近年来，节段性钩系统在青少年特发性脊柱侧凸(adolescent idiopathic scoliosis，AIS)矫形手术中逐渐被全椎弓根螺钉系统所取代，全椎弓根螺钉系统在理论上提供了更加强大的矫形力并且可以提高及维持三维矫形效果^[1]。椎弓根螺钉系统具有生物力学优势，其像锚一样通过椎弓根螺钉固定，而椎弓根是整个椎体最坚硬的部分。已经有很多研究针对钩系统或钉钩混合系统与全椎弓根螺钉系统进行了对比，证实了全椎弓根螺钉系统具有强大的矫形力^{[1, 2, 3]}。

目前，有很多金属材料被用于畸形的矫正，如不锈钢、超高强度不锈钢、钛合金(titanium,Ti)、钴铬合金(cobalt chromium,CoCr)等。关于Ti棒和不锈钢固定棒在畸形矫正中效果的研究已经有很多^{[4, 5]}。但是CoCr棒与Ti棒的对比研究较少。本研究的目的是比较在AIS矫形手术中，CoCr棒与Ti棒在矫正侧凸及维持矫形中的效果差异，现报告如下。

本研究收集了2011年1月~2013年8月本院骨科手术治疗的AIS患者临床资料(n=134)，入选标准：①诊断为AIS患者，排除先天性脊柱侧凸、神经肌肉型脊柱侧凸、翻修手术患者，术前全脊柱MRI检查排除神经系统病变；②接受后路全椎弓根螺钉系统固定，内固定全部使用Expedium system(Depuy，Spine，USA)；③由同组医师实行手术；④随访时间12~18个月。

根据手术中使用的内固定棒类型将患者分为CoCr组和Ti组。CoCr组患者33例，其中男5例(15.15%)，女28例(84.85%)；年龄11~18岁，平均14.57岁；Risser征3.27±1.10；根据Lenke分型^[6]Ⅰ型22例(66.67%)，Ⅱ型2例(6.06%)，Ⅲ型3例(9.09%)，Ⅳ型1例(3.03%)，Ⅴ型3例(9.09%)，Ⅵ型2例(6.06%)。Ti组患者101例，其中男9例(8.91%)，女92例(91.09%)，年龄11~18岁，平均14.89岁；Risser征为3.14±1.49；根据Lenke分型Ⅰ型52例(51.49%)，Ⅱ型11例(10.89%)，Ⅲ型7例(6.93%)，Ⅳ型1例(0.99%)，Ⅴ型24例(23.76%)，Ⅵ型6例(5.94%)。

术前所有患者拍摄全脊柱正侧位X线片、仰卧侧屈位X线片、悬吊牵引位X线片检查，评价患者侧凸类型、柔韧度，排除先天性畸形；所有患者行脊柱全长MRI检查，排除神经系统病变。手术方案制定及手术均由同一组医师完成。术中全程使用体感诱发电位监测^[7]。均通过单纯后路，采用徒手技术置入全部椎弓根螺钉，置钉前使用球探检查钉道完整性，置钉完毕后常规术中透视检查螺钉位置。CoCr组患者双侧使用6 mmCoCr棒，Ti组患者双侧使用同直径的Ti棒，预弯成所需要的矢状面角度后置入，应用旋棒技术进行矫形和椎体去旋转。矫形完毕使用患者自体骨及生物植骨材料进行后路融合。手术完毕后常规行唤醒试验。

全部患者术前常规摄站立位脊柱全长正侧位X线片、仰卧位左右侧屈位X线片及悬吊牵引侧位X线片。术后2周内(可以自主站立时)及末次随访时摄站立位脊柱全长正侧位X线片。收集年龄、性别、侧凸分型，固定棒类型，手术时间和出血量。X线片分析包括冠状面主弯(包括侧屈位及牵引位)Cobb角测量、矢状面胸椎后凸角(T_5~12)、胸腰段前凸角(T₁₁~L₂)、腰椎前凸角(L_1~5)(包括术前、术后及末次随访)。2组患者术前各项参数差异无统计学意义(P>0.05)。所有数据收集分析由2名医师完成，取平均值，术前详细数据见表 1。

表 1(Table 1)

表 1 2组患者术前柔韧性 Tab.1 Preoperative flexibility of 2 groups 组别 Groups n 主弯Cobb角/(°) Main Cobb's angle/(°) 侧屈位主弯 Cobb角/(°) Main Cobb's angle of supine bending /(°) 悬吊牵引位主弯 Cobb角/(°) Main Cobb's angle of traction/(°) 仰卧侧屈位 柔韧性/(%) Flexibility of supine bending/(%) 悬吊牵引位 柔韧性/(%) Flexibility of traction/(%) CoCr组 CoCr group 33 48.30±10.75 24.55±10.29 31.85±9.64 49.10±17.90 33.85±9.64 Ti 组 Ti group 101 51.90±14.40 26.40±17.45 33.67±16.77 52.14±21.29 33.67±16.77

表 1 2组患者术前柔韧性 Tab.1 Preoperative flexibility of 2 groups

术前仰卧侧屈位柔韧性^[8](%)=(术前全长站立位Cobb角-仰卧侧屈位Cobb角)/术前全长站立位Cobb角×100%

术前悬吊牵引位柔韧性(%)=(术前全长站立位Cobb角-悬吊牵引位Cobb角)/术前全长站立位Cobb角×100%

术后矫正率(%)=(术前全长站立位Cobb角-术后全长站立位Cobb角)/术前全长站立位Cobb角×100%

采用SPSS 13.0统计软件对数据进行分析。数据用x±s表示，用χ²检验及两独立样本t检验来进行数据分析。P＜0.05为差异有统计学意义。

CoCr组患者术后平均随访14.6个月，融合节段(11.2±1.3)个，平均手术时间3.1 h，平均出血量832 mL。Ti组患者术后平均随访15.4个月，融合节段(11.3±1.5)个，平均手术时间3.0 h，平均出血量818 mL。2组患者在年龄、冠状面角度、矢状面角度、仰卧侧屈位及悬吊牵引位柔韧性(见表 1)、融合节段、手术时间、出血量随访时间上差异无统计学意义(P＞0.05)； 2组患者在侧凸分型构成比上差异无统计学意义(P＞0.05)。在术后随访过程中，所有患者未出现腰背部疼痛、固定器断裂、功能障碍等假关节形成症状。

2组患者术前、术后各参数见表 2。典型病例影像学资料见图 1。

表 2(Table 2)

表 2 2组患者各项参数 Tab.2 Parameters of 2 groups 组别 Groups n 主弯Cobb角/(°) Main Cobb's angle/(°) 胸椎后凸角/(°) Thoracic kyphosis/(°) 术前 Preoperative 术后 Postoperative 末次随访 Final follow-up 丢失 Loss 术前 Preoperative 术后 Postoperative 末次随访 Final follow-up 丢失 Loss CoCr组 CoCr group 33 48.30±10.75 14.72±5.01 16.12±5.48 1.40±3.07 20.85±12.09 22.19±5.44 21.27±5.34 0.92±3.31 Ti 组 Ti group 101 51.90±14.40 17.37±12.10 20.25±9.56 2.89±4.27 20.02±713.74 18.02±7.98 16.53±6.93 0.74±1.75 组别 Groups 胸腰段前凸角/(°) Thoracolumbar lordosis/(°) 腰椎前凸角/(°) Lumbar lordosis/(°) 术前 Preoperative 术后 Postoperative 末次随访 Final follow-up 丢失 Loss 术前 Preoperative 术后 Postoperative 末次随访 Final follow-up 丢失 Loss CoCr组 CoCr group 9.22±7.37 9.44±4.95 10.68±4.79 -1.19±2.42 42.49±12.13 40.58±10.25 40.92±9.67 0.05±3.46 Ti 组 Ti group 9.42±8.41 7.58±5.21 11.52±4.57 -4.09±4.69 45.80±13.29 37.92±10.52 38.43±9.12 -0.63±11.87

表 2 2组患者各项参数 Tab.2 Parameters of 2 groups

图 1

Fig. 1

a~d：术前X线片示主胸弯67°，胸椎后凸角25°，腰椎前凸角40°，悬吊牵引位胸椎Cobb角50°，悬吊牵引位柔韧性25.4%，仰卧侧屈位Cobb角51°，仰卧侧屈位柔韧性23.9% e,f：术后X线片示主胸弯25°，胸椎后凸角34°，腰椎前凸角34°，双侧CoCr棒固定融合双弯，上端融合至T3 g,h：术后18个月随访X线片示主胸弯30°，胸椎后凸角31°，腰椎前凸角38°，整体平衡良好，矫形丢失角度较小。 a-d: Preoperative roentgenographs show major curve Cobb's angle is 67°,and thoracic kyphosis is 25°,and lumbar lordosis is 40°. On traction radiograph,thoracic kyphosis e is 50°,and traction correction rate is 25.4%. On supine bending radiograph,thoracic kyphosis is 51°,and bending correction rate is 23.9% e,f: Postoperative roentgenographs show major curve Cobb's angle is 25°,and thoracic kyphosis is 34°,and lumbar lordosis is 34°. CoCr rods were used in bilateral spine.The fusion level is up to T3 g,h: Roentgenographs of final follow-up show major curve Cobb's angle is 30°,and thoracic kyphosis is 31°,and lumbar lordosis is 38. Coronal and saggital balance are satisfied,and loss of correctionis is small 图 1 CoCr组Lenke Ⅲ型AIS病例影像学资料Fig. 1 Radiologic data of Lenke Ⅲ tpye AIS case in CoCr group

2组主弯Cobb角术后及末次随访与术前相比，差异均有统计学意义(P＜0.05)；2组术后与末次随访相比，差异均有统计学意义(P＜0.05)；2组间相比，术后、末次随访及丢失角度，差异均有统计学意义(P＜0.05)。

胸椎后凸角，CoCr组术后及末次随访与术前相比维持较好，差异无统计学意义(P＞0.05)；CoCr组术后与末次随访相比，差异无统计学意义(P＞0.05)；Ti组术后及末次随访与术前相比均减小，差异均有统计学意义(P＜0.05)；Ti组末次随访与术后相比进一步减小，差异有统计学意义(P＜0.05)；2组间相比，术后、末次随访及丢失角度，差异均有统计学意义(P＜0.05)。

胸腰段前凸角，CoCr组术后及末次随访与术前相比，差异均无统计学意义(P＞0.05)；CoCr组术后与末次随访相比，差异无统计学意义(P＞0.05)；Ti组术后及末次随访与术前相比，差异有统计学意义(P＜0.05)；Ti组术后与末次随访相比，差异有统计学意义(P＜0.05)；2组间相比，术后、末次随访，差异无统计学意义(P＞0.05)，丢失角度差异有统计学意义(P＜0.05)。

腰椎前凸角，CoCr组术后及末次随访与术前相比，差异均无统计学意义(P＞0.05)；CoCr组术后与末次随访相比，差异无统计学意义(P＞0.05)；Ti组术后及末次随访与术前相比，差异有统计学意义(P＜0.05)；Ti组术后与末次随访相比，差异无统计学意义(P＞0.05)；2组间相比，术后、末次随访及丢失角度，差异均无统计学意义(P＞0.05)。

所有患者术后没有产生置钉及矫形相关的神经并发症。3例(CoCr组1例，Ti组2例)病例发生伤口浅表感染，经加强换药及抗生素应用后愈合。随访期间未发生内固定失败、植骨不融合及假关节形成。

与钩系统和钉钩混合系统相比，全椎弓根螺钉系统能提供更大的矫形力。全椎弓根螺钉对椎体前、中、后三柱固定，具有较高的抗拔出力，因此可以显著提高AIS患者矫形手术的矫正率^{[1, 2, 9]}，尤其是柔韧性较差的病例^[10]。Hwang等^[11]通过2~5年的随访，证实了使用全椎弓根螺钉系统可以维持较好的冠状面、矢状面矫形效果。

矫形技术和内固定棒材料的研究进展在全椎弓根螺钉矫形效果中起到重要作用。AIS的矫形是三维矫形，通过固定、融合达到所有平面的平衡。大量研究报道全椎弓根螺钉系统尚存在胸椎后凸角度减少等问题^{[3, 9, 12, 13]}。另外，在本研究的术后随访中也发现患者术后角度有一定的矫形丢失。为了提高脊柱侧凸矫形率，转棒技术、直接去旋转技术、多节段Ponte截骨技术、原位弯棒技术、过度预弯等矫形技术被研究采纳，并且明显提高了矫形效果。同时，内固定材料的选择也较为重要^{[4, 14]}。有研究认为提高固定棒的硬度可以提高畸形矫形效果^[15]，并且与固定棒材料的性质、参数和制造过程相关^[16]。目前常用的固定棒材料有不锈钢棒和Ti棒。虽然不锈钢固定棒的硬度较高，但是Ti棒的MRI相容性和抗疲劳强度更优^[17]，因此许多术者较为倾向于使用Ti棒。

CoCr是Co和Cr的合金，具有较高的强度和硬度，已经广泛应用于燃气轮机、种植牙和骨置入物等。Serhan等^[4]通过对不同材质固定棒的生物力学研究表明，与Ti棒相比，CoCr棒能够在相对小的变形情况下提供更强的矫形力，并且具有更高的塑形变形性：在预弯30°，固定于研究装置15 min后，Ti棒仅有80.7%的塑性变形度，而CoCr棒有48.1%的塑性变形度。本研究也发现同一术者使用同样的技术，使用CoCr棒后术后主弯角度比使用相同直径的Ti棒更小(CoCr组为14.72°±5.01°，钛组为17.37±12.10°，P＜0.05)。因此，CoCr棒强度和硬度可能在脊柱冠状面矫形效果中更具优势。

胸椎后凸角度减少是使用全椎弓根螺钉系统进行手术的缺点之一，根据Lenke等^[6]的分型标准，T_5~12胸椎后凸角10°～40°为正常，胸椎后凸角度的减少可能会引起颈椎后凸^[18]，甚至导致颈部肌肉僵硬^[19]，引起顽固性的颈肩痛，影响患者术后的生存质量。CoCr棒的使用较好地维持了胸椎后凸角度,(术前20.85°±12.09°，术后22.19°±5.44°)，差异无统计学意义(P＞0.05)，并且在随访中，矫正丢失角度也较小,末次随访胸椎后凸角为21.27°±5.34°，与术后相比差异无统计学意义(P＞0.05)，基本维持了术后的矫形效果；而Ti组患者术后胸椎后凸角与术前相比有显著减小(P＜0.05)，末次随访时有进一步的减小(P＜0.05)。另外，在CoCr组患者中，暂未发现有患者术后胸椎后凸角＜10°，而Ti组有部分患者术后胸椎后凸角＜10°。因此，在现有的矫形技术上，联合CoCr棒的应用，可以防止胸椎后凸角的减少，降低平背畸形的产生。

2组间胸腰段前凸角在术前、术后及末次随访时差异无统计学意义，但是在末次随访丢失角度上差异有统计学意义(P＜0.05)，这可能由于胸腰交界段的应力较大，使用硬度较大的CoCr棒可以使得胸腰交界段更加稳定，从长远来看，可能可以减少胸腰交界段断棒概率。

使用CoCr棒矫形能维持患者腰椎前凸角角度(术后及末次随访与术前相比，P＞0.05)，而Ti组术后腰椎前凸角有显著减小(P＜0.05)。因此CoCr棒在矢状面腰椎前凸角的矫形上也有积极意义。另外，CoCr棒的MRI相容性较好。与Ti棒相比，CoCr棒产生伪影稍大，但是在整体图像显示的清晰度上差异较小，不会影响对椎管内容物的观察^{[20, 21]}。

CoCr棒的金属腐蚀性较低，一般认为金属置入物的腐蚀是引起深部伤口感染、疼痛和置入物失败的主要原因。CoCr合金的耐腐蚀性能较好^[22]，因此在口腔种植牙的材质选择上较为常见。Griffin等^[23]认为Ti螺钉和CoCr棒的连接不会增加腐蚀率。到目前为止，CoCr棒的应用引起深部感染、疼痛、内固定失败的报道鲜见，但其是否会增加这些风险，仍然有待进一步的研究。

全椎弓根螺钉系统在脊柱侧凸的手术治疗中有潜在的危险，尤其在胸椎凹侧置钉时。椎弓根骨折常发生在椎弓根螺钉置入或矫形中作用在椎弓根上的应力增加时，是全椎弓根螺钉内固定手术的并发症之一^[24]，在使用转棒技术时更加常见。有研究显示，置钉密度与矫形率无明显相关性^[25]，很多术者为减轻患者经济负担选择减少置钉数量，这增加了作用在椎弓根上的应力。CoCr棒的强度比Ti棒大，产生的应力也相应增大。因此，在使用CoCr棒时应适当增加置钉密度以分散作用在椎弓根上的应力，防止出现椎弓根骨折等并发症。

在AIS矫形中，使用CoCr棒进行脊柱后路的矫形固定，可在冠状面上提供更大的矫形力，并可在矢状面上防止胸椎后凸角度及腰椎前凸角的减少，维持较好的矢状面生理曲度。因此，在AIS矫形手术中，可优先考虑选择使用CoCr棒。

本研究中虽然2组患者的术后矫形角度差异具有统计学意义(P#&60;0.05)，但是在矫形率上差异则无统计学意义，这可能与本研究的病例数较少有关。本研究还存在随访时间短的缺点，远期疗效还需要更进一步的随访来证实。