頸椎椎間盤置換術是治療椎間盤源性頸椎病的一種手術方法，該手術方法可保留頸椎節段的排列和運動功能，減少臨近節段的退變。前路椎間盤切除及融合術（ACDF）是治療將頸椎病和急性椎間盤突出所致的神經根及脊髓病的主要經典術式。頸椎前路鋼板的應用改善了單節段和兩節段頸椎非植骨融合術的成功率，鋼板聯合椎間自體或異體植骨可保留頸椎節段的曲線弧度和椎間盤高度。
目前臨床研究主要集中於頸椎手術後臨近節段的椎間盤退變，已有屍體標本研究表明融合節段附近正常頸椎活動度及椎間盤內部壓力增加，這些研究證據為頸椎間盤置換假體（Cervical disc replacement，CDR）的研究奠定了理論基礎，但在進行CDR的臨床應用前，需對其治療效果進行明確，即頸椎間盤置換術是否和ACDF可以取得相類似效果並預防手術臨近節段的頸椎退變。本文結合最新研究證據，擬對CDR的發展，應用，預後等進行分析，並和ACDF進行比較。
CDR 適應症及禁忌症
目前為廣大骨科醫生接受的CDR應用適應症包括：椎間盤突出造成的頸髓神經壓迫術後重建；C3-T1節段椎間孔骨化造成的神經壓迫手術治療；其應用絕對禁忌症為頸椎畸形，單側頸部疼痛，運動節段不能運動，不穩定，關節突關節退變，感染等。相對禁忌症包括類風溼性關節炎，腎功能衰竭，骨質疏鬆，腫瘤，術前糖皮質激素的使用等。Auerbach等回顧性分析了167例行頸椎擇期手術的患者，發現約43％的患者符合CDR的適應症，而如果見鄰椎退變考慮在內，該比例上升至47％。
CDR 歷史
自第一代椎間盤假體問世，其設計及工藝得到了極大地進展。早期模型的非限制型2部分的金對金球窩假體需要通過螺釘鉚釘在椎體上，因術後容易造成吞嚥困難和螺釘鬆動等而被棄用。經過多年發展，目前較經典的頸椎間盤假體為第五代（圖1，Medtronic），該假體由鈦-陶瓷等材料符合構成，假體表面覆蓋有一層孔狀的鈦等離子體膜以利骨長入假體內。每種椎間盤假體均存在特別的設計，因此每種假體置入技術不同，目前關於各種假體的研究較多，但通常是和ACDF進行比較。其他類型假體還有BryanCDR（Medtronic，美敦力公司，圖2），ProDisc-C型假體（synthes，圖3），PCM假體（Nuvasive，圖4），CerviCore假體（stryker，圖5）等。無論假體設計類型如何，均必須具有節段間運動，維持椎間盤高度及脊柱生理曲度等特徵，同時這類假體應當具有長時間的穩定功能，磨損速度較慢以減少可能存在的炎症反應和骨溶解，不改變鄰近節段脊柱運動力學，和ACDF相比有價格和減少併發症等特點。
圖1：美敦力公司，Prestige LP假體，非限制型球窩鈦-陶瓷表面結構假體；
圖2：美敦力公司，Bryan假體，非限制型鈦合金假體，假體表面有聚乙烯孔膜覆蓋。
圖3：synthes公司，ProDisc-C型假體，金屬對超高分子聚乙烯關節，可通過龍骨將該假體鉚定在椎體終板上。
圖4：Nuvasive公司，PCM假體，兩塊金屬假體組成，假體扁平板狀，表面為現波浪狀，有聚乙烯孔膜覆蓋。
圖5：stryker公司，CerviCore假體，半限制型假體，馬鞍狀設計，金屬對金屬界面，有龍骨可以將假體鉚定在椎體上。
CDR 生物力學和運動學特點
頸椎融合術後患者的脊柱運動學特徵發生變化，從而加速了臨近節段症狀性椎間盤的退變，需要再次手術介入治療，CDR在臨床中的應用推廣也正是基於上述假設。Daffner等對MRI影像學分析發現，單純頸椎間盤突出症的患者無論頸椎病的嚴重程度如何均不會改變臨近節段頸椎的橫向或縱向運動力學。Diangelo等的研究表明頸椎融合術後鄰近節段的運動代償性增加，而在CDR患者中未發現上述力學改變。Elsawaf等對20例ACDF術後患者進行28月隨訪研究發現，6例臨近節段的椎間運動幅度大於普通椎間運動幅度的患者，有5例出現了症狀性臨近節段退變，其中1例患者需要手術治療。
已有較多研究表明，在椎體融合術的患者中，臨近節段的椎間盤壓力要高於正常值，而對CDR患者則不存在椎間盤壓力升高。此外，Chang等人的研究發現CDR的患者術後脊柱伸展時關節突關節所受到的壓力增高。體外及體內研究均證實CDR可以有效的保留置換節段的椎體矢狀位，頸椎旋轉及側彎等運動幅度。對比CDR和ACDF，CDR患者臨近節段的椎間運動幅度減小，而ACDF則相反，有研究表明，CDR術後1月及3月患者臨近節段的椎間運動幅度減小，而術後2年，臨近節段的椎間運動度恢復至術前水平。術後2年，CDR術後患者的頸椎曲線弧度較ACDF保持的更好。
臨床及影像學預後
近期的臨床研究數據顯示，即使是對抽菸患者而言，進行自體或異體植骨的ACDF患者可以改善椎間融合率，提高臨床的功能預後結果。隨著ACDF節段的增多，融合率逐步下降。在一項隨機對照研究中發現，ACDF及CDR術後患者頸椎神經功能均要顯著好於術前，其中CDR總體功能改善程度更明顯，而其需要翻修的概率更小。
Kim等人對51例CDR患者和54例ACDF患者進行了長達19個月的術後隨訪對比研究發現ACDF患者在影像學上表現出的臨近節段退變（如骨贅形成，椎間盤間隙變窄，前縱韌帶鈣化等）概率是CDR的3.5倍，兩節段的ACDF術後患者，在融合的頭端和尾端，其椎間隙的運動幅度要顯著大於CDR患者。一項對223例CDR患者和198例ACDF患者的對比研究表明，在術後2年隨訪過程中，ACDF和CDR術後患者上肢和頸部症狀緩解率無顯著差異，但CDR組在總體神經功能改善率，恢復工作時間等結果上較ACDF組為好。同時其他也有較多文獻研究指出CDR在總體功能改善率上較ACDF為好，在此不一一列出。
一項美國FDA批准的隨機對照研究，對103例CDR及106例ACDF患者進行了長達兩年的隨訪研究，CDR組在術後6月的神經功能恢復更好， CDR組頸椎功能指數在術後3月更好，但在術後2年神經功能恢復，頸椎功能指數，VAS疼痛評分，恢復工作能力，病人滿意度等差異不明顯。假體置入成功率（無翻修，無移位，無再手術或額外固定等）CDR組好於ACDF組。對臨床重要時間的分析發現CDR組的結果好於融合組。儘管術後2年兩組患者的功能差異並沒有顯著的統計學差異，但CDR組在術後神經功能恢復上要快於融合組。
多節段的病變可以通過多節段的CDR治療。Goffin等報道89例單節段CDR患者和9例多節段CDR患者治療4年及6年的隨訪對照研究發現，在術後4年到6年SF-36、頸椎功能指數、頸椎和上肢疼痛改善等指標均能得到良好的延續。他們報道約6.1％的翻修率和4.1％的臨近節段手術率。
CDR 在再手術患者和混合內固定技術中的應用
對那些因頸椎融合術或後路減壓術失敗出現症狀性臨近節段退變的患者，CDR可能使得他們由此獲益。Sekhon等報道對9例頸椎融合術後出現臨近椎體節段退變的患者和6例後路椎板切除減壓術後失敗的患者進行CDR治療的研究結果，發現在VAS評分，ODI評分等方面均有顯著改善，但術後患者的假體容易下沉，出現頸椎的後凸和假體的半脫位等。Philips等報道25例融合術後鄰近節段退變患者行CDR治療的患者長達2年的隨訪研究結果，並和126例首次行CDR治療的患者進行對比，發現兩組患者術後頸椎功能指數，VAS評分均有顯著的改善，兩組術後不良事件和再手術率分別為1.6％和7.7％。
症狀性多節段頸椎病患者並不是每個節段均進行CDR置換的合適人群，但聯合使用ACDF及CDR可以避免長節段頸椎融合的不利後果。Barbagallo等對24例多節段頸椎患者進行CDR及ACDF聯合治療的研究報道發現，術後隨訪23月，21例患者在SF-36，頸椎功能指數等均得到了改善，隨訪結束時並未發現有假體相關的併發症，非症狀性的異位骨化發生率為8.3％。
Shin等對40例C3-C7多節段頸椎病患者進行了分組對照研究，一組患者（20例）接受兩節段的ACDF手術，一組患者接受單節段ACDF聯合單節段CDR治療，聯合治療組術後1年及2年頸椎功能指數恢復更好，VAS評分在術後1月及12月恢復更好，但兩者在上肢疼痛改善方面結果相當。C2-C7節段的頸椎運動功能恢復，混合組更快，術後兩組患者均無異位骨化或假體失敗等併發症發生。
併發症
Fountas等回顧性分析1015例單，雙，三節段ACDF和鋼板固定患者，發現手術因食道穿孔而發生死亡率在0.1％，吞嚥困難9.5％，喉返神經麻痺3.1％，需要手術清除血腫2.4％，硬膜撕裂0.5％，食道穿孔0.3％，內固定失敗0.1％，Horner綜合症0.1％，切口感染0.1％。
從美國FDA IDE的關於CDR的前瞻性，隨機，對照研究中發現，大多數併發症為術後常見併發症，如消化道或泌尿系統事件，和CDR內固定設備無顯著相關性，但CDR組患者不良事件發生率更高（10％患者有吞嚥困難，2.8％患者有切口感染），圍手術期的神經事件發生率較少，CDR和ACDF組發生率相類似，但CDR組再手術率更低。相反的，Riley等報道ACDF術後2年吞嚥困難發生率為28％，而CDR組只有21％，McAfee等報道CDR組的吞嚥困難發生率要低於ACDF組。Tortolani等對屍體的研究發現ACDF+鋼板固定術後患者食道的壓力較CDR者為高；而在C5-C6節段ACDF食道壓力要高於C3-C4節段ACDF和C5-C6節段CDR，研究者認為ACDF+鋼板固定術中，手術對側的鋼板置入螺釘時需要牽拉食道，暴露螺釘孔，這可能對食道的高壓力產生了一定的影響。
Goffin等對102例CDR患者進行了併發症的評估，術後的併發症包括：1例假體移位；1例出現椎前血腫，需要血腫清除；10例神經功能損傷；1例聲帶麻痺；1例術後6年因復發的骨贅和脊髓壓迫而拆除假體裝置。4例患者術後仍存在原手術節段持續的神經症狀，4例患者新發其餘節段的神經症狀。一項對229例CDR患者的隨訪研究發現共4例硬膜撕裂，5例需要再手術治療。
一項對54例（65個假體）未行NSIADs藥物預防異位骨化的CDR患者的調查發現，術後4年非症狀性的III級或IV級異位骨化發生率在63％，儘管如此，大部分患者仍對該手術治療效果感到滿意。在一項對72例患者進行的長達2年的隨訪研究中發現，異位骨化的發生率在9.4％，臨近節段影像學可見的退變率為12.5％。因異位骨化導致椎間運動節段運動度減弱的比例在CDR患者佔11-44％。有研究者認為異位骨化示臨近節段退變的一個主要病理學機制，但其對臨床功能預後影響有限。
Sekhon等報道15例再手術患者進行CDR置換術，約6.7％的患者存在術後併發症，如持續性的吞嚥困難，再手術，半脫位或新發的神經症狀等。混合固定設備的應用可以減少非症狀性異位骨化的發生率，而較少出現設備相關的併發症。
目前學界關注的焦點問題由脊柱和神經暴露轉變到了CDR假體磨損上。動物實驗證實，兔子硬膜暴露於鈷及鈦等金屬顆粒後會出現鳥積液中的巨噬細胞增多，在硬膜的組織學檢查中發現硬膜纖維化，炎症改變，巨噬細胞顆粒等改變。局部暴露於不鏽鋼，鈦，UHMWPE等可以導致脊髓及硬膜組織的IL-6表達水平上調。有文獻報道CDR置入術後出遲發異物過敏反應。
效用分析
市場分析報告顯示在2010年左右，CDR手術約為脊柱融合手術的47.9％，年醫療花費約21.8億美元，對美國脊柱疾病治療產生了深遠影響。美國CDR假體花費約4000美元，ACDF花費2500美元，但ACDF術後的高的再手術率和鄰近節段退變率可能從某些程度上增加ACDF術後的潛在花費。
總結
CDR手術可提供確切的症狀緩解效果，並保留頸椎脊柱節段的運動幅度，降低鄰近椎體節段的椎間盤壓力，術後2年-4年置換假體仍可以保持較好的工作狀態。CDR假體單獨使用或聯合ACDF使用對治療多節段頸椎病患者有較好的效果。假體相關的併發症發生率較低，和ACDF相當。儘管假體的花費略高於融合術，但其後期獲得的收益可以從一定程度上抵消前期的花費。目前所有臨床已有的研究報道隨訪時間均較多，以2年和4年多見，後期需要更多大樣本，長時間的隨訪報道。
