的ADS患者应选择LSF。一般情况较差者，可融合至胸腰椎，以减少手术时间和术中出血，有利于早期活动，减少并发症发生；一般情况较好者，必要时可考虑融合至上胸椎，以期获得满意远期疗效。但在矫形条件允许情况下，应尽量选择下胸椎区（T_9、10），以减少PJK、PJF等术后并发症。近年，有学者提出了一种新的参考标志——冠状位第1反转椎来指导UIV选择，但还需要大样本量、多中心随机对照研究进一步验证其可靠性。研究表明，不同人种、不同生活习惯会导致脊柱-骨盆矢状位参数不同，进而影响UIV的选择。微创手术治疗ADS获得了满意疗效，但UIV选择策略还有待进一步深入研究。

结论

LSF术中UIV选择策略目前尚未统一，UIV在矢状面上选择上胸椎、下胸椎还是胸腰椎，应综合考虑患者脊柱生物力学平衡、全身情况等，同时需要结合冠状面上水平椎、中立椎、上端椎关系，以制定科学、合理的个体化方案。

退变性成人脊柱侧凸（adult degenerative scoliosis，ADS）又称de novo退变侧凸或老年性腰椎侧凸，指在骨骼发育成熟后因脊柱退变导致的脊柱侧凸畸形，通常Cobb角>10°且<40°，可发生于胸椎及腰椎任何节段，以下胸椎和腰椎多见，一般畸形累及节段不超过4个。ADS是一种退变性三维畸形，常伴有椎管或神经根管狭窄、椎体旋转、侧方滑移和/或冠状面、矢状面失平衡等病理改变，多需外科手术治疗，但手术方案制定尚无统一标准^[1]。

ADS手术方式主要有椎管减压术、减压固定融合术以及截骨矫形术等，其目的是缓解腰痛及神经源性疼痛，矫正侧凸畸形，重建脊柱力学平衡。其中，长节段固定术（long-segment fixation，LSF）临床疗效确切，畸形矫正率高，运用最广泛^[2]。尤其是对于脊柱侧凸畸形较重、有明显畸形进展趋势，且合并胸、腰椎后凸畸形，脊柱失平衡患者，LSF能重建脊柱整体力线，减轻疼痛症状，有效控制畸形进展，提高患者生活质量^[3]。 研究表明，选择合理的近端固定椎（upper instrumented vertebra，UIV）能有效提高LSF远期疗效和降低手术并发症发生率^[4]。但目前对UIV的选择仍存在争议。现对ADS患者 LSF中矢状面、冠状面UIV的相关研究作一综述，以期为临床选择恰当UIV提供参考。

1. LSF

对于ADS，单纯神经减压术虽然创伤较小，但容易导致医源性节段不稳及术后侧凸加重，且适应证较为局限。因此，大多数脊柱外科医生建议减压同时一期行固定融合术^[5-7]。但目前临床对于固定融合术中内固定节段范围的确定，尚未达成共识。固定节段数<3个或固定范围在侧凸上、下端椎以内，定义为短节段固定术（short-segment fixation，SSF）；固定节段数≥3个或固定范围达到和/或超过上、下端椎，定义为LSF^[8]。其中，SSF对脊柱畸形矫正有限，矫正角度也容易丢失^[9]；而LSF术后疼痛改善率和Oswestry功能障碍指数（ODI）改善率明显优于SSF，术后畸形矫正效果更佳。

LSF手术指征：严重椎管狭窄、广泛腰痛且经正规保守治疗效果不理想者；侧凸Cobb角≥45°、椎体侧方滑移≥3 mm；腰椎生理前凸减小甚至后凸；胸椎后凸增大同时伴有明显脊柱冠状面、矢状面失平衡^[10]。Transfeldt等^[11]比较了单纯减压、减压联合SSF、减压联合LSF 3种术式疗效，发现减压联合LSF患者术后Cobb角及腰椎前凸角改善率明显高于其他两组，表明LSF能更好地恢复脊柱曲度，矫形效果最好。Cho等^[12]对比了减压联合SSF和充分减压联合LSF治疗的ADS患者临床资料，发现LSF较SSF能更好地矫正侧凸畸形和纠正冠状面失平衡，恢复顶椎正常序列，但两组在矫正腰椎前凸和纠正矢状面失平衡方面无显著差异。一般认为，LSF与SSF相比手术时间更长、手术出血量更多、运动单元丧失增加，患者肺部感染发生风险也更高^[13]。Transfeldt等^[11]的研究显示LSF并发症发生率明显高于SSF和单纯减压术。最近一项关于LSF及SSF术后并发症的Meta分析表明^[10]，两种术式硬膜撕裂、断钉/棒、内固定物松动等总并发症发生率差异无统计学意义，但LSF患者肺部并发症发生率显著高于SSF患者。

2. 矢状面UIV的选择策略与争议

LSF术中选择恰当的UIV对矫正ADS畸形、获得理想手术疗效具有重要意义^[14]。因为ADS病理因素复杂，临床分型标准较难统一，所以UIV的选择尚无统一标准。在矢状面UIV选择方面仍存在很大争议。

普遍认为矢状面UIV选择应考虑以下三方面因素。① 椎体自身结构：UIV应为正常椎体，其后柱结构完整，骨质疏松性骨折椎体或存在先天性发育畸形椎体不适宜作为UIV。存在椎体旋转、侧方滑移脱位或半脱位的椎体因其稳定性被破坏，极易发生邻近节段退变、邻近椎体骨折、继发性交界性后凸等并发症，也不能作为UIV^[15]。② 是否合并矢状面畸形以及失平衡：存在矢状面严重胸椎（T₅～T₁₂）后凸（Cobb角>60°）或胸腰段（T₁₀～L₂）交界性后凸（Cobb角≥20°）畸形时，LSF固定节段应超过后凸畸形上、下端椎，此时后凸畸形上端椎远端的矢状面稳定椎或中立椎（upper naturalvertebra，UNV）可作为UIV^[16]；当患者处于矢状面平衡状态时，UIV可选择下胸椎（T₉～T₁₂）^[17]。但OʼShaughnessy等^[18]认为当患者为双弯畸形且胸椎Cobb角>40°、胸椎后凸增加或存在胸腰段交界性后凸时，矢状面存在严重脊柱失平衡，如合并严重骨质疏松则UIV需融合至上胸椎（T₂～T₄）。但该研究纳入的58例患者中ADS患者仅占24.1%，因此该结论是否适合于严格意义上的ADS患者，有待进一步研究。③ 从临床疗效和并发症角度考虑：UIV位于上胸椎（T₂～T₄）时，近端交界性后凸（proximal junctional kyphosis，PJK）发生率较低，但肺部感染、硬膜撕裂、假关节形成等并发症发生率较高；当UIV位于下胸椎（T_9、10）时，手术时间短、术中出血少、住院费用低，但术后PJK发生风险较高；当UIV位于上腰椎（L_1、2）时，可保留更多脊柱运动单元，但术后远期近端邻近节段病变发生率最高^[17]。

Kim等^[17]对比了UIV位于上胸椎（91例）及下胸椎（107例）的ADS患者，发现两组患者术后脊柱侧凸研究协会22项评分（SRS-22）及ODI均较术前显著改善，且两组间差异无统计学意义。同时，他们发现尽管下胸椎组总并发症发生率偏高，但两组肺部感染、神经损伤等并发症发生率及二次翻修手术率差异均无统计学意义，融合至上胸椎并不能明显减少PJK的发生。OʼShaughnessy等^[18]报道UIV位于下胸椎区和上胸椎区均能获得满意临床疗效，但上胸椎组的并发症发生率及再手术率均显著高于下胸椎组，因此更推荐UIV位于下胸椎区。Hey等^[19]通过生物力学研究证实T₁₀是最低非活动胸椎。如将T₁₁作为UIV，则仅剩1个可运动单元（T_{10、 11}），术后因局部应力改变极易导致PJK等并发症发生；如T₁₀作为UIV，只固定了1个非活动胸椎节段，难以有效实现固定区域稳定性。所以，从生物力学角度考虑，Hey等认为T₉是最理想的UIV。Zhu等^[20]的一项回顾性研究发现选择T_11、12为UIV即可获得理想临床疗效；当选择T₉以上为UIV时，尽管术后PJK发生率显著低于融合至侧凸上端椎（T_11、12），但会明显影响患者脊柱活动。因此，他们建议选择T_11、12为UIV。Du等^[21]对比了融合至T_9～11和L₂的ADS患者43例，发现两组均可获得良好临床疗效，且在畸形矫正率方面无明显差异，随访期间均无症状性PJK发生。因此，他们认为对于无严重胸腰段后凸畸形的ADS患者，选择L₂为UIV亦可获得满意临床疗效，且手术时间短、出血少，能显著降低手术风险并保留更多运动节段。

我们认为除考虑上述椎体自身结构、脊柱整体平衡、术后并发症等因素外，UIV选择还应综合考虑患者年龄、职业状态、生活习惯、脊柱侧凸严重程度及脊柱力学平衡情况等因素。

3. 冠状面UIV的选择策略与共识

目前，冠状面UIV选择共识包括：① UIV不应止于侧凸顶椎区；② 严重侧方移位的椎体应包含在融合范围内；③ 存在滑脱及旋转的节段应包含在融合范围内^[22-24]。在ADS患者中，水平椎（upper horizontal vertebra，UHV）、UNV、上端椎（upper end vertebra，UEV）常被选择作为UIV，但UHV、UNV、UEV往往不是同一个椎体^[25]。当治疗目的、术前规划侧重点不同时，选择策略亦不一样。例如，当UHV为T₉、UEV为L₁时，若考虑需融合侧凸所有节段，T₉～L₁均可作为UIV；若选择UHV则需融合至T₉；若仅需跨越胸腰段，则UIV需选择T₁₀；如考虑融合范围为侧凸上、下端椎，则可能选择T₁₁或T₁₂作为UIV^[26]。现代矫形观点认为UIV应选择冠状面上稳定、中立且水平的椎体，且其邻近椎间盘应无严重退变，邻近椎体间无明显成角或移位；选择UHV为UIV，ADS患者侧凸畸形矫正改善率最高；选择UNV为UIV，能有效避免邻近节段病变的发生；选择UEV为UIV，则手术时间短、创伤小，围术期并发症发生率最低^[27-28]。

融合至近端UNV之下时，邻近节段影像学病变发生率显著高于融合至UNV ^[29]。因为融合至UNV以下时，不能改变ADS自然发展进程，容易出现远期邻近节段退变，PJK可能进一步加重而需翻修手术干预。徐用亿等^[30]对LSF术中UIV选择于UHV（T₉或T₁₀）、UNV（T₁₁或T₁₂）、UEV（L₁或L₂）的3组ADS患者进行2～4年随访，发现3组术后疼痛视觉模拟评分（VAS）和ODI较术前显著改善，且3组间临床疗效改善程度差异无统计学意义；提示3种UIV选择策略均可有效改善脊柱-骨盆矢状位参数、重建矢状面平衡；但UHV组冠状面畸形改善率显著优于UEV组。在并发症方面，UEV组早期并发症发生率较低，可能与切口显露范围小、术中出血少、手术时间短、早期康复有关，但近端邻近节段病变发生率显著高于UHV组。上述研究样本量较小，尚需更大样本量、多中心、随机对照研究来进一步阐明相关关系。

北京大学第三医院李危石教授认为ADS患者疼痛程度、拍摄X线片时站立时间长短、透视角度等均会影响对UHV、UNV的判断^[31]，而患者椎体CT值相对固定。基于此，他们提出了“冠状位第1反转椎（first coronal reverse vertebra，FCRV）”的概念，定义为与ADS主弯范围内椎体凹凸侧骨密度（以CT值代表）分布相反的近端第1个椎体。他们回顾性分析了116例ADS患者临床及影像学资料，发现当UIV位于FCRV近端时，1例患者（3.9%）出现近端侧弯进展；当UIV位于FCRV远端时，17例患者（29.8%）出现近端侧弯进展。因此，他们认为FCRV远端椎间盘是冠状面应力集中点，UIV位于FCRV，术后PJK发生率较低，提示FCRV的判定比冠状面稳定椎更可靠，在指导UIV选择上更有参考价值^[32]。

总之，ADS术中冠状面UIV的选择应结合脊柱退变严重程度、病变范围、侧弯类型、病理特点及脊柱平衡状态等，综合考虑以求获得满意的矫形效果和临床疗效。

4. UIV选择与PJK及近端交界性失败（proximal junctional failure，PJF）的关系

PJK是ADS术后较常见的远期并发症之一，其定义为UIV下终板及UIV近端上面2个节段（UIV+2）上终板之间成角≥10°，且比术前至少增大10°^[33]。据统计，ADS患者LSF术后PJK发生率为17%～41%^[34]。PJK可能为UIV及近端组织的过度非生理性应力作用于融合节段及头端活动节段交界区，产生持续剪切力导致^[35-36]。PJK是影像学诊断，多数患者无临床症状或症状轻微，少数患者可进一步发展成为PJF，如出现神经功能障碍，严重影响患者术后功能恢复，则需二次手术干预。PJF定义为在PJK基础上，合并UIV或UIV+1骨折、后方骨性和/或韧带结构破坏、内固定物拔出其中1项。ASD患者术后PJF发生率为1.4%～5.6%^[37]。 Yagi等^[38]研究发现LSF术后出现PJF的患者中，60.9%（14/23）为ADS。

UIV位置与PJK发生存在一定相关性，但症状性PJK、PJF发生率较低，因此在选择UIV时是否需要考虑PJK的发生，还有待深入研究。PJK发生危险因素包括患者因素和手术因素^[39-42]。患者因素包括年龄（>55岁）、肥胖（身体质量指数>35 kg/m²）、骨质疏松、椎旁肌脂肪退变（后柱张力带作用减弱）、合并神经功能异常（如帕金森病）等。手术因素包括前后路联合手术、固定至骶骨骨盆、术后矢状面恢复不满意、过度腰椎前凸及矢状面偏移矫正^[43]、骨盆入射角-腰椎前凸不匹配等。Lafage等^[44]结合年龄>55岁（1分）、融合包括S₁/髂骨（1分）、UIV（T₁～T₆）（1分）、UIV（T₇～T₁₂）（2分）、前凸矫正率（1分）5个指标，建立了一套ADS患者PJK风险评估系统，发现随着PJK风险评分增加，PJK发生概率也逐渐增加。

研究表明T₁₀是胸廓中最低的非活动胸椎，T₁₁和T₁₂的浮肋结构相对不稳定，而T₁₀及以上椎体可与胸廓形成1个稳定结构，因此固定至T₁₀可能降低PJK发生率^[45]。但Fujimori等^[46]研究证实固定至上胸椎与下胸椎-胸腰椎在临床疗效、矢状面平衡重建与PJK发生率方面，差异均无统计学意义。Shufflebarger等^[47]发现UIV位于L_1、2、T_11、12和T_9、10时，PJK发生率分别为50%、50%和14%，融合至与真肋相连的T_9、10节段可显著降低PJK发生率，因此推荐UIV选择T_9、10。Cho等^[48]发现固定至T_11、12与固定至T₁₀相比，PJK发生率基本一致，但优于固定至L_1、2；O’Shaughnessy等^[18]发现固定至下胸椎时PJK发生率显著高于上胸椎。2017年，一项Meta分析研究了ADS患者LSF中将上胸椎与下胸椎分别作为UIV与PJK发生率的关系，共纳入10项研究1 230例患者。结果显示选择上胸椎作为UIV可显著降低影像学和外科PJK发生率^[49]。但如前所述，固定至上胸椎会显著增加手术时间、手术出血量，肺部手术并发症发生率也明显提高。因此，我们认为不必过分追求过高UIV，应根据需要减压的范围个性化确定UIV，对于存在胸椎后凸或胸腰段交界性后凸、发生急性PJK/PJF风险较高患者可以固定至上胸椎，否则UIV选择至T_11、12即可。

同时，目前对于UIV选择以及PJK影响因素分析等主要参考国外学者研究报道，但由于人种不同，脊柱矢状位参数范围和生物力学影响因素存在一定差异^[50-51]，不同生活习惯必然导致LSF术后PJK发生率不同，从而影响对UIV的选择。例如，韩国及日本特有的盘腿坐和跪坐生活方式显著影响胸腰段椎体的载荷分布以及脊柱-骨盆矢状位参数^[52]，进而影响UIV选择及PJK发生率。Moon等^[53]探讨了4种不同身体姿势（站立、椅坐、跪坐和盘腿坐）对脊柱-骨盆矢状位参数的影响，发现当使用与矢状面平衡相关的4个参数进行评估时，跪坐与站立姿势无明显差异；而与站立姿势相比，椅坐和盘腿坐姿势显著改变了脊柱-骨盆矢状位参数。因此，有待开展大样本、多中心随机对照研究来探讨适合中国人的UIV选择策略以及与PJK发生之间的关系。总之，术后PJK发生是否是UIV选择的重要考虑因素，有待更深入研究。

5. 微创手术对UIV选择策略的影响

随着脊柱外科微创手术技巧提高、手术器械不断改进与完善，特别是经皮椎弓根螺钉与可扩张椎间融合器的广泛应用，ADS的微创治疗取得了长足进步。ADS微创融合手术主要包括微创经椎间孔腰椎椎间融合术（minimally invasive transforaminal lumbar intervertebral fusion，MIS⁃TLIF）、微创侧方腰椎椎间融合术（lateral lumbar interbody fusion，LLIF），其中极外侧腰椎椎间融合术和斜外侧腰椎椎间融合术是应用最广泛的两种侧方腰椎椎间融合术。近年来，随着导航技术、机器人技术的兴起，ADS治疗有了更多选择^[54]。吴浩等^[55]采用MIS⁃TLIF联合经皮椎弓根螺钉内固定LSF治疗17例ADS患者，末次随访时冠状位Cobb角、矢状位前凸角、冠状位和矢状位躯干偏移距离均较术前显著减小，ODI 改善率为86.51%±6.02%，椎体融合率达89.21%。LLIF具有出血量少、组织损伤小，术后患者恢复快的优点，并且能获得一定程度畸形矫正，近年来被广泛用于治疗ADS ^[56]。研究表明单节段LLIF可获得5°～10° 前凸，而TLIF仅能获得0°～1° 前凸，因此LLIF可更好地重建脊柱前凸，改善矢状面平衡^[57]。Katz等^[58]采用LLIF治疗27例ADS患者，随访1年时Cobb角（8.70±1.08）° 较术前（21.10±1.99）° 显著改善。Attenello等^[59]比较了LLIF联合开放后路与LLIF联合经皮椎弓根螺钉内固定治疗ADS的临床疗效，发现两种术式均可有效治疗ADS，但前者矫形效果优于后者，而后者手术并发症更少，患者背部疼痛改善更理想。

虽然LLIF治疗ADS具有显著微创优势，但适应证有限^[60]。主要适应证包括：① 顶椎位于L_1～4的轻、中度ADS患者（Lenke-Silva分型Ⅰ～Ⅳ型）；② 病程长，主要症状为腰背部疼痛、神经源性间歇性跛行；③ 正规保守治疗6个月无效，且无腹膜后手术史。近年来，国内外学者们就LLIF治疗ADS的疗效、操作流程、手术入路、并发症等方面进行了大量研究，探讨了该项技术在ADS中的应用价值^[61]，但鲜有关于UIV选择方面的报道。我们分析可能与LLIF适应证有限有关。根据脊柱畸形微创手术干预分级系统（MISDEF分级系统）^[62]，LLIF仅适用于Ⅰ、Ⅱ级患者，畸形程度较轻，多累及1～2个节段，很少超过4个节段，术中仅需选择局部侧凸端椎为UIV即可。在选择LLIF治疗ADS时，不同UIV选择策略对临床疗效、畸形矫正率、术后PJK等并发症发生率的影响，有待进一步探讨。我们考虑能否采用LLIF和后路固定分期手术方式治疗ADS，以通过一期间接减压缓解症状，必要时二期后路固定，充分利用躯干的代偿能力以减少最终固定节段，但有待临床应用验证。

6. 结论

LSF治疗ADS可恢复脊柱序列，重建脊柱生理曲线。UIV在矢状面上应选择上胸椎、下胸椎还是胸腰椎，应综合考虑冠状面UHV、UNV、UEV关系，制定科学、合理的个性化手术策略。在矫形条件允许情况下，应尽量选择下胸椎区（T_9、10）作为UIV，以减少PJK、PJF等术后并发症。FCRV可以作为一种新的参考标志，但还需要更大样本量、多中心随机对照研究进一步验证其可靠性。不同人种、不同生活习惯会导致脊柱-骨盆矢状位参数不同，进而影响UIV的选择，适合中国人的UIV选择策略有待进一步研究。LLIF等微创手术治疗ADS获得了满意疗效，但最优化的UIV选择策略还有待进一步临床验证。

利益冲突　在课题研究和文章撰写过程中不存在利益冲突；经费支持没有影响文章观点及其报道

作者贡献声明　李危石：综述构思及设计、观点形成；董军峰、姜宇、孙卓然：资料收集；董军峰：文章撰写

Funding Statement

国家自然科学基金面上项目（81871807）

National Natural Science Foundation of China (81871807)