慢性腰痛是一个普遍发生的现象，据统计，约40%的成年人一生中某个时段会发生腰痛。1970年，Crock提出椎间盘内破裂的概念，描述椎间盘自身内部结构和代谢功能出现异常，刺激椎间盘内疼痛感受器所引起的不伴神经根性症状的腰痛，并指出IDD引起的椎间盘源性腰痛占所有慢性腰痛的30%~40%。
本文基于国内外椎间盘源性腰痛的研究现状，综合评述椎间盘源性腰痛的病理生理因素和诊断方法，归纳各种治疗方法的特点、应用范围和实际应用中的优势和缺点，总结当前国内外诊断和治疗椎间盘源性腰痛的新方法，并对其发展趋势进行展望。
病理生理
形态学改变 随着年龄增长，椎间盘内纤维环、髓核含水量逐渐减少，使髓核张力下降、椎间盘变薄；同时透明质酸、角化硫酸盐减少，低分子量糖蛋白增加，原纤维变性、胶原纤维沉积增加。这些改变导致髓核失去弹性、椎间盘结构松弛、软骨板囊性变，因而纤维环出现裂隙，最终在外力作用下发生纤维环破裂。其中，由髓核延伸至纤维环外部的破裂成为放射状破裂，与椎间盘源性腰痛关系密切。
细胞外基质的变化 在椎间盘的细胞外基质中，蛋白多糖和胶原纤维占据最重要的位置。前者的亲水能力使椎间盘具有良好的弹性和抗压能力，而后者使椎间盘拥有相当的抗张力能力。在椎间盘退变的过程中，蛋白多糖的数量和质量下降，胶原纤维的种类和含量也有所变化。椎间盘退变早期，机体对椎间盘产生修复作用，使Ⅰ~Ⅲ胶原纤维的含量均增多；随着退变的进展，髓核内胶原纤维成分改变，出现X型胶原，软骨终板Ⅱ型胶原表达明显下降，表明分泌胶原纤维的软骨样细胞表现发生变化。
免疫反应与炎症刺激 椎间盘是体内最大的无血供组织，髓核组织由纤维环包裹并与周围血循环相隔绝，是一种隐蔽的自身抗原。研究发现退变的椎间盘组织中多种细胞因子呈高浓度表达。当纤维环发生破裂时，髓核暴露后被自身免疫系统识别，诱发自身免疫反应，产生白介素、肿瘤坏死因子等致炎物质，其中白介素-1可刺激前列腺素E2和5-羟色胺合成，并且可提高机体对疼痛的敏感性；IL-6可刺激局部炎症细胞聚集、激活和炎症介质释放。而氢离子、PGE2、缓激肽、乳酸等则是直接致痛物质，可从退变椎间盘的裂隙渗漏到盘外，作用于窦椎神经末梢的伤害感受器，产生疼痛或痛觉过敏。
神经生物学作用 椎间盘发生退变后，在纤维环裂隙修复过程中，血管肉芽组织和环壁痛觉神经纤维末梢可沿着裂隙长入纤维环的内2/3，甚至髓核组织中。这种受神经支配的椎间盘是发生腰痛的重要病理基础。长入纤维环的神经末梢是无髓神经纤维，易受到间质变化、炎症介质的刺激，使疼痛信息沿神经感觉末梢传入。受损的脊神经根产生的疼痛信号可增加肌牵张反射活动，同时炎症致痛物质对神经的刺激可增加这种肌肉的牵张反射，从而诱发腰背部肌肉的痉挛性疼痛。
诊断
慢性椎间盘源性腰痛的诊断较为困难。MRI在T2加权相可见椎间盘信号降低，称为“黑椎间盘”。在老年患者，黑椎间盘可能为椎间盘自然退变的表现，诊断意义不大；但在年轻人，尤其是有明确外伤史，持续性腰痛超过4个月的患者中，黑椎间盘具有较大的诊断意义。T2加权相出现于纤维环后外侧的高信号变化称为“HIZ现象”，为纤维环后方血管化肉芽组织被强化，其特异度相对较高，可作为辅助诊断指标。
椎间盘造影术一度被认为诊断椎间盘源性腰痛的重要标准，其评价指标包括造影过程中患者的主观症状、推入造影剂的量和阻力的大小及影像学检查评价等。北美脊柱外科协会认为诱发性椎间盘造影适用于椎间盘源性腰痛，是确诊椎间盘源性腰痛的惟一方法。美国介入疼痛医师协会认为，有充分证据证明椎间盘造影用于诊断慢性脊柱源性腰痛具有较高的准确性。但椎间盘造影阴性同时合并典型的症状和影像学表现时，并不能完全排除椎间盘源性疼痛的诊断；并且由于来源于骨盆区的和腰椎的痛觉传入纤维在皮质定位上相近，很多患者难以区分造影剂诱发的疼痛和源于骶髂关节部位的疼痛，对多节段退变者更难以识别责任节段；对非脊柱源性腰痛的患者甚至正常人进行椎间盘造影也可能诱发所谓“一致性疼痛”；对多节段退变者更难以识别责任节段。以上因素均影响椎间盘造影的可靠性与特异性。Carragee等比较32例单节段诱发性椎
间盘造影阳性患者与34例单节段腰椎病变患者，发现椎间盘造影的阳性预测率为50%~60%。美国疼痛协会认为椎间盘造影敏感性、特异性和预测价值的证据不足，因而不推荐其作为诊断性试验。研究和完善一种更为可靠和特异的诊断系统将是未来研究的重点。美国神经外科医师协会的指南指出，单独的椎间盘造影试验结果并不足以制定治疗方案，并提出椎间盘内阻滞可能在诊断椎间盘源性腰痛方面较优。
治疗
椎间融合术 椎间融合术经历了从前路椎间融合术、后路椎间融合术向经椎间孔椎间融合术的发展，近年来出现了极外侧椎间融合术。器械方面，椎弓根钉杆系统和椎间融合器的发展使椎间融合的成功率明显提高。ALIF经椎前入路，避免牵拉硬膜囊和神经根，保护椎板、小关节等后柱结构的完整性。但由于缺乏后方支撑，容易发生椎间融合器下沉等并发症；此外，前方入路可能引起腹膜后器官、重要血管、交感神经丛损伤。随着椎间融合器及骨诱导材料的改进，ALIF融合率已有明显改善。
PLIF需经椎管放置椎间融合器，在前柱和中柱以融合器和后外侧植骨实现融合，在后柱以钉杆系统使脊柱稳定，最终实现椎间融合，但PLIF术中可能对硬膜囊和神经根造成过度牵拉，导致术后出现神经根刺激症状。TLIF由Harms等在改良PLIF的基础上提出，经单侧椎间孔植入椎间融合器，无须进入椎管，避免了椎板切除和对韧带的破坏，对脊柱稳定性的影响降低，同时减少了对椎管的干扰，避免过度牵拉对神经根造成损伤。其局限性主要在于无法解决椎管内压迫。
XLIF是近年来出现的融合技术，通过脊柱侧方腹膜后间隙、经腰大肌到达脊柱前柱，可保存前、后纵韧带以及后方的椎间小关节，最大限度地保护处理节段的稳定度，同时能允许较大面积与体积的椎间融合器置入，分散终板载荷应力，减少融合器下沉的发生率，有研究指出XLIF可获得与传统腰椎前路椎体间融合相似的疗效。目前，椎间融合术已成为治疗椎间盘源性腰痛的金标准，但临床随访结果提示仍存在融合失败、慢性疼痛、相邻节段退变等晚期并发症。
假体置换术 假体置换术利用人工假体恢复椎间隙的高度和病变椎间盘的生物力学结构和负载能力，以达到节段性稳定和节段性运动的目的。该技术不仅恢复腰椎自然负重及运动功能，不增加相邻节段的应力载荷；而且彻底清除椎间盘组织，消除炎性刺激和自身免疫性反应，从而解除疼痛症状。椎间盘源性腰痛是假体置换的最佳适应证。
1956年Steenbrugghe首次提出椎间盘假体的概念，并于20世纪70年代首次将人工全椎间盘置入黑猩猩体内。假体置换包括髓核置换术和人工椎间盘置换。目前PDN产品逐渐趋于和人体髓核的生物力学接近。PDN的适应证有一定局限性，即必须要求纤维环完整，以避免假体脱出。ADR能保持椎体生理状态下的活动度，使应力通过椎间盘传递，避免椎体后柱异常活动，可在体内长期留存。目前临床使用的椎间盘假体材料多由钴-铬金属板和聚乙烯构成。
Charite假体由超高分子量聚乙烯制成，该假体一个有双凸面、可滑动的内核，安放在两个钴铬钼合金盖板间，假体间限制性较小。Maverick假体在上下两个钴铬钼合金之间也采用球窝关节设计。Prodisc假体中超高分子量聚乙烯制成的核心固定于下终板，上表面呈凸面，与上终板的凹面形成球窝关节，假体间限制性较大。研究发现，人工椎间盘假体的并发症除了与前路手术有关并发症外，还包括一系列与植入物相关的并发症。主要包括假体松动、假体移位、假体力学失败、假体周围碎屑、假体周围骨化形成、骨溶解、自发性关节强直、节段性活动丧失等。和椎间融合相比，假体置换作为一种新的技术，更符合人体生理环境。Thavaneswaran指出，在短中期内人工椎间盘置换与腰椎融合术的安全性和疗效相仿。但假体置换的适用范围明显小于椎间融合，且目前尚无足够证据证实其远期疗效优于椎间融合。
经皮椎间盘减压术 经皮椎间盘减压术主要包括化学融核、经皮髓核吸除、激光切除髓核、射频消融及电热疗法等。相比于开放手术，微创手术不剥离椎旁肌，保留棘上、棘间韧带和部分上、下关节突以及未破损的纤维环和后纵韧带，尽可能不破坏脊柱的稳定性。研究表明微创手术可降低早期退变的椎间盘内压力、缓解疼痛，但不同术式各有局限性。椎间盘内射频消融及电热疗法的原理均为通过热量破坏髓核，同时进行去神经支配，从而减少感觉感受器数量。其局限性主要在于难以彻底减灭痛觉感受器，并且消融的热能可能损伤邻近组织。Kapural的研究显示椎间盘内射频消融术后患者症状可改善，并维持到6~12个月。对于年龄较小、单节段退变的患者，经皮椎间盘减压可能推迟甚至避免椎间融合术。
动态固定系统 动态固定系统分为非融合的动态固定和融合的动态固定，前者指通过植入物在不植骨融合的情况下帮助脊柱运动节段运动和改变负荷传递，其目的是改变运动节段承载负荷的方式，控制节段间的异常活动，保持节段生理载荷的传递，达到缓解疼痛并预防邻近节段退变；后者使腰椎达到即刻的稳定性和促进固定节段的融合，可有效分散内固定负荷传导。
Sengupta根据设计和作用原理不同，将动力稳定系统分为4类：①棘突间分离装置，包括Minns硅酮分离装置、Wallis系统、X-stop系统、Conflex系统等；②棘突间纽带装置，包括LOOP系统、弹性纽带；③经椎弓根钉纽带装置，包括Graf纽带Dynesys系统、FASS系统，其中FASS系统通过杠杆连接在相邻椎弓根螺钉上撑开后纤维环，由此杠杆可将后方的压应力转换为前方的牵开力，以此撑开前方纤维环，降低了前方载荷，克服了直接使用韧带不能分担椎间盘后方载荷的缺点；④经椎弓根钉半刚性装置，主要通过改变连接杆形状使固定节段保留一定的活动度，例如DSS系统。其中DSS-Ⅰ系统椎弓根螺钉间的连接杆呈“C”形，DSS-Ⅱ系统的连接杆呈螺旋形。两种弹簧都是借助椎弓根钉固定于腰椎椎体上。弹簧预先存在的张力可转换成椎体间的牵开力从而使椎间盘减压，同时它的弹性还允许固定的节段间有一定程度的活动。研究发现，动力性全固定装置与半刚性固定装置在相邻节段均未产生明显生物力学改变。
生物学治疗 生物活性物质注射：适用于干预早期退变椎间盘，可促进椎间盘内细胞增殖，促进细胞基质合成，理论上可重建椎间隙高度。活性物质的种类包括转化生长因子-β、内皮生长因子、碱性成纤维细胞生长因子、骨形态发生蛋白、重组人生长分化因子-5等。目前也有研究者尝试联合应用多种生长因子对椎间盘炎性腰痛治疗，称为鸡尾酒疗法。其局限性在于体内半衰期短、价格昂贵、需多次注射；同时椎间盘退变导致的软骨终板硬化使得营养供应无法满足椎间盘细胞合成的养分供应需求等。也有研究提出采用富血小板血浆作为生物活性物质注射。其在体内激活后可释放血小板衍生生长因子、上皮细胞生长因子、TGF-β、VEGF、EGF等生长因子，促进纤维环细胞的增殖分化和基质合成，同时能对抗TNF-α和IL-1等炎症介质。目前生物活性物质注射在动物体内实验取得良好效果，但用于椎间盘源性腰痛临床治疗则少有报道。
基因疗法：其理念为通过转基因治疗，调节基因编码某些细胞因子或转录因子，如BMP-2、BMP-7或LMP-1基因，使细胞内合成相关基质蛋白的基因重新编码蛋白质从而调控细胞自身或周围细胞分泌多种基质蛋白。可利用腺病毒等基因载体将其转染至髓核细胞，其表达有较好的稳定性。Damle成功将转染后的骨髓基质细胞移植入小鼠椎间盘。目前基因治疗椎间盘退变尚处于早期的实验阶段，在基因和载体的选择方面、安全性和稳定性的验证方面都缺乏足够的实验依据，并且产生病毒蛋白诱导免疫反应也是难题之一。
细胞移植：细胞移植是干预中晚期退变椎间盘的一种理想方法。因为髓核细胞获得非常困难且体外增殖能力有限，多采用间充质干细胞替代，但存在的问题是目前实验动物椎间盘退变模型难以确切模仿体内环境，且MSC可能向椎间盘前外侧渗漏，造成异位骨化。组织工程学治疗：目前研究热点集中在复合种子细胞、生长因子及生物学支架治疗椎间盘退变。Lee等以去端肽胶原作为支架，在TGF-β1和BMP-2的干预下培养髓核细胞，结果表明髓核细胞在转录和翻译水平均表现出了较强的合成代谢活性。目前椎间盘组织工程学治疗在临床应用的试验开展很少，其方法和技术还在进一步研究之中。
展望
椎间盘源性腰痛所致功能障碍将是日益严重的公共健康问题。微创手术治疗是椎间盘源性腰痛治疗的发展方向，其远期疗效仍需要长期临床随访确定。椎间盘置换需开发新材料与结构，使其更符合椎间盘生物力学特性，同时观察其远期疗效。利用组织工程，尝试开展采用基因治疗以及基于蛋白生长因子的治疗，明确种子细胞移植后的表型变化以及细胞因子和相关基因的表达，是以后临床和基础研究的重点方向。
来源：中华骨与关节外科杂志2015年12月第8卷第6期
