最早的頸椎人工椎間盤置換見於五十年代Fernstrom 不鏽鋼小球的應用。1969年McKenzie 也把這種小球應用在臨床進行了嘗試。另外兩位南非醫生Reitz 和Joubert 在1964年對頑固性的頭痛及頸肩痛的病人也做了這種所謂的Fernstrom 氏假體置換的手術治療， 但沒有長期隨訪的報道。頸椎人工椎間盤研究的重大進展是1989年英國西部港都Bristol市的Frenchay 醫院Cummins 醫生研發的一種假體，由不鏽鋼所製成並以螺釘固定在椎體上，在相應的節段活動範圍不受限制。 Bryan頸椎人工椎間盤是由金屬對聚合物的密封的結構而組成的。其中的聚合物髓核既能承載負荷又具有一定的彈性，且具有各種不同的旋轉軸。Bryan 假體不需要額外的特殊固定。於2002年在FDA的指導下在美國境內開始臨床試驗。
頸椎人工椎間盤置換術的基本原理和優點
一、防止相鄰節段退變及病變的發生
回顧性影像學研究發現ACDF術後許多患者在其融合區的相鄰節段出現了退行性改變。在一項對180例ACDF患者隨訪超過5年的研究中共發現有92％的患者在鄰近融合區的節段出現了新的退變或原有退變加重。最近的一組44例接受前路頸椎次全切除植骨融合的患者，平均隨訪18個月後進行MRI檢查，有75％的患者在融合區的相鄰節段出現了新的退行性改變。儘管這些患者中的大多數雖然出現影像學改變（特指相鄰節段退變），但均未表現出明顯的臨床症狀。
相鄰節段病變的概念，特指頸椎前路融合術後由於融合區相鄰運動節段退變而引起的神經根病或脊髓病。Hilibrand等人對409例頸椎前路融合而未行內固定的患者進行了總結，其中的374例隨訪21年。他們發現症狀嚴重到需要再次手術的相鄰節段病變，以每年2.9％的相對恆定的比率發生。C5-C6和C6-C7是最容易發生相鄰節段病變的節段。他們認為頸椎前路融合術後10年內，約有超過1/4的患者會出現相鄰節段的病變。
相鄰節段出現的退行性改變是否是融合區相鄰節段機械應力增加的結果，或者這些改變僅僅是退行性疾病本身自然病程的表現，目前尚無定論。很有可能兩種因素在相鄰節段病變的發病學中均起作用。對一組因頸椎外傷應用鋼板內固定的ACDF患者隨訪5-9年後發現，有60％的患者出現不伴臨床症狀的相鄰節段退變。在這樣一組術前並不存在退行性脊柱關節病的患者中，相鄰節段退變如此高的發生率表明了融合對相鄰節段意義。但是必須指出這些患者中出現的相鄰節段退變也可能和內固定的不當使用有關。Park和Riew就曾經對因頸前路鋼板覆蓋相鄰椎間隙而出現相鄰節段骨化的情況作過描述。
多項研究顯示融合節段運動功能的喪失對相鄰節段會產生生物力學上的負面的影響。頸椎活動時相鄰節段動度代償性的增加以及相鄰椎間盤內壓力的增高，皆可作為這種影響的表現而被定量測出。兩項測量屍體模擬ACDF前後C5-C6相鄰椎間盤內壓力的研究，均顯示頸椎屈伸時上下相鄰椎間盤內壓力都有增高。Dmifriev等人發現C4-C5的椎間盤內壓力增加48％，C6-C7則增加125％。Eck等人發現，C4-C5的椎間盤內壓力增加73％，而C6-C7則增加45％。
其它對屍體的測量研究同樣發現鄰近融合區的節段動度有所增加。Eck等人發現頸椎屈曲時上下相鄰節段的動度均有增加，而上方相鄰節段的動度增加更多。頸椎後伸時，更多的動度增加則出現在下方相鄰節段。Summers等人發現兩節段融合和單節段融合相比，前者相鄰節段動度有更多的增加。Fuller等人的研究顯示，非融合節段屈曲動度的增加與頸椎矢狀面的總體活動度一致。他們還發現融合區上下相鄰節段動度的增加較為均衡。
另有一些對屍體的研究則認為應用C-TDR可消除融合對相鄰節段造成的不利的生物力學影響。Dmitriev等人發現PCM假體的相鄰椎間盤內壓力要比融合區的相鄰椎間盤內壓力小得多。正常脊柱和植入頸間盤假體的脊柱相比，兩者的椎間盤內壓力在任何負載條件下均無差別。兩項分別採用兩種不同頸間盤假體（Prestige I和ProDisc-C）的研究結果均顯示頸間盤假體確能維持頸椎正常的運動狀態。融合術造成融合節段動度喪失，作為代償其相鄰節段動度則會增加。C-TDR並不改變頸椎運動模式，無論是在置換節段或在其相鄰節段。
上述在屍體上獲得的生物力學研究發現已經為臨床研究的結果所證實。Wigfield等人在他們的一項前瞻性隨機化研究中，將行單節段C-TDR（12例，Prestige I）和單節段融合術（13例）的兩組患者就其相鄰節段動度的改變進行了比較分析。同術前相比融合組在術後6個月時相鄰節段動度增加5％，12個月時增加15％。動度增加主要出現在術前為正常形態的相鄰椎間盤水平。術後1年時，融合組相鄰節段動度的增加明顯高於C-TDR組。他們同時也發現C-TDR組同術前運動範圍相比，相鄰節段動度輕度減少。尚不清楚C-TDR術後相鄰節段動度減少的意義所在。另外，Duggal等人發現行單節段C-TDR的患者（C6-C7，Bryan間盤），術後頸椎正常的生理活動得以恢復。同術前相比，C-TDR置換節段及其相鄰節段動度均未改變。
最近的一項有關相鄰節段退變發生率的前瞻性研究的結果可作為臨床證據以支援C-TDR可有效防止相鄰節段退變或病變發生的觀點。研究物件為兩組行單節段頸間盤切除的患者。一組187例採用椎間融合器（cage）行融合術，另一組80例應用C-TDR（Bryan）。兩組均按同樣的方法進行隨訪。隨訪2年時，融合組有27％的患者出現新的椎間盤退變的影像學改變，而C-TDR組為14％。頸肩臂疼痛的出現率，融合組32％，C-TDR組1％。因相鄰節段退變而再次手術的情況兩者相似，融合組3.2％，C-TDR組2.5％。由於該項研究未採用隨機化原則，故僅作為參考依據而不能作為定論對待。另外作者也未就C-TDR組節段動度保留的量值和相鄰節段退變的發生是否具有相關性作出分析。只有在長期隨訪中，堅持將C-TDR和ACDF進行前瞻性隨機化的對比研究，才能明確C-TDR是否能有效防止或減少相鄰節段病變的發生。
（二）避免假關節形成
ACDF術後假關節的發生率取決於患者自身或患者外的多種因素，如吸菸量、抗炎藥物的應用以及抗體的免疫活性。手術相關因素包括融合節段的數目，使用自體植骨或同種異體植骨，以及是否應用內固定器械。Wang等人的研究結果顯示對單節段自體植骨的ACDF，植骨不癒合率在使用鋼板固定為4％，不使用鋼板為8％。融合兩個節段的ACDF，使用鋼板固定為0％，不使用鋼板為25％。融合三個節段的ACDF，使用鋼板固定為18％，無鋼板固定則高達37％。，在植骨不癒合的患者中，術後2年約有50％及術後5年約有33％尚未出現明顯的臨床症狀。但是仍有約50％的患者需要行翻修手術。
實際上，應用C-TDR消除了假關節形成的風險。但C-TDR若要獲得長期的穩定，還需要假體終板骨長入。已被觀察到Bryan假體的多孔表層存在骨長入現象。在黑猩猩模型中骨長入面積約為10-50％，人體內的假體被取出後可發現有20-50％的骨長入。同樣，應用在狒狒模型中的PCM假體亦顯示有48％的表層骨長入。C-TDR假體終板的骨長入量要多於全髖關節置換假體，這可為C-TDR假體的長期穩定提供良好的保證。
（三）避免髂骨供骨區的疼痛問題
C-TDR和ACDF相比有一個明顯的優勢，即C-TDR不需要自體髂骨植骨，因此由植骨帶來的若干問題可得以避免。一項以問卷表形式對134例單節段ACDF患者的回顧性研究報道了與髂骨植骨有關的近期合併症的發生率：行走困難，51％；抗生素過度應用，8％；引流時間延長，4％；刀口裂開，2％；需要行切開引流，1.5％。術後4年時，仍有26％的患者殘留供骨區疼痛，平均的VAS評分為3.8。有11.2％的患者需要長期應用止痛藥以緩解髂骨供區的疼痛。約有16％的患者出現供骨區感覺異常，但僅有5.2％的患者主訴穿衣時有不適感。因取髂骨導致的各種日常行為受損，對其發生率有如下評估：行走，13％；娛樂活動，12％；工作，10％；日常活動，8％；性生活，8％；家庭雜務，7％。
目前ACDF植骨來源的金標準是採用自體髂骨植骨。但近來出現了一些有關生物製品可促進融合的報道。如果將來這些技術被應用於臨床，可能會減少對自體植骨的需求。另外，已有多項證據顯示，同種異體植骨和鋼板內固定的聯合應用可作為對自體植骨的一種安全有效的替代。
（四）避免術後吞嚥困難
頸前路術後1個月，約有50％的患者仍訴說吞嚥困難。這種主觀症狀已被術後X線透視下出現的異常吞嚥活動所證實。儘管吞嚥困難在術後6個月時已逐漸減少到18％，但仍有12％的患者在術後1年時殘留症狀。年齡、女性及多節段手術被認為是術後持續吞嚥困難的危險因素。
引起術後吞嚥困難的原因可能是頸前路手術中對食道的牽拉。近來研究發現就術中對食道的干擾，C-TDR假體植入相對ACDF鋼板植入要少。試驗是通過一個4cm的橫切口在屍體上完成ACDF和C-TDR（PCM，無固定螺釘）的器械操作，同時監測食道內壓力。結果發現植入頸椎鋼板時產生更大的食道內壓力。推測其原因在於，植入頸前路鋼板時需要將食道牽開更多，以便能完成對側的鑽孔、攻絲及擰入螺釘等操作。由於C-TDR並不需要將食道向對側更多的牽開，理論上對食道產生的壓力比較小。
術後吞嚥困難的另一個危險因素可能和前方內植物的體積大小相關。最近有一項關於ACDF患者術後吞嚥困難的前瞻性比較研究，採用薄窄和寬厚兩種不同體積的頸前路鋼板。結果發現兩種鋼板在術後1個月時發生吞嚥困難的情況相似（各約50％）。但在術後2年時，體積較大的前路鋼板組殘留更多的症狀（14％-0％）。由於前方內植物體積過大是引起術後持續吞嚥的重要原因，所以應用前方切跡小的C-TDR假體（Prestige STIP, Bryan, ProDisc-C, PCT）可能會降低這種併發症的發生率。
注：此資訊源于網路收集，如有健康問題請及時咨詢專業醫生。