Intervention Review

Total disc replacement for chronic back pain in the presence of disc degeneration

  1. Wilco Jacobs1,*,
  2. Niels A Van der Gaag1,
  3. Alexander Tuschel2,
  4. Marinus de Kleuver3,4,
  5. Wilco Peul1,
  6. AJ Verbout5,
  7. F Cumhur Oner5

Editorial Group: Cochrane Back Group

Published Online: 12 SEP 2012

Assessed as up-to-date: 6 MAR 2012

DOI: 10.1002/14651858.CD008326.pub2

How to Cite

Jacobs W, Van der Gaag NA, Tuschel A, de Kleuver M, Peul W, Verbout AJ, Oner FC. Total disc replacement for chronic back pain in the presence of disc degeneration. Cochrane Database of Systematic Reviews 2012, Issue 9. Art. No.: CD008326. DOI: 10.1002/14651858.CD008326.pub2.

Author Information

  1. 1

    Leiden University Medical Center, Department of Neurosurgery, Leiden, Netherlands

  2. 2

    Orthopaedic Hospital Vienna Speising, Vienna, Austria

  3. 3

    Sint Maartenskliniek, Nijmegen, Netherlands

  4. 4

    Vrije Universiteit (VUMC), Department of Orthopedic Surgery, Amsterdam, Netherlands

  5. 5

    University Medical Center Utrecht, Department of Orthopedics, Utrecht, Netherlands

*Wilco Jacobs, Department of Neurosurgery, Leiden University Medical Center, PO Box 9600, Leiden, 2300 RC, Netherlands.

Publication History

  1. Publication Status: Edited (no change to conclusions)
  2. Published Online: 12 SEP 2012




  1. Top of page
  2. Abstract
  3. Plain language summary
  4. Résumé
  5. Résumé simplifié


In the search for better surgical treatment of chronic low-back pain (LBP) in the presence of disc degeneration, total disc replacement has received increasing attention in recent years. A possible advantage of total disc replacement compared with fusion is maintained mobility at the operated level, which has been suggested to reduce the chance of adjacent segment degeneration.


The aim of this systematic review was to assess the effect of total disc replacement for chronic low-back pain in the presence of lumbar disc degeneration compared with other treatment options in terms of patient-centred improvement, motion preservation and adjacent segment degeneration.

Search methods

A comprehensive search in Cochrane Back Review Group (CBRG) trials register, CENTRAL, MEDLINE, EMBASE, BIOSIS, ISI, and the FDA register was conducted. We also checked the reference lists and performed citation tracking of included studies.

Selection criteria

We included randomised controlled trials (RCTs) comparing total disc replacement with any other intervention for degenerative disc disease.

Data collection and analysis

We assessed risk of bias per study using the criteria of the CBRG. Quality of evidence was graded according to the GRADE approach. Two review authors independently selected studies and assessed risk of bias of the studies. Results and upper bounds of confidence intervals were compared against predefined clinically relevant differences.

Main results

We included 40 publications, describing seven unique RCT's. The follow-up of the studies was 24 months, with only one extended to five years. Five studies had a low risk of bias, although there is a risk of bias in the included studies due to sponsoring and absence of any kind of blinding. One study compared disc replacement against rehabilitation and found a statistically significant advantage in favour of surgery, which, however, did not reach the predefined threshold for clinical relevance. Six studies compared disc replacement against fusion and found that the mean improvement in VAS back pain was 5.2 mm (of 100 mm) higher (two studies, 676 patients; 95% confidence interval (CI) 0.18 to 10.26) with a low quality of evidence while from the same studies leg pain showed no difference. The improvement of Oswestry score at 24 months in the disc replacement group was 4.27 points more than in the fusion group (five studies; 1207 patients; 95% CI 1.85 to 6.68) with a low quality of evidence. Both upper bounds of the confidence intervals for VAS back pain and Oswestry score were below the predefined clinically relevant difference. Choice of control group (circumferential or anterior fusion) did not appear to result in different outcomes.

Authors' conclusions

Although statistically significant, the differences between disc replacement and conventional fusion surgery for degenerative disc disease were not beyond the generally accepted clinical important differences with respect to short-term pain relief, disability and Quality of Life. Moreover, these analyses only represent a highly selected population. The primary goal of prevention of adjacent level disease and facet joint degeneration by using total disc replacement, as noted by the manufacturers and distributors, was not properly assessed and not a research question at all. Unfortunately, evidence from observational studies could not be used because of the high risk of bias, while these could have improved external validity assessment of complications in less selected patient groups. Non-randomised studies should however be very clear about patient selection and should incorporate independent, blinded outcome assessment, which was not the case in the excluded studies. Therefore, because we believe that harm and complications may occur after years, we believe that the spine surgery community should be prudent about adopting this technology on a large scale, despite the fact that total disc replacement seems to be effective in treating low-back pain in selected patients, and in the short term is at least equivalent to fusion surgery.


Plain language summary

  1. Top of page
  2. Abstract
  3. Plain language summary
  4. Résumé
  5. Résumé simplifié

Total disc replacement for chronic low-back pain

Artificial joints have had a remarkable impact in reducing pain and improving function in the knee and hip. But what about joint replacement in the spine? This systematic review set out to determine how total disc replacement compares with other treatments for chronic low-back pain in randomised controlled trials.

The disc is a strong but flexible structure that cushions and separates the bony vertebrae of the spine. Disc degeneration is a nearly universal feature of the aging process. Though there are many theories about the causes of low-back pain, chronic symptoms are often attributed to disc degeneration. So when patients do not improve after nonsurgical care, they sometimes consider surgery to remove a degenerated disc.

The traditional surgical approach in this area is spinal fusion, which involves removing all or part of a degenerated disc and joining the vertebrae above and below it. Previous reviews suggest that fusion surgery can lead to moderate pain relief and modest gains in function.  It appears to be superior to traditional physical therapy—but no better than an intensive rehabilitation program.

An alternative surgical approach is total disc replacement, which involves removing the disc and replacing it with an artificial implant made out of metal and plastic.

We identified seven randomised trials—involving a total of 1474 patients. Only one study compared total disc replacement with nonsurgical treatment, suggesting that surgery resulted in slightly better outcomes than intensive rehabilitation. But this did not translate into a clinically significant advantage that would make a major difference in patients’ lives.

Six randomised trials compared disc replacement with spinal fusion surgery. Most of these studies had a high potential for bias, raising the possibility that they might not have provided a fair test of the treatments under study. These trials found that patients who underwent total disc replacement had slightly better outcomes in terms of back pain and function than those who had fusion surgery. But again the differences did not appear clinically significant.

The review could not find evidence of any other benefits of total disc replacement, and the studies provided no insights on the long-term risks associated with it. Given the gaps in the evidence, the review concluded that the spine surgery community should be prudent about adopting this technology on a large scale.



  1. Top of page
  2. Abstract
  3. Plain language summary
  4. Résumé
  5. Résumé simplifié

Arthroplastie discale pour douleur dorsale chronique en présence de dégénérescence discale


Dans la recherche d'un meilleur traitement chirurgical pour la lombalgie chronique en présence de dégénérescence discale, l'arthroplastie discale a bénéficié ces dernières années d'une attention croissante. Un avantage possible de l'arthroplastie discale par rapport à la fusion est le maintien de la mobilité au site de l'opération, ce qui a été considéré comme réduisant le risque de dégénérescence du segment adjacent.


L'objectif de cette revue systématique était d'évaluer l'effet de l'arthroplastie discale pour lombalgie chronique en présence de dégénérescence discale lombaire, en comparaison aux autres options de traitement, en matière d'amélioration centrée sur le patient, de préservation du mouvement et de dégénérescence de segments adjacents.

Stratégie de recherche documentaire

Une recherche exhaustive a été menée dans le registre des essais du groupe Cochrane sur le dos (CBRG), ainsi que dans CENTRAL, MEDLINE, EMBASE, BIOSIS, ISI et le registre de la FDA. Nous avons également vérifié les références bibliographiques et effectué le suivi des références des études incluses.

Critères de sélection

Nous avons inclus des essais contrôlés randomisés (ECR) comparant l'arthroplastie discale à toute autre intervention pour discopathie dégénérative.

Recueil et analyse des données

Nous avons évalué les risques de biais de chaque étude au moyen des critères du CBRG. La qualité des données a été notée en conformité avec l'approche GRADE. Deux auteurs ont sélectionné les études et évalué leurs risques de biais de façon indépendante. Les résultats et les bornes supérieures des intervalles de confiance ont été comparés à des différences cliniquement pertinentes prédéfinies.

Résultats Principaux

Nous avons inclus 40 publications, décrivant sept ECR distincts. Le suivi des études était de 24 mois, sauf un qui avait duré cinq ans. Cinq études avaient un faible risque de biais, bien qu'il y ait un risque de biais dans les études incluses en raison du parrainage et de l'absence de tout type de masquage. Une étude avait comparé l'arthroplastie discale à la rééducation et avait observé un avantage statistiquement significatif en faveur de la chirurgie, qui, cependant, n'avait pas atteint le seuil prédéfini de pertinence clinique. Six études avaient comparé l'arthroplastie discale à la fusion et constaté que l'amélioration moyenne de la douleur dorsale sur l'EVA était supérieure de 5,2 mm (sur 100 mm) (deux études ; 676 patients ; intervalle de confiance (IC) à 95 % 0,18 à 10,26) avec des preuves de faible qualité, tandis que, dans ces mêmes études, aucune différence n'avait été observée pour la douleur à la jambe. L'amélioration du score d'Oswestry à 24 mois dans le groupe d'arthroplastie discale était supérieure de 4,27 points à celle du groupe de fusion (cinq études ; 1 207 patients ; IC à 95 % 1,85 à 6,68), les preuves étant de faible qualité. Les bornes supérieures des intervalles de confiance, tant pour l'EVA de douleur dorsale que pour le score d'Oswestry, était inférieures à la différence cliniquement pertinente prédéfinie. Le choix du groupe témoin (fusion circonférentielle ou antérieure) ne semblait pas influer sur les différents critères de jugement.

Conclusions des auteurs

Bien que statistiquement significatives, les différences entre l'arthroplastie discale et la chirurgie conventionnelle de fusion pour discopathie dégénérative ne dépassaient pas les seuils d'importance clinique généralement utilisés, pour ce qui concerne les critères à court terme de soulagement de la douleur, d'invalidité et de qualité de vie. En outre, ces analyses ne représentent qu'une population très sélectionnée. Le but premier de l'arthroplastie discale qui est, comme l'indiquent les fabricants et les distributeurs, de prévenir la maladie aux niveaux adjacents ainsi que la dégénérescence des facettes articulaires, n'a pas été correctement évalué et n'était d'ailleurs pas un objectif des recherches. Malheureusement, les preuves provenant d'études observationnelles n'ont pas pu être utilisées en raison du risque élevé de biais, alors qu'elles auraient pu améliorer l'évaluation de la validité externe des complications dans des groupes de patients moins sélectionnés. Les études non randomisées devraient cependant être très claires sur la sélection des patients et intégrer une évaluation indépendante et en aveugle des résultats, ce qui n'était pas le cas dans les études exclues. Par conséquent, comme nous pensons que des préjudices et des complications peuvent survenir après des années, nous sommes d'avis que la communauté de la chirurgie vertébrale devrait être prudente quant à l'adoption à grande échelle de cette technologie, en dépit du fait que l'arthroplastie discale semble être efficace dans le traitement de la lombalgie chez des patients sélectionnés et est, à court terme, au moins équivalente à la chirurgie de fusion.


Résumé simplifié

  1. Top of page
  2. Abstract
  3. Plain language summary
  4. Résumé
  5. Résumé simplifié

Arthroplastie discale pour douleur dorsale chronique en présence de dégénérescence discale

Remplacement discal total pour lombalgie chronique

Les articulations artificielles ont eu un impact remarquable pour la réduction de la douleur et l'amélioration de la fonction du genou et de la hanche. Mais qu'en est-il du remplacement d'une articulation dans la colonne vertébrale ? Cette revue systématique avait pour but d'évaluer, au moyen d'essais contrôlés randomisés, le remplacement discal total en comparaison à d'autres traitements de la lombalgie chronique.

Le disque est une structure solide mais souple qui amortit et sépare les vertèbres osseuses de la colonne vertébrale. La dégénérescence discale est une caractéristique quasi-universelle du processus de vieillissement. Bien qu'il existe de nombreuses théories sur les causes de la lombalgie, les symptômes chroniques sont souvent attribués à la dégénérescence discale. Ainsi, lorsque l'état d'un patient ne s'améliore pas après des soins non chirurgicaux, on en vient parfois à envisager la chirurgie pour retirer un disque dégénéré.

L'approche chirurgicale traditionnelle dans cette zone est la fusion vertébrale, qui consiste à enlever tout ou partie d'un disque dégénéré et à joindre les deux vertèbres qui l'entourent. Les revues antérieures suggèrent que la chirurgie de fusion peut conduire à un soulagement modéré de la douleur et à des gains modestes au niveau de la fonction. Elle semble être supérieure à la kinésithérapie traditionnelle, mais pas meilleure qu'un programme intensif de rééducation.

Une approche chirurgicale alternative est le remplacement total du disque, qui consiste à enlever le disque et à le remplacer par un implant artificiel fait de métal et de plastique.

Nous avons identifié sept essais randomisés totalisant 1 474 participants. Une seule étude avait comparé le remplacement discal total à un traitement non chirurgical, laissant entendre que la chirurgie aboutit à des résultats légèrement meilleurs que la rééducation intensive. Mais cela ne se traduit pas par un avantage cliniquement significatif qui soit en mesure de faire une grande différence dans la vie des patients.

Six essais randomisés avaient comparé le remplacement discal à la chirurgie de fusion vertébrale. La plupart de ces études avaient un fort potentiel de biais, ce qui soulève la possibilité qu'elles n'aient pas évalué équitablement les traitements examinés. Ces essais avaient constaté que les patients ayant subi un remplacement total du disque avaient eu des résultats légèrement meilleurs en termes de douleurs dorsales et de fonction que ceux qui avaient eu recours à la chirurgie de fusion. Mais, encore une fois, les différences ne semblaient pas cliniquement significatives.

La revue n'a pas pu trouver de preuve d'un quelconque autre avantage du remplacement discal total, et les études ne fournissaient aucun élément sur les risques à long terme associés. Compte tenu des lacunes concernant les preuves, la revue recommande à la communauté de la chirurgie vertébrale d'être prudente sur l'adoption de cette technologie à grande échelle.

Notes de traduction

Traduit par: French Cochrane Centre 6th February, 2013
Traduction financée par: Ministère du Travail, de l'Emploi et de la Santé Français