脊柱外科发展历史

西方神经脊柱外科发展历史介绍

方铁北京儿童医院儿童功能神经外科方铁

神经脊柱外科是指神经外科医生从事的脊柱外科部分，实际上涵盖了整个脊柱外科范围。脊柱外科作为神经外科和骨科学的一个重要组成部分目前还没有完全独立成为一个完整的三级学科，因此没有一个完整的学科定义，实际工作由神经外科医师和骨科医师共同开展。神经脊柱外科是神经外科的主要组成部分，亦是神经外科中发展最为迅猛的一个分支。在美国和欧洲以及部分亚洲国家中，神经脊柱外科是神经外科医生的主要工作领域，约占据神经外科日常工作的50-70%。然而在我国，神经脊柱外科一直被神经外科医生所忽视，脊柱外科的绝大部分工作被骨科医生所占据。直到近些年，一些神经外科中的有识之士开始重视神经脊柱外科的发展。本文将比较系统的叙述西方脊柱外科尤其是神经脊柱外科的发展历史，通过回顾西方脊柱外科发展历史希望对我国神经脊柱外科发展提供一些有益的借鉴。

 一．脊柱外科发展的古代历史

脊柱疾病的治疗历史可以追溯到古代埃及。公元前1800年的古代埃及医学文献中记载了48例关于外伤患者的治疗过程，其中有4例是脊柱外伤的患者[1,2]。通过文献中的叙述可以看出古代埃及人已经了解脑和脊髓外伤同肢体功能障碍间的相互关系。古埃及人认为完全性的脊髓损伤是无法恢复的，只有不完全脊髓损伤才是可以治疗的。他们的治疗方法是保持患者俯卧位，并给予患者新鲜的肉类食物和蜂蜜治疗。

公元前800年左右，古希腊出现了亚里士多德学派。亚里士多德学派重视尸体解剖和教学。同时，当时的古希腊战争非常频繁，出现了很多的脊柱损伤患者。希波克拉底建议通过使用支具固定脊柱损伤的患者，并通过重力给予患者牵引；他同时建议使用手法复位脊柱损伤的患者。当时的医生将注满水的山羊膀胱放置在脊柱固定支具和病人身体间，以防止支具压迫患者身体。希波克拉底已经充分认识脊柱损伤同瘫痪和尿潴留之间的关系。

古罗马的Galen(公元129-200年)是亚里士多德学派的忠实继承者。因为他是角斗士的治疗师，因此经常能够接触到许多严重的脊柱损伤患者。Galen首先提出根据肢体功能损伤的程度进行脊柱损伤分级，并首先命名了脊柱畸形的医学学术术语，比如脊柱侧弯、脊柱前突和脊柱后突。Galen首次提出使用外科手术取出脊柱和脑外伤的骨碎片来治疗外伤，他认为化脓感染是伤口愈合良好的表现。

埃吉纳的保罗（公元625-690年）是古代脊柱外科手术的最早实践者，他撰写了古代西方最著名的医学百科全书，术中继承了Galen的理论并总结了古代希腊医学的成就。保罗切除脊柱椎板并取出骨碎片治疗脊柱外伤，他设计制造了一系列手术工具，包括使用烧红的铁烙铁进行止血。

在罗马帝国灭亡后的一千年左右时间里，西方医学中的脊柱外科部分没有什么实质性的发展。在这个时间段内，阿拉伯医学取得了相当程度的发展。阿拉伯帝国首都巴格达的Avicenna认为在医学教育中床边授课非常重要，他制定了一系列的医学治疗标准。Avicenna绘制了详细的图解说明如何给予脊柱损伤患者进行外固定和牵引。但是，Avicenna坚持认为手术并不能治疗脊柱损伤。

12世纪在意大利出现的文艺复兴促使脊柱手术再次兴起。意大利Salerno学派的领导者Roger撰写了中世纪欧洲最为著名的外科手术学“外科手术实践”，这本书后来被美国神经外科之父Cushing教授收藏。其后，来自意大利博洛尼亚的Theodoric（公元1205-1298年）完成了另外一本影响深远的外科手术学[3, 4]。Theodoric 详细描述了如何检查脊柱损伤患者。他也认为化脓意味着伤口愈合良好；Theodoric使用白酒预防伤口感染，但是这种方法在当时并不被大多数学者认同；而真正的手术无菌原则开始于20世纪初法国的Lister医师。为了帮助患者更好的耐受手术，Theodoric使用浸泡了、白酒、铁杉、亚麻和桑椹的棉球堵在患者的鼻孔。Theodoric使用外固定夹板结合牵引来恢复脊柱骨折后的脱位，实际上这种方法已经和现代脊柱损伤的治疗方法很相似了。

二．近代脊柱外科的发展历史

直到19世纪，脊柱外科技术都没有取得实质性的进展。1500年前埃吉纳的保罗提出的椎板减压取出骨折碎片手术仍然被认为是非常危险而致命的手术。1820年，苏格兰著名的外科医生John Bell的话代表了当时大多数医生的观点“脊柱手术仍然只是个梦想”。他的弟弟同时也是外科医生的Charles Bell认为椎板切除造成的疼痛给患者带来了可怕的结果。1814年，Henry Cline 给予一例胸椎骨折脱位完全瘫痪的患者切除骨折棘突，术后患者迅速死亡。当时几乎整个欧洲的医生都在批判Cline医生，这也造成了整个19世纪脊柱外科手术发展几乎陷入停滞。在当时，最主要的问题是没有合适的镇痛药物。这使得外科医生不得不匆忙尽快完成手术，手术常常是草草收场，这难以避免在手术中出现很多失误。脊柱手术在当时也被认为是一种非常不人道的手术。

脊柱外科加速发展开始于英国的Percival Pott 医师。Pott医师发现结核是造成脊柱感染形成脊柱脓肿的最主要原因。在伦敦，他报道了通过脊柱清创治疗脊柱结核的良好效果。在同一时期，法国的Louis Pasteur创立了细菌学，Joseph Lister提出了无菌手术的概念，美国佐治亚州的Crawford Long开始使用乙醚麻醉。1895年12月22日，德国医师Wilhelm Roentgen发现了X射线，此后X射线很快被用于脊柱成像中，脊柱外科开始了真正意义的快速发展。

1829年5月，美国肯塔基州的外科医生Alban Gilpin Smith是自1500年前埃吉纳的保罗后首次报道成功使用椎板减压治疗脊柱外伤的医师。[5] Smith报道椎板减压术后，患者神经功能恢复。英国神经外科医师Victor Horsley 常常被认为是脑外科手术的先驱。实际上，Horsley在脊柱外科领域也做出了突出的开创性的贡献。1887年，在英国伦敦的皇后广场医院， Horsley实施了第一例成功的椎板切除脊髓肿瘤切除术，术后患者完全康复。Horsley 首先将无菌骨蜡用于止血，并使用深度麻醉和专用的脊柱外科手术器械。1895年, Horsley报道了7例椎板切除手术 [6]。尽管在这些患者中有一例死亡，但其余患者都获得了良好的疗效。

三．现代脊柱外科的发展历史

进入20世纪后，脊柱结核以及其造成的脊柱畸形和脊柱外伤仍然是脊柱外科医生面对的主要疾病；Pott提出的脊柱清创仍然是最主要的治疗手段。1915年哈佛大学医学院和附属麻省总医院培养的Fred Albee医生首先提出后路脊柱融合手术。Albee医生在1915年出版了著名的骨移植手术学著作。因为Albee医生童年时候生活在农场里，他接触了很多关于植物嫁接的知识，因此他将植物嫁接理论应用到骨移植实践中。Albee 使用自体的胫骨移植到脊柱棘突间进行脊柱融合以纠正脊柱结核造成的脊柱畸形。Albee强调使用自体骨或者来源于近亲的骨的必要性。同时他也了解去除骨皮质对于骨融合的必要性。更为难得可贵是他已经了解骨的生物力学规律Wolff定律-也就是骨的受力促进骨的生长，并造成骨的从新塑形。

尽管人们常常认为哈佛大学附属麻省总医院神经外科医生Mixter首先摘除椎间盘治疗椎间盘突出造成的坐骨神经痛，并开创了脊柱退行性变的外科治疗[7]。但是实际上，美国著名的神经外科医生Walter Dandy早在Mixter的报道前5年就报道了2例经硬膜内切除椎间盘治疗椎间盘突出。在术前，Dandy认为在脊髓造影中突出的椎间盘是一种“肿瘤”。手术缓解了患者的症状。Dandy认为突出的椎间盘是由于外伤造成，而且这种外伤往往很轻微但是是一种反复的外伤[8]。

在脊柱退行性变的外科治疗中，美国的神经外科医生Ralph Cloward被公认是真正意义上的开创者。Cloward 是美国夏威夷的第一个神经外科医生。在第二次世界大战日本空袭珍珠港后，Cloward参与了战地救治伤员。他曾经在4天里实施了40例开颅手术治疗脑外伤，战后他受到罗斯福总统的嘉奖。Cloward 是一名天才的神经脊柱外科医生，他开创性的开展了后入路脊柱椎体间固定，因此也被认为是“后入路椎体间固定之父”。在1943年，他首先报道了他的后入路脊柱椎体间融合的手术结果。尽管Cloward报道的手术疗效很好，但是在当时只有很少的医生能够取得相似的手术疗效。直至20世纪80年代这种技术才真正得以普及。在1958年，Cloward报道了使用前路颈椎减压融合手术。这种技术在当时没有被人们重视。当时大多数脊柱外科医生更倾向于使用传统的后入路Scoville技术（这个技术也由神经外科医生提出）。Cloward认为，同后入路相比，前路手术有着更为广泛的适应症。经过时间的检验，最终人们证实前路颈椎减压融合手术是脊柱外科领域最为完美的一种微创手术。

随着影像学技术的发展，许多新的手术入路被陆续提出，这包括经口腔入路、经胸骨入路、肋骨横突切除术、侧方椎管外入路、经腹腔入路和经胸腔入路。生物力学以及材料科学的发展促进了脊柱内固定技术的飞速发展。美苏冷战的开始在极大程度上促进了材料科学的发展。尤其进入60年代后，美苏双方均在航天材料上投入了极大的人力物力。钛合金材料最初被应用在航天发动机中，后来被应用到脊柱内固定系统中。在60、70和80年代脊柱内固定的发展过程中，骨科医生做出了重大的贡献。然而，在这个发展过程中神经外科医生并没有做出太多的贡献。

直到20世纪50年代，脊柱侧弯的结果一直非常不理想。美国得克萨斯州休士顿的骨科医生Paul Harrington 设计的钩杆内固定系统的出现彻底的改变了脊柱侧弯的治疗结果。Harrington固定系统的基本原理是拉长脊柱侧弯的凹面。实际上Harrington最大的贡献在于他阐明了脊柱融合速度同内固定器械疲劳间的相互关系。Harrington系统主要的不足在于只能用于后入手术，脊柱融合节段较长，容易出现钩杆滑脱。

1964年，澳大利亚悉尼的骨科医生A.F.Dwyer设计出经腹侧入路的脊柱内固定系统[9]。Dwyer系统的主要原理是压迫脊柱侧弯的凸面， 因此融合节段更小。早期系统是钉缆多节段固定系统，固定范围需要超过侧 突的节段。Dwyer系统最大的问题在于没有在头尾方向施加拉力，因此常常会出现脊柱后突。Klaus Zielke在 Dwyer 内固定系统中使用有弹性的顶棒系统，这样能更好的控制矢状面上的平衡。墨西哥的Eduardo Luque 引入了节段性固定概念。通过使用椎板下钢丝， L-形棒，交叉固定来到达节段性固定。法国Cotrel和Dubousset内固定系统的引入使得脊柱侧弯的治疗出现了飞跃。Cotrel和Dubousset内固定系统使用椎弓根钉，钩杆和交叉固定，第一次在脊柱的冠状、矢状和水平面三个平面上来纠正脊柱畸形。Cotrel 和Dubousset 系统在冠状面和矢状面上提供了最大的刚性固定。

直到20世纪80年代神经外科医生才开始真正涉入脊柱畸形纠正和脊柱固定领域中。在颈椎手术中，越来越多的颈椎外伤由神经外科医生治疗。美国神经外科医生Caspar, Cooper, Sonntag和 Haid 领导了这一变革。神经外科医生通过使用钢丝固定技术以及颈椎侧块固定和前路钛板固定技术取代了骨科医生传统保守治疗使用的牵引和外固定技术，这使得患者能够更快的康复和恢复正常生活。

脊柱外科的发展有时也来自于偶然因素。酷爱马匹的美国肯塔基州的骨科医生George Bagby 成功的使用圆柱样的金属笼植入马的颈椎椎体间以稳定颈椎治疗一匹赛马的颈椎病。这种创造性的想法很快引起骨科医生和神经外科医生的注意。在其后的第二年，美国骨科医生Michelson，Ray和Kuslich就设计出在人体使用的椎体间融合器。1996年，美国FDA批准将椎体融合器在人体使用。Michelson医生将其椎体融合器的专利以10亿美元的价格出售给Medtronics公司。

很快，众多神经外科医生和骨科医生设计出多种椎体融合器，不同材质（包括钛、不锈钢、钴铬和聚醚醚酮）的椎弓根钉、胸腰椎固定板。符合人工力学的颈腰椎人工椎间盘被大量用于临床。经过40多年的研究，重组人骨合成蛋白-2也最终被应用于临床，这极大的提高了脊柱融合的成功率。

1977年，瑞士神经外科医生Yasargil将手术显微镜引入椎间盘切除手术中，带来了显微椎间盘切除的概念，明显的提高了手术效果[10]。骨科医生和神经外科医生互相借鉴技术极大的促进了脊柱外科的发展。1992年，美国的骨科医生Kambin首先将关节镜用于后外侧入路椎间盘切除手术中，提出微创内窥镜椎间盘切除术的概念[11]。这种技术有着微创的优势，但是也有明显的不足，比如手术适应症较窄，工作管道较小造成视野暴露有限以及技术不宜掌握等。1997年，美国神经外科医生Foley提出显微内镜椎间盘摘除概念，将管状牵开系统和内窥镜引入脊柱手术中。这一系统有着多种口径的工作管道，可以使用内窥镜也可以使用手术显微镜[12]。这种技术很快得到大多数脊柱外科医生（包括骨科医生和神经外科医生）的认同，获得了广泛的使用。其后，这种技术又被应用到微创脊柱固定和脊柱肿瘤手术中，获得了越来越大的应用范围[13,14]。

总结

西方的脊柱外科已经发展到了微创时代，在神经外科医生和骨科医生的共同努力下取得了非凡的成就，正在逐步发展成为一个独立的学科。回顾西方国家脊柱外科发展历史，我们需要思考很多很多。西方国家脊柱外科的发展中，神经外科医生发挥了重要的作用，同时脊柱外科也成为神经外科领域中最为重要的部分。正向美国的神经外科医生Richard Bergland在新英格兰杂志上发表题目为“神经外科可能消亡”的文章中所说“神经外科医生必须开展脊柱外科，否者神经外科将面临严峻的领域萎缩的问题”。西方的神经外科早已将脊柱外科看成神经外科中的一个最为重要的部分。借鉴西方国家神经脊柱外科发展的经验，对我国脊柱外科尤其是神经脊柱外科的发展会带来有益的帮助。

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