椎弓根螺钉内固定术治疗胸腰椎骨折的进展

椎弓根螺钉内固定术治疗胸腰椎骨折的进展

丁浩洋柯珍勇

丁浩洋柯珍勇（通讯作者）

（重庆医科大学附属第二医院骨科400010）

【摘要】目的系统阐述椎弓根螺钉内固定术应用于胸腰椎骨折治疗的进展。方法使用计算机及因特网检索(1993-01/2014-01)PubMed数据库(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/)、中国万方数据库(http://www.wanfangdata.com.cn/)中相关文章，英文关键词为“pedicularscrew，internalfixation，thoracolumbarfracture”，中文关键词为“椎弓根螺钉，内固定，胸腰椎骨折”。共检索到65篇文献，根据纳入及排除标准，共纳入28篇文章。结果椎弓根螺钉具有良好生物力学特性，配合不同的手术方式，可重建骨折椎稳定性，提供三维矫正，恢复椎体高度及脊柱的生理弯曲，行椎管减压。而近年来随技术发展，伤椎内固定及经皮螺钉内固定技术的运用，优化了手术方式，减小了创伤及降低了术后不良反应。结论配合各种技术的应用及联合运用，椎弓根螺钉内固定术可运用于治疗各类型的胸腰椎骨折。

【关键词】椎弓根螺钉内固定胸腰椎骨折

【中图分类号】R687【文献标识码】A【文章编号】2095-1752（2014）08-0100-02

Advancesofpediclescrewfixationforthoracolumbarfractures

Dinghaoyang,KeZhenyong(DepartmentofOrthopedics，SecondAffiliatedHospital，ChongqingMedicalUniversity，Chongqing，400010，China)

【Abstract】0BJECTIVE：Tosystemicillustrateadvancesofpediclescrewinternalfixationintreatingthoracolumbarfracture．METHODS：Acomputer-basedonlinesearch(1993-01/2014-01)ofPubMeddatabase(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/)andWANFANGdatabase(http://www.wanfangdata.com.cn/)wasperformedforrelatedarticleswithkeywords“pedicularscrew，internalfixation，thoracolumbarfracture”inEnglishandinChinese．Atotalof65articleswerecollected，and28wereincludedaccordingtoinclusionandexclusioncriteria．RESULTS：Pediclescrewshaveagoodbiomechanicalcharacteristic.Cooperatedwithdifferentwaysofoperation，pediclescrewscanbeusedforreconstructingthestabilityofvertebralfracture，providingthree-dimensionalcorrection，restoringthehightofvertebralbodyandphysiologicalbendingofthespine，anddecompressingspinalcanal.Withthetechnologicaldevelopmentinrecentyears，theapplicationofintermediatescrewandpercutaneouspediclescrewfixationoptimizedthesurgicalapproach,reducedthetraumaandpostoperativeadversereactions.CONCLUSION：Withtheapplicationofvariouskindsoftechniques，pediclescrewfixationcanbeusedforthetreatmentofvarioustypesofthoracolumbarfractures.

【Keywords】pedicularscrewinternalfixationthoracolumbarfracture

引言

自boucher[1]于1959年首次提出椎弓根螺钉内固定，并由Roy.Camille[2]等于上世纪80年代将此技术加以阐述及推广。北美脊柱学会在1993年正式认可了椎弓根螺钉在临床上的使用。以椎弓根螺钉为基础的脊柱固定系统相继被研制，并在临床取得了良好的效果。经椎弓根内固定系统逐步形成以Roy.Camille等和Steffee等为代表的板系统和以AO及RF为代表的杆系统两大类。椎弓根螺钉内固定术在现代医学中被广泛运用于治疗脊柱骨折、肿瘤、结核等病变。在胸腰椎骨折的治疗中，螺钉自椎弓根进入，穿过椎体至前柱，并通过钉棒系统达到固定三柱的目的，用以恢复骨折椎稳定性，限制骨折微动，促进骨折愈合。其恢复椎体高度及生理弯曲弧度，复位移位骨折的解剖结构，配合后路减压，可有效解除脊髓压迫，为脊髓损伤恢复创造可能性，为日后康复锻炼提供机会。而在该技术发展中，亦有经伤椎六钉法及经皮内固定等改良术的出现。

本文通过梳理椎弓根螺钉内固定术的发展，对其运用于治疗胸腰椎骨折临床效果及前景进行评价和探讨。

1.资料和方法

1.1纳入标准

①原创、论点论据可靠的椎弓根内固定术治疗胸腰椎骨折的研究及发展的相关文献。②数据、方法严谨的关于椎弓根螺钉生物力学及解剖学依据研究的相关文献。③与椎弓根螺钉的治疗研究进展联系紧密的文献。

排出标准：①Meta分析类文章、重复研究。②非应用椎弓根螺钉治疗胸腰椎骨折类文章。

1.2资料提取策略

第一作者检索PubMed数据库(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/)，检索关键词“pedicularscrew，internalfixation，thoracolumbarfracture，检索时间范围：1993-01/2014-01。限定语言为English；检索万方数据库(http://www.wanfangdata.com.cn/)，检索关键词“椎弓根螺钉，内固定，胸腰椎骨折””，检索时间范围：1993-01/2014-01。限定语言为中文。

1.3检索结果及评经

检索共查到相关文献65篇。经审阅各文献标题和摘要进行初筛，根据纳入标准，排除内容重复、综述后，共纳入篇文献进行评价。

2.结果

2.1胸腰椎椎弓根螺钉固定的解剖学基础

胸腰椎椎弓根左右对称的起自椎体后上端，是椎体中最坚强的部分，被Steffee[3]称之为“力之核心”(forcenuclei)，其形态结构均为向后突出的短而厚的椭圆柱体，左右径<上下径。椎弓根作为中后柱的连接点，将力经椎板关节突传达到椎体，可经受旋转应力、侧弯应力和伸屈应力的作用。椎弓根行走于椎管两侧，构成椎管的侧壁，其上、下缘分别称为椎上、下切迹，并与相邻上下椎骨切迹形成椎间孔，孔内有出口神经及血管通过，以及脂肪组织和较少纤维组织。椎弓根内部主要由松质骨充填，外层由皮质骨包围，组成复杂的三维结构，而不同部位的椎弓根外套厚度不同。Kothe等[4]研究发现不同椎体椎弓根及同一椎弓根不同断面其内侧皮质比外侧皮质厚两三倍。影像解剖学研究发现椎弓根在X射线正位片上通常呈卵圆形。Weinstein[5]研究发现螺钉固定强度60%在椎弓根内部，到达椎体松质骨后再增加15%～20%，至前方皮质骨但未穿透时又增加16%，穿透前方骨皮质后则增加20%～25%。Hongo[6]等通过对21个胸腰椎标本行生物力学研究表明，椎体皮质骨的应力主要集中于椎弓根基底部，而松质骨的应力主要集中于邻近终板处的中央部分，椎体处的剪应力高于终板，椎体上缘的应力高于椎体下缘。Hirano等[7]通过对椎弓根骨密度行计算机断层扫描和生物力学实验发现，相比椎体，椎弓根提供了大约80%的轴向刚度和60%的拔出强度。说明椎弓根有足够的的强度，经椎弓根植入螺钉可提供坚强的内固定，恢复脊柱的稳定性。

2.2胸腰椎骨折经椎弓根螺钉固定技术的进展状况

后路椎弓根螺钉内固定系统治疗胸腰椎骨折能有效恢复椎体高度，复位骨折块，恢复生理曲度以及矫正后凸畸形，目前已经成为临床治疗胸腰椎骨折的经典方法。与后路椎管减压相结合，可灵活用于治疗伴有脊髓损伤的胸腰椎骨折。在术后及随访过程中仍出现过许多并发症，如断钉、断棒、螺钉松动、弯曲、椎体高度丢失、后凸角增加等并发症发生率较高，而骨折复位后，在椎体内形成“空壳”，造成骨折不易愈合也是并发症发生的重要原因[8]。近年来学者们针对这些缺点，对手术方式进行改良，并向着更注重脊柱减压与重建、减小创伤、优化手术方式、提高手术精准度的方向发展：

后路经椎弓根内固定联合减压及三柱重建治疗胸腰椎骨折[9-13]爆裂骨折常引起椎体后方碎骨块侵入椎管，造成脊髓前方受压，引起完全或不完全脊髓损伤。去除脊髓致压物，充分减压并矫正畸形，重建脊柱稳定性及植骨融合是当今公认的治疗目标[11]。通过经后路椎体部分切除后钛网植入（钛网内植骨）后方切除椎板减压联合椎弓根螺钉治疗胸腰椎不稳定骨折，这种经后路三柱固定技术具有前后路联合入路的所有优点，可提供前中后三柱固定、360°植骨融合的效果。术中可通过对脊髓前后方同时减压，利于撕裂硬膜的修补，同时消除了前路手术带来的可能并发症。该手术优点为[12]①兼顾了减压和固定，手术时间短，术中出血少；②避免了前路手术的并发症，减小手术创伤及难度，缩短了术后恢复时间；③避免单纯后路术后及远期的Cobb角丢失和断钉、断棒现象，同时也避免了单纯前路的应力偏移问题，解决了脊柱后凸矫正不足等现象；④降低因脊髓圆锥血运障碍而导致的进一步神经损害发生率；⑤避免了二次前方脊髓压迫；⑥对脊髓和神经根的干扰小。手术注意事项[13]：①根据CT提升，自压迫重的一侧进入，可潜行从硬膜前方进行对侧减压；②对侧预置连接棒以保证减压过程中的临时稳定性；③椎体的外侧皮质保留可保护节段血管；④显露保护上下两根神经根，钛网斜向置入再摆正，防止神经根损伤。

经伤椎椎弓根螺钉置入内固定术在治疗单纯胸腰椎压缩骨折时，跨伤椎段节段四钉法内固定作为传统方法被广泛运用。其通过对伤椎上下相邻正常椎体内固定作为锚定点，钉棒连接纵向撑开提供三维矫正[14]。此方法存在不足：①即刻强度不足；②固定力臂长；③术后椎体再塌陷，骨折块进入椎管造成椎管压迫可能；④术后钉、棒断裂。有学者[15]研究发现55％单纯后路短节段固定的病例在骨折愈合期内矢状面即发生了>100%的塌陷，且内固定失败多发生在术后6周内。近年来经伤椎椎弓根螺钉内固定被运用推广，具有以下优点：①置钉过程施加顶力进行伤椎复位[16]；②缩短力臂的长度从而降低平行四边形效应，降低术后椎体再塌陷风险；③分散连接应力，减小断钉风险；④限制骨折椎体移动，防止椎体脱位[17]。Dick等[18]研究发现经伤椎固定后脊柱在轴向承载力增加160%，抗屈曲力增加38%，抗扭转力增加48%。吕夫新[19]等证明伤椎内固定在脊柱的强度、刚度及稳定性方面已能达到长节段固定的水平，而其相对于长节段固定减小了手术创伤。

经皮椎弓根螺钉内固定术传统开放术式椎弓根螺钉内固定治疗胸腰椎骨折，手术创伤大、破坏组织多。术中需将椎旁肌从棘突上剥离以暴露椎板、上关节突及横突根部，脊神经后支主干及外侧支牵连损伤，从而导致深层肌肉失神经营养和萎缩，破坏了背部部分支撑结构，成为术后失败[20]重要原因之一。Maver等[21]观察到后路开放手术患者因其广泛暴露，术后长期随访中手术节段的肌肉出现萎缩，失神经支配的发生率15％～20％，萎缩的发生率10％～15％。1982年Magerl首次报道经皮椎弓根螺钉固定联合外固定治疗胸腰椎骨折，近年来国内外学者进行了多次临床和基础研究，证实了经皮椎弓根螺钉内固定具有以下优势：①安全性和精确度高[22]；②简化操作，缩短手术时间及减小术中出血量[23]；③不进入椎管，不造成神经脊髓损伤[24]。有学者研究表明其相对于开放手术无论在术后还是随访过程中，椎体高度、后凸Cobb角、椎管堵塞指数差异均无显著统计学意义[25-26]。但由于微创治疗的局限性，需严格掌握适应征：新鲜胸腰椎骨折，椎体压缩<1/2，椎管未受累或椎体后缘骨折块向椎管内移位≤30％，不需做椎管减压患者。对于骨折粉碎严重，椎管内有明显骨块占位，脊髓损伤需做椎管探查以及陈旧性骨折者应视为本术式禁忌征。

3.讨论

椎弓根螺钉内固定是治疗胸腰椎骨折的首选方式，以其生物力学的优势达到三柱固定。而内固定技术的改进和创新，与其他技术的联合应用，为临床灵活治疗胸腰椎骨折提供多种多样的方案。而近几年解剖学与影像学的发展，与理工类学科相结合，不仅使得手术方式持续改良，内置材料工艺逐步改进，亦为该术式提供更多的技术支持。如进几年与导航技术[27]的联合应用[27]，增加手术的准确性和安全性。近年有学者[28]通过个体化3D打印模型辅助治疗颅颈交界畸形，取得了良好的效果，同样该技术可用于治疗胸腰椎骨折，为螺钉植入提供了更为安全精确的方式。

参考文献

[1]BoucherH．Amethodofspinalfusion[J]．JBoneJointSurg．1959，41-B：248-259.

[2]Roy-CamilleR,SaillantG,MazelCH.Platingofthoracic,thoracolumbar,andlumbarinjurieswithpediclescrewplates[J].TheOrthopedicclinicsofNorthAmerica,1986,17(1):147-159.

[3]SteffeeAD,BiscupRS,SitkowskiDJ.Segmentalspineplateswithpediclescrewfixation.Anewinternalfixationdevicefordisordersofthelumbarandthoracolumbarspine[J].ClinOrthopRelatRes.1986Feb,(203):45-53.

[4]KotheR,O'HolleranJD,LiuW,etal.Internalarchitectureofthethoracicpedicle:ananatomicstudy[J].Spine,1996,21(3):264-270.

[5]WeinsteinJN,RydevikBL,RauschningW.Anatomicandtechnicalconsiderationsofpediclescrewfixation[J].ClinOrthop,1992,(284):34-46.

[6]HongoM,AbeE,ShimadaY,etal.Surfacestraindistributiononthoracicandlumbarvertebraeunderaxialcompression:theroleinburstfractures[J].Spine,1999,24(12):1197-1202.

[7]HiranoT,HasegawaK,TakahashiHE,etal.Structuralcharacteristicsofthepedicleanditsroleinscrewstability[J].Spine,1997,22(21):2504-2510.

[8]刘团江，郝定均，王晓东，等．胸腰段骨折椎弓根钉复位固定术后骨缺损的CT研究[J]．中国矫形外科杂志，2003，11(10)：706-707.

[9]AyberkG,OzverenMF,AltundalN,etal.Threecolumnstabilizationthroughposteriorapproachalone:transpedicularplacementofdistractablecagewithtranspedicularscrewfixation[J].Neurologiamedico-chirurgica,2008,48(1):8-14;

[10]杨海云，高忠礼，邓树才，等.后路三柱固定治疗胸腰段椎体爆裂骨折[J].实用骨科杂志，2009，15(7)：487-490.

[11]张志平，沈峰，熊含颖．胸腰椎爆裂骨折并不完全性瘫痪后路手术后的前路手术治疗[J].中国脊柱脊髓杂志，2008，18(10)：797-798.

[12]林慰光，林本丹，胡奕山．经后路椎体次全切除后钛网支撑置入加椎弓根钉内固定治疗腰椎爆裂性骨折的初步报告[J].中华创伤骨科杂志，2010，12(5)：489-491.

[13]任亮，孙先泽，于金河，等．后路经椎弓根环形减压三柱重建治疗胸腰椎骨折[J].创伤外科杂志,2012,14(1):8-11.

[14]YueJJ，SossanA，SelgrathC，etal．Thetreatmentofunstablethoracicspinefractureswithtranspedicularscrewinstrumentation：a3-yearconsecutiveseries[J]．Spine，2002，27：2782-2787.

[15]MclainRF，SparlingE，BensonDR.Earlyfailureofshortsegmentpedicleinstrumentationforthoracolumbarfractures:apreliminaryreport[J].JBoneJointSurg(Am)，1993，75(2):162-167.

[16]ShenWJ，LiuTJ，ShenYS．Nonoperativetreatmentversusposteriorfixationforthoracolumbarjunctionburstfractureswithoutneurologicdeficit[J]．Spine，2001，26：1038-1045.

[17]李晶，吕国华,王冰，等.胸腰椎骨折脱位伤椎固定的可行性研究[J]，中华骨科杂志，2005，25(5)：293-296.

[18]DickJC，JonesMP，ZdeblickTA，etal.Abiomechanicalcomparisonevaluatingtheuseofintermediatescrewsandcross-linkageinlumbarpediclefixation[J].JSpinalDisord，1994，7(5):402-407.

[19]吕夫新，黄勇，张强，等.胸腰椎骨折伤椎椎弓根内固定生物力学研究与临床应用[J].脊柱外科杂志，2008，6(4):229-233.

[20]汪学军，李开南，郑江，等．胸腰段微创椎弓根钉置入的应用解剖[J]．中国组织工程研究，2012，16(52)：9722-9726．

[21]MayerTOMG,VanharantaH,GatchelRJ,etal.ComparisonofCTscanmusclemeasurementsandisokinetictrunkstrengthinpostoperativepatients[J].Spine,1989,14(1):33-36.

[22]RingelF,StoffelM,StüerC,etal.Minimallyinvasivetransmuscularpediclescrewfixationofthethoracicandlumbarspine[J].Neurosurgery,2006,59(4):361-367.

[23]NiWF，HuangYX，ChiYL，etal.PercutaneousPedicleScrewFixationforNeurologicIntactThoracolumbarBurstFractures[J].JSpinalDisordTech，2010，23(8):530-537.

[24]罗鹏，徐良丰，倪文飞，等.经皮椎弓根内固定治疗胸腰椎骨折的效果及并发症分析[J]，中华外科杂志，2011,49(2)：130-134.

[25]王洪伟，周跃，李长青.经皮椎弓根螺钉内固定治疗胸腰椎骨折的生物力学及临床研究[J].中华骨科杂志,2011,31(9):932-937.

[26]黄其杉，池永龙，王向阳,等．经皮与开放椎弓根螺钉固定治疗胸腰椎骨折的比较研究[J]．中华外科杂志，2008，46(2)：112-114．

[27]周蔚，徐建广，孔维清，等.计算机导航辅助下行后路内固定椎体植骨治疗胸腰椎骨折[J].2011,13(2)：101-105.

[28]高方友，王曲,刘窗溪.个体化3D打印模型辅助后路螺钉内固定治疗颅颈交界区畸形[J]，中华神经外科杂志，2013,29(9)：896-901.