Dynesys 动态稳定系统在腰椎退变性疾病治疗中的应用

李 放，张志成，任大江

腰椎椎管狭窄症和腰椎椎间盘突出症是退变性腰腿痛极为常见的病因，严重影响患者生活质量。在过去的几十年间，脊柱融合术作为腰椎退行性疾病手术治疗的“金标准”，取得了肯定的临床疗效。在治疗理念上，其在关注减压的同时，注重了脊柱节段的稳定性以及手术节段的力学状态;在手术技术层面，也使得脊柱外科医生从单纯减压上升到了利用各种内固定装置来维持和重建脊柱的稳定性，通过矫形来恢复或改善脊柱局部的力学状态。在临床广泛应用的同时，脊柱融合术面临着2 个无法回避的问题——脊柱节段运动功能的丧失和邻近节段退变(adjacent segment degeneration，ASD)的加剧。在此背景下，保留运动功能的理念应运而生，多种非融合技术逐渐应用于临床。本院2008 年7 月起使用Dynesys 系统治疗部分腰椎退变导致的腰腿痛患者，至今已达120 例。本研究将具有2 年以上随访结果的52 例资料总结如下。

1 资料与方法

1.1 临床资料

2008 年7 月～2012 年5 月采用Dynesys 动态固定系统治疗腰椎椎管狭窄症和椎间盘突出症患者共120 例，其中108 例获得随访，超过2 年随访的共52例，男24 例，女28 例;年龄为36～73 岁，平均57.2岁。其中，腰椎椎管狭窄症40 例，L4，522 例;L3～512例;L4～S16 例;椎间盘突出症12 例，L4/L58 例;L5/S14 例。临床症状包括下腰痛、下肢放射痛以及间歇性跛行。所有患者均有腰痛和/或腿痛的症状，经非手术治疗无效。本组病例常规行X 线及MRI检查。病例纳入标准:腰椎椎管狭窄症导致的神经性跛行和/或腰痛;单节段或多节段退变性椎间盘引起的腰腿痛;减压操作后引起的医源性不稳定;椎管狭窄伴有早期退变性脊椎侧凸(＜10°)。病例排除标准:老年骨质疏松、严重的腰椎不稳合并退变性腰椎滑脱、进行性的椎间盘退变、严重的腰椎畸形。术前腰椎疼痛视觉模拟量表(visual analogue scale，VAS)［1］评分为5.5 分(3.0～9.0 分)，腿痛VAS 评分为5.4 分(2.6～9.0)分;术前Oswestry 功能障碍指数(Oswestry disability index，ODI)［2］为61.4%(30%～90%)。

1.2 评估方法

常规摄腰椎正侧位和前屈后伸位X 线片，行腰椎MRI 检查，患者随访时摄腰椎正侧位及前屈后伸位X 线片。测量末次随访时患者腰痛及腿痛的VAS 评分，测定末次随访时ODI。测量手术前后椎间盘的高度，椎间盘高度取前后缘高度的平均值;测量手术前后置入节段的活动度(range of motion，ROM);测量固定节段头侧邻近节段的椎间ROM。

1.3 手术方法

全麻下取俯卧位，取腰部后正中切口入路，骨膜下剥离棘突椎板旁骶棘肌，以上关节突外缘和横突中线连线的交点作为椎弓根螺钉的进针点，可稍向外移，置入椎弓根螺钉并透视确认。可行全椎板、半椎板、双侧开窗潜行扩大减压，或行髓核摘除术，咬除增厚的黄韧带，咬除增生、内聚的小关节突内侧部分，注意保留关节突关节外侧1/2。在保持腰椎前凸位和适当张力下行椎弓根钉尾间撑开，测量两侧上下椎弓根螺钉间距离，截取相应长度的PCU 管。最后，将PET 绳索套入PCU 管和上下椎弓根螺钉间，收紧PET 绳索后锁定绳索和椎弓根连接处，冲洗伤口，放置引流，缝合切口(见图1)。

图1 术中图片Fig.1 Picture in operation

1.4 术后处理

术后常规给予预防感染、止血、脱水等治疗，伤口引流管于术后48 h 拔除。术后5 d 佩戴软性腰围下床，腰围佩戴时间为1 个月。

1.5 统计分析方法

2 结 果

52 例患者平均随访29 个月(24～42 个月)。手术时间95 min ±16 min，术中出血量183 mL ±32 mL，1 例行自体血回输，未输入异体血。脑脊液漏1 例，经改变体位及换药局部处理后愈合;1 例切口脂肪液化，经换药对症处理后愈合。围手术期无死亡病例，术后症状无加重，神经功能无恶化。术后腰痛VAS 评分为1.9 分(0～4.0 分)，腿痛VAS 评分为1.3 分(0～2.5 分)，ODI 为14.7% (5%～40%)。患者腰痛VAS 评分、腿痛VAS 评分及ODI在末次随访时均较术前有明显的减轻，差异有统计学意义(P＜0.05)。手术前后椎间盘高度、固定节段和头侧邻近节段ROM 见表1。手术后椎间盘高度有所降低，但与术前相比差异无统计学意义(P ＞0.05);固定节段椎间ROM 明显减小，与术前相比差异有统计学意义(P＜0.05);手术固定节段头侧邻近节段ROM 有所增加，但与术前相比差异无统计学意义(P ＞0.05)。典型病例影像学资料见图2。

表1 手术前后椎间盘高度、固定节段和头侧邻近节段ROMTab.1 Height of fixed disc and ROM of fixed disc and adjacent segment pre-and post-operatively

图2 腰椎管狭窄症合并L3/L4 椎间盘突出患者影像学资料Fig.2 Radiologic data of a patient with lumbar stenosis and L3/L4 intervertebral disk hernia

3 讨 论

3.1 Dynesys 系统的生物力学特点

本系统的生物力学特性正是其起到治疗效果的设计初衷。文献［2-7］表明椎弓根螺钉可经受100～800 N 的周期载荷，最小螺钉(5.2 mm ×35 mm)能够耐受5 ×107次载荷周期。PET 绳索也可能够耐受5 ×107次100～800 N 周期载荷，绳索静态抗张强度接近3 000 N，20 h 拉伸延长原长度的1.27%没有发生断裂。PCU 管在室温条件下抗压强度为243 N/mm，体温条件下抗压强度为136 N/mm。依据这些固定组件的生物力学特性，进一步的研究结果发现，Dynesys 系统具有以下治疗特性:①稳定作用。在维持一定ROM 和局部前凸的情况下，Dynesys 可限制不稳定节段的异常屈曲及水平面和矢状面运动。在全椎板切除后，脊柱稳定性降低，力学平衡点位置前移，Dynesys 固定后它的屈伸和轴向旋转运动幅度明显减小，力学平衡点位置接近正常。有研究表明在破坏椎间盘、韧带和关节突关节结构后，采用Dynesys 可恢复脊柱的正常稳定性，且保留了一定的ROM。Nohara 等［8］采用双侧关节和棘间棘上韧带切除，测量前屈和侧屈时各节段ROM，结果显示Dynesys 固定组固定节段和邻近节段ROM 接近正常，而传统钉棒固定组在固定的近端和远端邻近节段ROM 均增加。Schulte 等［9］研究动态、半坚强固定对减压后腰椎节段ROM 的影响，置入物为Wallis 和Dynesys，结果Wallis 对后伸限制达69%，屈曲达62%，而Dynesys 对后伸和屈曲的限制分别为73%和75%，说明Dynesys 起到了应有的稳定作用。②稳定的同时维持一定ROM。Niosi 等［10］发现连接管的长度与置入节段ROM 有关。生物力学实验显示较长的管会促使置入节段ROM 接近正常标本水平，套管长度存在最大允许值，一旦超过将导致脊柱后凸。③减小椎间盘内压力。Schmoelz 等［11］在使用Dynesys 固定后监测椎间盘内压力，发现在后伸和侧屈时椎间盘内压明显降低。在中立位、轴向旋转时椎间盘内压力降低不明显，屈曲时椎间盘内压反而小于正常，对相邻椎间盘内压影响较小。④减小关节突关节的负荷。后伸和轴位旋转时可减小关节面的负荷，但在屈曲和侧屈时较生理状态下关节面负荷增加，套管的长度会对腰椎后部的压力产生影响，短的套管比长的套管产生更大的关节面负荷［12］。⑤后柱适度撑开。Dynesys 的后柱适度撑开有利于改善腰椎椎管狭窄，腰椎前屈时椎管容积扩大11%，椎间孔容积增加19.2%［13］。上述生物力学特点使得Dynesys 系统对腰椎退变性疾病存在潜在的治疗效果。

3.2 适应证和禁忌证

目前对于Dynesys 固定系统的适应证达成了一定的共识，比如年龄、性别和病程长短没有明显限制，重度骨质疏松患者应慎用等［14-17］。但在某些方面仍存在较大争议，临床上常用的是Stoll 等［14］所提出的适应证，腰椎椎管狭窄症导致的神经性跛行和/或腰痛，单节段或多节段退变性椎间盘引起的腰腿痛，减压操作后引起的医源性不稳定，椎管狭窄伴有早期的渐进性的退变性脊椎侧凸。关于禁忌证，Grob 等［15］认为年龄＞80 岁，骨质疏松症或伴腰椎骨折病史，不应选择Dynesys 系统固定。Putzier等［16］认为合并严重的腰椎畸形或者严重的骨性压迫而需行广泛减压手术时，Dynesys 系统不能达到足够的稳定效果，容易导致稳定性的丢失。然而在国内有学者［17-21］指出其禁忌证应包括:①≥Ⅱ度峡部不连性及退变性滑脱;②退变性侧凸＞10°;③颈胸椎;④单侧应用;⑤以往融合节段;⑥局部骨肿瘤;⑦明显骨质疏松;⑧椎体骨折、脱位和感染。目前对于Dynesys 系统的应用还没有标准的、让广大学术界信服的适应证和禁忌证，仍需要进一步的研究。

3.3 预防ASD

关于这个问题，是学术界一直有2 种不同的意见，由于无法排除ASD 是由于退变自然病史引起的，故目前的研究还没有足够的证据能说明其能够预防和减缓ASD。但有一点可以确认的是，相比融合术后邻近节段的ROM 而言，Dynesys 系统固定后由于手术节段活动的适当保留，邻近节段代偿的ROM 有所减小。但这一点是否能够延缓和预防退变，目前还没有明确的证据。本组病例邻近节段手术前后ROM 比较也有类似的结果，但本组患者腰腿痛均有明确的好转，本研究认为，这并非是动态固定本身的治疗效果，减压和局部的稳定可能是使其产生效果的重要保证。

3.4 应用中存在的问题

作为一种内置物，其置入体内后的生物学稳定性和形态学的转归，就成为评价本固定系统优良性的重要部分［22-24］。Ianuzzi 等［25］对翻修术回收的Dynesys 系统进行了研究，主要观察其是否合并有形变、磨损、生物降解等情况发生。共收集17 套Dynesys 系统，75 根PCU 管，103 个椎弓根螺钉，67条PET 绳索。通过光学显微镜、显微CT、电镜评估磨损和形变，用红外分光谱法评估PCU 降解情况。结果发现，PCU 连接管有持久形变，弯曲角度为平均4.3°(0.0°～15.8°)，与连接管长度有关，但与置入时间无关;存在PCU 管与周围结构撞击的证据，周围结构包括椎弓根螺钉、绳索、骨性结构等;相对不常见的损坏模式包括PCU 管断裂、PCU 管裂缝、椎弓根螺钉断裂;椎弓根螺钉断裂多位于螺钉前方1/4～1/2。螺钉松动发生率较高且与置入时间明显相关。在PCU 管周围可以观察到生物学降解微粒，这些固定物往往置入时间较长，平均4.3 年(1.0～7.0 年)，且降解产物分布于连接管外层与体液接触的部位。总之，目前Dynesys 系统存在体内磨损、损坏、生物降解的证据。

目前Dynesys 用于腰椎退变疾患的研究结果表明其短期临床效果满意，长期结果仍需大宗病例随访，能够保留固定节段的运动功能，存在体内磨损、损坏、生物降解的证据，还没有明确的证据证实其能延缓和减轻ASD，其适应证和禁忌证仍需进一步研究。

［1］Huskisson EC.Measurement of pain［J］.Lancet，1974，2(7889):1127-1131.

［2］Fairbank JC，Couper J，Davies JB，et al.The Oswestry low back pain disability questionnaire［J］.Physiotherapy，1980，66(8):271-273.

［3］Bothmann M，Kast E，Boldt GJ，et al.Dynesys fixation for lumbar spine degeneration［J］.Neurosurg Rev，2008，31(2):189-196.

［4］Trommsdorff U，Zurbrügg D，Abt NA，et al.Analysis of retrieved components of a dynamic stabilization system for the spine［R］.Vienna:Austria，Spine Arthroplasty Society，2004.

［5］Trommsdorff U，Zurbrügg D，Stoll TM.In-vivo degradation of polycarbonate-urethane with and without contact to an abscess［R］.Sydney:Australia，7thWorld Biomaterials Congress，2004.

［6］Trommsdorff U，Köttig P.Analysis of retrievals of the Dynesys dynamic stabilization system for the spine［R］.Barcelona:Spain，Eurospine，2005.

［7］Meyers K，Tauber M，Sudin Y，et al.Use of instrumented pedicle screws to evaluate load sharing in posterior dynamic stabilization systems［J］.Spine J，2008，8(6):926-932.

［8］Nohara H，Kanaya F.Biomechanical study of adjacent intervertebral motion after lumbar spinal fusion and flexible stabilization using polyethylene-terephthalate bands［J］.J Spinal Disord Tech，2004，17(3):215-219.

［9］Schulte TL，Hurschler C，Haversath M，et al.The effect of dynamic，semi-rigid implants on the range of motion of lumbar motion segments after decompression［J］.Eur Spine J，2008，17(8):1057-1065.

［10］Niosi CA，Zhu QA，Wilson DC，et al.Biomechanical characterization of the three-dimensional kinematic behaviour of the Dynesys dynamic stabilization system:an in vitro study［J］.Eur Spine J，2006，15(6):913-922.

［11］Schmoelz W，Huber JF，Nydegger T，et al.Influence of a dyn-amic stabilisation system on load bearing of a bridged disc:an in vitro study of intradiscal pressure［J］.Eur Spine J，2006，15(8):1276-1285.

［12］Niosi CA，Wilson DC，Zhu Q，et al.The effect of dynamic posterior stabilization on facet joint contact forces:an in vitro investigation［J］.Spine (Phila Pa 1976)，2008，33(1):19-26.

［13］Beastall J，Karadimas E，Siddiqui M，et al.The Dynesys lumbar spinal stabilization system:a preliminary report on positional magnetic resonance imaging findings［J］.Spine (Phila Pa 1976)，2007，32(6):685-690.

［14］Stoll TM，Dubois G，Schwarzenbach O.The dynamic neutralization system for the spine:a multi-center study of a novel nonfusion system［J］.Eur Spine J，2002，11(suppl 2):S170-178.

［15］Grob D，Benini A，Junge A，et al.Clinical experience with the Dynesys semirigid fixation system for the lumbar spine:surgical and patient-oriented outcome in 50 cases after an average of 2 years［J］.Spine (Phila Pa 1976)，2005，30(3):324-331.

［16］Putzier M，Schneider SV，Funk JF，et al.The surgical treatment of the lumbar disc prolapse:nucleotomy with additional transpedicular dynamic stabilization versus nucleotomy alone［J］.Spine(Phila Pa 1976)，2005，30(5):E109-114.

［17］陈博来，许鸿智，林颖，等.动态稳定系统(Dynesys)的临床研究［J］.脊柱外科杂志，2010，8(6):372-376.

［18］张劲松，杨述华，许伟华，等.减压结合Dynesys 动态稳定治疗退行性腰椎管狭窄症［J］.中国矫形外科杂志，2010，21(11):881-883.

［19］刘先哲，杨闻，杨述华.腰椎非融合技术-Dynesys 后路动态稳定系统临床应用研究［J］.中国骨与关节外科，2009，2(2):165-167.

［20］梁春红，丁亮华，吴采荣，等.Dynesys 动态稳定系统与腰椎退变性疾病［J］.国际骨科学杂志，2009，46(5):320-322.

［21］赵国栋.Dynesys 系统治疗腰椎间盘突出症1 例［J］.临床军医杂志，2008，36(6):945.

［22］Christenson EM，Anderson JM，Hiltner A.Oxidative mechanisms of poly(carbonate urethane)and poly(ether urethane)biodegradation:in vivo and in vitro correlations［J］.J Biomed Mater Res A，2004，70(2):245-255.

［23］Christenson EM，Dadsetan M，Hiltner A.Biostability and macrophage-mediated foreign body reaction of silicone-modified polyurethanes［J］.J Biomed Mater Res A，2005，74(2):141-155.

［24］Villarraga ML，Cripton PA，Teti SD，et al.Wear and corrosion in retrieved thoracolumbar posterior internal fixation［J］.Spine(Phila Pa 1976)，2006，31(21):2454-2462.

［25］Ianuzzi A，Kurtz SM，Kane W，et al.In vivo deformation，surface damage，and biostability of retrieved Dynesys systems［J］.Spine (Phila Pa 1976)，2010，35(23):E1310-1316.