神经外科颈椎板切除术后颈椎稳定性变化研究进展

 

Post-laminectomy cervical stability in neurosurgery

林国中[1] 综述，王振宇[2]，马长城 审校

Sir Victor Horsley于1887年第一次进行颈椎椎板切除术，用于颈髓肿瘤的切除。椎板切除术包括椎板，棘突及相应的棘间韧带，棘上韧带和黄韧带等后方约束性张力带的切除。由于破坏后部结构，引起骨及韧带缺陷和神经肌肉不平衡，可能引起颈椎生物力学改变，出现弧度与活动的变化，甚至出现颈椎不稳及畸形。北京大学第三医院神经外科林国中

1.颈椎稳定性的定义

颈椎稳定性的定义是一个争论已久的问题。脊柱稳定系统包括三部分：被动系统（椎体、间盘和韧带）、主动系统（脊柱周围的肌肉和肌腱）和神经系统[1]。其相互协调一致的活动维持了外力作用下脊柱动态稳定性。Denis认为脊柱稳定性是指脊柱可对抗应力且无进行性变形或神经损伤，脊柱不稳是指脊柱变形增加或神经功能损害加重[2]。

Cook将颈椎不稳分为放射学颈椎不稳（radiographically appreciable cervical spine instability RACSI）和临床颈椎不稳（clinical cervical spine instability CCSI）[3]。RACSI即借助放射学检查手段可以证实的颈椎不稳，多数情况下，RACSI反映的是被动系统的分离、破坏和过度活动。以往临床上提到的颈椎不稳通常是指RACSI。CCSI指主动系统和神经系统在颈椎中性区（neutral zone）范围内丧失自我控制能力，即主动系统和神经系统功能失调导致的不稳。CCSI重在描述颈部的“异常活动”，强调颈部主动系统和神经系统的功能。故颈椎畸形和过度活动都应视为颈椎不稳定。

RACSI是目前常用的颈椎不稳标准，包括颈椎运动范围以及节段间活动范围。颈椎活动范围是指在屈伸位时颈2椎体后缘切线及颈7椎体后缘切线夹角之和[4]。节段间活动范围包括屈伸位椎体间水平位移之和与椎体间角度位移之和。椎体间水平位移（horizontal displacement HD）是指上位椎体后下缘至下位椎体后缘延长线的水平距离。椎体间角度位移（angular displacemect AD）是指相邻椎体的椎体下缘延长线的夹角。椎体间HD之和＞3.5mm，椎体间AD之和＞11°即视为不稳定，有学者指出国人以3mm及10°为标准[5]。

2.骨科与神经外科颈椎板切除术的分别

颈椎椎板切除术在骨科主要用于脊髓型颈椎病，后纵韧带骨化，发育性椎管狭窄等的减压手术。手术时为获得充分的减压，常需行广泛扩大椎板切除[6]。也常进行小关节切除和椎间孔切开以获得充分减压。术后颈椎活动度变化的主要因素包括椎板切除范围，切除部位，术前存在颈椎退变，小关节破坏[6,7]。术后畸形发生率为21-42%，导致预后不良[7,8]。

颈椎椎板切除术在神经外科主要用于椎管内肿瘤的切除，切除范围及部位与肿瘤大小及部位有关，常为局限性椎板切除术，部分病人可行半椎板切除术。但也有部分病人因肿瘤较大，骑跨椎间孔生长，需行长节段椎板切除术，甚至切除小关节。

3.神经外科颈椎板切除术后颈椎稳定性影响因素

年龄可能是最大的危险因素，儿童出现不稳定的风险最大，文献报道发生率为9%-100%[9-14]。儿童后凸畸形的原因可能与韧带较成人松弛、小关节更朝向水平、骨骼不成熟及椎体正在生长有关[9,11]。McGirt和Yao等研究发现年龄<13岁者术后不稳定增加[14,15]。

椎板切除范围（长度和宽度）与术后颈椎稳定性有关[9,13]。Sciubba等发现颈椎硬膜下肿瘤椎板切除超过3节段术后不稳定明显增加[16]。Simon等则发现儿童髓内肿瘤椎板切除超过4个节段与术后脊柱畸形有关[17]。椎板切除部位也是影响术后颈椎稳定性的重要因素[9]。Asazuma等发现手术累及C2时颈椎弧度与活动性改变较大[4]。McGirt等则认为同时累及C1-2和C7-T1才与术后畸形相关[14]。这可能与手术损害这些高应力部位脊柱抵抗颈椎运动相关应力的能力有关[9]。另外小关节的破坏也是术后颈椎稳定性的另一影响因素[9]。

术前存在颈椎序列不良术后不稳定加重的风险明显增加[9,14,18]。Yao等发现儿童髓内肿瘤术前存在侧弯时术后不稳定发生率较无侧弯组明显[15]。放疗也可能加重颈椎稳定性的变化[9,11]。放疗可引起骨坏死，影响骨生长，对终板的影响也与术后不稳定有关[10]。Jallo等报道儿童髓内肿瘤患者放疗显著增加术后不稳定发生率[12]。

颈伸肌的破坏是影响术后颈椎稳定性的另一因素。颈部肌肉尤其是颈半棘肌和头半棘肌可维持头处于伸展位，分离肌肉造成伸肌破坏或无力可促进矢状面的畸形，保留肌肉完整性可降低畸形的发生率。大多数人认为在行颈椎椎板切除术时，应保留颈半棘肌和头半棘肌与C2的附着点。髓内肿瘤影响脊髓前角，引起神经肌肉不平衡可能与术后不稳定有关[9,19]。Sciubba等发现颈椎硬膜下肿瘤存在脊髓性运动功能症状时术后不稳定也明显增加[16]。

4.生物力学分析

头部重心略偏于颈椎前方，重力有使颈椎前屈的作用，后方肌肉和韧带抵抗其作用。颈椎（C2-7）正常前凸弧度平均为14.4°，使颈椎承重轴位于椎体后方，降低颈后部肌肉维持承重力平衡的负荷。这样的结构使大部分重量（大约2/3）由后部结构来承受。颈椎矢状面稳定由前方和后方结构的平衡来维持，颈椎后方的骨或韧带结构的任何改变都可能引起承重轴的移位。颈椎椎板切除使承重轴向腹侧移动到椎体的前部，使大部分重量由前部椎体和间盘承受；当负荷增加时，脊柱前柱倾向于被压缩变形，后柱则处于紧张状态；因为后方张力带已经减弱，其对抗改变颈椎排列的力量减小，这将引起颈椎前凸的消失，使其排列变直或变为后凸。

生物力学实验证实颈椎椎板切除术后其活动度增加。Kubo等通过尸体标本模拟C3-6椎板切除术发现同完整标本相比，其屈伸与旋转运动明显增加[20]。尽管何种程度的小关节切除会引起颈椎稳定性改变仍存在争议，目前大多认为单侧小关节全切除或双侧小关节切除超过50%后可引起颈椎不稳定[21]。Teo和Ng等通过C4-6的有限元模型研究认为小关节发挥抵抗高负荷下压缩、前方剪力、伸展、侧屈和扭转的作用，小关节切除后颈椎刚度下降；当小关节切除超过50%可引起节段运动和纤维环与皮质骨的应力增加；邻近节段的运动和应力也有轻度增加[22-24]。

韧带和肌肉是抵抗向前弯曲和脊柱后凸的主要力矩，切除后部结构则后方力矩减小。Teo等通过C4-6的有限元模型研究认为颈椎韧带是维持颈椎稳定的重要结构，发挥抵抗前方和后方剪力、屈曲和轴位旋转力矩的作用[22,23]。Saito等通过二维有限元模型研究认为切除一个或更多棘突和/或韧带可将张力转移到小关节，而正常情况下小关节主要承受压缩性负荷。Takeshita和Sakaura等认为项韧带限制颈椎屈曲、有助于颈部稳定，保留项韧带尤其是索部有助于预防术后不稳定[26,27]。Vasavada 等研究认为头半棘肌和头夹肌在颈部伸直时具有最大的力矩，有助于维持颈椎正常前凸[28]。

5.术后颈椎不稳定的预防

所有病人尤其高危病人如儿童和接受放疗的病人，都应该考虑到术后颈椎不稳定的风险，应在术后密切随访[9,12]。术中应努力限制小关节切除以及椎板切除的范围。后方韧带如棘上韧带和棘间韧带应尽可能保留。C2棘突作为颈部伸肌的主要附着点应加以保留以防止颈椎不稳定的发生[29]。

多节段减压、小关节切除超过50%、术前矢状面不稳定、颈椎变直甚至后凸、前方假关节或骨骼不成熟都要考虑行预防性融合或内固定[10]。Sciubba等认为椎板切除≥3同时存在脊髓性运动功能症状应行颈椎融合[16]。Simon和Parikh研究发现儿童脊髓肿瘤行椎板切除术后，预防性融合可明显减少术后畸形发生[17,30]。也有作者认为小儿患者即使存在畸形大部分也不需要融合，且未成熟的脊柱融合容易失败，因此不建议行预防性融合[9]。而且融合可引起活动度下降，邻近节段应力增加，退变加重，儿童应避免长节段固定[10]。目前尚无预防性融合的指南，但应根据病人具体情况考虑到融合和（或）内固定的使用。

椎板成形术可减慢或减少不稳定的发生[13]。对于长节段的椎管内病变，有作者提出多短节段椎板成形术（multiple short-segment laminoplasty）以尽可能保留稳定，防止畸形发生[31]。Kato等报道半椎板成形术（hemilaminoplasty）用于颈椎管内肿物尤其是哑铃型肿物的切除，术后稳定性良好[32]。而对于偏于一侧的椎管内髓外硬膜下及硬膜外病变，半椎板切除术及其改进方法可使后部结构损伤最小，维持颈椎正常的弧度与活动范围[33]。最近有文献报道椎板间开窗或多节段椎板间开窗可用于椎管内占位包括髓内占位的切除，且术后随访8年未见脊柱不稳定[34]。还有文献报道椎板回植可用于椎管内肿物的切除[35]。

6.结论

神经外科颈椎板切除术后颈椎弧度与活动度在儿童变化较大，常出现不稳定或畸形，成人变化较小。椎板切除范围及累及部位（如C2和C7），术前存在颈椎序列变化，放疗，小关节受累程度和髓内病变可能影响术后稳定性。目前尚无预防性融合的指南，在成人大部分病人未接受预防性融合。一些新的术式如椎板成形术，半椎板切除术，椎板回植可能有助于减少术后稳定性的变化。

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