脊柱外科杂志  2017, Vol.15 Issue(6): 369-373   PDF    
皮质骨轨迹螺钉在腰椎融合术中的初步应用
夏天, 董双海, 田纪伟, 赵庆华, 王雷     
上海市第一人民医院骨科, 上海 200080
关键词: 腰椎     椎间盘退行性变     骨钉     脊柱融合术    
Primary application of cortical bone trajectory screws in lumbar spinal fusion
XIA Tian, DONG Shuang-hai, TIAN Ji-wei, ZHAO Qing-hua, WANG Lei     
Department of Orthopaedics, Shanghai General Hospital, Shanghai 200080, China
Key words: Lumbar vertebrae     Intervertebral disc degeneration     Bone nails     Spinal fusion    

腰椎椎弓根螺钉置入是目前腰椎融合手术中常用的固定方法。从后方结构经椎弓根直至椎体内贯穿“三柱”的螺钉可以为固定提供充足的把持力。然而,对于骨质疏松患者,由于骨密度降低,骨松质薄弱、稀疏,使得椎弓根螺钉固定的强度减弱,以致出现松动、切割、拔出等并发症,影响腰椎融合术的手术效果。为此,有学者通过改进螺纹设计、改良置钉方法以及应用骨水泥强化等方法提高骨质疏松患者椎弓根螺钉固定强度[1-2]。2009年,Santoni等[3]首次提出皮质骨轨迹螺钉,置入轨迹为由椎弓峡部经椎弓根直达椎体后上份,经生物力学测试证实了其在骨质疏松椎骨上具有足够的抗拔出力。此后,有学者将皮质骨轨迹螺钉应用于临床,获得了良好的效果[4-5]。2014年6月—2015年5月,本院应用皮质骨轨迹螺钉行腰椎融合术治疗腰椎退行性疾病患者12例,现将初步应用情况报告如下。

1 资料与方法 1.1 一般资料

腰椎椎间盘退行性疾病患者12例,男3例,女9例,年龄65 ~ 81(72.5±5.4)岁,均应用皮质骨轨迹螺钉行腰椎融合术治疗。腰椎椎管狭窄症6例,腰椎椎间盘突出症4例,退行性变腰椎滑脱症2例;单节段手术10例,双节段手术2例。合并症:骨质疏松症5例,骨量减少7例,腰椎T值-4.0 ~ -1.7(-2.8±0.8);高血压病9例;2型糖尿病4例。所有患者一般状况良好,能耐受全身麻醉手术。排除标准:①骨量正常的中青年患者;②伴有脊柱重度畸形、Ⅱ度以上严重滑脱的腰椎退行性疾病患者;③感染、肿瘤或溶骨性疾病的患者;④拟置钉节段曾行手术者。

1.2 内固定材料

手术使用的内固定材料为CD Horizon Solera 4.75系统(美敦力,美国)和UPASS-2系统(威高,中国)。两种系统的螺钉均设计为近端皮质骨双螺纹,远端松质骨螺纹。手术中均应用多轴螺钉。两种系统的连接棒有所不同,前者直径为4.75 mm钴铬合金棒,后者直径为5.5 mm钛合金棒。

1.3 置钉方法(MAST-MIDLF系统)

手术在全身麻醉下进行,全程在X线监测下实施。患者取俯卧位,定位手术节段,作后正中切口,沿棘突行双侧骨膜下剥离,直至暴露关节突内份及椎板峡部。安放拉钩系统及光源。在椎弓根投影内下方,左侧5点钟、右侧7点钟方向,用1 mm细磨钻头朝外上方向(头倾30° ~ 40°,外倾15° ~ 25°)开孔,穿透皮质骨,此时常可感觉到“突破感”。用2 mm克氏针或其他类似工具沿开孔方向进针,直至前后位透视见针尖到达椎弓根投影外上缘,侧位透视见针尖穿越椎弓根到达椎体后上份。用3.5 mm丝攻对钉道攻丝,置入4.5 mm直径的近段皮质骨螺纹螺钉。置钉过程的X线监测如图 1所示。

a,b:建立钉道放置标记物后正侧位X线片c,d:椎间融合后置入螺钉并固定后正侧位X线片e,f:术后正侧位X线片 图 1 应用皮质骨轨迹螺钉行腰椎后路减压融合术
1.4 术后处理

患者术后卧床休息,负压引流,预防性应用抗生素,予抗骨质疏松、止痛及营养神经治疗。术后2 ~ 4 d摄X线片复查,术后3 ~ 7 d在硬质腰围保护下短时下床活动。术后6周、12周、6个月、1年门诊摄X线片复查,此后每年复查随访。

1.5 评价方法

术前摄腰椎X线片、腰椎MRI平扫评估病情,必要时加行腰椎CT检查,行双能X线骨密度检查评估骨质疏松程度。记录患者术中出血量、手术时间、术中X线透视时间,并记录围手术期并发症情况。记录术前、术后随访时腰椎日本骨科学会(JOA)评分[6],计算改善率,改善率=(末次评分-术前评分)/(29-术前评分)×100%。

1.6 统计学处理

应用SPSS 19.0软件对数据进行分析。计量数据以x±s表示,计数数据以实际数值占比(%)表示,最多保留3位有效数字。采用配对t检验比较术前、术后腰椎JOA评分,以P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果

所有手术均顺利完成,术中出血量200 ~ 500(308±95)mL,无输血病例;手术时间120 ~ 230(157±35)min,术中透视时间4 ~ 15(7.73±3.41)s。手术拟置入皮质骨轨迹螺钉52枚,实际置入51枚(术中发生1枚螺钉置钉时钉道破损,改置入椎弓根螺钉,图 2)。术中X线透视监测置钉位置良好。无严重围手术期并发症发生。

a,b:术中X线片示L5右侧皮质骨轨迹螺钉置钉失败,改行椎弓根螺钉置入c,d:正侧位X线片示螺钉置入并固定e,f:术后1年X线片复查,内置物未见松动移位 图 2 皮质骨轨迹螺钉置钉失败病例

所有患者均获得随访,随访6 ~ 23(12.4±1.6)个月。术前JOA评分11 ~ 25(18.3±3.5)分,末次随访JOA评分23 ~ 29(26.4±1.6)分,平均改善率72.3%,术后与术前相比,差异具有统计学意义(P < 0.05)。随访时摄X线片,所有病例均无腰椎不稳征象,内置物无松动、断裂、变形。

3 讨论

皮质骨轨迹螺钉的进钉点与传统椎弓根螺钉不同,根据笔者的经验,进钉点一般位于上关节突内下方,椎弓峡部向下、向内各2 ~ 3 mm,需要术中X线透视确认位置。Matsukawa等[7]总结了进钉点相对于椎弓根的位置,发现无论在腰椎的哪个节段,进钉点均位于前后位椎弓根投影左侧5点,右侧7点的位置。他们也对腰椎不同节段该方法所能置入螺钉的最大长度、直径,以及置钉方向进行了解剖学及影像学研究,发现从L1到L5,置钉的最大直径从6.2 mm增至8.3 mm,最大长度≤40 mm。随着螺钉尺寸的增加,固定强度也随之增加[8]。根据笔者的经验,中国人的椎骨尺寸普遍小于欧美人种,选取直径4.5 mm、长度30~35 mm的螺钉较为合适。置钉方向为相对于椎体上下终板平面头倾25°~ 30°,外倾10°~15°,在X线透视中可见钉道斜向外上方穿越椎弓根投影区。

由于该置钉路径经过椎弓峡部的骨皮质区,配合使用具有近端皮质骨螺纹的螺钉,可以获得较大的固定强度,抗拔出力接近或高于椎弓根螺钉[3, 9]。对于骨质疏松的患者,尽管螺钉强度会随着骨质疏松程度的加重而降低,但椎体骨松质的强度丢失要显著高于峡部的骨皮质,且无论是否存在骨质疏松,椎弓峡部的骨密度均高于上关节突基底部[10],因此该置钉方法提供了骨质疏松椎骨上螺钉固定的另一种选择。此外,相对于关节突,椎弓峡部几乎不发生退变,进钉点较为恒定,使之适用于关节突严重退变增生导致椎弓根螺钉解剖标志不清的患者[11]。也有生物力学研究得出了相反的结论,皮质骨轨迹螺钉的抗疲劳能力低于传统椎弓根螺钉,且疲劳后更易拔出[12]。本组病例中,患者均为老年,术前已证实存在骨质疏松或骨量减少,手术中发现峡部骨皮质能够提供足够的置钉强度,手术后随访过程中也未出现螺钉松动、切割的情况。

除了具有较好的固定强度,皮质骨轨迹螺钉的置入方法也决定了其具有“微创”的特点。手术中无需暴露至关节突关节外缘,术后疼痛较轻[13],且进钉点远离关节突,有助于保护关节突关节以及脊神经后内支,有可能降低邻椎病的发生及兼具保护腰背肌的功能[14]。Hung等[15]应用MRI对腰椎融合术后患者腰旁肌肉畸形的观察,发现经中线后路腰椎融合术(经后路腰椎椎间融合并皮质骨轨迹螺钉固定)后患者的多裂肌内脂肪浸润显著低于传统经后路腰椎椎间融合术者,提示皮质骨轨迹螺钉有助于减少椎旁肌肉的损伤。但与此同时,较小的暴露范围亦会造成视野不清,所以皮质骨轨迹螺钉的置入需要依托一定的硬件条件,一是要有合适的拉钩及光源系统,以保证深部组织的清晰视野;二是要有良好的术中透视条件,保证准确的置钉轨迹,术中导航也是保证螺钉准确置入的有效手段。

由于该技术仍然较新,临床应用并不广泛,且无与传统椎弓根螺钉固定手术的临床对照研究。最大宗的病例报告为Matsukawa等[15]的研究,他们将皮质骨轨迹螺钉技术应用于202例患者,但对临床结果并未详细介绍。Glennie等[16]选择了8例患者实施腰椎后路融合手术时应用皮质骨轨迹螺钉,发现术后随访中,螺钉松动发生率较高,且主要发生于未行椎间融合的患者。他们认为皮质骨轨迹螺钉主要固定于椎骨后份,尽管生物力学测试显示其强度与传统椎弓根螺钉相当,但实际的抗剪切能力可能会与实验室结果有差异。Rodriguez等[17]将皮质骨轨迹螺钉应用于既往有椎弓根螺钉置入融合术后发生邻椎病的患者,在导航辅助下,可在原有螺钉的椎弓根内再置入1枚螺钉,最终所有5例患者均获得了较好的疗效。本研究中,患者经短期随访并未出现螺钉松动等内置物并发症,临床效果满意。但对皮质骨轨迹螺钉临床疗效的评价仍不一致,可能与病例选择、手术方式、设备条件、学习曲线等因素有关。因此有待更多病例长期随访研究。

皮质骨轨迹螺钉是椎弓根螺钉的有效补充,两者之间亦可互为替代。从应用范围上来说,椎弓根螺钉适用范围更加广泛,皮质骨轨迹螺钉主要适用于骨质疏松患者的腰椎手术,或应用于腰椎翻修手术。也有学者将两种置钉方法混合使用[18-19]。骶骨没有解剖学上的峡部,S1骶骨翼螺钉自关节突基底部内下向外上方骶骨翼内进钉,可以将之看作广义的皮质骨轨迹螺钉,应用于腰骶部的手术。胸椎椎弓峡部解剖与腰椎差异明显,没有典型的皮质骨通道,且由于椎骨尺寸较小也不利于获得良好的置钉角度,因此目前胸椎并非皮质骨轨迹螺钉的适用范围。Sheng等[20]通过影像学和解剖学研究发现,T3~8理论上也存在皮质骨轨迹螺钉的置钉通道,但其临床意义有待进一步探索。Ueno等[21]的研究表明螺钉近端的皮质骨螺纹有助于增强螺钉的固定强度,在有条件使用皮质骨轨迹螺钉时尽量不选择普通椎弓根螺钉。

皮质骨轨迹螺钉也有其应用的限制。由于椎弓峡部的范围不大,且骨质较硬,固定强度主要来自于较为表浅的峡部骨质,一旦钉道破损或钉道位置不良很难调整,因此置钉过程要求严格的术中影像监测。骨质正常的患者,椎弓峡部的骨质非常坚硬,也存在较高的钉道劈裂骨折风险,并非皮质骨轨迹螺钉的适宜人群。本组病例中有1枚螺钉置钉时即发生峡部骨折导致钉道破损,手术中改行椎弓根螺钉置入,术后随访过程中螺钉未发生松动。除此之外,皮质骨轨迹螺钉置入也存在与传统手术相似的并发症,包括硬膜及神经损伤、内置物断裂松动、椎骨骨折、手术切口感染、假关节形成、硬膜外血肿及深静脉血栓等[22-24]。螺钉尾部靠近中线区域,置钉会影响中线附近的神经减压操作。笔者的经验是首先制作好钉道,减压融合完成后再置入螺钉。此外,对于一些特殊类型疾病,比如峡部裂患者,由于峡部解剖异常,置钉可能存在困难。

通过本组病例回顾,笔者认为皮质骨轨迹螺钉是伴有骨质疏松的腰椎退行性疾病患者融合术治疗中有效的固定方式,可以提供足够强度的固定。但该技术尚处于临床应用的初步阶段,选择的病例为腰椎退行性疾病合并骨质疏松症的老年患者,且避免应用在严重或困难的病例中,因此入选病例数较少,随访时间较短,对于皮质骨轨迹螺钉在腰椎融合术中应用的长期效果,如对患者术后长期疼痛及功能、植骨融合率的影响等有待进一步研究[20]

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