椎弓根釘內(nèi)固定治療胸腰椎爆裂性骨折探究進(jìn)展

1摘要：胸腰椎骨折的發(fā)生率較高，其治療的目的防止神經(jīng)損傷和維持椎體的穩(wěn)定，同時(shí)使患者能盡早起床活動，減少并發(fā)癥，減少早期死亡等。因此采用椎弓根釘內(nèi)固定治療已經(jīng)成為目前治療的首選方法。本文從胸腰椎爆裂性骨折的定義及分類，椎弓根釘內(nèi)固定的生物力學(xué)特點(diǎn)、手術(shù)入路及植骨的技術(shù)方法和其所帶來的并發(fā)癥作一綜述椎體的爆裂性骨折最常發(fā)生于胸腰椎交界處，其發(fā)生率可以達(dá)到64%-81%[1-3]。對于這類骨折無論是保守治療，還是手術(shù)治療，其目的都是防止神經(jīng)損傷和維持椎體的穩(wěn)定。但隨研究的不斷深入，胸腰椎骨折的治療選擇已傾向使患者能盡早起床活動，減少并發(fā)癥，減少早期死亡等，因此手術(shù)治療是首選。自首次應(yīng)用椎弓根釘內(nèi)固定治療腰骶不穩(wěn)，至今臨床應(yīng)用已有大半世紀(jì)，成為最常用的脊柱內(nèi)固定方法之一。胸腰椎骨折的最佳手術(shù)管理需要了解病人的臨床情況，骨折的分類，各種方法的優(yōu)劣。本文為此作一綜述。1、胸腰椎爆裂性骨折定義及分類壓力加上不同程度的屈曲或旋轉(zhuǎn)力作用于脊椎,使椎間盤的髓核嵌入椎體，導(dǎo)致椎體內(nèi)壓急驟升高而引起椎體自內(nèi)向外的骨折。目前對于胸腰椎骨折分類方法較多，但到目前為止，還沒有一種胸腰椎骨折分類方法被世界性應(yīng)用。普遍認(rèn)為胸腰椎骨折分為4種類型，即壓縮性骨折、爆裂骨折、安全帶損傷和骨折脫位。爆裂性骨折實(shí)際上是椎體壓縮性骨折的一種特殊形式。Denis[4]提出“三柱理論”不引起后凸成角，多見于下腰椎。B型:為不完全縱向垂直或略帶前屈應(yīng)力所致的上終板損傷，能導(dǎo)致急性或晚期向后成角，為最常見的一種類型。C型:為下終板損傷，作用機(jī)制與B型相似，但比B型少見。D型:是軸向應(yīng)力伴有旋轉(zhuǎn)暴力所致，多見于腰椎，該型極不穩(wěn)定，可造成骨折脫位，椎體多為粉碎性骨折，椎弓根間距增寬，椎體后壁可突入椎管，椎板可有縱向骨折。E型:為軸向應(yīng)力伴有側(cè)向屈曲所致，該型除椎弓根間距增寬外，壓縮側(cè)可有性骨折劃分為第二類骨折。而在在McAfee[5]分類中，爆裂性骨折被分為穩(wěn)定性和不穩(wěn)定型，穩(wěn)定爆裂型骨折，是由壓縮性負(fù)荷引起，造成前柱和中柱破壞，但后柱完整；不穩(wěn)定爆裂型骨折，壓縮造成前柱和中柱破壞伴有后柱斷裂,后柱可因?yàn)閴嚎s、側(cè)方屈曲和放置力量而造成破壞。Kirkpatrick[6]認(rèn)為McAfee的骨折分型是首選的治療胸腰椎骨折的分類系統(tǒng)，因?yàn)樗梢詾闇p壓和穩(wěn)定提供重要的線索，以及引導(dǎo)外科醫(yī)生選擇適當(dāng)手術(shù)方式。2McCormack等[7]提出了載荷分享分類，認(rèn)為該分類可以對所有脊柱骨折進(jìn)行回顧性分析，防治后路內(nèi)固定的失敗，并評估損傷后由于各柱的缺陷可導(dǎo)致載荷分享分布改變。國內(nèi)學(xué)者[8]將18例牛的T12-L3椎體分為三組，分別給予不同的壓縮力，實(shí)驗(yàn)后認(rèn)為負(fù)載分享評分有助于評估急性不穩(wěn)定胸腰椎骨折，并證實(shí)例負(fù)載分享分類在脊柱骨折中的應(yīng)用。這一點(diǎn)得到了另一位國內(nèi)學(xué)者的證實(shí)，他們認(rèn)為通過Kappa分析，負(fù)載分享分類對爆裂性骨折具有高度的可靠性[9]。但Hrabálek等[10]為了驗(yàn)證在后路手術(shù)中負(fù)載分享理論的可靠性，認(rèn)為對于AO分類中的A3型并伴隨3或4度椎間盤損失骨折，負(fù)載分享分類不能做出可靠的預(yù)測。上述各種分類是國內(nèi)外眾多學(xué)者在胸腰椎損傷分類領(lǐng)域探索，但尚缺乏一個(gè)得到同行認(rèn)可的統(tǒng)一分類系統(tǒng)。2.椎弓根釘內(nèi)固定的生物力學(xué)特點(diǎn)盡管在上世紀(jì)40年代已經(jīng)有學(xué)者提出采用椎弓根釘治療脊柱骨折，但直到70年代Camille和Steffee等人報(bào)道了應(yīng)用椎弓根技術(shù)治療脊柱骨折取得良好臨床效果后，這項(xiàng)技術(shù)方得以廣泛開展。Yue等[11]這樣解析椎弓根釘內(nèi)固定術(shù)的，它是通過椎弓根將螺釘擰入椎體中，從而起到錨固作用，內(nèi)固定的生物力學(xué)原則。國內(nèi)學(xué)者[12]應(yīng)用椎弓根釘治療胸腰椎爆裂性骨折，認(rèn)為它可以有效地重新定位和穩(wěn)定的爆裂骨折椎體，保持脊柱的穩(wěn)定性，減低螺釘松動或破損和椎體高度丟失的風(fēng)險(xiǎn)。目前已經(jīng)有大量的研究證實(shí)了椎弓根釘在固定脊椎骨折中具有明顯的生物力學(xué)優(yōu)勢[13-15]。這種實(shí)驗(yàn)研究主要集中在三個(gè)方面：第一種是數(shù)字化生物力學(xué)模型實(shí)驗(yàn)。常用的脊柱數(shù)學(xué)模型為有限元模型。它是結(jié)合椎體真實(shí)的兒何學(xué)和連接椎體軟組織的物理特性，研究脊柱運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)和脊椎內(nèi)部的[16]認(rèn)為有限元方法用來分析生理和病理過程的力學(xué)變化，為設(shè)計(jì)和改進(jìn)手術(shù)器械提供理論依據(jù)。付裕等[17]建立下腰椎的三維有限元模型(L3~5)，分析結(jié)果證明其在仿真分析用網(wǎng)格生成器的掃掠和優(yōu)化功能，盡量依據(jù)模型的幾何外形，使網(wǎng)格生成的最少，兼顧了對建模準(zhǔn)確性和計(jì)算可行性，同時(shí)又能充分滿足對腰椎的生物力學(xué)研究。Chiang等[18]建立了L1-5節(jié)段有限元模型，用于比較單、雙枚Cage結(jié)合椎弓根螺釘內(nèi)固定在生物力學(xué)上的差異。結(jié)果顯示單枚Cage等[19]利用CT為基礎(chǔ)建立一個(gè)有限元的模型，通過對椎體強(qiáng)度與體外力學(xué)測試結(jié)果進(jìn)行比較分析以評估第二腰椎在體內(nèi)的椎體強(qiáng)度，認(rèn)為這種方法可以有效地評估體內(nèi)椎體的強(qiáng)度。第二種是體內(nèi)生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究。王洪偉等[20]將具新鮮冰凍小牛腰椎標(biāo)本Ll-L5節(jié)段，制備成腰椎前中柱損傷模型。比較4釘固定組與6釘固定組的三維6個(gè)方向的運(yùn)動范圍，結(jié)果認(rèn)為6釘固定較4釘固定在屈曲、后伸、側(cè)屈、旋轉(zhuǎn)各運(yùn)動上的生物力學(xué)強(qiáng)度強(qiáng)，可為臨床應(yīng)用微創(chuàng)經(jīng)皮萬向3釘6釘固定治療胸腰椎骨折提供了理論依據(jù)。Anekstein等[21]通過動物的生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)證實(shí)傷椎固定縮彎曲試驗(yàn)和動態(tài)壓縮彎曲疲勞試驗(yàn)，研究發(fā)現(xiàn)萬向尾型椎弓根螺釘系統(tǒng)的屈服載荷小于直尾型椎弓根螺釘系統(tǒng)；在螺釘桿與螺釘冠間通過半弧形藕聯(lián)裝置設(shè)計(jì)的萬向尾螺釘，與其它類型的萬向型相比易出現(xiàn)疲勞斷裂；在釘與棒連接處采用較厚的釘尾設(shè)計(jì)和材質(zhì)表面光滑度較高的螺釘，可減少出現(xiàn)疲勞斷裂。第三種是體外生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究。人工制品的脊柱模型特點(diǎn)是骨-固定材料之間的界面穩(wěn)定性好。在臨床實(shí)踐中，絕大多數(shù)脊柱內(nèi)固定手術(shù)后短期內(nèi)植物不會發(fā)生斷裂，但隨著時(shí)間推移可能出現(xiàn)疲勞性破壞。而在尸體標(biāo)本上無法完成持續(xù)時(shí)間較長的疲勞試驗(yàn)，因此常采用人工材料和橡皮椎間盤)進(jìn)行內(nèi)固定，然后研究內(nèi)固定的疲勞壽命以及不同周期屈曲力矩下的疲勞強(qiáng)度，屈曲力矩與疲勞周期的曲線顯示垂直載荷幅度與周期數(shù)呈反函數(shù)關(guān)系。陳藝等[24]采用6具國人新鮮脊柱尸體標(biāo)本(T11～L3)，椎體切除法模擬失去前柱支持、完全不穩(wěn)定L．椎體爆裂骨折，比較3椎體4枚、5枚與6枚椎弓根釘內(nèi)固定術(shù)治療胸腰椎爆裂骨折的生物力學(xué)，認(rèn)為對于胸腰椎爆裂骨折，經(jīng)骨折椎3椎體6枚釘或5枚釘?shù)墓潭ǚ绞娇梢蕴岣吲Ｎ锪W(xué)穩(wěn)定性，穩(wěn)定效果要優(yōu)于傳統(tǒng)的4枚釘3.手術(shù)入路及植骨的技術(shù)方法胸腰椎骨折治療的目的在于恢復(fù)脊柱解剖結(jié)構(gòu)的完整性和穩(wěn)定性，并為神經(jīng)功能的恢復(fù)創(chuàng)造有利條件。手術(shù)主要包括（1）對爆裂的骨折塊進(jìn)行復(fù)位，以恢復(fù)椎體的高度，恢復(fù)脊柱的曲度；（2）進(jìn)行徹底的減壓，包括椎管減壓及椎間孔減壓，為受壓的脊髓或神經(jīng)創(chuàng)造空間，為其損傷的恢復(fù)提供有利的條件3）內(nèi)固定及植骨融合，重建椎體的穩(wěn)定性。目前手術(shù)的入路與方法較多，不存在有一種能適合所有爆裂性骨折的定式手術(shù)，如何選擇好最佳的手術(shù)入路及方法仍存在爭議，目前較常用的治療爆裂性骨折的手術(shù)入路主要有以下幾種：后路手術(shù)是治療胸腰椎骨折的傳統(tǒng)方法，其具有創(chuàng)傷小、出血少、操作相對容易的優(yōu)點(diǎn)。胸腰椎爆裂性骨折后路內(nèi)固定方式有很多，包括椎弓根螺釘系統(tǒng)、椎板鉤或兩種混合固定。標(biāo)準(zhǔn)的后路手術(shù)入路包括后正中、經(jīng)椎弓根和后外側(cè)3種途徑。后路的減壓方式包括直接和間接兩種，直接減壓主要是經(jīng)椎弓根椎體切除減壓、肋骨橫突切除以及側(cè)方胸膜外或腹膜后入路；間接減壓是采用內(nèi)固定器械的撐開獲得韌帶的軸向復(fù)位或者纖維環(huán)復(fù)位，但減壓效果比直接減壓差[25]。Mikles等[26]認(rèn)[27]認(rèn)為后路入路能較好地為椎體減壓，并達(dá)到更好的塑性效果。4前路手術(shù)是經(jīng)過胸、腹膜后等組織入路，不僅具有可在直視下進(jìn)行徹底的椎管前減壓，能為神經(jīng)功能恢復(fù)創(chuàng)造更大的空間，還可避免牽張硬膜囊引起術(shù)后神經(jīng)癥狀加重，容易獲得良好的植骨融合等優(yōu)點(diǎn)，但前路手術(shù)仍存在創(chuàng)傷大、出血多、傷口深、周圍重要解剖結(jié)構(gòu)多，對術(shù)者的技術(shù)和術(shù)認(rèn)為前路手術(shù)是安全的，并發(fā)癥少。Payer等[29]采用前路入路微創(chuàng)的方法治療37例患者，認(rèn)為該方法具有安全，可靠，經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)。此外，在前路入路中還包括側(cè)前方入路。該入路是從損傷較重的一側(cè)入路，在橫突根部與小關(guān)節(jié)外側(cè)緣交界處切除椎弓根和椎體后外側(cè)骨質(zhì)，從側(cè)后方顯露出硬脊膜，用神經(jīng)剝離子探查椎管內(nèi)硬脊膜前方受壓的情況。徐爍等[30]采用根據(jù)胸腰段側(cè)前方釘板內(nèi)固定系統(tǒng)的內(nèi)固定原理及植入要求在30例胸腰段椎骨標(biāo)本上標(biāo)出進(jìn)釘點(diǎn)、進(jìn)釘方向，并測量、觀察其與周圍易識別骨性標(biāo)志的關(guān)系，認(rèn)為這種方法，對保證胸腰段側(cè)前方釘板內(nèi)固定系統(tǒng)成功植入，并減少手術(shù)并發(fā)癥有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義。胸腰椎爆裂性骨折是一種復(fù)雜的骨折，前、后路入路的手術(shù)方法存在一定的缺點(diǎn)。后路手術(shù)重建前、中柱困難，且經(jīng)后路切除前部，容易導(dǎo)致加重該段脊髓損傷；而前路手術(shù)又無法減壓后側(cè)和等[31]認(rèn)為對于椎體受損嚴(yán)重，并發(fā)癥較多的骨折，采用前后路入路治療一種最佳的選擇。夏群等[32]獨(dú)前路或后路手術(shù)均不能達(dá)到充分減壓并蕈建脊柱穩(wěn)定性．需前路和后路聯(lián)合手術(shù)治療。4.椎弓根釘治療胸腰椎骨折的并發(fā)癥椎弓根內(nèi)固定已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于脊柱疾病方面，避免了術(shù)后矯正的丟失及過多融合所帶來的遠(yuǎn)期并發(fā)癥，縮短了病人的住院時(shí)間，大大提高了手術(shù)的療效，但是與此相關(guān)的并發(fā)癥也隨之發(fā)生。這是椎弓根內(nèi)固定手術(shù)的常見并發(fā)癥。在脊柱骨折的治療中發(fā)生率為1-25%[33]。艾江平等[34]認(rèn)為造成這種原因主要是外傷后正常的解剖關(guān)系被破壞，解剖學(xué)標(biāo)志變化多端,導(dǎo)致進(jìn)針點(diǎn)定位有誤；或者是擰入椎弓根螺釘前骨折未能很好復(fù)位,骨折后脊柱生理曲線改變,增加了進(jìn)針方向的難度,最終導(dǎo)致螺釘置入方向錯(cuò)誤。解決這種問題的辦法主要有，首先選擇正確的進(jìn)針點(diǎn)，腰椎以為固定椎的上關(guān)節(jié)突外緣垂直延長線與橫突中軸水平的交點(diǎn)。胸椎以位于小關(guān)節(jié)的下緣與小關(guān)節(jié)中線交點(diǎn)的外側(cè)3mm。其次掌握進(jìn)釘方向的橫向角和矢狀角。固定失效。再次螺釘應(yīng)與椎體終板平行，避免5螺釘穿入椎間盤，最后術(shù)中避免反復(fù)重置椎弓根螺釘。國外學(xué)者研究后認(rèn)為出現(xiàn)螺釘折斷或者松動的發(fā)生率為2.9%-8.1%[35-36]。出現(xiàn)這種情況有可能與可能與螺釘?shù)脑O(shè)計(jì)和材料有關(guān)。患者術(shù)后早期活動和負(fù)重、醫(yī)師脊柱手術(shù)的經(jīng)驗(yàn)不足等均可以引起術(shù)后內(nèi)固定的彎曲、折斷。此外，手術(shù)方案的選擇設(shè)計(jì)不當(dāng)導(dǎo)致內(nèi)固定物的應(yīng)力增加亦可導(dǎo)致內(nèi)固定斷裂失敗。解決這種情況的方法有：可以在脊柱椎問或橫突間植骨融合，或者降低起撐開復(fù)位作用的螺釘負(fù)荷。此外，內(nèi)固定的取出時(shí)間不應(yīng)過遲和術(shù)后應(yīng)佩戴支具活動，避免椎弓根螺釘過度融合，加強(qiáng)椎體之間的穩(wěn)定性。如果未進(jìn)行植骨融合，由于整復(fù)后的椎體呈“空殼”現(xiàn)象，傷椎前中柱缺乏支撐能力。受負(fù)荷應(yīng)力影響，術(shù)后脊柱的大部分應(yīng)力轉(zhuǎn)移到穩(wěn)定性更強(qiáng)的內(nèi)固定系統(tǒng)上，由陳前芬等[38]認(rèn)為造成植骨不融合的原因是材料選擇不恰當(dāng)，植骨塊被吸收，固定不牢靠等。椎弓根內(nèi)固定術(shù)后的感染可以分為早期感染和遲發(fā)性感染。早期感染主要與術(shù)前準(zhǔn)備不足、局部的消毒不嚴(yán)格，或與患者自身狀況有關(guān)。田耘等[39]報(bào)道內(nèi)固定感染發(fā)生率約為1％。Roy-Ca等[40]實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)84例腰椎骨折中4例發(fā)生深部感染而再次手術(shù)。遲發(fā)性感染是指術(shù)后20周后出現(xiàn)的感染。這是由于內(nèi)固定表面生物膜可以為微生物粘附的提供了場所，并使細(xì)菌得到保護(hù)免于受到機(jī)體及抗生素對其殺傷作用。因此要控制術(shù)后感染，關(guān)鍵在于預(yù)防，術(shù)前應(yīng)常規(guī)檢查患者局部皮膚有無擦傷、破裂或褥瘡；術(shù)中嚴(yán)格無菌操作，術(shù)后引流管通暢引流，并要密切觀察傷口情況。此外，椎弓根釘內(nèi)固定術(shù)所帶來的并發(fā)癥還有血管、內(nèi)臟損傷、神經(jīng)損傷、腦脊液漏、腰背部疼痛、椎體高度的矯正丟失、鄰近椎體節(jié)段應(yīng)力變化、異物排斥反應(yīng)等，由于篇幅所限，不在此一椎弓根釘系統(tǒng)治療胸腰椎爆裂性骨折的方法，不管是從理論上還是從臨床上都已經(jīng)達(dá)到了一定的高度，其研究方向也從原來的宏觀領(lǐng)域發(fā)展到了微觀領(lǐng)域，手術(shù)入路由原來的單一的入路發(fā)展為多種入路，但隨著應(yīng)用的不斷廣泛,內(nèi)固定所帶來的并發(fā)癥也不可避免，因此如何正確合理的選擇最有利的手術(shù)方法以達(dá)到最好的效果和最低并發(fā)癥發(fā)生率仍有待進(jìn)一步研究。6