不同腰椎水平融合对邻近节段退变影响的三维有限元研究

1、不同腰椎水平融合对邻近节段退变影响的三维有限元研究不同腰椎水平融合对邻近节段退变影响的三维有限元研究【目的】通过对不同腰椎水平椎间融合后对邻近节段生物力学影响的研究，探讨因融合在不同腰椎水平对邻近节段退变影响的差异，为临床行腰椎融合术时提供指导意义。【方法】运用三维有限元实验方法，建立脊柱L1-S1含周围主要韧带影响的整体有限元模型，模拟在L3/4、 L4/5、L5/S1及L4/L5/S1椎间融合完成后的情况，根据人体的日常活动对模型进行加载，使腰段产生屈曲、背伸、侧屈、旋转及侧屈+旋转、背伸+侧屈、屈曲+侧屈、屈曲+旋转复合运动。观测不同水平椎间融合后，在腰部各种活动中，邻近节段椎间盘和小关

2、节综合应力的变化情况。【结果】1.L3/4融合后，邻近上节段椎间盘及小关节综合应力分别平均增加6.7%和5.8%，邻近下节段椎间盘及小关节综合应力分别平均增加2.2%和4.0%。经统计学处理，除邻近下节段椎间盘外，融合前后平均综合应力差异显著（P0.05）。综合应力增加以邻近上节段明显。2.L4/5融合后，邻近上节段椎间盘及小关节综合应力分别平均增加11.8%和12.6%，邻近下节段椎间盘及小关节综合应力分别平均增加9.24%和3.8%。经统计学处理，除邻近下节段小关节外，融合前后平均综合应力差异显著（P0.05）。综合应力增加以邻近上节段明显。3.L5/S1融合后，邻近上节段椎间盘及小关节综

3、合应力分别平均增加17.6%和16.4%，经统计学处理，融合前后平均综合应力差异非常显著（P0.01）。4.L4/L5/S1双节段融合后，邻近上节段椎间盘及小关节综合应力分别平均增加16.0%和15.6%，经统计学处理，融合前后平均综合应力差异显著（P0.05）。5.因融合在不同腰椎水平产生的对邻近节段的生物力学影响，融合在L5/S1后最大，甚至超过在L4/L5/S1双节段融合后，其次是融合在L4/5，融合在L3/4后影响相对较小。【结论】1.不同腰椎水平融合后均可引起邻近节段的加速退变，以邻近上节段明显。2.在腰段，融合在越低节段，对邻近节段退变的影响越大。提示临床对于越低节段的融合越要慎重

4、。对相邻节段未出现症状但已有明显退变的病例，在越低节段，可以考虑一起融合邻近未出现症状但已有明显退变的椎间隙。3.L5/S1单节段融合对邻近节段退变的影响大于L4/L5/S1双节段融合。4.本结论为生物力学研究结果，有待临床验证。主题词：腰椎/退变,腰椎/病理生理学,腰椎/外科学,生物力学,脊柱融合术/方法前言脊柱融合术已开展了数十年，在脊柱退变、创伤和肿瘤等治疗中，该手术被广泛应用于重建脊柱稳定性。在早期，很多学者把注意力集中在如何提高融合固定效果及融合率上。随着脊柱外科技术的发展及脊柱内固定器械的日益成熟，脊柱融合的成功率明显提高，很多学者更把目光投向由脊柱节段融合固定而影响邻近节段的问题

5、。1988年Lee1首先报告了一组因下腰痛而行腰椎融合术的病例，经平均8.5年的无症状期后，出现邻近节段退变的症状。其后越来越多的临床医生报道了术后临床发现，临床及实验研究随即大量展开，研究不断深入拓展，目前正成为基础和临床研究的热点。即便如此，对于一些问题仍未明确，如邻近节段退变的发生率、退变发生的主要部位、退变累及范围；融合节段、融合术式的不同对退变发生的影响；如果说辅助内固定本身加速了退变，那么在融合完成去除内固定后这种影响是否依然存在？融合在不同腰椎间水平产生的对邻近节段退变的影响是否有所差异？对于后者更是一片空白。生物力学的研究为脊柱外科的发展做出了重大贡献，有限元分析方法是数值分析

6、方法研究领域内的重大突破。腰椎的有限元分析法，不受临床诸因素的影响，可提供实验手段中不易得到的详尽数据，全面探测分析内部细微的力学变化，并可改变其中的任意参数，观察其对完整结构的影响，故可解释脊柱生理或病理过程中的各种变化。既往开展的腰椎节段融合后对邻近节段退变影响的实验研究，大多采用的是离体标本机械测试，较为接近人体的实际情况，却不能全面探测分析内部细微的力学变化，从而预测其长远影响。离体标本也无法模拟融合完成后的情况，而三维有限元模型却可以较好地做到。本研究运用三维有限元实验方法，建立脊柱L1-S1含周围主要韧带影响的整体有限元模型，模拟在L3/4、 L4/5、L5/S1及L4/L5/S1

7、椎间融合完成后的情况，根据人体的日常活动对模型进行加载，观测在不同腰椎水平椎间融合完成后，对邻近节段椎间盘及小关节综合应力的影响，探讨因融合在不同腰椎水平对邻近节段退变影响的差异，为临床行腰椎融合术时提供指导意义。经查阅相关文献，未见相关报道。材料与方法一.材料与设备1. 正常成人L1-S1连续薄层（层厚2mm ）CT扫描片一套；2. Super-Sap软件一套；3. 实验专用电脑、打印机、扫描仪各一台。二.方法1.L1-S1模型的建立选取一名正常男性50岁健康志愿者，排除腰部及其它疾患。行L1-S1连续薄层CT扫描，层厚2mm。CT扫描图像直接从CT扫描机的终端计算机刻录到光盘中，再将CT图

8、像转入实验专用电脑，图像经统一比例处理后，由打印机输出图像。严格区分椎体、椎间盘、椎间关节等主要结构，将其轮廓线临摹于透明坐标纸上。在描好图像的透明坐标纸上建立统一的坐标系，XY平面为水平截面，XZ平面为冠状面，YZ平面为矢状面。每层图形按有限元网格划分的原则，划分节点、单元。根据研究目的及为了控制工作量，结构无明显变化处及与研究目的无明显相关部位可粗划单元。整体共1006节点，498单元。从统一坐标系上逐一读取每节点的三维坐标，输入计算机，运用SUPER-SAP有限元电算程序，并依照正常人体脊柱L1-S1解剖学测量值，建立L1-S1三维有限元模型。2.腰段脊柱主要韧带力的加载由于很难确切得出

9、腰部活动时各主要韧带究竟发挥多大的力，故要将主要韧带的作用力进行加载并非易事。本研究参考戴力扬2的研究数据：椎间盘正常时腰段活动中主要韧带所受的拉力，后伸时前纵韧带约受57.037N拉力，前屈时后纵韧带约受19.578N拉力，黄韧带约受9.976拉力，棘上韧带约受13.29拉力。根据腰部正常运动中所参与的主要韧带，将以上主要韧带的作用力依照解剖位置加载于模型上，这样就得到脊柱L1-S1含周围主要韧带影响在内的整体有限元模型（图1）。3.组织材料种类及参数有关实验模型的材料弹性参数均参考自文献3。见表1：表1 组织材料种类及参数组织材料 弹性模量E （Mpa） 泊松比 剪切模量G椎体骨、附件 1

10、2000 0.3 4615纤维环 92 0.45 31.7髓核 0.2 0.49 0.07小关节 3500 0.25 1400正面观 侧面观 斜面观脊柱L1-S1三维有限元模型背伸 侧屈旋转 屈曲图1 脊柱L1-S1三维有限元模型及其运动4.四种实验模型的进一步建立根据研究目的，建立融合在L3/4、L4/5、L5/S1、L4/L5/S1间隙的四种实验模型。为模拟融合完成后的状态，本实验模型不附加内固定，采用的术式是椎间植骨融合。将L3/4、L4/5、L5/S1、L4/L5/S1椎间隙单元，更改为骨材料单元。这样就进一步建成了L3/4椎间植骨融合、L4/5椎间植骨融合、L5/S1椎间植骨融合、L

11、4/L5/S1椎间植骨双节段融合完成后的实验模型。5.实验模型的加载与测试根据圣维南原理，作用于一点上的力，可以分散成较小的力作用于较多的点，但其从整体上产生的力学效果是相同的。所以将运动载荷加载于模型的最顶层。参考既往的研究2 4，在实验模型上施以400N轴向载荷及8Nm纯力偶矩模拟人体腰部的日常活动：屈曲、背伸、侧屈、旋转及侧屈+旋转、背伸+侧屈、屈曲+侧屈、屈曲+旋转复合运动共8种工况下，对实验模型进行全面的测试。记录未行融合时及在L3/4、L4/5、L5/S1、L4/L5/S1椎间融合后，在腰部的各种活动中，其邻近节段椎间盘及小关节的综合应力变化。每个部位分别观察8个节点，取其平均综合

12、应力值进行统计分析和比较。结果本课题主要观察不同腰椎水平椎间融合完成后，融合邻近上下节段椎间盘及小关节的平均综合应力变化，来研究对邻近节段退变的影响。实验结果见以下表和图:表2 L3/4融合后邻近上节段椎间盘的平均综合应力改变（单位:10-1 Mpa 下同）侧屈 旋转 侧屈+旋转 背伸 背伸+侧屈 屈曲 屈曲+侧屈 屈曲+旋转未融合 92.87 34.21 98.29 89.34 159.80 96.64 41.92 98.55融合后 104.00 38.92 111.80 96.32 169.30 97.30 40.98 96.72图2 L3/4融合后邻近上节段椎间盘的平均综合应力改变（单位

13、:10-1 Mpa 下同）根据表2和图2，L3/4融合后，在多种运动工况下，邻近上节段椎间盘的平均综合应力明显增加。融合后融合节段上方椎间盘综合应力较未融合时平均增加6.7%，融合后与未融合者平均综合应力改变经成对数t检验，t=2.678，P=0.0320.05，差别显著。表3 L3/4融合后邻近上节段小关节的平均综合应力改变侧屈 旋转 侧屈+旋转 背伸 背伸+侧屈 屈曲 屈曲+侧屈 屈曲+旋转未融合 52.64 28.12 47.29 56.21 59.86 16.16 42.91 41.35融合后 58.68 32.16 46.55 61.23 60.22 15.28 45.30 43.7

14、2图3 L3/4融合后邻近上节段小关节的平均综合应力改变根据表3和图3，L3/4融合后，在多种运动工况下，邻近上节段小关节的平均综合应力明显增加。融合后融合节段上方小关节综合应力较未融合时平均增加5.8%，融合后与未融合者平均综合应力改变经成对数t检验，t=2.523，P=0.040.05，差别不显著。表5 L3/4融合后邻近下节段小关节的平均综合应力改变侧屈 旋转 侧屈+旋转 背伸 背伸+侧屈 屈曲 屈曲+侧屈 屈曲+旋转未融合 92.65 407.50 746.00 730.51 701.50 641.40 711.29 625.09融合后 105.65 406.58 797.50 750

15、.66 701.50 640.88 724.33 650.22图5 L3/4融合后邻近下节段小关节的平均综合应力改变根据表5和图5，L3/4融合后，在多种运动工况下，邻近下节段小关节的平均综合应力明显增加。融合后融合节段下方小关节综合应力较未融合时平均增加4.0%，融合后与未融合者平均综合应力改变经成对数t检验，t=2.427，P=0.0460.05，差别显著。综合表2-5和图2-5可见，L3/4融合后，邻近上下节段椎间盘及小关节综合应力明显增加。平均综合应力改变经统计学处理，除邻近下节段椎间盘外，均有显著差别。邻近上节段椎间盘及小关节综合应力分别平均增加6.7%和5.8%，邻近下节段椎间盘及

16、小关节综合应力分别平均增加2.2%和4.0%。邻近上节段综合应力总体变化比下节段明显。表6 L4/5融合后邻近上节段椎间盘的平均综合应力改变侧屈 旋转 侧屈+旋转 背伸 背伸+侧屈 屈曲 屈曲+侧屈 屈曲+旋转未融合 46.84 69.56 40.59 32.10 54.93 91.24 62.81 94.73融合后 55.42 72.84 52.12 36.90 68.60 91.23 62.75 97.78图6 L4/5融合后邻近上节段椎间盘的平均综合应力改变根据表6和图6，L4/5融合后，在多种运动工况下，邻近上节段椎间盘的综合应力明显增加。融合后融合节段上方椎间盘综合应力较未融合时平均

17、增加11.8%，融合后与未融合者平均综合应力改变经成对数t检验，t=3.082，P=0.0180.05，差别显著。表7 L4/5融合后邻近上节段小关节的平均综合应力改变侧屈 旋转 侧屈+旋转 背伸 背伸+侧屈 屈曲 屈曲+侧屈 屈曲+旋转未融合 175.70 80.39 235.60 739.10 853.80 46.74 214.90 116.30融合后 207.10 84.17 299.12 864.75 939.18 53.28 214.90 127.93图7 L4/5融合后邻近上节段小关节的平均综合应力改变根据表7和图7，L4/5融合后，在多种运动工况下，邻近上节段小关节的综合应力明显

18、增加。融合后融合节段上方小关节综合应力较未融合时平均增加12.6%，融合后与未融合者平均综合应力改变经成对数t检验，t=2.517，P=0.040.05，差别显著。表8 L4/5融合后邻近下节段椎间盘的平均综合应力改变侧屈 旋转 侧屈+旋转 背伸 背伸+侧屈 屈曲 屈曲+侧屈 屈曲+旋转未融合 43.04 51.47 40.57 45.30 30.69 118.70 140.00 116.40融合后 49.89 53.36 52.61 45.29 37.45 121.22 140.00 117.19图8 L4/5融合后邻近下节段椎间盘的平均综合应力改变根据表8和图8，L4/5融合后，在多种运动

19、工况下，邻近下节段椎间盘的综合应力明显增加。融合节段下方椎间盘综合应力较未融合时平均增加9.24%，融合后与未融合者平均综合应力改变经成对数t检验，t=2.538，P=0.0390.05，差别不显著。综合表6-9和图6-9可见，L4/5融合后，邻近上下节段椎间盘及小关节综合应力明显增加。平均综合应力改变经统计学处理，除邻近下节段小关节外均有显著差别。邻近上节段椎间盘及小关节综合应力分别平均增加11.8%和12.6%，邻近下节段椎间盘及小关节综合应力分别平均增加9.24%和3.8%。邻近上节段综合应力总体变化比下节段明显。与融合在L3/4相比，融合在L4/5后，邻近上下节段椎间盘及小关节处平均综

20、合应力增加率均更大，故融合在L4/5产生的对邻近节段的影响较融合在L3/4者大。表10 L5/S1融合后邻近上节段椎间盘的平均综合应力改变侧屈 旋转 侧屈+旋转 背伸 背伸+侧屈 屈曲 屈曲+侧屈 屈曲+旋转未融合 76.64 26.07 83.36 39.96 99.58 154.80 93.05 153.60融合后 92.65 31.24 102.80 49.18 128.90 183.25 98.82 153.60图10 L5/S1融合后邻近上节段椎间盘的平均综合应力改变根据表10和图10，L5/S1融合后，在多种运动工况下，邻近上节段椎间盘的综合应力明显增加。融合后融合节段上方椎间盘综

21、合应力较未融合时平均增加17.6%，融合后与未融合者平均综合应力改变经成对数t检验，t=3.656，P=0.0080.01，差别极显著。表11 L5/S1融合后邻近上节段小关节的平均综合应力改变侧屈 旋转 侧屈+旋转 背伸 背伸+侧屈 屈曲 屈曲+侧屈 屈曲+旋转未融合 92.65 407.50 746.00 730.51 701.50 641.40 711.29 625.09融合后 111.18 481.22 910.89 898.23 865.19 769.71 746.84 625.08图11 L5/S1融合后邻近上节段小关节的平均综合应力改变根据表11和图11，L5/S1融合后，在多种

22、运动工况下，邻近上节段小关节的综合应力明显增加。融合后融合节段上方小关节综合应力较未融合时平均增加16.4%，融合后与未融合者平均综合应力改变经成对数t检验，t=3.77，P=0.0070.01，差别极显著。综合表10-11和图10-11可见， L5/S1融合后，邻近上节段椎间盘及小关节处综合应力显著增加。邻近上节段椎间盘及小关节综合应力分别平均增加达17.6%和16.4%。平均综合应力改变经统计学处理，均有非常显著差别。与融合在L3/4、L4/5后相比，邻近上节段椎间盘及小关节处综合应力增加率均更大，故融合在L5/S1产生的对邻近节段的影响较融合在L3/4和L5/S1者明显。表12 L4/L

23、5/S1双节段融合后邻近上节段椎间盘的平均综合应力改变侧屈 旋转 侧屈+旋转 背伸 背伸+侧屈 屈曲 屈曲+侧屈 屈曲+旋转未融合 46.84 69.56 40.59 32.10 54.93 91.24 62.81 94.73融合后 55.52 73.00 54.18 34.75 67.81 109.12 62.80 116.26图12 L4/L5/S1双节段融合后邻近上方椎间盘的平均综合应力改变根据表12和图12，L4/L5/S1双节段融合后，在多种工况下，邻近上节段椎间盘的综合应力显著增加。双节段融合后融合节段上方椎间盘综合应力较未融合时平均增加16.0%，融合后与未融合者平均综合应力改变

24、经成对数t检验，t=3.702，P=0.0080.01，差别极显著。表13 L4/L5/S1双节段融合后邻近上节段小关节的平均综合应力改变侧屈 旋转 侧屈+旋转 背伸 背伸+侧屈 屈曲 屈曲+侧屈 屈曲+旋转未融合 175.70 80.39 235.60 739.10 853.80 46.74 214.90 116.30融合后 206.57 87.11 297.43 827.68 994.45 55.39 229.96 137.54图13 L4/L5/S1双节段融合后邻近上方小关节的平均综合应力改变根据表12和图12，L4/L5/S1双节段融合后，邻近上节段小关节的综合应力明显增加。双节段融合

25、后融合节段上方小关节综合应力较未融合时平均增加15.6%，融合后与未融合者平均综合应力改变经成对数t检验，t=2.784，P=0.0270.05，差别显著。综合表12-13和图12-13可见，L4/L5/S1双节段融合后，邻近上节段椎间盘及小关节处综合应力显著增加。邻近上节段椎间盘及小关节综合应力分别平均增加达16.0%和15.6%。综合应力改变经统计学处理，均有显著差别。与L5/S1单节段融合相比，L4/L5/S1双节段融合后，邻近上节段椎间盘及小关节处综合应力增加率更小，可见L4/L5/S1双节段融合后产生的对邻近节段的影响还不及融合在L5/S1者明显。图14 不同腰椎水平融合后邻近上节段

26、椎间盘及小关节的平均综合应力增加率比较根据图14及综合以上所有图表及分析，可见不同腰椎水平融合后均可对邻近节段的椎间盘及小关节产生明显的生物力学影响，以邻近上节段为主。因融合在不同腰椎水平产生的对邻近节段的生物力学影响，以融合在L5/S1后最大，甚至超过在L4/L5/S1双节段融合后，其次是融合在L4/5，融合在L3/4后影响相对较小。讨论一.脊柱融合后邻近节段退变问题的认识随着临床实践、生物力学及相关学科的发展，多种融合及内固定器械被应用于脊柱外科。对多种疾病引起的脊柱节段不稳，节段融合是目前被广泛采用的手术方法，尤其在腰段脊柱。节段融合固定为稳定脊柱，解除压迫和早期康复提供了更有利的条件。

27、但是，在脊柱节段融合后，脊柱节段的活动度发生了重新分配，由于机体试图仍保持脊柱的正常活动，融合节段的活动度就转由邻近的节段代偿，这样就导致了邻近节段的非正常应力和活动，加速其退变，进而产生各种融合术后邻近节段并发症。腰椎融合术后对邻近节段退变的影响及由此带来的并发症越来越引起人们的关注。二.邻近节段退变的发生率问题虽然已有大量的临床报道和研究，目前仍难得出脊柱融合固定后邻近节段退变的确切发生率。Kumar5对83例行腰椎融合术的病人进行平均5年的随访，发现有31的患者出现邻近节段退变的放射学表现。Chou等6对32例行腰椎后外侧融合内固定的病例进行平均56个月的随访，发现有62.5的病人出现邻

28、近节段的异常表现。由于研究所采用的方法、选取的对象、融合节段水平及数目的不同及随访时间的不同，文献对邻近节段退变现象发生的报导也不同7。因此很难得出确切的发生率。八.实验结果的讨论实验结果显示，不同腰椎水平融合后，在腰部多种活动中，融合邻近上节段的椎间盘及小关节平均综合应力都有显著增加，与未融合时相比差异显著。尤其在L5/S1融合后，与未融合时相比差异非常显著。而在L3/4、L4/5融合节段下方的椎间盘和小关节处，融合后比未融合时平均综合应力有所增加，但两者无显著差异。可见，不同腰椎水平融合后均可对邻近节段的椎间盘及小关节产生明显的生物力学影响，以邻近上节段为主。因融合在不同腰椎水平产生的对邻

29、近节段的生物力学影响，融合在L5/S1后最大，甚至超过在L4/L5/S1双节段融合后，其次是融合在L4/5，融合在L3/4后影响相对较小。邻近节段综合应力的异常增大，是导致邻近节段椎间盘、关节突等加速退变的主要生物力学原因17。本研究结论赞同邻近节段退变多见于融合的上方节段，也与Eck14的研究结果一致，即低位融合比高位融合者退变明显。分析可能原因，在越低位腰椎水平，承重越大，人体上远端到此间隙的距离即力臂也越长，融合后在各种活动中更易引起邻近上节段的应力集中。另外，可能与不同腰椎节段后部椎间小关节各自的解剖特点有关。理论上，L4/L5/S1双节段融合后，丢失的活动度更大，需要邻近节段的代偿也

30、更大，但本研究发现综合应力增加率不及L5/S1融合时。虽然不少学者认为多节段较单节段融合更易引起邻近节段退变，但本研究结果与Leong10及Schilitz11的一致，认为单节段融合更易影响邻近节段退变。当然，本研究只比较了L5/S1单节段融合与L4/5/S1双节段融合的情况，全面结论有待日后进一步研究。根据本研究结果，脊柱节段融合术时，要掌握好融合指征，充分预计融合后对邻近节段的长期影响。在腰段，对越低节段的融合，越要慎重。临床上在腰椎节段不稳的治疗时，对相邻节段未出现症状但已有明显退变表现的病例，依照本研究结果，在越低节段，可以考虑一起融合邻近未出现症状但已有明显退变的椎间隙。结论1.不同

31、腰椎水平融合后均可引起邻近节段的加速退变，以邻近上节段明显。2.在腰段，融合在越低节段，对邻近节段退变的影响越大。提示临床对于越低节段的融合越要慎重。对相邻节段未出现症状但已有明显退变的病例，在越低节段，可以考虑一起融合邻近未出现症状但已有明显退变的椎间隙。3.L5/S1单节段融合对邻近节段退变的影响大于L4/L5/S1双节段融合。4.本结论为生物力学研究结果，有待临床验证。参考文献1. Lee CK. Accelerated degeneration of the segment adjacent to a 1umbar fusionJ. Spine,1988,13(8):952-953.2

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34、 in elderly patientsJ.Arch 0rthop Trauma Surg,2002,122(1):39-43.7. 王慧敏，谭明生，张光铂.脊柱融合术后邻近节段退变的临床研究进展J. 中国脊柱脊髓杂志，2004，14（3）：189-191.8. Yasuhiro S，Kiyoshi K，Kuniyoshi A，et a1.Stability of posterior spinal instrumentation and its effects on adjacent motion segments in the lumbosacral spineJ.Spine,1998,23

35、(14):1550一1558.9. Hambly MF,Wiltse LL,Raghavan N,et a1.The transition zone above a lumbosacral fusionJ.Spine,1998,23(16):1785-1792.10. Leong JCY,Chun SY,Grange WJ,et a1.Long-term results of 1umbar intervertebral disc prolapseJ.Spine,1983,8：3-9.11. Schulitz KP, Wiesner L, Wittenberg RH, et al. The mo

36、bile segment above the fusionJ . Zeitschrift Fuer Orthopaedie Und The Grenzgebiete,1996,134(2):171.12. Lehmann TR, Spcatt KF,Tozzi JE,et al. Long-term follow-up of lumbar fusion patients. Spine,1987,12(2):97.13. 张劲松,李锦军,李强,等. 腰椎后路Ray-TFC椎间融合术对相邻节段活动范围的影响J.中国脊柱脊髓杂志，2003，13（5）：296-299.14. Eck JC，Humph

37、reys SC，Lim TH，et a1.Biomechanical study on the effect of cervical spine fusion on adjacent-1evel intradiscal pressure and segmental motionJ.Spine，2002，27(22)：2431-2434.15. Rahm MD，Hall BB.Adjacent-segment degeneration after lumbar fusion with instrumentation:a retrospective studyJ.J Spinal Disord,1

38、996,9(5):392.16. 许斌，王与荣，赵建宁，等.脊柱融合内固定术后邻近节段退变研究进展J.中国矫形外科杂志，2004，12（9）：698-699.17. 王向阳，徐华梓，等。脊柱失稳节段经椎弓根螺钉内固定器固定后对邻近节段三维运动的影响J.中国骨伤.2002,15(11).-668-670.八.实验结果的讨论实验结果显示，不同腰椎水平融合后，在腰部多种活动中，融合邻近上节段的椎间盘及小关节平均综合应力都有显著增加，与未融合时相比差异显著。尤其在L5/S1融合后，与未融合时相比差异非常显著。而在L3/4、L4/5融合节段下方的椎间盘和小关节处，融合后比未融合时平均综合应力有所增加，但

39、两者无显著差异。可见，不同腰椎水平融合后均可对邻近节段的椎间盘及小关节产生明显的生物力学影响，以邻近上节段为主。因融合在不同腰椎水平产生的对邻近节段的生物力学影响，融合在L5/S1后最大，甚至超过在L4/L5/S1双节段融合后，其次是融合在L4/5，融合在L3/4后影响相对较小。邻近节段综合应力的异常增大，是导致邻近节段椎间盘、关节突等加速退变的主要生物力学原因17。本研究结论赞同邻近节段退变多见于融合的上方节段，也与Eck14的研究结果一致，即低位融合比高位融合者退变明显。分析可能原因，在越低位腰椎水平，承重越大，人体上远端到此间隙的距离即力臂也越长，融合后在各种活动中更易引起邻近上节段的应

40、力集中。另外，可能与不同腰椎节段后部椎间小关节各自的解剖特点有关。理论上，L4/L5/S1双节段融合后，丢失的活动度更大，需要邻近节段的代偿也更大，但本研究发现综合应力增加率不及L5/S1融合时。虽然不少学者认为多节段较单节段融合更易引起邻近节段退变，但本研究结果与Leong10及Schilitz11的一致，认为单节段融合更易影响邻近节段退变。当然，本研究只比较了L5/S1单节段融合与L4/5/S1双节段融合的情况，全面结论有待日后进一步研究。根据本研究结果，脊柱节段融合术时，要掌握好融合指征，充分预计融合后对邻近节段的长期影响。在腰段，对越低节段的融合，越要慎重。临床上在腰椎节段不稳的治疗时

41、，对相邻节段未出现症状但已有明显退变表现的病例，依照本研究结果，在越低节段，可以考虑一起融合邻近未出现症状但已有明显退变的椎间隙。结论1.不同腰椎水平融合后均可引起邻近节段的加速退变，以邻近上节段明显。2.在腰段，融合在越低节段，对邻近节段退变的影响越大。提示临床对于越低节段的融合越要慎重。对相邻节段未出现症状但已有明显退变的病例，在越低节段，可以考虑一起融合邻近未出现症状但已有明显退变的椎间隙。3.L5/S1单节段融合对邻近节段退变的影响大于L4/L5/S1双节段融合。4.本结论为生物力学研究结果，有待临床验证。参考文献1. Lee CK. Accelerated degeneration

42、of the segment adjacent to a 1umbar fusionJ. Spine,1988,13(8):952-953.2. 戴力扬，屠开元，徐印坎，等.腰椎韧带的三维有限元分析J. 第二军医大学学报 ，1992，13（2）：133-136.3. Vijay KG,Weizeng K,Jung SH,et al.A combined finite element and optimiza- -tion investigation of lumber spine mechanics with and without musclesJ.Spine，1993，18(11):153

43、3-1541.4. 丁宇，阮狄克，赵卫东，等。脊柱融合内固定致邻近节段退变的生物力学机制J.中国临床解剖学杂志，2003，21（3）：371-374.5. Kumar MN,Baklanov A,Chopin D.Correlation between sagittal plane changes and adjacent segment degeneration following lumbar spine fusionJ.Eur Spine J,2001,10(4)：314-319.6. Chou WY，Hsu CJ，Chang WN，et a1.Adjacent segment dege

44、neration after lumbar spinal posterolateral fusion with instrumentation in elderly patientsJ.Arch 0rthop Trauma Surg,2002,122(1):39-43.7. 王慧敏，谭明生，张光铂.脊柱融合术后邻近节段退变的临床研究进展J. 中国脊柱脊髓杂志，2004，14（3）：189-191.8. Yasuhiro S，Kiyoshi K，Kuniyoshi A，et a1.Stability of posterior spinal instrumentation and its effe

45、cts on adjacent motion segments in the lumbosacral spineJ.Spine,1998,23(14):1550一1558.9. Hambly MF,Wiltse LL,Raghavan N,et a1.The transition zone above a lumbosacral fusionJ.Spine,1998,23(16):1785-1792.10. Leong JCY,Chun SY,Grange WJ,et a1.Long-term results of 1umbar intervertebral disc prolapseJ.Sp

46、ine,1983,8：3-9.11. Schulitz KP, Wiesner L, Wittenberg RH, et al. The mobile segment above the fusionJ . Zeitschrift Fuer Orthopaedie Und The Grenzgebiete,1996,134(2):171.12. Lehmann TR, Spcatt KF,Tozzi JE,et al. Long-term follow-up of lumbar fusion patients. Spine,1987,12(2):97.13. 张劲松,李锦军,李强,等. 腰椎后

47、路Ray-TFC椎间融合术对相邻节段活动范围的影响J.中国脊柱脊髓杂志，2003，13（5）：296-299.14. Eck JC，Humphreys SC，Lim TH，et a1.Biomechanical study on the effect of cervical spine fusion on adjacent-1evel intradiscal pressure and segmental motionJ.Spine，2002，27(22)：2431-2434.15. Rahm MD，Hall BB.Adjacent-segment degeneration after lumb

48、ar fusion with instrumentation:a retrospective studyJ.J Spinal Disord,1996,9(5):392.16. 许斌，王与荣，赵建宁，等.脊柱融合内固定术后邻近节段退变研究进展J.中国矫形外科杂志，2004，12（9）：698-699.17. 王向阳，徐华梓，等。脊柱失稳节段经椎弓根螺钉内固定器固定后对邻近节段三维运动的影响J.中国骨伤.2002,15(11).-668-670.八.实验结果的讨论实验结果显示，不同腰椎水平融合后，在腰部多种活动中，融合邻近上节段的椎间盘及小关节平均综合应力都有显著增加，与未融合时相比差异显著。尤其

49、在L5/S1融合后，与未融合时相比差异非常显著。而在L3/4、L4/5融合节段下方的椎间盘和小关节处，融合后比未融合时平均综合应力有所增加，但两者无显著差异。可见，不同腰椎水平融合后均可对邻近节段的椎间盘及小关节产生明显的生物力学影响，以邻近上节段为主。因融合在不同腰椎水平产生的对邻近节段的生物力学影响，融合在L5/S1后最大，甚至超过在L4/L5/S1双节段融合后，其次是融合在L4/5，融合在L3/4后影响相对较小。邻近节段综合应力的异常增大，是导致邻近节段椎间盘、关节突等加速退变的主要生物力学原因17。本研究结论赞同邻近节段退变多见于融合的上方节段，也与Eck14的研究结果一致，即低位融合

50、比高位融合者退变明显。分析可能原因，在越低位腰椎水平，承重越大，人体上远端到此间隙的距离即力臂也越长，融合后在各种活动中更易引起邻近上节段的应力集中。另外，可能与不同腰椎节段后部椎间小关节各自的解剖特点有关。理论上，L4/L5/S1双节段融合后，丢失的活动度更大，需要邻近节段的代偿也更大，但本研究发现综合应力增加率不及L5/S1融合时。虽然不少学者认为多节段较单节段融合更易引起邻近节段退变，但本研究结果与Leong10及Schilitz11的一致，认为单节段融合更易影响邻近节段退变。当然，本研究只比较了L5/S1单节段融合与L4/5/S1双节段融合的情况，全面结论有待日后进一步研究。根据本研究

51、结果，脊柱节段融合术时，要掌握好融合指征，充分预计融合后对邻近节段的长期影响。在腰段，对越低节段的融合，越要慎重。临床上在腰椎节段不稳的治疗时，对相邻节段未出现症状但已有明显退变表现的病例，依照本研究结果，在越低节段，可以考虑一起融合邻近未出现症状但已有明显退变的椎间隙。结论1.不同腰椎水平融合后均可引起邻近节段的加速退变，以邻近上节段明显。2.在腰段，融合在越低节段，对邻近节段退变的影响越大。提示临床对于越低节段的融合越要慎重。对相邻节段未出现症状但已有明显退变的病例，在越低节段，可以考虑一起融合邻近未出现症状但已有明显退变的椎间隙。3.L5/S1单节段融合对邻近节段退变的影响大于L4/L5

52、/S1双节段融合。4.本结论为生物力学研究结果，有待临床验证。参考文献1. Lee CK. Accelerated degeneration of the segment adjacent to a 1umbar fusionJ. Spine,1988,13(8):952-953.2. 戴力扬，屠开元，徐印坎，等.腰椎韧带的三维有限元分析J. 第二军医大学学报 ，1992，13（2）：133-136.3. Vijay KG,Weizeng K,Jung SH,et al.A combined finite element and optimiza- -tion investigation of

53、 lumber spine mechanics with and without musclesJ.Spine，1993，18(11):1533-1541.4. 丁宇，阮狄克，赵卫东，等。脊柱融合内固定致邻近节段退变的生物力学机制J.中国临床解剖学杂志，2003，21（3）：371-374.5. Kumar MN,Baklanov A,Chopin D.Correlation between sagittal plane changes and adjacent segment degeneration following lumbar spine fusionJ.Eur Spine J,20

54、01,10(4)：314-319.6. Chou WY，Hsu CJ，Chang WN，et a1.Adjacent segment degeneration after lumbar spinal posterolateral fusion with instrumentation in elderly patientsJ.Arch 0rthop Trauma Surg,2002,122(1):39-43.7. 王慧敏，谭明生，张光铂.脊柱融合术后邻近节段退变的临床研究进展J. 中国脊柱脊髓杂志，2004，14（3）：189-191.8. Yasuhiro S，Kiyoshi K，Kuniy

55、oshi A，et a1.Stability of posterior spinal instrumentation and its effects on adjacent motion segments in the lumbosacral spineJ.Spine,1998,23(14):1550一1558.9. Hambly MF,Wiltse LL,Raghavan N,et a1.The transition zone above a lumbosacral fusionJ.Spine,1998,23(16):1785-1792.10. Leong JCY,Chun SY,Grange WJ,et a1.Long-term results of 1umbar intervertebral disc prolapseJ.Spine,1983,8：3-9.11. Schulitz KP, Wiesner L, Witte