腰椎手术后关节突关节自发性融合的研究进展

目的    总结腰椎内固定术后关节突关节自发性融合（spontaneous facet fusion，SFF）的临床研究进展，为进一步开展SFF相关研究提供参考。

方法    广泛查阅近年来国内外相关文献，对腰椎内固定术后SFF的定义、发展变化规律、临床意义及影响因素等研究进展进行总结。

结果    SFF是一种关节间隙消失及上、下关节突骨性融合的现象，融合过程从关节面外层逐渐向中心进展，目前报道的SFF多发生于腰椎后路椎弓根螺钉内固定术后。SFF可增加手术节段稳定性，可能有利于患者临床症状的改善。其发生与腰椎内固定方式、关节突关节骨关节炎、前柱融合、年龄、身体质量指数、AO分型的B型脊柱骨折及固定节段等密切相关。

结论    目前报道的SFF大多数发生于腰椎后路椎弓根螺钉内固定术后，其可增加腰椎稳定性，但发生机制及影响因素有待进一步阐明。

正　文

关节突关节又称小关节，是位于脊柱相邻节段间成对的滑膜关节。双侧关节突关节与前方椎间盘共同构成脊柱“三关节运动复合体”，两者的退变存在相关性[1]。研究发现，脊柱融合术后关节突关节可出现自发性融合（spontaneous facet fusion， SFF）。但目前关于SFF的研究较少，主要发生于一些腰椎内固定术（非关节突关节植骨融合）后患者。本文将从SFF的定义、发展变化规律、临床意义及影响因素等方面，对腰椎内固定术后SFF 的临  床研究进展进行综述。

1SFF的定义

对于脊柱融合，目前临床熟知的是治疗性脊柱融合，是通过椎间植骨融合和/或关节突关节植骨融合来维持手术节段稳定性[2-8]。SFF是指在未进行关节突关节植骨融合情况下，发生的关节间隙消失及上、下关节突骨性融合现象。影像学特征涉及关节融合及脊柱稳定两方面，具体包括上、下关节突骨性融合及融合节段活动度消失；可通过腰椎三维CT及过伸过屈位X线片评估。根据SFF形成原因可将其分为两类：① 一类为手术相关SFF，即在腰椎术后（不涉及关节突关节植骨融合内固定）出现的SFF[9-16]，此类SFF见于以下5种情况：经侧方腰椎椎间融合（lateral lumbar interbody fusion，LLIF）联合后路椎弓根螺钉内固定（pedicle screw fixation，PSF）术后、单纯PSF术后、横突间植骨融合联合PSF术后、腰椎骨折PSF术后、腰椎长节段PSF联合短节段融合术后。以上5种情况均涉及PSF，可见PSF是手术相关SFF的显著特点之一。对于此类SFF可通过以下两种方法进行诊断，Tromme等[11]根据腰椎三维CT横断面关节突关节间隙消失及骨小梁爬行替代的情况将SFF分为3级：1级，无融合（全部关节间隙清晰可见）；2级，部分融合（残存部分关节间隙）；3级，完全融合（关节间隙消失）。另外，Proietti等[17]将Pathria等[18]对骨关节炎分级为Ⅲ级的关节突关节视为SFF。② 另一类为非手术相关SFF，是继发于腰椎滑脱、脊柱侧后凸畸形、强直性脊柱炎等疾病[19-22]。下文主要对腰椎内固定术后相关SFF展开论述。

2SFF的发展变化规律

2.1   SFF的发生过程及时间 

SFF的发生过程可称为“环状融合”，即由关节面外层逐渐向中心融合的过程。有学者称其为“donut sign”，可能是由于关节突关节靠外的区域没有或较少存在软骨覆盖，导致软骨下骨直接接触诱发SFF[10]。

 对于SFF发生的具体时间尚难以界定。有研究认为LLIF联合PSF术后SFF的发生时间与手术节段椎间融合时间类似[10]。现有研究均为回顾性研究，其随访影像学检查不完善且随访时间无统一标准，要明确SFF的发生时间有待进行大样本前瞻性研究。

2.2   SFF的发生率 

由于不同研究的手术方式、评价标准及随访时间等不同，SFF发生率呈现较大差异（3.6%～68.9%）。但总体而言，随着随访时间延长，SFF发生率均呈上升趋势。

 LLIF联合PSF术后SFF发生率较高。Izeki等[10]对31例（79个节段）行LLIF联合PSF的患者分析发现，术后12个月SFF发生率为19.0%（15/79），末次随访时（平均随访时间30.2个月）SFF发生率为58.2%（46/79）；Satake等[23]报道了63例（81个节段）LLIF联合PSF患者术后2年SFF发生率为64.2%（52/81）；Proietti等[17]报道了74例（74个节段）LLIF联合PSF患者术后12个月SFF发生率为68.9%（51/74）。此类手术方式SFF发生率较高的原因可能是，一方面患者大多患有脊柱退变性疾病且合并关节突关节骨关节炎，另一方面是后路内固定同时还进行了前柱撑开融合。而关节突关节骨关节炎和椎间融合都是SFF发生的主要影响因素。

 单纯PSF术后SFF发生率相对较低。Tromme等[11]对148例（1 050个关节突关节）接受单纯PSF治疗的胸腰椎骨折患者平均随访12.3个月，发现关节突关节部分融合27个（2.6%），完全融合10个（1.0%）。Gazzeri等[12]对68例行单纯PSF治疗的腰椎滑脱患者平均随访70.5个月，发现31例（45.6%）出现固定节段融合，其中29例（42.6%）为SFF。Meleis等[9]回顾性分析50例行经皮骨水泥强化椎弓根螺钉内固定术治疗的患者资料，平均随访11.3个月发现23例（46%）出现SFF。Kim等[14]对16例行椎弓根螺钉内固定及横突间植骨融合术（术中切除双侧前内侧关节突关节囊，但关节突关节面保留完好）的患者平均随访35个月，发现术后SFF发生率为68.4%（26/38）。但这一结果应谨慎解读，因为该研究中术中双侧关节突关节内侧缘切除及部分关节突关节去皮质化等处理，可能导致SFF发生率偏高。分析单纯PSF术后SFF发生率低主要原因，可能是患者合并关节突关节骨关节炎的概率较低以及不涉及前柱融合等。

3SFF的临床意义

3.1   对脊柱稳定性的影响 

SFF可增强脊柱稳定性。Proietti等[17]研究表明与椎间融合相比，SFF更能体现手术节段的稳定性；Kim等[14]也认为SFF是反映融合节段稳定性的可靠征象。鉴于此，我们认为SFF可增强脊柱稳定性。目前尚无研究针对SFF患者行过伸过屈位X线片检查来证实其稳定性（平移<3 mm或角度改变<10°）[24]；但Goel等[3，25-26]的研究结果表明，单纯双侧关节突关节固定融合术后手术节段可获得良好稳定性，同理SFF也实现了关节突关节的融合，所以上述推论是合理的。

 SFF的发生可能是椎间融合良好及内固定牢靠的体现。由于SFF发生同时绝大部分伴随椎间融合，所以金属材质椎间融合器内部的融合状况可通过SFF来预测[10，17，23]。牢固内固定是骨融合的必要条件[27]，若无脊柱内固定，SFF将难以发生，反之SFF的发生恰好证明了其内固定的稳定性，这也解释了存在SFF的患者很少有内固定失效发生的现象[9，17]。

3.2   对患者临床症状的影响 

理论上，SFF的发生可进一步加强手术节段稳定性，从而改善患者腰椎节段不稳导致的临床症状，但目前关于SFF对患者临床症状转归的影响仍存在争议。部分观点认为SFF不会对术后临床症状改善造成影响。Satake等[23]将61例LLIF联合PSF治疗的患者，根据融合情况（包括椎间融合及SFF）分为融合组（47例）与非融合组（14例），术后随访2年，发现两组患者疼痛视觉模拟评分（VAS）及日本骨科协会（JOA）背痛评估问卷评分差异无统计学意义。Gazzeri等[12]对68例行单纯PSF治疗的腰椎滑脱患者平均随访70.5个月，发现自发性融合组（31例，包括2例自发性椎间融合）与未自发性融合组（37例）患者随访期间腰部VAS评分及Oswestry功能障碍指数（ODI）均较术前明显改善，但两组间差异无统计学意义；Meleis等[9]也认为SFF对患者术后临床症状改善无显著影响。

 然而部分观点却认为，SFF可进一步加强脊柱稳定性，从而使患者临床症状得到长久改善。Proietti等[17]根据SFF存在情况，将手术节段分为固定节段与非固定节段两种类型，发现固定节段患者的腰部及下肢VAS评分以及ODI均较非固定节段明显改善。

 综上，大多数研究表明SFF对于患者临床症状无明显影响，少部分研究认为对临床症状改善具有积极作用。但目前对SFF的认识尚处于早期阶段，还需要更多研究来明确其对临床症状的影响。 

3.3   SFF对临床治疗的影响及潜在研究意义 

① 关节突关节植骨融合在经椎间孔腰椎椎间融合术中的必要性探索。经椎间孔腰椎椎间融合联合后外侧植骨融合术是治疗腰椎退变性疾病的经典手术方式，其临床效果已得到广泛认可[28-30]。SFF的发生表明在一些影响因素存在情况下，即使不对关节突关节进行任何直接干预，术后也存在自发性融合可能。因此，在经椎间孔腰椎椎间融合术中，可否根据患者SFF发生可能性大小选择性实施关节突关节植骨融合，值得研究。但如何衡量SFF发生的可能性大小，还需要进一步研究。 

② PSF是否是SFF发生的必要条件仍需探索。目前研究显示SFF均发生于PSF术后，但不能证明PSF是SFF发生的必要条件。下一步对腰椎前路或侧前方内固定术后SFF发生情况的研究，将有助于解答该问题。

 ③ 椎间融合与SFF的关系需要进一步研究。目前大多数回顾性研究都证明两者的发生具有相关性，但其发生的先后顺序及因果关系还需要前瞻性研究进一步明确。

4SFF的影响因素 

牢固内固定、良好血供及去骨皮质等是脊柱融合的关键，SFF的发生同样遵循上述规律，同时还受患者年龄、体质量等多种因素的影响。

 ① 脊柱内固定是SFF的重要影响因素。关节突关节在内固定作用下活动度消失，并呈现自发性融合趋势。研究发现犬类动物脊柱内固定术后5个月，关节突关节可发生不可逆转的强直僵硬[31]；同样，人类胸腰椎内固定术后12个月也有类似现象发生[32]。目前报道的SFF均发生于PSF术后，但不同手术方式对SFF的影响可能存在一定差异。Satake等[23]的研究表明，与经皮椎弓根螺钉内固定术相比，传统开放椎弓根螺钉内固定术的SFF发生率较高。分析原因，一方面可能是两者螺钉方向、位置等差异导致经皮椎弓根螺钉不能提供足够稳定性，另一方面是前者关节突关节损伤发生率高于后者[33-35]。此外，在长节段固定联合短节段融合术后SFF发生率较低，Akbarnia等[15]和Gardner等[16]报道其发生率均<5%。 

② 术前关节突关节骨关节炎可促进SFF的发生。Izeki等[10]对LLIF联合PSF治疗的患者研究发现，术前关节突关节骨关节炎Weishaupt分级[36]≥1是SFF影响因素 ［OR=4.770；95%CI（1.54，14.80）；P=0.006 8］；Tromme等[11]也得出了与Izeki等[10]相同的结论。分析原因可能是关节突关节骨关节炎导致了关节软骨及软骨下骨退变。Netzer等[37]对关节突关节骨关节炎患者的关节突关节软骨下骨行组织学切片研究，发现其存在较多巨噬细胞浸润且有新生骨形成；还有研究[1]表明关节突关节骨关节炎可导致关节软骨磨损变薄，甚至是相邻关节面的软骨下骨直接接触。

 ③ 椎间融合可能促进术后SFF的发生。双侧关节突关节与前方椎间盘构成脊柱“三关节运动复合体”，椎间融合后关节突关节随之也可能发生融合。Izeki等[10]发现46例发生SFF的患者中有43例（93.5%）合并前路椎间融合，Proietti等[17]也发现绝大部分患者（72.4%）椎间融合同时伴随SFF；Tromme等[11]也得出了相似结论。上述研究说明前柱椎间融合可能促进术后SFF的发生，但两者关系仍需要进一步探索。

 ④ 高龄可能促进术后SFF的发生。Meleis等[9]研究表明年龄>60岁是发生SFF的影响因素，Tromme等[11]得出了相同结论。Gellhorn等[1]研究表明年龄是关节突关节骨关节炎的重要影响因素，故年龄可能是通过关节突关节骨关节炎间接影响SFF的发生。

 ⑤ 术前身体质量指数（body mass index，BMI）过高可促进术后SFF的发生。Tromme等[11]对采用后路经皮椎弓根螺钉内固定治疗的胸腰椎骨折患者随访发现，术前过高BMI与术后SFF发生相关；Satake等[23]也得到相同结论。产生这一现象的原因可能是上、下关节突之间承受的应力改变，从而促进SFF的发生。

 ⑥ AO分型中的B型脊柱骨折与术后SFF的发生可能存在相关性。Charles等[13]在41例胸腰椎骨折患者中发现，2例B型骨折患者出现SFF。由于B型骨折属于屈曲牵张骨折，可能损伤关节突关节的关节软骨，从而诱导创伤性骨关节炎的发生，间接促进关节突关节融合[11，32]。但在后路椎弓根螺钉内固定相关的关节突关节损伤患者中，仍有可能出现关节突关节创伤性骨关节炎，一些研究表明其与SFF的发生无关[11]。

 ⑦ 固定节段对SFF的影响存在一定争议。Tromme等[11]的研究表明胸椎及胸腰交界处的固定节段SFF发生率较高，但Meleis等[9]的研究结果提示SFF与固定节段位置无关。由于2个研究均为回顾性研究且涉及样本量有限，所以针对固定节段对SFF的影响仍需要进一步研究。

 综上，SFF的发生与腰椎内固定方式、关节突关节骨关节炎、前柱融合、年龄、BMI、B型脊柱骨折及固定节段密切相关。但有些因素对SFF发生的影响还存在一定争议，为了阐明具体影响机制仍需要进一步研究。

5

总结与展望 

综上述，目前对于腰椎术后SFF的报道较少，多见于后路椎弓根螺钉内固定术后，且随着术后随访时间延长，SFF发生率呈上升趋势。虽然腰椎术后SFF可增加脊柱稳定性，但其对于改善患者的临床效果仍然存在争议。SFF的发生受多种因素影响，包括脊柱内固定方式、术前关节突关节骨关节炎、椎间融合情况、患者年龄等，但具体发生机制仍有待进一步阐明。因此，下一步研究应关注以下几个方面：① 开展前瞻性研究，在控制相关混杂因素的条件下，明确SFF对于患者术后临床症状的影响；② 进一步研究SFF的影响因素，明确SFF发生可能性较高患者在经椎间孔腰椎椎间融合术中关节突关节植骨融合的必要性；③ 明确SFF与椎间融合发生的因果关系及时间顺序；④ 探索不同内固定方式对于SFF的影响，重点关注前路或侧前方腰椎内固定术后SFF的发生情况。

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