来源：中华骨科杂志2021年9月第41卷第17期
作者：重庆医科大学附属第三医院骨科 周强
摘要
腰椎经椎弓根动态固定技术是一类保留运动功能的脊柱后路固定技术，可弥补融合固定牺牲运动功能的缺陷，主要用于腰椎间盘突出症、退行性滑脱症、严重椎管狭窄症和轻中度退行性侧凸等腰椎退行性疾病。动态固定能卸载部分应力负荷，利于减缓固定节段的退变进程，无需植骨和等待融合，有利于促进术后快速康复、避免融合失败和减少内固定相关并发症。
在临床应用中，正确选择手术适应证和严格把握禁忌证是取得良好疗效的前提。采用后正中切口Wil-tse入路为宜，在上关节突与横突间沟槽底置钉，以便动态棒安放于关节突关节外侧，固定轴要尽可能接近腰椎运动轴，重视术后腰椎功能康复。
腰椎经椎弓根动态固定是具有一定应用前景的新理念和新技术，因与坚强固定观念不同而在认识上存在分歧是难免的。推进其科学研究和临床规范是安全、正确应用这一技术并造福患者的前提。
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腰椎经椎弓根动态固定技术是一类基于非融合固定继而保留脊柱运动功能理念的脊柱后路固定技术，主要用于腰椎退行性疾病的治疗。与传统刚性固定相比，动态固定技术最鲜明的特点是以可发生形变的连接棒或连接器连接固定椎弓根钉，在腰椎运动状态下借助钉间连接有限范围的形变允许固定节段保留部分活动度。
以1988年Graf系统问世为标志，腰椎经椎弓根动态固定技术已历经30余年的发展。近十余年来，腰椎经椎弓根动态固定技术发展较快，相继有十多种设计和产品问世。目前产品主要分为两类：一类以蠕变形变为特点，代表性产品除Dynesys动态稳定系统(Zimmer Biomet，美国)外，还有K-Rod(BIO-MECH，中国)、TULIP PEEK(山东威高骨科材料股份有限公司，中国)等；另一类以弹性形变为特点，如Isobar TTL(Scient'X，法国)、Bioflex(Bio⁃Spine，韩国)、Waveflex(Medyssey，韩国)、DSS(ParadigmSpine，德国)、富乐脊柱动态固定系统(北京市富乐科技开发有限公司，中国)等。
尽管多数文献报道的临床效果良好，动态固定的理念也逐渐被更多的脊柱外科医生所接受，但学术界对其应用仍存在分歧和争议。一方面是从传统刚性固定理论到动态固定观念的转变，需要从不同的角度去看待动态固定的问题。另一方面，国内外很多医疗中心普遍存在腰椎经椎弓根动态固定手术技术应用不规范或不正确的问题，这一点从很多文献中的影像资料即可窥见一斑。
技术应用不规范或不正确降低了临床疗效，易导致内植物相关并发症，从而打击术者的信心，并造成很多负面影响。因此，要推动腰椎经椎弓根动态固定技术的良性发展，应该从科学客观的认识和正确规范的技术应用两方面入手。藉此文将我们团队10余年超2000例腰椎经椎弓根动态固定技术的临床应用体会归纳一二，供脊柱外科同道讨论和明辨。
一、科学和客观地认识腰椎经椎弓根动态固定技术
内固定融合术作为治疗腰椎退行性疾病的主要手术技术已历经百年，从融合率的逐步提高到不断的微创化，获得了全方位的发展。然而，再完美的融合也是以牺牲运动功能为代价，终究是无奈之举，不是治疗技术发展的终极目标。
腰椎经椎弓根动态固定技术正是在传统固定融合的孕育及其并发症的催生下演变发展而来，是对传统刚性固定的扬弃。它保留了固定融合术中“稳定”的内核，引入了“保留运动”这一技术内涵，以期弥补内固定融合术完全牺牲运动功能的缺陷。因此，腰椎经椎弓根动态固定技术的核心理念是在实现疾病治疗所需稳定的前提下尽可能多地保留运动功能，以恢复和维持机体运动所需的腰椎生物力学状态。
腰椎经椎弓根动态固定技术的生物力学作用在于部分卸载固定节段的应力负荷及改变腰椎的应力传递模式[1]。应力负荷降低有利于减缓或阻止固定节段的退变病理进程[2]；动态固定无需植骨，与固定融合相比能有效控制手术创伤，即刻获得稳定，无需等待融合，更有利于快速康复，也避免了融合失败等并发症[3]；由于与刚性固定相比，其内固定只承受部分应力负荷且弹性形变具有能量缓冲的作用，有利于减少内植物的断裂和松动[4]；由于保留了部分运动功能，减低了交界区的应力集中，有利于减少邻椎病等中远期并发症的发生[5]。客观上讲，动态固定装置难以避免内植物相关并发症，但因术中对腰椎稳定结构破坏较少，与固定融合术相比其并发症更易于处理，给患者带来的痛苦和伤害更可控[6-8]。
二、腰椎经椎弓根动态固定技术适用的腰椎疾病和适应证选择
腰椎经椎弓根动态固定技术目前主要应用于腰椎间盘突出症、腰椎退行性滑脱症、腰椎管狭窄症和腰椎退行性侧凸等腰椎退行性疾病。但并非这些疾病的所有患者都适合或能够采用动态固定，应综合考虑患者的病变程度、特点及治疗诉求等多方面情况，个性化地选择手术适应证。
(一)腰椎间盘突出症
腰椎间盘突出症是椎间盘退变病理过程的临床结果。从病因学角度，其治疗关键应是阻止退变病理进程和修复病损的椎间盘。
传统的治疗手段主要从对症的角度出发，以缓解腰腿痛和促进神经功能恢复为目的。各种方式的髓核摘除术是外科治疗的主要手段。然而，清除髓核及破碎纤维环组织会造成椎间盘的“空化”，椎间盘将完全丧失原有的生物力学功能，导致椎间隙高度下降，使纤维环所受应力由正常的张应力转变为“空化”后的压应力，在三维应力作用下产生对椎间盘的“研磨”样效应，加速其退变病理进程，是椎间盘突出术后复发的关键病理基础。
此外，椎间隙高度下降还会引起后柱结构承载负荷增加和关节突关节对应关系紊乱，进一步促使椎间退变加快，是术后腰痛加重或再发的病理基础。因此，髓核摘除术客观上加速了整个椎间运动节段的退变进程。腰椎经椎弓根动态固定技术理论上能维持椎间隙高度和降低椎间应力负荷，弥补髓核摘除术在此方面的缺陷[1，9]。临床研究报告也证实了其在椎间盘突出术后复发和术后腰痛方面具有明显优势[10]。
然而，在经椎弓根动态固定技术治疗腰椎间盘突出症的适应证选择上目前仍存在争议，主要集中于年轻和退变程度轻的患者。部分学者认为年轻患者的椎间盘往往退变程度比较轻，不适合应用动态固定。而近年来大量实验研究表明低的压应力环境能促进髓核细胞功能基质合成和椎间盘自身修复[11-12]。
动态固定正是为椎间盘构建类似低应力环境的有效手段。有临床研究证实动态固定能增强椎间盘功能基质合成和促进退变椎间盘自身修复[2]。从这种意义上讲，对细胞活性高、自身修复能力强的年轻患者，应用动态固定可能也有一定的积极的治疗价值。但是，创伤的增加、昂贵的医疗费用和长生命周期带来的不确定性也需充分考虑，应严格掌握适应证，并向患者做好充分的告知。对责任节段退变严重且几乎丧失活动度的椎间盘，不建议采用腰椎经椎弓根动态固定技术。
(二)腰椎退行性滑脱症
腰椎退行性滑脱症的治疗主要解决两方面的问题：一是由于节段不稳和关节突关节骨关节炎引起的腰痛、二是由于神经压迫引起的腿痛和神经功能障碍，腰椎融合是其主要的外科治疗手段[13]。
Stoll等[14]于2002年最早报告采用腰椎经椎弓根动态固定治疗腰椎退行性滑脱症。之后国内外多项临床研究证实了其良好的临床疗效，使其成为可供选择的治疗腰椎退行性滑脱症的手段[15]。
必须强调的是，对腰椎退行性滑脱症而言动态固定主要发挥辅助稳定的作用，通过滑脱椎部分复位、限制病理性不稳和负荷的分载，维持生理前凸并缓解或消除腰痛，而解决神经问题主要依赖手术减压；另外，动态固定的稳定作用是有限的，只适合Ⅰ度滑脱，对Ⅱ度及以上的滑脱动态固定难以满足稳定所需的强度，不建议使用；腰椎滑脱在前后方向上的不稳可能给金属弹性棒带来很大的断裂风险，因此不建议使用。相比之下，蠕变性连接器多由高分子材料构成，对抗前后方向的剪应力和张应力复合作用更有优势，但目前市场上适合的产品很少，以Dyne-sys动态稳定系统为首选。
(三)腰椎管狭窄症
腰椎管狭窄症外科治疗的主要目的是神经减压。对全椎管狭窄症，神经彻底减压需要切除过多的后柱柱构，尤其是关节突关节，导致医源性不稳者，目前临床上主要采用融合技术稳定腰椎。由于前中柱结构基本完好，多数经椎弓根动态固定产品能满足其稳定要求，可以作为手术固定技术的选择，已有多项临床研究获得了良好的疗效[16-17]。尤其是对老年患者和多节段椎管狭窄者，动态固定在加速康复、保护生活能力和改善生活质量方面有一定的优势[3]。
(四)腰椎退行性侧凸
腰椎退行性侧凸是一种较严重的腰椎退行性疾病，因顽固的腰腿痛和腰椎承载功能下降影响正常行走而需要手术治疗。主要患者群为老年人，常因伴有腰椎后凸畸形、严重椎管狭窄、退行性滑脱及多种基础疾病使病情极为复杂，增加了治疗难度[6]。广泛固定矫形融合术是目前主流的外科治疗手段，内植物相关并发症、融合失败、近端交界性后凸或近端交界性失败等发生率高以及术后生活自理能力下降是其面临的主要难题[7-8]。
经椎弓根动态固定治疗腰椎退行性侧凸尚处于初期探索阶段，仅限于Dynesys动态稳定系统的应用和轻中度畸形，文献报道也较少。Di Silvestre等[3，18]和Lee等[19]分别报告了Dynesys动态稳定系统用于轻中度腰椎退行性侧凸非融合治疗的中期结果，认为其在创伤控制、降低严重并发症发生率及手术翻修率等方面明显优于内固定融合手术，未发生内固定松动和断裂，同时具有满意的稳定性和较好的矫形效果。
我们团队在这方面也进行了探索性的尝试。近中期的随访结果表明动态固定手术创伤小、术后康复快，患者对术后腰椎功能恢复有较高的满意度，无内植物相关并发症发生。但该术式操作繁琐，导致手术耗时长，因此对老年患者须充分考虑出现全身严重并发症的风险，慎重权衡手术时间与矫形效果这一矛盾。术前应做好充分的评估和准备，严格把握禁忌证，根据术者所在医疗单位具备的条件和自身的技术能力慎重选择，严密防范对患者造成严重伤害。
三、腰椎经椎弓根动态固定术的禁忌证
在腰椎经椎弓根动态固定技术的临床应用中严格把握禁忌证和选择适应证同样重要。易发生内植物相关并发症的高风险人群和疾病，均应视为禁忌；此外，不能发挥动态固定技术功效与优势的病例，也不宜采用。腰椎经椎弓根动态固定技术的禁忌证可大致分为绝对禁忌证和相对禁忌症[20]。
(一)绝对禁忌证
1. 腰椎峡部裂型滑脱症：作为节段稳定主要结构的椎板峡部发生断裂时，不能有效阻止椎体向前滑移，与退行性滑脱不同，是极不稳定的状态。而动态固定仅能发挥辅助稳定的作用，理论上讲其强度不足以稳定滑移椎，容易导致手术失败。
2. 结构性反屈：是在有效镇痛条件下通过腰椎后伸无法矫正的反屈，以动态固定强度亦难以矫正和维持。因反屈会明显加大内植物和邻近节段后柱结构的应力负荷，容易导致相关并发症而影响疗效。
3. 椎间隙严重狭窄：术前椎间隙严重狭窄者节段活动度很小或几乎丧失，动态固定术后腰椎运动功能也难有改善。
(二)相对禁忌证
1. 重度骨质疏松症：重度骨质疏松症患者骨质强度低，对椎弓根螺钉的把持强度有限，易于发生内固定松动。
2. 腰椎退行性侧凸中椎体侧方移位>1cm和冠状面椎体楔形变压缩>1/3的节段：由于动态固定矫形功能有限和支撑强度不足，难以获得有效矫形，却增大了并发症发生的风险，不宜采用非融合动态固定。
3. 严重更年期综合征、精神性疾病、成瘾性药物依赖症等：动态固定治疗腰椎退行性疾病的目的是解除疼痛并改善患者生活质量，而这些疾病会严重影响术后疗效的判定，增加医疗风险。
四、规范应用腰椎经椎弓根动态固定技术
腰椎经椎弓根动态固定技术既维持稳定又保留运动功能的特点决定了其对手术操作的精准度要求更高，也是获得良好疗效和减少内固定失败的需要。2020年在《中华骨科杂志》发表的“经椎弓根动态棒固定技术治疗腰椎退行性疾病的专家共识”，对临床正确应用这一技术起到了促进作用[20]。
(一)入路选择与运动解剖结构的保护
后正中切口Wiltse入路是腰椎经椎弓根动态固定技术的最佳选择。从腰背筋膜下的多裂肌间隙进入显露进钉点，便于保护肌肉的起止点、节段神经肌支和关节囊等运动相关结构；同时减少了肌肉阻挡，更便于置钉。可选用有限显露椎板间开窗和内镜技术等多种方式实施神经减压，以尽可能少地剥离肌肉和损伤关节突关节。
(二)置钉和固定技术要求的特殊性
与刚性固定在技术理念上的最大区别在于，动态固定应使内固定的固定轴尽可能地接近腰椎自然运动轴的轨迹。这样可以使固定系统在发挥所需稳定作用的同时承载更低的运动负荷和减少不必要的运动限制，有利于预防内固定松动和断裂。
因此，其理想进钉点为上关节突和横突间的沟槽底与横突基底部中上1/3轴线交汇处，植入角度为垂直椎体后缘并向内倾斜20°~30°。置钉深度必须超过椎体前后径的2/3，在安全的前提下以粗钉和长钉为宜，有利于降低钉-骨界面应力作用的强度。钉头应紧贴骨面，必要时切除少量横突骨质使钉头尽可能靠前，缩短与腰椎运动轴的距离并位于关节突外侧。
此外，通过术中腰椎前凸角度的调整实现在生理前凸状态下的固定，恢复腰椎矢状面平衡。冠状面侧凸可以通过凹侧撑开和凸侧加压实施矫正。
(三)重视围手术期腰椎功能康复
腰椎经椎弓根动态固定技术治疗的优势之一是术后可恢复良好的腰椎功能。围手术期主动的腰椎功能锻炼关系到患者术后腰椎功能恢复的效果，是治疗非常重要的组成部分。术者应予以高度重视，在术前积极宣教是获得患者积极主动依从的关键。对病情许可的患者，术前即可开始腰背肌和腹肌主动功能锻炼；术后第5至7天视病情逐步进行主动腰椎功能锻炼，并按时间节点有计划地增加训练量和强度。
五、客观认识和积极处理并发症
腰椎经椎弓根动态固定技术作为一种脊柱内固定技术，与其他内固定一样存在内植物相关并发症的风险。对此，总体原则是重在预防并积极、正确的处理。
伴随着人体运动，固定装置将持续处于动态的形变过程中，因此在早期应用中动态固定最令人担心的并发症是内植物松动和断裂。毕竟在传统刚性固定的认知中内固定松动、断裂即意味着手术失败。但已有文献报道动态固定松动、断裂的发生率并不高于坚强固定[3]。
本期张阳等对Dynesys固定的大宗病例中长期随访结果表明，并发症总发生率(10.29%)和内固定相关并发症发生率(4.94%)均较低，二次手术率仅为 1.23%，获得了良好的治疗效果。值得关注的是发生内固定松动和断裂的患者均无明显的临床症状，也无需特殊处理。我们的经验与其基本一致，这一点与对坚强固定融合的认知完全不同。
内固定感染是另一种令人担心的并发症。因连接器或动态棒的结构大多存在间隙，又常处于不断形变活动的状态，这些都是感染易发的风险因素。在Dynesys动态稳定系统投入临床应用的早期阶段，有个别学者报告了较高的感染发生率，之后即没有研究表明动态固定的感染发生率高于固定融合。
以我们的经验，对动态固定感染并发症，通过取出内固定和常规积极抗感染治疗均可获得治愈并恢复良好的腰椎功能，无需再次固定和植骨融合。本期刘列华等就有关动态固定术后感染进行了1600余例大宗病例的随访观察，感染的总体发生率为1.66%，没有出现难以处理的病例；通过分析并发症的原因和防治策略，为客观评估和认识动态固定术后感染提供了宝贵的临床依据。
综上所述，保留运动功能的腰椎经椎弓根动态固定技术作为治疗腰椎退行性疾病的一种比较新的理念和技术，尚处于探索和发展阶段，对其存在认识上的分歧与争议也是难免的。在腰椎经椎弓根动态固定技术的研究方面，我国虽处于跟踪研究水平，但与国外差距不大。未来应该展开多学科领域协作，加强在功能生物力学、材料学和加工工艺等方面的研究，力争研发出真正意义上的创新技术与产品，使我国在这一方向的研究处于引领水平。
在腰椎经椎弓根动态固定技术的临床应用方面，目前存在的主要问题是对腰椎经椎弓根动态固定技术认识的偏差、适应证的掌握及技术应用的不规范，未来应推进和强化相关理论和技术的培训，不断提高应用动态固定治疗腰椎退行性疾病的临床技术水平，从而造福患者。
参考文献
作者简介
周强，重庆医科大学附属第三医院骨与创伤中心主任、脊柱外科主任、组织修复生物技术研发中心主任，博士，教授、主任医师，博士导师。曾赴美国、法国留学研修脊柱外科。主要研究方向脊柱外科(脊柱功能重建、脊柱结核、脊柱微创等)、组织再生修复及组织工程基础与应用研究。
现担任重庆市中西医结合学会骨科专业委员会主任委员、重庆市医学会骨科学分会副主任委员、中国康复医学会康复辅具应用专业委员会副主任委员、中华预防医学会脊柱疾病预防与控制专业委员会委员、中国康复医学会骨与关节分会委员及脊柱非融合学组核心委员、中国康复医学会脊柱脊髓专业委员会腰椎及基础研究学组委员、中国防痨协会骨结核专业分会常务委员、中国医师协会骨科医师分会颈椎工作委员会委员、国际AO-SPINE会员及中国区代表、国际脊柱功能重建协会会员等国内外学术任职30余项。
先后主持国家“863”课题、国自然基金仪器专项及面上项目、国家支撑计划、军队重点课题、国际合作项目等30余项、总额1600余万元，现在研经费330万元。获国家科技进步二等奖1项，重庆市科技进步一等奖1项，军队科技进步一、二等奖各1项，中华医学科技三等奖1项。授权国家发明专利17件，发表SCI论文50余篇，总影响因子156.738。获重庆英才·创新领军人才、渝北区“临空创新人才” 等称号。
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