第三节　脊柱疾病手术治疗史

人类探索 脊柱疾病的治疗，经历了几个世纪的漫长历程。脊柱疾病的手术治疗是从单一疾病的治疗过程中探索、积累，不断改进和提高，逐渐形成体系的。特别是基础科学的发展，如材料学、计算机技术、影像学的发展，使脊柱疾病手术日臻完善。

1664年，Thomas Willis（图1-1-3-1）首次提出了神经学（neurology）这一名词，并介绍了以他的名字命名的“Willis循环”（图1-1-3-2），详细描述了脑神经和交感神经的解剖特点。1864年，Lasègue 首次发表了关于 坐骨神经痛（sciatica）的论文（图1-1-3-3）。直腿抬高试验（lasegue test）则是由他的学生Forst于1881年首先提出的。几乎同时，Laza Lazarević也发表了类似的论文（图1-1-3-4）。

一、脊柱手术

（一）脊柱融合术——脊柱疾病矫治手术的起步

1911年，Hibbs和Albee（图1-1-3-5，6）分别报告脊柱融合术为脊柱外科成功的开始，与以往长期卧床和外固定治疗比，是一大进步，标志着脊柱疾病手术治疗的起步。

（二）椎间盘突出症手术治疗时代的到来

1933年秋，美国麻省总医院神经外科主任Mixter教授（图1-1-3-7）和哈佛医学院骨科主任Barr教授（图1-1-3-8），在新英格兰医学会年会上报告了应用Schmorl的临床研究（图1-1-3-9）治疗椎间盘髓核突出，以及椎间盘髓核突出在当时往往被误诊为内生软骨瘤或软骨肌瘤的现象。他们报告的19例中，包括2例详细的病历描述，并得出结论：对这种疾病应该采取外科手术。遗憾的是此结论当时并未受到重视，并有人提出质疑。后来，人们认识到了对椎间盘髓核突出患者进行脊髓和神经根减压的重要性，由此椎间盘突出症手术治疗才开始引起重视。1934年8月2日出版的《新英格兰医学杂志》刊登了该论文，从此宣告了椎间盘突出症手术治疗时代的到来。

（三）脊柱畸形矫正技术的发展

1945年，Smith-Peterson为强直性脊柱炎做驼背后凸截骨术，1952开始的颈椎间盘切除术。1964年，Joseph C Risser在全美骨科学会的学习班上首次提出了Risser征的概念和意义（图1-1-3-10），即通过X线平片观察髂骨翼骨骺的形态来判断患者骨骼的发育程度，并在此基础上提出了脊柱侧凸的融合范围、融合技术，以及假关节形成后的翻修术。

1.脊柱侧凸畸形的矫治

1964年，澳大利亚医师Dawyer等在悉尼开始使用前路椎间盘切除、空心椎体螺钉和钛缆固定技术治疗脊柱侧凸畸形，10年后发表了51例治疗结果的论文（图1-1-3-11）。这种技术融合率高、康复迅速、矫正稳定，胸段和胸腰段侧凸的矫正率达60%左右。

2.脊柱“两柱模型”和“三柱理论”

Holdsworth（1962）的“两柱模型”和Denis（1983）的“三柱理论”一经提出（图1-1-3-12，13）就引起人们高度重视，对重建脊柱稳定性有重要的指导意义。

3.Harrington 固定器械

20世纪60年代，Harrington（图1-1-3-14）器械的推出成为脊柱外科发展的里程碑，开创了脊柱内固定的时代，完善了脊柱手术减压、固定、融合治疗手术。60年代，Roy-Camille（图1-1-3-15）开始借用椎弓根固定，使脊柱重建术取得重大突破。

4.“人”字棒与节段性脊柱固定术

1976年，墨西哥医师Luque（图1-1-3-16）发明了“节段性脊柱固定术”，他采用两根直径5～6mm“人”字棒，和直径0.8～1.2mm钢丝，将“人”字棒置于棘突旁的椎板上，钢丝从椎间隙的椎板下穿过，使“人”字棒与脊柱绑紧、固定，强行矫治弯曲的脊柱，减轻或消除脊柱侧凸，此法使矫正力分散，无脱钩之虑。但是，钢丝从硬膜表面穿过较易损伤脊髓；其次是因“人”字棒及钢丝的阻挡，椎板植骨、融合较困难。

5.脊柱-骨盆融合与内固定系统

1982年，Allen和Ferguson发明了Galveston技术（图1-1-3-17），使Luque内固定系统的适用范围进一步扩大。Galveston技术首次借助穿入髂骨的水平棒实现了脊柱-骨盆融合。1985年，Cortrel-Douboset（图1-1-3-18）发明了 C-D器械，这代表了脊柱三维理论的成熟，并开发出一系列固定系统。这一时期是脊柱外科近50年发展的巅峰时期。韩国的Suk（图1-1-3-19）于1992年在国际上率先使用了上胸椎椎弓根螺钉系统治疗青少年特发性脊柱侧凸畸形并较早使用椎体截骨技术治疗了大量重度脊柱侧后凸畸形。

二、微创脊柱外科

微创脊柱外科（minimally invasive spine surgery，MISS）是指经非传统手术途径，并借助特殊手术器械、仪器或手段进行较传统手术损伤更小的脊柱疾病诊断和治疗的技术与方法。1934年Ball经脊柱后外侧入路行椎体穿刺活检术，1937年他又通过最小的破坏途径、用最精确的内植物对脊柱进行手术，这就是最初提出微创脊柱外科理念的基础。近几十年来，微创脊柱外科以其对患者局部及全身损伤最小化，治疗效果最佳化为核心理念，极大地促进了医用手术器械高精技术、生物计算机技术、数码成像技术及人工智能化技术的迅猛发展，并造福于广大患者。目前，微创脊柱外科技术主要有经皮穿刺技术、内镜技术和显微外科技术；可治疗的病种也由椎间盘突出症扩展到了几乎所有的脊柱疾病。

（一）经皮穿刺技术

经皮穿刺技术（percutaneous surgical technique，PST）应用于脊柱外科始于20世纪60年代，主要用于椎间盘突出症的治疗，可开展如下手术。

1.酶溶解法治疗椎间盘突出症

1964年，Smith（图1-1-3-20）首先报道用木瓜蛋白酶进行髓核化学溶解术，开创了微创脊柱外科领域内最活跃的腰椎间盘病变微创治疗的先河。它是在X线透视下用穿刺针进入病变椎间盘，将木瓜蛋白酶注入使髓核组织溶解脱水，达到间接减压而治疗椎间盘突出症的。

1968年，美国哈佛大学矫形外科专家Sussman首次提出并证明，胶原酶可能溶解术中切除的椎间盘组织，而对椎间盘周围组织没有破坏作用，因此在静脉内、脊柱旁、腹膜等处应用是安全的。1981年，Sussman在动物试验的基础上成功地用于29例患者。突出的髓核和纤维环以胶原组织为主要成分，胶原酶在生理pH及温度条件下能水解为天然胶原蛋白，对髓核的退变胶原有特异的降解作用，达到消除占位突出物，恢复原有空间，松解神经根挤压的效果。但是，由于可导致过敏、不明原因的神经系统并发症和死亡，因而木瓜蛋白酶及胶原酶溶解法治疗椎间盘突出症应用受到限制。

2.椎间盘切除减压术

1975年，Hijikata（图1-1-3-21）首先采用 经皮穿刺腰椎间盘切除减压术（percutaneous lumbar discectomy，PLD），方法是用直径5mm的活检钳经后外侧入路进入间盘，在纤维环上钻孔、开窗，摘除部分髓核，降低椎间盘内压力，缓解对神经根及间盘周围痛觉感受器的刺激，从而达到治疗目的。PLD技术不仅可避免硬膜外静脉丛出血及术后继发纤维瘢痕的形成，同时因未破坏后方纤维环，可免除开放手术术后复发的可能，保持了脊柱的稳定性。术后并发症发生率均低于传统开放手术及化学融核术。

1983年，Kambin（图1-1-3-21）和Gellman发展了此项技术，手术成功率达87%。由于所用的器械直径较粗（5～8mm），因而神经和血管损伤的发生率较高，且操作费时，用于L5～S1的椎间盘切除更为困难。

1985年，Onik设计了切割、冲洗、抽吸为一体的经皮椎间盘自动切削系统。由于使用了更细的器械（切吸探头直径仅2mm），避免了其他经皮系统的主要缺点。同年，美国矫形外科学会正式将这一方法列为治疗非复杂性腰椎间盘突出症安全、有效的手段，使该技术更好地用于临床。

3.激光椎间盘汽化减压术

1987年，Choy与Ascher（图1-1-3-22）首次报道非内镜下经皮激光腰椎间盘减压术（percutaneous laser disc decompression，PLDD）的实验和临床应用。1989年，他们又报道了采用ND：YAG激光进行腰椎间盘减压术518例，随访3年半，成功率75%～89%，并发症0.14%～1%。

1994年，Hellinger开始将激光技术应用于颈椎病的治疗。随后Knight和Siebert也报道了此类应用。Knight报道其优良率为51%，功能改善率为25%，且大多数患者的颈肩痛、臂痛、麻木等症状均有很大改善。

4.椎间盘内电热减压术

1999年，Kennedy报道用 椎间盘热疗（intradiscal electrothermal modulation，IDET）治疗椎间盘源性下腰痛，方法是局麻下行椎间盘穿刺，置导丝于椎间盘后方的纤维环内层（图1-1-3-23）。导丝加温从65～90℃，持续17min；拔出导丝后注入抗生素，休息3周，避免久坐、弯腰和抬举重物。

5.射频消融髓核成形术

1996年，Yeung首先在经皮内镜引导下，采用爱尔曼射频机的射频消融技术治疗腰椎间盘突出症，即使用以冷融切技术为基础的低温等离子消融技术（图1-1-3-24），通过射频汽化棒尖端的等离子刀头将射频能量送入椎间盘中，形成射频电场，产生等离子体薄层（图1-1-3-25），使离子获得足够动能，打断髓核的有机分子键，引起低温下（40℃）髓核的分解、汽化、消融形成数个消融孔道。同时，利用等离子刀的冷凝固作用，在70℃下使髓核组织的胶原收缩固化，即在40～70℃下将髓核组织汽化、消融、收缩、固化，在3min内即可完成。这样，既确保使胶原蛋白分子螺旋结构收缩，又能保持髓核细胞的活力，使椎间盘髓核体积缩小（图1-1-3-26），达到对椎间盘周围组织神经根、动脉、脊髓等的减压目的，以消除和缓解临床症状。

6.椎体成形术和后凸成形术

1984年，Galibert首先应用经皮椎体内注射聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的方法成功地治疗了1例长期疼痛的C2椎体血管瘤患者，此手术被称为 经皮椎体成形术（percutaneous vertebraplasty，PVP）。PVP是一种在影像设备的协助下，采用经皮穿刺的方法，通过椎弓根或者直接向椎体注入聚甲基丙烯酸甲酯及生物材料，增强椎体强度和稳定性，防止塌陷和椎体的进一步畸形，减轻患者腰背的疼痛，改善椎体功能的一种脊柱微创技术。广泛应用于临床治疗良恶性椎体肿瘤，骨质疏松性椎体骨折以及骨折危险程度较高的椎体进行预防性治疗，取得了显著的临床疗效。

1998年，一种可膨胀性气囊（inflatable bone tamp，IBT）获得美国FDA的批准，在X线透视下经椎弓根放置气囊于被压缩的椎体前1/3，通过气囊充气来撑起被压缩的椎体，使骨折复位和（或）在骨松质内造成空腔，然后撤出气囊，注入聚甲基丙烯酸甲酯加固椎体（图1-1-3-27），这种方法被称为 经皮椎体后凸成形术（percutaneous kyphoplasty，PKP），或气球椎体成形术（图1-1-3-28）。

2009年8月6日出版的《新英格兰医学杂志》发表了两项关于PVP治疗骨质疏松性椎体压缩骨折的多中心、随机双盲、安慰剂对照研究的结果。两个临床试验分别在澳大利亚和美国完成，其结论基本一致、让人感到非常意外的是：对骨质疏松性椎体压缩骨折患者PVP术后疼痛和功能的改善程度与假手术（安慰对照）组相似，经统计学分析无显著性差异。这使得PVP治疗骨质疏松症性椎体骨折的有效性受到了广泛质疑，但也有研究者指出在上述两个实验中，纳入研究的患者并非急性背部疼痛，病程的漫长影响了对背部疼痛本质的认定和对PVP疗效的观察。

（二）内镜技术

20世纪80年代以来，由于第三代光纤内镜、显微摄像、图像传导系统及电视技术提供了高质量的图像和更好的放大率，以及三维影像系统的改进、手术器械的进展，同时人们对手术入路造成脊柱解剖结构破坏和生物力学干扰的探索不断深入，使内镜在脊柱外科中的应用得到很大发展。脊柱内镜微创外科技术主要包括脊柱胸腔镜、腹腔镜技术及腰椎间盘突出症内镜治疗三部分。

1.脊柱胸腔镜技术

1991年，Lewis首次应用电视辅助进行胸腔外科手术（video-assisted thoracic surgery，VATS）。1993年，Mack首次报道应用VATS技术行脊柱疾病及损伤治疗。目前普遍认为，胸腔镜手术用胸壁锁孔代替长的手术切口，无需切断背阔肌、前锯肌和肋间肌，对肩关节的活动和呼吸功能影响小，术后并发症少、恢复快、瘢痕小。Newton等比较38例胸腔镜手术和60例开胸手术的特发性脊柱侧凸患者，发现两种手术方法矫形率相似，前者为60%，后者为59%。Huang等比较26例胸腔镜下和14例开胸手术前路脊柱松解融合，发现胸腔镜组手术时间更短，失血量较少。

2.脊柱腹腔镜技术

1991年，Obenchain最先报道腹腔镜辅助下前路L5—S1椎间盘切除术。之后，椎间融合器的研制使得腹腔镜技术能够应用于脊柱外科。近10年来的研究表明，应用腹腔镜辅助下在L5—S1节段进行前路椎间融合手术，入路简单易行，并发症少，微创优势明显。

3.腰椎间盘突出症内镜治疗

随着微创脊柱外科技术的迅速发展，脊柱内镜技术在腰椎间盘突出症的治疗上已经日渐完善，手术效果亦得到越来越广泛的认可。至今应用于临床的内镜手术方法主要有三种：经皮穿刺经后外侧椎间隙入路内镜腰椎间盘摘除术（percutaneoue endoscopic lumbar discectomy，PLED），椎间孔入路内镜下椎间盘摘除术（transformation endoscopic lumbar discetomy，TELD），后路经椎板间隙显微内镜椎间盘摘除术（MED）。

（1）后路经椎板间隙 显微内镜椎间盘摘除术（microendoscopic discectomy，MED）：

1997年，Smith和Foley首先开展了这一将传统的开放椎间盘摘除技术与内镜技术相结合的微创脊柱外科手术。其手术途径与传统开放式腰椎间盘摘除术相同，均采用后方经椎板间隙入路，通过16～18mm工作管道直接导入内镜及手术器械（图1-1-3-29），在黄韧带及上下椎板间直接开窗切取突出的椎间盘组织。经改良后于1999年产生了第二代椎间盘镜系统即METRx系统，与第一代椎间盘镜系统相比，METRx有很多优势：包括成像质量明显提高，内镜尺寸减小，扩张管内操作空间增加等。

（2）经皮穿刺经后外侧椎间隙入路内镜腰椎间盘摘除术（percutaneoue endoscopic lumbar discectomy，PLED）：

1982年，瑞士Schremiber在经皮穿刺腰椎间盘切除减压术（percutaneous lumbar discectomy，PLD）基础上首次在关节镜下经后外侧椎间隙途径进行了髓核摘除术，并称之为椎间盘镜。20世纪90年代中后期，随着高分辨率光导纤维镜的出现，使得经内镜或关节镜髓核摘除成为可能，Kambin（图1-1-3-30）开展了经后外侧椎间隙途径关节镜腰椎间盘切除术（arthroscopic microdiscectormy，AMD，图1-1-3-31）。其在X射线定位下，在椎间盘后外侧“Kambin三角（angular workingzone）”内置入5mm左右的工作套管，结合改良的关节镜在光源纤维摄像系统和监视器的帮助下，进入椎间盘，切除髓核组织。1997年，Yeung（图1-1-3-32）研制出第三代脊柱内镜YESS系统（Yeung endoscopy spine system，图1-1-3-33），标志着这一微创技术逐步走向成熟。YESS手术系统结合了经皮后外侧入路椎间盘内镜（YESS镜）及ELLMAN射频机的双极电极射频消融技术。该手术结合了经皮切吸技术、椎间盘内镜技术和射频技术三者的优势，在直视下操作，通过从内向外逐渐减压，行纤维环成形术及髓核热成形术。经皮穿刺经后外侧椎间隙入路内镜腰椎间盘摘除术的微创优势是传统手术无法比拟的，但发生神经根、血管损伤几率较大，且因不能进入椎管内将脱出并压迫神经根的椎间盘摘除，手术适应证相对窄，操作困难等，使其广泛推广受到一定限制。

（3）椎间孔入路内镜下椎间盘摘除术（transformation endoscopic lumbar discetomy，TELD）：

20世纪90年代，Kambin首先提出可经椎间孔行腰椎间盘切除，但限于使用的手术器械为较粗的关节镜，且不能弯曲，故难以通过椎间孔行椎间盘减压手术。Hoogland等将椎间孔镜技术进一步发展，并推出了TESSYS技术，使得本术式在临床上应用得到进一步的推广。该手术系统与YESS手术系统有相似的专用工作通道及手术器械，且同样结合了射频消融技术。与此同时，TESSYS系统增加了特殊的钻孔器，从而可以对椎间孔的骨性结构行关节突部分切除，完成椎间孔成形术和侧隐窝减压术。在手术操作上，穿刺导针不是直接经Kambin三角区穿刺进入椎间盘内，而是穿过椎间孔（图1-1-3-34），直接定位于椎间盘突出或脱出的部位，在直视下对其行直接摘除。经皮椎间孔镜（TESSYS）技术相比于MED技术，各种微创优势更加明显，并且和YESS手术相比，扩大了手术的适应证，可应用于各种类型的椎间盘突出和椎间盘破裂脱出，椎间盘源性腰痛，部分椎管狭窄，椎间孔狭窄，钙化等。但突出物严重钙化，非椎间盘病变所致的腰腿痛，脊柱滑脱与不稳患者，椎间盘术后硬膜囊、神经根粘连严重者仍然视为手术的禁忌证。Hoogland等报道该法治疗262例复发型椎间盘突出症，术后随访2年以上，采用MacNab评分标准，手术满意率高达97%。

（三）显微外科技术

1965年和1966年，Gazi Yasargil和R Peardon donaghy（图1-1-3-35）在Vermont大学花了14个月的时间研究显微外科手术，并设计了相应的器械，这些研究成果极大地促进了神经外科的发展。1967年，Yasargil任职瑞士苏黎世大学，他将显微外科技术用于动脉瘤、动静脉畸形、各种肿瘤及突出腰椎间盘疾病的治疗，并显著降低了伤残率。1977年，Advances in Neurosurgery杂志首先刊登了两篇有关显微外科椎间盘切除术的文章，作者分别是Caspar和Yasargil。

（四）存在问题与展望

微创脊柱外科发展到如今，虽然留下了许多值得大书特书的历史性成就，并将继续推动着脊柱外科的发展。但是，微创技术并不能完全取代传统的开放手术，也不可能解决脊柱外科的所有问题。只有当人们充分认识了这些现实，才有可能正确思考和努力解决所面临的以下问题。

（1）微创技术潜在的风险比开放手术更大。部分医师为迎合患者的心理过分夸大其优点，掩盖其潜在危险，使患者期望值过高，并发症发生时导致医患关系紧张。

（2）前述众多微创脊柱外科技术，绝大部分都是“舶来品”，手术方式、手术器械基本根据西方人体质设计，与我国人体质相符手术方式的创新及手术器械的革新相对欠缺。

（3）各地区发展不平衡，在一些经济欠发达地区的医院由于条件限制、设备和人才的匮乏，目前还不能开展微创手术，其普及还需要一个漫长的过程。

（4）由于“学习曲线”的原因，开展微创技术的初期并发症要高于传统开放手术。

总之，微创脊柱外科技术作为未来的发展方向，必定随着更多长期的临床经验积累、更多客观的实验室检查的证实、可视器材的不断更新、三维立体成像系统技术的发展，以及良好的导航系统、机器臂、融合器、骨形态因子等应用，将使得更多的传统减压手术和切除手术，包括重建和融合手术，都可被微创手术替代。相信微创脊柱外科会有更加美好的未来。