随着脊柱手术方法的日趋成熟和脊柱内固定器械的不断改善，脊柱融合术的成功率有了明显提高。然而随着应用时间的延长以及临床病例的增多，内固定术后带来的相关问题不断出现，由于脊柱融合术改变了脊柱正常的生物力学环境，各节段所承受应力进行重新分配而造成相邻节段受力增加引起邻近节段退行性变(adjacent segment degeneration，ASD)。
1 脊柱融合术后ASD的发病机制
1.1 邻近节段关节突负荷增加和活动度增大
目前对ASD退变的确切机制还不十分清楚，但在生物力学方面，应力变化在相邻节段退变的发展中有着重要的角色。Lee等[1]在对尸体标本的腰椎多节段脊柱融合研究中发现，当屈曲压力作用使其屈曲20°后伸直至中立位时，每一融合均明确改变相邻节段的局部旋转中心，从而增加邻近运动节段关节突和椎间盘的应力。Ha等[2] 在对狗L～S多节段脊柱标本的单节段融合研究中发现，后路融合术前后人为将其屈曲、伸直及侧屈30°时，邻近节段接触点和关节面负荷变化显著。Ha等[2]还证实，腰椎融合术后邻近节段活动度增大并持续于整个融合骨化过程，后伸时幅度增加62% ，前屈时增加85%，侧弯时增加26%～30%。动物实验研究也证实这一现象。可见脊柱融合术后脊柱的运动学变化是非常显著的，邻近节段活动度增大的累积效应将不可避免地促使ASD的发生及加重。
1.2 邻近间盘内压增高
三维有限元分析表明，在L4～5 椎间盘刚度提高的情况下，邻近节段的椎间盘内压增高。Weinhofter[3]在尸体标本上，以椎弓根钉棒系统分别固定L5～S1、 L4～S1，观察前屈运动时L3～4、L4～5椎间盘内压的变化。结果表明，椎间盘内压增高与前屈度呈线性关系，前屈度越大，椎间盘内压越高。而且，融合节段越多，邻近节段的椎间盘内压增高就越明显。通过对体外实验融合前后的三维有限元分析，证实了融合节段邻近节段的椎间盘内压力增高[4] 。Cunningham等[5]依靠相同运动观察尸体腰椎，结果发现后路内固定融合术后邻近椎间盘内压可增高达45%以上。三维有限元的基础研究也显示椎间盘内压的增高能够引发椎间盘的退变[6]。在对大鼠尾部施以静态压力负荷的体外研究同样证实了椎间盘内压增高可致ASD的不利影响[7]，很可能是因为融合节段后邻近节段活动的转移。
2 影响ASD的因素
2.1 内固定的应用
内固定融合术后临近节段退变的发生间隔期明显缩短。Kim[8]发现椎弓根螺钉内固定术后，影像学诊断为邻近节段不稳的平均时间为25个月，Okuda[9]也发现ASD无症状期的平均时间为26.8个月。相反，在这2个研究中，非内固定融合致ASD的间期分别是8.5年和13.1年。其他研究也证实了应用内固定器械导致早期ASD的趋势。内固定器械致术后迅速强直为加速退变的邻近节段带来更大的应力。僵直的进一步增高同样可以解释后路椎体间融合与内固定并后外侧脊柱融合的高危险性。
2.2 融合节段的位置及数量
Azmi[10] 研究认为ASD在后路腰椎融合上邻近节段、胸腰椎侧凸融合的下邻近节段和前路颈椎融合的上下邻近节段更为常见。在胸腰关节和腰骶关节融合术中发病危险因素最大。在颈椎、邻近节段已经存在退行性改变的单节段融合其发病率危险因素最高。Schlenzka等[11]对101例行后外侧腰椎融合患者进行研究，随访最少6年，发现保留融合节段和邻近节段后路复合结构完整性患者上邻近节段ASD发生率为6.5%，而不保留融合节段和邻近节段后路复合结构完整性患者ASD发生率为24.3%，两者比较差异有统计学意义，并认为破坏棘上韧带或邻近未融合节段韧带附着处棘突，腰椎在屈曲运动时张力带效应丧失，加速了邻近节段不稳的发展。对于融合数量对相邻节段的影响为融合节段越多，越容易引起ASD。长节段的固定不仅增加了邻近节段即刻的运动和负荷，而且增加了所有远端节段的载荷和运动。Nabhan[12]通过对腰椎融合的生物力学研究发现，随着融合节段的增加，邻近节段的活动和椎间盘压力随之增加，减少融合节段的数目可以减少ASD。但也有学者认为，在腰椎单节段融合固定比多节段融合固定更易引起ASD，邻近节段上压力转移是引起ASD的重要因素之一。
2.3 矢状面上曲度
矢状面上曲度的异常同样得到关注。Umehara等[13]用尸体研究了椎弓根螺钉并后外侧脊柱融合术后矢状面腰椎曲度异常的影响，观察到不断增加的负荷改变了椎体后柱和后方的切应力。Kumar等[14]进一步研究83例行腰椎融合术后的患者，发现腰椎矢状面和骶曲度改变者，ASD发生率较高。相反，矢状面上腰椎形态正常的患者，ASD发生率较低。
2.4 邻近节段椎间盘退变
术前邻近椎间盘退变是导致术后ASD的另一因素。Guigui等[15]研究了102例行后外侧融合的患者，结果发现因腰椎狭窄而整合的患者中ASD的发生率较高，这是因为腰椎狭窄脊柱退变以后相邻椎间盘难以承担融合术后不断增加的压力刺激所致。
2.5 患者自身的因素
患者自身同样可以影响ASD的发生，尤其年龄被认为是高危因素，这是因为年老退变的脊柱融合后适应生物力学的改变能力降低。Aota等[16]观察年龄>55岁的患者发生率明显增高，其他临床研究更进一步证明老龄可增加ASD的发生率。骨质疏松也被认为与ASD有关，并且可能是绝经后女性容易发生ASD的重要因素。