Degenerative在美国55岁以上的人口中，大约有一半的人在放射学上可以看到颈椎病。1 - 3颈椎前路椎间盘切除术和融合术(ACDF)是治疗颈椎神经根病和脊髓病最常见的入路之一，后路入路较少。4，5多项研究表明，这种情况的手术治疗率呈上升趋势。4，6 - 8最近的研究表明，ACDF最常见的长期并发症包括邻近节段病变和假关节，导致高达20%的病例需要翻修手术。9 - 12此外，假关节的风险随着融合节段数的增加而增加，1节段的发生率为4.3%，4节段的发生率为56%。12一项研究发现，有症状的邻接节段疾病在初次手术后10年内影响了超过25%的患者。9此外，当邻接节段病变确实发生时，超过三分之二的患者需要进一步手术干预。9
随着多节段ACDF手术中翻修手术数量的增加和假关节发生率的增加，需要进一步努力提高初次手术的关节融合率。由于这些手术中假关节发生率高，通常考虑采用前后联合入路，11虽然这是一个可行的选择，但与此相关的发病率显著增加。研究表明，围手术期的总并发症率约为69%，12，13术后发生吞咽困难的病例占30%-50%。12，14，15在接受复杂翻修或多节段脊柱手术的患者中，缺乏可用于辅助融合的生物选择。其中包括自体移植物的收获和同种异体移植物的材料，如重组人骨形态发生蛋白(rhBMP)。然而，自体骨移植与收获部位相关的发病率和手术时间增加有关。13，14此外，rhBMP-2具有狭窄的治疗窗口，并与潜在的严重并发症有关，15至21导致FDA对其在颈椎的使用发出警告。22
本研究中使用的细胞异体移植物(ViviGen, Johnson & Johnson)由低温保存的活成骨细胞和脱矿骨基质中的皮质松质支架组成，它可能有助于提高历史上失败率很高的手术的融合率。冷冻的同种异体细胞移植物可在5分钟内解冻，以便术中快速使用，同时保持96%的细胞活力。此外，本研究中使用的产品富含成骨细胞和骨细胞，而不是未分化的间充质干细胞，从而最大限度地减少了不良细胞类型的分化。一项初步研究显示，21例接受细胞异体移植多节段脊柱融合术的患者(包括8例单独接受ACDF的患者)融合率100%，颈部残疾指数(NDI)评分提高，视觉模拟评分(VAS)评分提高。23随后的研究显示，150例接受多节段腰椎融合术并辅以细胞异体移植的患者融合率为98.7%。24然而，目前关于细胞异体移植物用于颈椎融合术的有效性和安全性的证据有限，没有发表的研究将细胞异体移植物与其他移植物材料进行比较。25
在本研究中，我们旨在探讨细胞异体移植物在促进关节融合术成功和术后临床结果方面的应用，比较细胞异体移植物增强多节段ACDF的患者与细胞异体移植物补充ACDF的患者。主要结果是CT观察到的1年随访中的结构融合。次要结果包括3个月随访时x线片上观察到的结构稳定性、NDI评分的变化以及VAS测量的颈部和手臂疼痛评分的变化。
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病人的选择
我们对接受多节段独立ACDF手术的患者进行了irb批准的回顾性研究。2014年至2020年期间，所有手术均由一名脊柱外科医生在我们的机构完成。手术指征为颈椎管狭窄、假关节、邻近节段疾病或进行性脊髓病伴上肢或下肢虚弱加重。纳入标准为年龄≥18岁的患者，接受了多节段独立ACDF手术，并在手术之日起1年完成CT扫描，至少随访了1年。病历不完整或缺乏随访的患者被排除在研究之外。
外科手术
所有患者都接受了Robinson和Smith最初描述的ACDF手术。26简单地说，所有患者都被置于10磅的Gardner-Wells钳轴向牵引下。在手术显微镜下，切除椎间盘，完全切除后纵韧带，使用高速钻和Kerrison咬骨钳去除后骨赘。在椎间盘间隙中植入同种异体结构移植物或PEEK网架。对于同种异体细胞移植患者，笼内填充约1ml的ViviGen移植物。对于脱细胞异体移植物患者，使用局部骨刨花、脱细胞异体移植物和脱矿骨基质(DBX, Johnson & Johnson)的组合。骨移植物的选择是根据细胞同种异体移植物的可用性做出的，这需要从存储设施运输。前路钛板固定假体，假体内每节段插入2颗可变角度螺钉。
结果
从所有患者的医疗记录中获取人口统计学信息和临床特征，包括年龄、性别、身高、BMI、表现症状、融合数、吸烟状况、美国麻醉医师协会(ASA)分类和估计失血量。这项研究的主要结果是CT观察到的1年随访的结构融合。次要结果包括NDI评分的变化，以及VAS测量的颈部和手臂疼痛评分的变化。94%的患者术后功能结局数据可用。
统计分析
连续变量以均数±标准差表示。使用Wilcoxon配对标记秩检验比较术前和术后NDI评分和VAS评分。细胞组和脱细胞组比较采用Mann-Whitney u检验和Fisher精确检验;P < 0.05为差异有统计学意义。使用GraphPad Prism version 8和Microsoft Excel软件进行统计分析。
结果
病人的人口统计
从2014年到2020年，我们机构共有53例患者符合这项研究的纳入标准，其中28例患者接受了细胞异体移植物增强的多水平ACDF, 25例患者接受了ACDF补充脱细胞异体移植物。2个队列的患者人口统计数据见表1．除脱细胞同种异体移植物队列中前吸烟者比例较高的趋势外，各组之间的所有术前人口统计学差异均无统计学意义。
接受多节段ACDF患者的人口统计学资料
| 细胞异体移植物队列 | 脱细胞同种异体移植物队列 | p值 | |
|---|---|---|---|
| 性别，n (%) | 0.173＊ | ||
| 男性 | 10 (35.7) | 14 (56.0) | |
| 女 | 18 (64.3) | 11 (44.0) | |
| 平均年龄，是的 | 56.3±10.2 | 55.0±12.7 | 0.835__ |
| 平均高度，m | 1.7±0.1 | 1.7±0.1 | 0.159__ |
| 意思是身体质量指数 | 28.9±5.7 | 31.4±5.2 | 0.121__ |
| 吸烟状况，n (%) | 0.730＊ | ||
| 不吸烟 | 12 (42.9) | 9 (36.0) | |
| 以前抽烟 | 14 (50.0) | 15 (60.0) | |
| 当前吸烟者 | 2 (7.1) | 1 (4.0) | |
| ASA平均分类 | 2.4±0.6 | 2.7±0.6 | 0.069__ |
| 术前平均NDI评分 | 39.6±16.0 | 42.4±14.3 | 0.792__ |
| 术前颈部平均VAS评分 | 5.0±3.0 | 6.6±1.4 | 0.100__ |
| 平均术前手臂VAS评分 | 4.5±3.1 | 2.8±2.9 | 0.112__ |
平均值用平均值±标准差表示。
根据费雪的精确检验。
Mann-Whitney U-test。
在同种异体细胞移植队列中，共有8例患者(28.6%)曾接受过颈椎前路手术;其中3例患者在ACDF后有假性关节病史，2例患者在椎间盘置换术后症状加重。8例既往有手术史的患者中，1例并发相邻节段疾病，1例出现明显椎前肿块导致术前吞咽困难。同种异体细胞移植队列中的所有28例患者均表现为进行性脊髓病伴上肢和下肢无力。其中2例(7.1%)患者发生后纵韧带骨化，3例(10.7%)患者在手术时发生部分椎体切除术。所有手术均在C3和C7之间进行。大多数患者使用了结构性异体移植物间隔，10.7%的患者接受了PEEK网箱。对于每个患者，在将其纳入结构之前，在每个间隔中放置1.5 ml的细胞异体移植物。在细胞异体移植物队列中，平均融合2.6±0.8个水平。平均估计失血量为157.0±190.5 ml。
脱细胞同种异体移植物队列中有2例患者(8.0%)既往经历过ACDF，并出现邻近椎间孔狭窄。3例患者(12.0%)在手术时行部分椎体切除术。这些患者的人口统计数据显示在表1．对于脱细胞同种异体移植物队列的患者，所有手术均在C3和C7水平之间进行。大约一半的患者使用了结构性异体移植物间隔，12例患者(48.0%)接受了PEEK支架。因此，脱细胞同种异体移植物组与细胞同种异体移植物组相比，PEEK笼的使用率显著更高(p < 0.01)。结构包括平均2.4±0.7水平，平均估计失血量为101.4±94.1 ml。
细胞异体移植物队列患者的临床结果
术后结果见表2．术后，同种异体细胞移植队列中有4例患者(14.3%)出现颈部肿胀。3例患者(10.7%)术后出现吞咽困难;然而，其中1例患者在术前基线时存在较大的椎前肿块，在硬件崩解物周围形成，导致吞咽功能障碍。在3个月的随访中，所有患者的吞咽困难均得到完全解决。1例患者(5.0%)在初次手术后7个月需要手术探查结构相邻水平的术后椎间孔狭窄。在3个月的随访中，96.4%接受细胞异体移植物的患者在直立颈椎x线片上结构稳定，在1年的随访中，92.8%的患者在CT上显示颈椎融合成功(图1)．两例假关节患者均有既往ACDF的骨不连史。平均NDI评分由39.5±16.0提高至16.0±10.9 (p = 0.0002)。随访1年，平均颈部VAS评分从5.0±3.0显著降低至3.3±2.5 (p = 0.014)，平均手臂VAS评分从4.5±3.1显著降低至3.0±2.4 (p = 0.037)。术后NDI或VAS评分的变化基于融合的水平数无差异(NDI p = 0.945，颈部VAS疼痛p = 0.374，手臂VAS疼痛p = 0.265)。
多节段ACDF患者的术后结果
| 细胞异体移植物队列 | 脱细胞同种异体移植物队列 | p值 | |
|---|---|---|---|
| 意思是没有。融合的层次 | 2.6±0.8 | 2.4±0.7 | 0.307＊ |
| 融合成功率，n (%) | 26/28 (92.9) | 21/25 (84.0) | 0.404__ |
| 平均低位NDI得分 | 16.0±10.9 | 33.1±20.6 | 0.034＊ |
| NDI得分的平均变化 | −23.5±13.7 | −9.3±16.6 | 0.031＊ |
| 平均后颈VAS评分 | 3.3±2.5 | 3.2±2.8 | 0.851＊ |
| 颈部VAS评分的平均变化 | −1.7±2.6 | −3.4±2.9 | 0.208＊ |
| 平均下肢VAS评分 | 3.0±2.4 | 1.4±2.3 | 0.057＊ |
| 手臂VAS评分的平均变化 | −1.6±3.0 | −1.3±3.6 | 0.946＊ |
平均值用平均值±标准差表示。
Mann-Whitney U-test。
根据费雪的精确检验。
多水平ACDF与异体细胞移植前后的典型图像。A和B:术前颈椎x线片(A)和术前MR图像(B)显示颈椎管狭窄。C:术后3个月x线片显示硬件稳定。D:术后1年CT扫描显示颈椎融合成功。
ACDF补充脱细胞同种异体移植物患者的临床结果
在接受ACDF补充脱细胞同种异体移植物的患者队列中，1例患者(4.0%)因移植物下沉和椎间孔狭窄需要重复手术，1例患者发生硬膜外血肿，需要手术清除和后路融合，1例患者发生霍纳综合征继发的长期瞳孔缩小和弥散，1例患者因邻近节段疾病需要额外手术。3例患者(12.0%)术后出现吞咽困难，3个月随访时仍存在;然而，其中1例患者前骨赘导致术前吞咽困难。最后，在1年随访中，25例患者中有21例(84.0%)在CT上显示颈椎融合成功，而1例(4.0%)在3个节段中有2个节段出现假关节。另外3例患者也表现出假关节的证据，但所有患者均采用保守治疗，使用骨刺激器，无需额外手术。一半的骨不连患者接受了同种异体骨移植，另一半患者接受了PEEK支架。
如表2，细胞同种异体移植物和脱细胞同种异体移植物的融合水平数量相似。在接受细胞同种异体移植的患者中，92.8%的患者在1年后融合成功，而接受脱细胞同种异体移植的患者为84.0%，差异无统计学意义(p = 0.404)。然而，与去细胞同种异体移植物组相比，细胞同种异体移植物组术后平均NDI评分有显著改善(p < 0.05)。术后两组颈部和手臂疼痛的VAS结果无显著差异(表2)．
讨论
这项研究证明了细胞异体移植物用于多节段ACDF手术的安全性和有效性，支持28例接受细胞异体移植物的患者在1年随访中成功融合，并发症最小。虽然1例患者需要重复手术，但这是由于移植物下沉和神经根压迫，而不是假关节。该患者的影像学和术中探查显示所有水平的假体融合，手术后NDI评分有改善。
虽然自体骨移植，包括髂骨和腓骨移植，被认为是金标准，代谢途径供体部位的发病率加上手术时间的增加导致外科医生考虑替代方法，包括尸骨和脱矿骨基质作为同种异体移植物。13，14，25在自体移植物与异体移植物比较的研究中，融合率没有统计学上的显著差异。Samartzis等人专门研究了使用同种异体移植物或自体移植物的多水平和单水平ACDFs的融合率。29，30.他们发现在单节段和多节段融合中，自体移植物和同种异体移植物的融合率没有差异。虽然之前的研究表明使用rhBMP-2作为生物同种异体移植来帮助融合率，31最近的研究表明，与使用有关的术后并发症增加。15，17-21FDA对在颈椎融合中使用rhBMP-2的警告承认了并发症的发生率。17在目前的脊柱实践中，可用于增强acdf的生物制剂很少。
多节段独立ACDF的假关节率约为20%。9既往文献提示，当融合超过3个颈椎节段时，由于移植物失败和假关节发生率高，应采用前后联合入路。32虽然联合手术是一种可行的选择，但它并非没有重大风险。研究发现，术后立即出现吞咽困难的比例在30%至50%之间。到三十五术后吞咽困难导致住院时间有统计学意义的增加。34，35联合手术的其他并发症包括气道水肿，需要长时间插管和活动范围减小，前后联合手术的总并发症率在围手术期高达69%，长期下降到约5%。33，36同样，在检查多节段独立ACDF手术与颈前后路联合入路的效用时，成本和医疗支出也很重要。
目前的研究代表了迄今为止接受细胞同种异体移植的多水平ACDF患者的最大队列。在1年随访中，28例接受细胞同种异体移植物的患者融合率为92.8%(26/28)，而25例接受脱细胞同种异体移植物的患者融合率为84.0%(21/25)。结果表明，细胞同种异体移植物是安全的，术后并发症发生率低，而且有效，在这一具有挑战性的患者队列中，关节融合术的良好率证明了这一点。我们的研究还显示，与术前相比，NDI评分以及术后颈部和手臂疼痛评分有显著改善。然而，该研究存在统计学和设计上的局限性，包括回顾性、单外科医生设计和小患者队列，部分原因是纳入标准为术后1年CT扫描以评估融合。此外，在脱细胞同种异体移植物队列中，PEEK支架的使用显著增加。PEEK支架的使用与较高的假关节发生率相关，因此，可能是融合失败的独立危险因素。37，38
结论
细胞同种异体骨移植是复杂、多水平ACDF的低发病率同种异体骨移植选择。我们的研究显示成功的融合结构和最小的术后并发症。使用安全有效的生物植骨可以实现融合，而不需要后路构建以进一步稳定。
致谢
我们感谢Sharon Durfy博士在手稿准备方面的帮助。
披露的信息
Hofstetter博士:Joimax、Globus Medical、Johnson & Johnson和Innovasis的顾问。
作者的贡献
构思和设计:Feroze, White-Dzuro, Hofstetter。数据采集:Gibson, Greil, McGrath, Sivakanthan, Williams, Young。数据分析和解释:Greil, McGrath。文章起草人:Feroze, Gibson, Greil, White-Dzuro, Williams, Young严格修改文章:Feroze, Gibson, Greil, White-Dzuro, Williams, Young。审查提交的手稿版本:Feroze, Gibson, Greil, McGrath, Sivakanthan, Williams, Young, Hofstetter。代表所有作者:Feroze批准了手稿的最终版本。统计分析:Feroze, Gibson, Hofstetter。行政/技术/材料支持:Hofstetter。研究指导:Hofstetter。
参考文献
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22 ↑
食品和药物管理局．FDA公共卫生通知:颈椎融合术中重组人骨形态发生蛋白相关的危及生命的并发症．2008年7月1日发行2021年4月11日访问。http://www.tccortho.com/pdf/FDAPublic%20Health%20Note.pdf
