自从Hibbs和Albee首次提出脊柱融合技术以来，脊柱融合的临床应用已超过100年的历史，其在脊柱外科中的作用越来越受到重视，被广泛应用于脊柱稳定性的重建，已成为脊柱手术的基本原则之一。其中，腰椎融合的应用和发展更为突出。脊柱内固定技术和植骨材料的快速发展极大地推动了腰椎融合技术的发展，微创技术的应用使腰椎融合技术得到进一步丰富和完善。但是，每一种内固定方法都有自己的优势和缺陷，每一种植骨材料都有各自的优点和不足，各种微创技术也都存在相应的特色和局限。正确认识和理解每种技术，具体问题具体分析，根据具体情况作出最佳的选择，对腰椎融合的成功实施具有至关重要的作用。本文简要介绍腰椎融合及其临床应用策略。

    一、腰椎融合术及其临床意义

    腰椎融合术是通过手术植骨的方法使椎间关节之间发生骨性结合，从而建立和维持腰椎稳定性。维持稳定是脊柱发挥运动、支持和保护脊髓与神经根等生理功能的根本基础。腰椎峡部裂、退行性变、创伤、先天性疾病、病理性破坏、椎间盘突出手术切除关节突过多及椎管狭窄行广泛椎板切除减压等均可造成腰椎稳定性丧失，如何重建腰椎稳定性是恢复腰椎生理功能的关键环节。随着各种内固定技术的发展，尤其是经椎弓根固定技术的发明和完善，极大地推动了腰椎稳定性重建的发展，达到了腰椎三维坚强固定，实现了腰椎术后即刻稳定。但是，各种内固定，不管多么坚强，其所建立的稳定都是暂时的。随着时间的推移，其固定作用必将逐渐减弱、直至丧失，尤其所建立的稳定性也随之而失去。只有通过植骨融合才能实现永久的稳定，获得真正意义上的稳定重建。因而，植骨融合在重建腰椎稳定中发挥着关键的作用，融合成功与否也成为脊柱手术成功与否重要标志之一。

    二、腰椎融合常用术式及其特征

    腰椎融合技术多种多样，根据融合部位不同大体上分为3类：后侧融合术、后外侧融合术和椎体间融合术。

    1. 腰椎后侧融合术：后侧融合术是由Hibbs于1911年首次报道，所以又称为Hibbs融合术，是文献记载最早的腰椎融合技术，其融合的部位为双侧椎板和关节突，之后多位学者对其进行了改进，但是其适应症非常局限，只能在椎板保持完整的情况下方可应用。其承担的载荷很小，不到脊柱轴向静载荷的20%，而且不能解决因退变或破裂的椎间盘产生的间盘源性腰痛。虽然Hibbs融合术现在很少使用，已经基本上被淘汰，但该技术开创了脊柱融合的先河，为现代脊柱融合技术的发展奠定了基础。

    2. 腰椎后外侧融合术（posterolateral lumbar fusion，PLF）：PLF是由Cleveland，Bosworth和F.R.Thompson于1948年报道，最初用于Hibbs 融合术融合失败、假关节形成的翻修，其融合的部位是横突基部、关节突及峡部，所以又称为横突间融合术。与Hibbs融合术相比，PLF适应症较广泛，曾一度作为腰椎融合的标准术式，但是其存在创伤大、椎旁肌肉损伤严重、不能有效恢复椎间隙高度和腰椎生理曲度、不能进行腰椎滑脱复位、不能有效恢复腰椎前柱的支撑功能、植骨床处理困难、需要植骨量多、融合率低、融合强度低和对植骨融合评价较困难等严重缺陷，而且像Hibbs融合术一样，不能解决间盘源性腰痛。

    3. 腰椎椎体间融合术（lumbar interbody fusion，LIF）：LIF是20世纪50年代Cloward首先报道。正常情况下，脊柱轴向静载荷的70%～90%是由椎体承担，而10%～20%的轴向载荷由关节突关节承担。腰椎生理曲度对腰椎的支持、载荷传递和运动等生理功能具有重要的意义。LIF可以有效地恢复腰椎的前柱支撑功能和重建腰椎生理曲度，所以更加符合腰椎的生理功能。和其他融合技术相比，其植骨面积显著增大，融合率明显增高，融合强度也显著提高，同时消除了间盘病变所造成的间盘源性疼痛。因为其可以有效恢复椎间隙和椎间孔的高度，所以可以对神经根实现间接减压。随着对融合技术的改进，该技术进一步得到丰富和完善，成为目前最主要的腰椎融合技术。按手术入路的不同，LIF主要分为3种：前路椎间融合、后路椎间融合和经椎间孔椎间融合。

    （1）前路腰椎椎体间融合术（anterior lumbar interbody fusion，ALIF）：该术式通过前侧腹部切口腹膜外入路，适应症为椎间盘源性腰痛、孤立性椎间盘吸收、腰椎不稳定、轻度的腰椎滑脱和腰椎后路手术失败综合征。其优点为能实现椎间盘的完全切除、植骨面积大、可避免对椎管内结构的干扰而造成的椎管内黏连、瘢痕和纤维化形成、可避免后路手术所引起的融合后综合征、保留腰椎的序列和生理前凸。同时，ALIF也存在如下缺点：
    ①不能同时处理椎管内病变；
    ②手术视野深，暴露困难；
    ③对腰椎前方重要血管的干扰较大，所以对腰椎前方动脉粥样硬化者易于造成血管损伤，粥样斑块脱落可导致器官栓塞；
    ④深静脉血栓和肺栓塞在脊柱术后并非常见，由于ALIF 对腰椎前方血管的刺激较大，其发生率较高；
    ⑤有可能损伤内脏神经导致阳痿、损伤腹下交感干造成逆向射精，所以对于男性患者应特别慎重；
    ⑥ L5～S1椎间盘的特殊解剖方向使该部位固定较为困难；
    ⑦脊柱前柱和中柱的骨质密度较后柱显著降低，内固定的强度相对较低。

    （2）后路腰椎椎体间融合术（posterior lumbar interbody fusion，PLIF）：通过后正中切口椎板切除入路，切开纤维环，行椎体间植骨融合。该入路可以通过同一切口入路达到神经减压、滑脱复位、椎体间融合及椎弓根固定等4个目的，临床上应用非常广泛，已成为目前最常用的标准腰椎融合方法。但是其对椎管内结构干扰较大，易于形成椎管内黏连、纤维化和瘢痕增生，而且椎管内静脉丛破裂出血较多。该融合方法的主要禁忌证为硬膜外严重黏连。另外，腰3以上阶段神经根紧张，向内侧牵开硬膜囊和神经根比较困难，易于导致神经根和硬膜囊损伤，同时由于脊髓圆锥的存在，所以该方法不适合于腰3以上阶段。

    （3）经椎间孔腰椎椎间融合术（transforaminal lumbar interbody fusion，TLIF）：通过后路旁正中切口肌间隙入路，切除关节突关节内侧大部分或全部切除，切开纤维环，行椎间植骨融合。TLIF 特别适合于椎间盘源性腰疼、腰椎不稳定、极外侧型椎间盘突出和周围型椎管狭窄症，尤其是后二者。因为它对硬膜囊和神经根的牵拉较轻，不易对脊髓圆锥造成损伤，所以适合于胸10以下所有阶段的椎间融合。然而，该方法无法处理中央椎管的病理因素，因此不适合于中央型椎管狭窄、中央型椎间盘突出和严重的腰椎滑脱等疾病。

    三、腰椎融合的临床策略

    （一）选择腰椎融合术式应遵循个体化原则

    虽然植骨融合对腰椎稳定性重建具有极其重要的作用，但是却意味着融合阶段的运动功能丧失，同时导致相邻阶段的运动代偿性增加，其所承受的应力也相应增加，从而可能导致相邻阶段退行性变的进程加速，并可能引起一系列的临床表现，即所谓的融合病。另外，融合术本身也增加了手术创伤，延长时间，增加医疗费用。所以，对腰椎融合要进行全面的辨证的认识和理解，务必严格掌握腰椎融合的适应症和禁忌证。

    在选择腰椎融合术式时，应遵循个体化原则。一个理想的融合术式应该具备以下条件：（1）融合率高；（2）融合强度高；（3）符合生理要求；（4）创伤较小；（5）操作简单；（6）费用较低。手术入路有多种如前路、后路、外侧入路等，选择什么入路？固定方式繁多，每一种方式都有自己的优势和不足，选择哪一种固定？植骨材料也有多种如自体骨、同种异体骨、颗粒状或块状骨、人工骨（骨替代材料）及融合器等，每一种材料都有自己的优点和缺陷，选择哪一种材料？这些选择取决于患者的临床诊断、病理特征和病变阶段，同时患者的性别、年龄、职业和经济条件等也是要考虑的重要因素，其他因素如患者对治疗效果的预期值也应重视。另外，术者对疾病的认识、对各种融合技术的理解和临床经验等在融合技术的选择中也是较重要的参考因素。

    （二）各种融合术式的技术要点

    骨折愈合是受局部骨生长因子基因的调控，骨生长因子调节着骨折愈合的整个过程，决定着骨折愈合的速度和质量[9-10]。腰椎植骨融合的过程和骨折基本相似，依赖于良好的血液供应、充分的植骨、稳定的力学环境和适宜的应力刺激。所以腰椎融合的关键环节包括正确的植骨床处理、充分的植骨、稳定的固定和适宜的应力环境。

    1. 植骨床的处理：PLF植骨床处理的技术要点是切除融合阶段小关节的关节囊和关节软骨，剔除横突基部后侧、上侧及关节突外侧附着的软组织，并将其表面骨皮质用骨刀切成鱼鳞状，或用磨钻磨除，或用骨刀刮除骨膜使骨皮质表面粗糙化，但是注意不要超越横突间筋膜，以免损伤其深部的神经根。将小薄骨片填塞于小关节间隙、颗粒状骨块放置在关节突外侧和横突基底部之间，并向关节突和横突方向适度压紧，骨粒表面覆盖适量的吸收性明胶海绵或止血纱布以防术中骨粒移位。椎体间融合时植骨床为融合阶段的上、下终板，所以需要彻底清除髓核组织和终板软骨，同时务必完整保留终板的皮质骨，最好将皮质骨表面粗糙处理，使其少量渗血。可以采用专用的环状终板刮匙或大小和角度适宜的常规刮匙，但是应注意避免损伤神经根和硬膜囊。也有学者建议在终板皮质骨上钻数个小洞，以利于局部血液循环的重建、提高局部骨生长因子的含量和促进骨髓间充质细胞等的迁移，从而促进植骨融合的进程。

    2. 植骨材料的选择：植骨材料包括自体骨、同种异体骨、骨替代材料等。理想的植骨材料应具备3个特性：骨形成能力、骨传导能力和骨诱导能力。自体骨完全具有这三个特性，同时还避免了免疫排斥和疾病传播，是植骨材料的金标准，但是其来源极其有限，而且存在局部创伤、骨质缺损、疼痛、出血、感染、骨折等供骨区相关并发症，同时延长了手术时间。同种异体骨一直是使用最普遍的自体骨移植替代物，具有良好的骨传导能力、来源不受限制、易于修整等优点，但是成骨能力较弱、存在免疫排斥、融合时间长、融合率较低，而且具有传播疾病的风险，同时价格昂贵。复合骨生长因子的多种骨替代材料已经开发出来，临床应用初步显示了其可行性和令人鼓舞的疗效，但目前仍停留在试验阶段，还有一些问题有待于解决。

    （1）结构性骨块植骨融合：这是常规的椎体间植骨融合，其利用较大的骨块支撑于椎体间，支撑力较强，但是该方法具有以下缺点：
    ①需要骨块较大：术中切除的部分骨质不能满足需要，需要取自体髂骨或同种异体骨；
    ②植骨技术要求高：植骨床、植骨块大小和形状等方面的处理技术要求很高，要求植骨床和植骨块完全吻合，但是操作麻烦，难以完全达到；
    ③植骨块和植骨床之间接触面较小；
    ④植骨块移位。
    所以常规结构性骨块椎体间植骨在临床应用上受到很大限制。

    （2）颗粒状骨打压植骨融合：该方法是为髋关节、膝关节等关节成形及其翻修术中处理骨质缺损而发明的一种植骨方法，有效解决了关节成形术中的严重骨质缺损问题，并被成功应用于股骨头坏死、骨肿瘤、创伤及医源性损伤等多种原因所致骨质缺损的治疗，成为骨质缺损的重要治疗技术。受此启发，颗粒状骨加压植骨被应用于脊柱融合中，也取得了良好的效果。虽然目前这方面的报道不多，但是却显示出椎体间颗粒状骨加压植骨是一种可靠的腰椎融合技术，在脊柱融合中具有较重要的临床价值。椎体间颗粒状骨加压植骨克服了传统椎体间结构性植骨技术存在的缺陷，具有以下优点：
    ①创伤小：通过一侧椎间盘切口既能完成椎体间植骨，又减少了对关节突的破坏，减少了对神经根和硬膜囊的牵拉，因而简化了手术操作过程，减少了对腰椎后路稳定性的影响，减少了术中神经损伤，缩短了手术时间，减少了术中出血；
    ②植骨量、植骨面积明显大于其他方式，骨粒之间及植骨与椎体终板骨之间接触界面大，且接触更加密切；
    ③植入骨质应力载荷均匀，植骨面充分接触；
    ④弹性模量与椎体松质骨基本一致，避免了应力遮挡，有利于植骨的融合；
    ⑤颗粒骨利于植骨血液循环的重建和爬行替代，因而加速了植骨融合的进程；
    ⑥适合于骨质疏松患者；
    ⑦植骨所用之骨粒来源于手术减压切除的骨质，不再需要其他骨源；
    ⑧操作简便，易于塑形；
    ⑨费用低：骨粒为术中切除骨质修剪而成，为“废物再用”，因而显著降低了手术费用。
    但是其也存在一些不足，主要表现为：
    ①支撑功能较弱，不利于术后及早恢复活动，一般要求术后需要卧床4～6周；
    ②骨块移位：有骨块移位进入椎管、压迫神经的危险，为防止此种现象的发生，需要用一较大的骨块植入以封闭椎间盘切口。

    （3）椎体间融合器（interbody fusion cage，IFC）：IFC克服了椎体间植骨存在的骨源受限和支撑力较小等问题，只需要少量的碎骨块，术中切除的部分骨质即可满足需要。IFC对腰椎前柱和中柱的支撑力较大，和椎弓根固定联合作用实现了腰椎的“坚强固定、即刻稳定”，满足了患者术后早期下床活动的需要。但是其也存在一些比较严重的缺陷：
    ①手术创伤大： IFC植入需要较大的操作空间，而且需要双侧置入IFC，要求对关节突的切除增加，甚至完全切除，所以对脊柱的后部结构破坏较严重；
    ②对神经根和硬膜囊的牵拉严重，易于出现神经损伤和硬膜撕裂；
    ③植骨面积小、植骨量较少；
    ④部分患者椎体较小或硬膜囊和神经根向内侧牵开困难，只能放置一枚IFC；
    ⑤IFC松动、下沉和移位；
    ⑥不适合于骨质疏松和高位腰椎；
    ⑦费用较高。
    一些学者采用斜行植入一枚IFC的方式，来避免双侧植入两枚带来的问题。但是其支撑强度显著下降，更易于发生IFC下沉等问题，同时应力承受不平衡，而且其融合强度更低，易于造成融合失败。

    （4）椎间融合器联合颗粒状骨加压植骨椎体间融合：针对颗粒状骨加压植骨和IFC技术在椎体间融合中各自所存在的优势和缺陷，孙永生等对椎体间融合技术进行了改进，提出了椎间融合器联合颗粒状骨加压植骨椎体间融合术，即在常规椎板切除＋椎管减压＋经椎弓根内固定的基础上，选择有神经受压表现或临床表现较重的一侧，横行切开纤维环，清除髓核组织，通过一侧椎间盘切口完成对侧椎体间加压植骨和同侧IFC植入。

    该技术充分吸取了二者的优点，同时又克服了二者的缺陷：既充分发挥了自体颗粒状骨加压植骨的创伤小、植骨面积大、植骨量多、无应力遮挡、融合率高、融合强度高、具有一定支撑力、操作简便、适应症广泛、费用低廉等优势，同时又充分吸取了IFC的椎间支撑力大、抗压缩作用强、需植骨量少、不需要另外取骨等优点。初步临床应用显示其疗效非常突出，明显优于其他方法。所以，从理论上说，该技术使颗粒状骨加压植骨与IFC二者相互补充、取长补短，将目前临床最流行的IFC技术进一步得到完善，使腰椎椎体间融合术更趋完美。

    同时，植骨的量应充分，理想的植骨横截面面积要在椎间盘横截面积的1/3以上，将骨粒加压，使骨粒之间和骨粒与植骨床之间密切接触。

    3. 内固定的作用及其方式的选择：单纯的植骨融合需要辅助长期的卧床、支具固定、甚至笨重的石膏固定，植骨块易于移位，易于形成假关节，融合率低，常常导致融合失败。合理的内固定为植骨融合创造了一个稳定的力学环节，可以有效防止植骨块移位、防止假关节的形成、显著提高融合率，从而确保融合的成功，同时可以早期下床活动。常用的固定方式包括经椎弓根固定、前路钉板或钉棒固定和经椎板螺钉固定等，其中经椎弓根内固定是最为坚强的三维固定，是腰椎融合的最佳固定方式，已被公认为腰椎的标准固定方法。但是每种固定方式都有自己的优势和缺陷，都有各自的适应症和禁忌证，所以应根据融合入路和临床特点等具体情况具体分析，选择合理的固定方式。一般情况下，ALF选择前路钉板系统固定，PLF选择双侧经椎弓根内固定，TLIF选择单侧经椎弓根内固定联合经椎板螺钉固定，PLIF选择双侧经椎弓根内固定。

    4. 术后活动方式的选择：腰椎融合术后活动关系到手术效果、并发症防止和患者生活质量，所以医师和患者对此都十分关注。正确的活动方式不仅可以确保手术的治疗效果，而且避免了长期卧床带来的一系列并发症，提高了患者生活质量，同时为植骨融合阶段提供一适宜的应力和应变刺激来激发骨形成的生物信号（释放骨生长因子），促进植骨融合的进程，提高融合率。合理的活动方式取决于手术阶段的稳定性——前屈、后伸、侧屈（左、右）和扭转等四个主要方向上的稳定性。其稳定性则取决于内固定方式、融合方式以及前柱稳定性重建情况，同时应根据术中观察到的患者脊柱病理特点、骨质情况和螺钉把持力来决定，另外也要结合医师的个人判断。一般情况下，在证实植骨融合成功以前，可以参考以下原则：
    （1）尽早开始稳定方向上的活动；
    （2）限制或避免不稳定方向上的运动；
    （3）鼓励利于植骨融合的运动如直立活动，禁止妨碍植骨融合的活动如旋转和侧屈；
    （4）根据植骨融合进程，循序渐进，逐渐增加活动量；
    （5）禁止剧烈活动或过多额外增加脊柱负荷。
    所有的固定方法中，经椎弓根内固定最为坚强，若前柱稳定性得到重建，当今的趋势是除特殊情况外，不需术后制动。

    5. 微创技术在腰椎融合中的应用：微创手术具有切口小、创伤小、出血少、住院时间短、术后康复快等优点。微创技术的应用也推动了脊柱外科的发展，使LIF进一步得到完善和丰富，如经横突间腰椎椎体间融合术（intertransverse lumbar interbody fusion，ILIF）、极外侧腰椎椎体间融合术 （extreme lateral interbody fusion，XLIF）、轴向腰椎椎体间融合术（axial lumbar interbody fusion，axial-LIF）和经皮椎弓根内固定等。与传统开放性手术相比，在取得相同的疗效的同时，其具有切口小、创伤小、出血少、术后疼痛轻、康复快、住院时间短和并发症少等显著优势。

    脊柱微创手术包括2个方面：LISS（less invasive spine surgery）和MISS（minimally invasive spine surgery）。LISS是指在传统脊柱手术的基础上通过改进技术达到微创目的，如在特制的管道或撑开器等器械或新技术的辅助下小切口完成传统手术。MISS是指在内窥镜辅助下的脊柱手术。微创脊柱手术发展时间较短，常需要特殊的设备和严格的技术培训，其适应症往往也比较局限，但是已显示出其突出的优势。微创是指在确保手术目标的前提下尽可能减少手术创伤，其特征是切口小，但是并非小切口即是微创。要正确理解微创的“含义”，树立微创的“理念”，切忌片面、单纯地追求小切口而忽视了脊柱手术充分减压和有效融合的基本原则。（腰椎融合及其临床应用策略 孙永生，梁朝，温建民）