腰椎单节段分级切除对腰椎间孔形态的影响

腰椎单节段分级切除对腰椎间孔形态的影响

脊柱突出和腰椎管狭窄导致硬脑膜囊肿和神经根压，这是腰痛和下肢根性疼痛的主要原因。后部结构切除术是腰椎手术中较为常见的一种术式,小关节切除术的应用在极外侧腰椎间盘突出症手术中比较广泛,虽然大部分患者症状能得到明显的改善,但远期疗效并不理想。有作者认为在腰椎间盘摘除手术中常规扩大椎间孔可以预防腰椎间孔狭窄,但该手术本身是非生理性的。有可能改变相邻节段的应力分布而引发新的退变和症状再现。本课题选用8具无脊柱疾患的新鲜成人尸体腰段标本制成脊柱功能单位为实验对象,依次对标本进行分级切除L4、5的后部结构,共造成5种减压情况:①完整脊柱结构,②左侧外侧小关节切除1/4,③左侧外侧小关节切除1/2,④左侧外侧小关节切除3/4,⑤左侧小关节全切除。采用生物力学方法,对不同状态下中立位、前屈、后伸、左右侧弯不同运动体位时,L4、5椎间孔高度、最大和最小宽度三个参数在负载前后的变化进行测量,以分析探讨腰椎后部结构切除是否可能造成术后腰椎间孔再狭窄以及引起术后腰腿痛的机制,为临床手术治疗提供实验依据和理论基础。1材料和方法1.1改变及其他结构异常本实验选用8具新鲜成人尸体(L1S1)脊柱标本,确定无畸形、肿瘤、退行性改变及其他结构异常。分别制成8个脊柱功能单位。标本用双层塑料袋密封,在30℃的深低温冰箱内保存,实验操作前置于18℃冰箱内24h,再置于室温下10h解冻,清除椎旁肌肉,保留所有韧带、椎间盘及关节突关节的关节囊备用。1.2财产方式及几何模型(1)将标本S1椎体下部修平整以适应底座形状,用聚甲基丙烯酸甲酯人工骨水泥包埋固定最下位椎体的下2/3;(2)L4、5椎间孔高度、最大及最小宽度的改变采用U形微型位移传感器测定。传感器输出信号以X-Y函数记录仪绘制;(3)在WDW10型微机控制电子万能试验机上,每具标本按5种状态:①完整脊柱结构;②左侧外侧小关节切除1/4;③左侧外侧小关节切除1/2;④左侧外侧小关节切除3/4;⑤左侧小关节全切除5种体位(中立位、前屈、后伸、同侧弯及对侧弯)进行测试,加载负荷为2000N,弯曲加载力矩P为10Nm,测量各组标本双侧L4、5椎间孔高度、最小和最大宽度。1.3统计学处理方法所得数据用x¯±sx¯±s表示,用SPSS13.0forwindows统计软件包对所测结果进行统计分析,检验水准均为a=0.05,组内椎间孔各径值载荷前后的对应比较均采用配对t检验。2结果2.1l4、5腰椎间孔高度在无载荷状态下中立位时,L4、5椎间孔高度为(18.40±0.79)mm,最大宽度为(8.64±0.40)mm,最小宽度为(4.69±0.20)mm;在中立位负载2000N后,L4、5椎间孔高度为(17.33±0.78)mm,最大宽度为(8.20±0.34)mm,最小宽度为(4.07±0.18)mm,较负载前分别都有减少;负载前后变化均有显著性差异(P<0.05)(见表1)。2.2腰椎间孔大小生长情况单侧腰椎小关节进行分级切除,中立位负载2000N时,后伸位及同侧弯位同时10Nm的弯曲力矩加载,L4、5椎间孔高度,最大宽度、最小宽度呈逐渐减小趋势,各径线分别有不同程度的减少,并发现当腰椎小关节切除大于1/2后,L4、5椎间孔最大宽度、最小宽度与完整组比较有显著性差异(P<0.01)。前屈位、对侧弯位时,负载2000N并10Nm的弯曲力矩加载,各组标本5椎间孔高度,最大宽度、最小宽度各径线与完整组比较无显著性差异(P>0.05),结果表明单侧腰椎小关节切除在前屈位及对侧弯位时对同节段腰椎间孔形态变化没有明显影响(见表2)。3讨论3.1腰椎间孔结构的确定腰椎间孔最大宽度自上至下逐渐增加,其高度L1、2～L3、4逐渐增加,而自L4、5至L5S1又减少,而L1～5神经根直径逐渐增加,导致下腰段“椎间孔/神经根”截面积比率减少。L4、5及L5S1节段脊柱退行性变多见,使L4和L5神经根易受压迫。所以,本实验选择L4、5出椎间孔作为研究目标.腰椎间的研究方法大体可分为直接法和间接法。直接具有直观、简便易行、精确度高等优点,但进行大规模研究时取材较为困难。间接法优点是可用来进行大规模的活体研究,病理样本获取不受限制,且X线、超声、CT或MRI扫描等研究手段为临床所常用,所获的研究结果更具代表性,可直接应用于临床,但其处理过程复杂,结果受扫描方向影响.本实验用的改良U形微型位移传感器就是根据电测法原理制成,该测量系统操作简便,精确度高(0.3%),是腰椎间孔孔径测定的理想方法,但仅适用于体外标本的生物力学测试,是其局限性所在.3.2腰椎间孔形态的变化根据腰椎间孔的解剖结构,骨性椎弓根决定了椎间孔的高度,而椎间盘后缘及后方的黄韧带等软组织则决定了椎间孔的宽度。本实验中,对后部结构完整组腰椎标本,在中立位加2000N载荷作用时,测得L4、5椎间孔高度、最大宽度、最小宽度径值较负载前分别减少5.8%,5.1%,13.2%,载荷前后有显著性差异(P<0.01),说明纵向载荷对椎间孔形态影响明显。本实验证实,腰椎的前屈运动增大椎间孔孔径,后伸则减少;侧弯时同侧椎间孔孔径减少而对侧椎间孔孔径增大;而椎间孔最小宽度随腰椎运动体位改变的变化幅度最大。实验中,在10Nm的弯曲载荷下,在正常组腰椎标本,腰椎的前屈运动使椎间孔的最大和最小宽度分别增加了4.8%和6.6%,高度增加了1.0%;而后伸载荷使椎间孔的最大和最小宽度分别减少了7.9%%和12.9%,高度减少了3.1%;同侧弯使椎间孔的最大和最小宽度分别减少了5.9%和8.8%,高度减少了4.6%;对侧弯使椎间孔的最大和最小宽度分别增加了5.5%和3.4%,高度增加了1.2%;载荷前后均有显著性差异(P<0.05)。作者认为,由于椎间孔的宽度主要取决于椎间盘后缘和后方的黄韧带等软组织,所以在前屈和对侧弯载荷下,由于腰椎椎体间的迁移减少、椎间盘的膨出减轻以及黄韧带被拉伸变薄,使椎间孔孔径增大,而后伸和同侧弯时情况正好相反。3.3腰椎小关节切除的影响椎间孔形态变化包括静态改变和动态改变。退变引起的椎间隙狭窄和小关节结构前向增生或脱位,导致椎间孔容积的明显减少,使神经根在椎间孔内横向或垂直向受挤压属于静态狭窄;而腰椎间孔径值、面积随腰椎运动体位变化出现的减少属于动态狭窄。上位腰椎的下关节突位于下位腰椎上关节突的后内侧,为下位上关节突所环抱,关节面与横断面几乎成直角,与冠状面呈45°,脊柱功能单位的前屈和后伸活动,主要表现为上位椎体的下关节突和下位椎体的上关节突相互远离和靠近。因此,腰椎小关节对抗垂直向下力矩的作用很小,却是对抗椎体间剪切的重要结构。本实验研究发现,在中立位、后伸位和同侧弯体位时当腰椎小关节切除大于1/2后,L4、5椎间孔高度,最大宽度、最小宽度与后部结构完整组比较均有显著性差异(P<0.01),而在前屈位和对侧弯体位时椎间孔各径线与完整组比较无统计学差异(P>0.05)。究其原因,考虑为腰椎对侧的小关节具有重要的稳定作用,另外椎旁的韧带和肌肉也起到一定的作用,小关节切除后,破坏了三关节复合体的动态平衡,使负载活动轴心由椎间盘后移至关节突关节,关节突关节面间发生异常位移,向同侧弯曲时,该侧失去关节突这一支点,因此该节段的侧屈活动范围显著增大,同时由于椎间高度下降、并常伴有黄韧带皱褶内陷,导致椎间孔狭窄。这说明腰椎小关节切除后,使后部结构对腰椎活动的限制作用减弱或丧失,尤其在关节突关节完全破坏时,从而导致腰椎不稳。这种椎间孔孔径减少并运动节段不稳可以解释部分己行腰椎间盘切除术的患者,在躯体运动体位改变时,会出现症状反复,甚至残留腰腿痛等神经根压迫症状。4腰椎间孔狭窄的变化本实验对离体腰椎标本的L4、5椎间孔在同节段单侧小关节分级切除前后不同状态下的形态学改变进行了比较研究,得出下列结论:(1)腰椎椎间孔随不同体位变化较大,其中前屈、对侧弯时增大,在中立位、后伸、同侧弯时减小;(2)在单侧腰椎小关节切除过程中,当切除