近年來，生產生活方式的改變導致頸椎退行性疾病呈高發態勢，且有年輕化趨勢。對頸椎退行性變的治療主要有手術和非手術兩種方式，非手術治療如理療、牽引等僅能緩解患者當前癥狀，不能達到根治目的，相當比例患者需要手術治療。從20世紀60年代開始，頸椎前路減壓融合術（ACDF）作為治療頸椎退行性變的標準術式，取得了良好的遠近期臨床治療效果。國內外大量的文獻報道亦證實：ACDF可有效減輕頸椎脊髓的壓迫癥狀，但同時也因病變節段被融合而致頸椎活動度喪失，相鄰節段應力增加，加速相鄰節段退變等。因此，能夠保留頸椎活動度的人工頸椎間盤置換術（CDR）自問世以來就備受青睞。與傳統的頸椎前路減壓融合術相比，人工頸椎間盤置換是一種新興的頸椎非融合手術方法，能夠實現患者術后盡早下床活動，保留置換節段活動度，減緩了相鄰節段退變，具有明顯的優勢。本文將對人工頸椎間盤置換術的臨床應用及存在問題綜述如下。
產生背景、歷史及臨床應用類型
產生背景 頸椎椎間盤和兩側小關節組成三關節復合體，在保證頸椎活動靈活的同時又限制了頸椎過度的旋轉和屈伸。針對頸椎解剖特點，20世紀50年代由Smith和Robinson等率先提出頸椎前路減壓融合術，經過近半個世紀的臨床應用和研究，已發展成為一種非常成熟的頸椎前路手術方式，成為治療頸椎退行性病變的“金標準”。但也存在問題，如：融合造成頸椎總的活動度減少，相鄰節段退變加速，異位骨化發生率較高，部分患者需要二次手術治療。受人工膝、髖關節研制啟發，能夠保留頸椎活動度的人工頸椎間盤應運而生。其設計理念為用人造頸椎間盤代替纖維環破裂的頸椎間盤，并使用活動結構保留頸椎的正常活動度，達到去除脊髓及神經根的骨性及軟性壓迫、恢復頸椎正常活動的目的。與膝、髖等大關節置換術后依靠關節周圍韌帶及關節囊提供穩定性支撐不同的是，人工頸椎間盤則主要靠自身提供穩定性支撐，因此，人工頸椎間盤基本要求在脊柱穩定的前提下，擁有仿生的旋轉活動中心，保留頸椎適當范圍內的活動度，保持頸椎間隙類生理高度，盡量避免傳統融合術所存在的相鄰節段退變加速等問題，以達到更好的遠期療效。
人工頸椎間盤發展歷史 人工頸椎間盤最早于1966年由Fernstrom使用并報道。作為最早的椎間盤替代物，Fernstrom將由鋼珠和球窩關節組成的不銹鋼球置入切除椎間盤的頸椎間隙，但由于替代物的不穩定和接觸面的應力作用而導致高失敗率。與此同時，ACDF效果卻令人鼓舞并逐漸在臨床流行，人工頸椎間盤的研發在之后20年中陷入停滯狀態。至20世紀80年代，受到人工關節置換巨大成功的鼓舞，人工頸椎間盤的研發再次受到重視。Cummins等通過研發，使用不銹鋼材料制成簡單的具有球窩關節的Bristol型金屬-金屬型頸椎間盤假體，使置入此假體的患者可以保留部分頸椎活動度，但術后也因技術存在缺陷而出現了假體脫位、吞咽困難等諸多并發癥。但此型椎間盤假體經不斷研發改進，最終改進為Frenchay型，并在臨床試驗中取得較好效果。該產品成為美國食品藥品監督管理局（FDA）批準臨床應用的第一種人工頸椎間盤。進入21世紀以來，生產技術和材料的進步以及大量臨床病例的積累，人工頸椎間盤置換術日漸成熟，頸椎人工椎間盤逐漸走向臨床。
臨床應用 作為人體置入物，人工頸椎間盤假體與椎體界面必須具有良好的生物相容性和抗腐蝕性、活動的關節界面應具有耐磨性，同時考慮到頸椎結構小巧，椎管內即為脊髓，一旦假體移位或脫出，會壓迫脊髓神經產生嚴重后果，故假體設計須保證安全，做到固定可靠、不易移位、遠期再次手術時易于翻修。隨著研究的發展，目前已有9種人工頸椎間盤假體通過FDA新醫療器械臨床試驗（或稱器械臨床試驗豁免，即IDE）核準。臨床常用的主要有以下5種：Bryan假體、Prestige-LP假體、PCM假體、Prodisc-C假體、Cervicore假體（圖1）。Bryan假體已于2009年獲得FDA臨床認證，在臨床應用中取得良好的臨床效果，其他假體也相繼通過FDA認證或多中心IDE臨床試驗研究。
目前臨床應用的人工椎間盤假體主要由金屬合金和高分子材料組合而成。按照假體終板界面與髓核材質的不同，可分為：（1）金屬-金屬假體。此類型假體具有比較強的耐磨性，磨損產生的顆粒數目較少，但小顆粒比較多，吸收震蕩能力也較差；（2）金屬-聚合物假體。此類型假體吸收震蕩能力較強，但抗磨損性能較差。
適應證及禁忌證
人工頸椎間盤適應證尚無明確統一的標準 文獻報道一致認為：人工頸椎間盤主要適合椎間隙高度及椎體活動度良好、年齡＜55歲的中青年患者、且不存在明顯椎間隙狹窄、節段性不穩等。總結其適應證為：（1）由退行性疾病引起的頸痛及上肢疼痛，經保守治療6周無效或進行性加重，考慮手術治療；（2）頸椎生理彎曲存在。人工頸椎間盤在設計上模擬頸椎生物動力學，在頸椎生理曲度存在的情況下才能更好的發揮其擬生作用，減少并發癥發生；（3）病變節段位于C3~T1，病變節段的相鄰節段無嚴重退變。一般來講，C2、3、C7~T1節段發生退變的可能性相對較低，手術難度相對較大，人工頸椎間盤置入有一定的困難。但并非認為C2、3、C7~T1為絕對禁忌證；（4）頸椎手術后，鄰近節段退變出現臨床癥狀需要二次手術者。亦有學者認為應用于已經手術融合或自然融合節段的相鄰節段退變造成的頸脊髓壓迫，可以取得同前路減壓相同的效果。
人工頸椎間盤置換禁忌證 （1）頸部軸性癥狀（AS）為唯一癥狀。頸部軸性癥狀是指頸、肩背部的酸痛、腫脹、乏力及活動受限等癥狀，可有明顯壓痛點。AS的癥狀在手術后無明顯改善，會對置換術療效產生干擾，應列為禁忌證；（2）頸椎反曲或后凸畸形。頸椎反曲或后凸畸形會改變頸椎受力點，相鄰椎體應力改變導致相鄰椎體節段退變加速，應列為禁忌證；（3）嚴重的骨質疏松、骨質軟化及骨質缺損。骨質疏松時骨密度降低，假體與椎體連接面融合欠佳，兩側的金屬終板有陷入相鄰椎體的可能，易導致假體下沉；（4）椎體小關節肥大、小關節退變導致的椎管狹窄、椎間隙變窄及關節退化明顯者；（5）需要置換的病變節段≧3個。理論上人工頸椎間盤置換可以應用于每一節段椎間盤，但隨著置換椎間盤數目的增加，對患者頸椎及置換節段的椎間盤空間位置要求會相應增加，手術難度相對增大。或許隨著醫療技術的發展、定位技術的革新，多節段置換會在未來愈發成熟，但就目前技術條件來說，行多節段置換仍需格外謹慎，可暫時列為手術禁忌；（6）椎體節段嚴重失穩及進展期頸椎強制性疾病；（7）對人工椎間盤材料過敏、頸椎結核及轉移性腫瘤者。
臨床療效
臨床療效分為短期療效和遠期療效。療效評價指標主要包括臨床癥狀改善程度（包括疼痛的VAS評分、頸椎功能殘障指數NDI量表、JOA評分和Odom標準評估）、頸椎活動度及相鄰節段退變發生情況。
從臨床癥狀改善程度來看，CDR患者術后恢復較快，術后第3d，患者即可在頸托的保護下下地活動，臨床癥狀改善明顯。隨訪結果顯示，CDR術后患者癥狀改善滿意，臨床治療效果明顯。國內孫宇等對Bryan人工頸椎間盤置換術隨訪結果顯示:JOA評分術后較術前平均改善率為75.0%；頸肩痛及上肢痛VAS評分、NDI評分較前明顯改善；術后臨床癥狀改善明顯。Sasso等報道的對照研究顯示，48個月隨訪時ACDF組總體優良率為72.5%，CDR組為85.1%；CDR組頸部和上肢VAS、SF-36軀體部分得分改善更為明顯。可見CDR在改善臨床癥狀方面具有明顯療效。
從頸椎活動度的保護情況來看，理論上CDR能夠保留頸椎的相對正常活動度，相對ACDF不會增加相鄰節段的應力，延緩了相鄰節段的退變。研究結果表明CDR保留頸椎運動功能方面更優于ACDF。Park等通過前瞻性隨機試驗對比了CDR和ACDF術后患者頸椎動力學改變情況，結果顯示CDR術后12個月頸椎運動角度減少1.8o，相鄰節段運動角度無變化，水平旋轉中心則移位0.1mm；而ACDF組相鄰節段的運動角度有明顯變化，代償性增加1.5o，結果顯示ACDF術后需要相鄰節段運動代償性增加來彌補融合節段運動度喪失。表明在保留頸椎活動度方面，CDR明顯優于ACDF，同時能延緩相鄰節段的退變等并發癥的發生。
相鄰節段退變是指置換節段上方或下方出現椎間盤以及椎間小關節的退變，臨床癥狀與相鄰節段退變程度之間并不對應，患者可以有明顯影像學改變而無臨床癥狀，相反臨床癥狀亦可非常典型而影像學改變卻不明顯。相比ACDF，CDR能明顯減緩術后相鄰節段退變的發生。蔣濤等通過對117例實行CDR患者與137例實行ACDF患者術后隨訪，椎間盤退變的X線評估結果顯示ACDF組相鄰節段退變的發生率和嚴重程度明顯高于CDR組，表明CDR可較好發揮其對相鄰節段的保護作用，延緩相鄰節段退變的發生。孫宇等對25例實施Byran人工頸椎間盤置換術后5年且獲得MRI隨訪患者研究發現，末次隨訪時有14％的椎間盤退變分級加重1級，但無相關臨床癥狀出現，認為CDR術后相鄰節段退變發生率較低，無相鄰節段疾病發生。
單個節段的人工頸椎間盤置換有優良的手術效果，在預防相鄰節段退變方面有著巨大優勢。但在臨床實際中，常有多節段的頸椎病患者，在治療方法的選擇上讓臨床醫生產生迷茫。目前尚未見將多節段人工頸椎間盤置換單獨列組對照研究報道。CardosoMJ以及PimentaL曾報道了多節段人工椎間盤置換術成功率及療效超過預期，但長期效果目前缺乏研究證實。因此，多節段人工頸椎間盤置換療效將成為今后觀察研究的重點。
CDR長遠期療效觀察CDR在短期效果上已經顯示了較ACDF明顯的優越性；但在遠期效果方面，仍缺乏長期大樣本隨訪數據（＞10年）支持。目前存在一些影響CDR長期療效的問題：（1）遠期假體的磨損、骨質溶解以及置入物周圍的免疫反應，是導致手術失敗及相關癥狀出現的重要原因。雖然目前體外實驗結果尚令人滿意，但卻很難精確的模擬體內環境對假體的影響，隨著置入物存留人體時間的延長，許多未知的結果會逐漸出現，因此長期、大樣本量的隨訪十分必要，以明確其遠期療效；（2）假體的沉降也是CDR遠期療效需要關注的問題，隨著患者年齡的增長，骨質疏松癥狀漸加重，骨密度降低，假體沉降發生率會逐漸上升，此沉降率亦需要遠期療效觀察；（3）隨著早期置入人工頸椎間盤患者年齡的增長，人工頸椎間盤假體的使用壽命也逐漸被提上討論日程，當鄰近使用壽命時是否需要以及何時二次手術也逐漸被關注；（4）人工頸椎間盤作為進口產品，價格昂貴且療效存在爭議，其成本-效益曲線究竟如何，需要進一步研究。
由以上療效判斷指標綜合來看，CDR在治療頸椎退行性疾病時，能夠發揮其非融合技術優勢，在治療效果及減緩相鄰節段退變方面均優于傳統的融合術，但在長遠療效方面，仍需要大樣本數據的觀察研究對比。
相關并發癥
主要并發癥有兩類：一類與手術操作有關，如術后血腫、吞咽困難、聲音嘶啞、食管瘺等；一類為與假體相關的并發癥，假體移位、下沉、終板后凸等；以及術后異位骨化等。
與手術操作有關的并發癥 （1）吞咽困難和聲音嘶啞。前者與術后切口血腫、組織腫脹有關；后者包括一過性和永久性損傷兩種，一過性損傷可于術后1個月左右自行恢復，An?derson等對CDR與ACDF術后發生吞咽困難情況進行了對比，242例接受Bryan假體置換的患者，26例出現吞咽困難；而221例ACDF組僅有16例，但此結果受術者操作水平及假體情況影響較大，應有所區別看待；（2）食管瘺。其發生與食管長時間受牽拉或壓迫有關。
與假體相關的并發癥 （1）假體松動、下沉和脫出；（2）置入的假體尺寸不匹配。如人工椎間盤過小，則頸椎穩定性欠佳，且影響頸椎的活動；人工椎間盤過大，則易致假體后緣壓迫脊髓，造成嚴重的后果。此類并發癥的產生雖與假體有一定相關性，但與術者操作水平及患者術后的活動也有關系。
異位骨化（HO） HO指在非骨性結構內出現的異常成骨，是人工關節置換術后常見的并發癥之一。其發生的機制目前尚不明確，一般認為置換節段術前小關節退變程度與術后HO的發生有一定相關性。研究顯示，人工頸椎間盤置換術后異位骨化雖癥狀輕微，不會對臨床療效產生明顯的負面影響，但會顯著影響置換節段活動度。幾項對東亞人群的調查研究顯示，CDR術后HO的發生率處于較高水平，分別達到66.0%、69.6%。國內曹鵬等對人工頸椎間盤置換術后HO發生率以及與小關節退變的相關性進行了研究，在其試驗中，133例實行人工頸椎間盤置換患者，平均隨訪時間2.9年，采用McAffe等分級標準判斷異位骨化情況，結果顯示單節段置換HO發生率17.4%，雙節段置換HO發生率25.4%，此結果與上述東亞人群的HO發生率差異較大，主要考慮隨訪時間較短等因素影響，同時此研究亦表明術前小關節退變與術后HO發生有相關性。
問題與展望
非融合技術是脊柱外科未來的發展趨勢，隨著生物力學與材料科學研究的不斷發展，人工頸椎間盤已展現了廣闊的臨床應用前景。大量的前瞻性隨機對照研究提示CDR具有更好的療效，可成為ACDF的有力補充。然而，仍有一些問題需要解決。
面向國人種群設計 目前臨床應用的人工頸椎間盤全部為進口產品，系列比較完善，但其尺寸主要針對歐美人種設計，與國人在生物力學、假體尺寸方面存在較大差異。且兩種人群解剖差異尚不明確。因此針對國人的頸椎解剖學數據建立相關數據庫，改進現有產品在終板尺寸、假體高度等方面的缺陷，設計與國人椎體解剖學特征相符的人工頸椎間盤假體，滿足不同種群的需要，具有重大意義。2014年6月華西醫院劉浩教授報道首枚國產人工頸椎間盤Pretic-1投入臨床使用，該產品針對國人頸椎解剖特點，歷經多年研制而成，有很好的生物相容性，并降低了人工頸椎間盤單品價格。但該假體目前仍處于臨床試驗階段，遠期療效仍需進一步觀察研究。因此，面對國人種群設計優質廉價的人工頸椎間盤是今后研究的重點。
假體材料的改進 當前臨床使用的假體材料存在明顯缺陷，不能完全滿足臨床需要。如鈦合金承重后耐磨性較差，鈷鉻合金置入后成像欠佳，假體涂層性能亦不夠理想等。開發新的假體材料，并對現有材料改進，將能顯著提高假體產品性能。雖然新型假體材料已經展現了廣闊的前景，但還需要多學科的通力協作，才能取得更大進步。
CDR的適應證與禁忌證 目前CDR尚無明確的統一標準，當前適應證范圍較窄，造成這種情況的原因是：大部分頸椎退行性變患者不同程度地伴有骨質疏松、嚴重節段不穩定、伴退變嚴重的椎間隙狹窄、后縱韌帶鈣化等，因此在實行人工頸椎間盤置換時，必須考慮這些伴發疾病的影響，導致CDR適應范圍縮小且不明確。有必要通過研究明確適應證范疇，選擇合適的患者，明確患者的選擇與術后并發癥的發生相關性，減少術后并發癥。而在禁忌證方面，作為適應證的對立面，亦需要研究明確。也有學者建議將ACDF與CDR聯合研究，進一步探索明確CDR手術的適應證。
人工頸椎間盤置換是新型的非融合技術，有著廣闊的臨床應用前景，代表著頸椎手術的未來發展趨勢。在臨床工作中，應客觀看待其優缺點，結合實際靈活運用。CDR的發展并不代表融合術時代的終結，應將其視為頸椎手術的新思路、新方向、新方法。總結臨床經驗、注重假體研發、加大研究力度，人工頸椎間盤置換術必將取得更大的成功。