微创椎弓根钉技术治疗胸腰椎骨折的研究进展

　　作者：吴亚鹏综述， 李开南审校 作者单位：遵义医学院，贵州 遵义 563003

　　【关键词】 脊柱骨折

　　椎弓根螺钉技术治疗脊柱骨折自1997年美国FDA正式批准为脊柱后路固定方法之后，现已应用于临床[1,2]。传统开放手术需要广泛组织切开，进行螺钉置入和棒的安装，组织创伤大，失血量多，明显影响患者术后恢复。医源性肌肉软组织损伤已经引起越来越多外科术者的注意[3]，因此用微创技术进行胸腰椎椎弓根钉内固定已成为许多医师研究的课题。这类技术目前大体上包括2类：经皮脊柱内固定技术和内镜下椎弓根螺钉内固定技术。本文就2类技术目前的研究及应用作一综述：

　　1 微创椎弓根钉技术的手术方式

　　1.1 经皮脊柱内固定技术[4]

　　1.1.1 体位与麻醉 全身麻醉或硬膜外麻醉下，患者取俯卧位，胸部及两髂嵴部垫软枕，腹部悬空，根据骨折部位调整手术床的伸屈度。

　　1.1.2 术前定位 将C型臂X线机正位投照，标记伤椎上、下椎体椎弓根部位的体表投影。

　　1.1.3 椎弓根穿刺定位 分别于标记点处以克氏针探及横突和关节突，确立椎弓根穿刺点，沿常规进针方向(与椎体终板平行，内倾10°～15°)穿刺进入椎弓根到达椎体前中柱，C型臂X线机透视下确保导针位置良好。同样方法将4枚穿刺定位针置入病椎上、下椎体的椎弓根内。

　　1.1.4 椎弓根钉的置入 以克氏针为中心，在棘突旁开2 cm左右作1.5 cm纵行切口，切开皮肤与深筋膜。通过穿刺定位针，依次导入扩大管钝性扩张椎旁肌肉，再置入保护套管，退出扩大管。通过穿刺定位针，用中空丝攻扩大钉道后，拧入后开口椎弓根螺钉。体位或器械复位骨折椎体。

　　1.1.5 连接棒的安装及固定 通过置钉的上下纵切口间作深部肌肉隧道，将长度合适的预弯纵向固定棒置入U型开口钉座内，连接上位和下位螺钉，安装螺钉尾端锁定结构。

　　1.2 内镜下椎弓根内固定技术[5,6]

　　1.2.1 体位与麻醉 患者全身麻醉或硬膜外麻醉，取俯卧位于手术床，腹部悬空。

　　1.2.2 术前定位 C型臂X线机透视，确立伤椎节段，体表分别标出双侧上下椎弓根的位置。

　　1.2.3 椎弓根进针点的显露 将同侧上下椎弓根体表位置连成直线(距后正中线约2 cm)。沿连线于椎弓根的体表定位点做一1.5 cm的纵行切口，切开胸腰筋膜，通过多裂肌插入定位导针到达椎弓根点。透视确认定位无误后，沿导针依次插入扩张管，逐渐分开肌肉纤维，最后在扩张管外放置操作通道管，使其与关节突关节平齐，固定工作通道，上置椎间盘镜系统，清除视野中的软组织，止血，显露椎弓根的进针点。

　　1.2.4 椎弓根钉的置入 在镜下参照解剖标志，依传统开放手术方法，拧入后开口椎弓根螺钉，确保螺钉置入无误。如工作通道位置限制术中螺钉拧入，则暂时移出工作通道，等螺钉位置安放满意后按原位重新置入。同法置入4枚椎弓根螺钉。体位或器械复位骨折椎体。

　　1.2.5 连接棒的安装及固定 通过皮肤切口，在椎旁肌的深层，顺利置入预弯固定棒并锁紧固定之。

　　2 微创椎弓根钉技术治疗胸腰椎骨折的基础研究

　　2.1 解剖学基础

　　颈椎、胸椎中上段椎弓根横径小，解剖复杂且多变异，毗邻重要血管神经和脊髓，手术难度大，风险高。胸腰椎椎弓根横径宽大，解剖标志多恒定，为微创椎弓根钉固定提供了有利条件。杜心如等[7]在100套成人腰椎标本上观测到人字嵴顶点位于或接近椎弓根中心，具有存在率高较恒定的解剖学特征，置钉准确，且术中不需过多暴露横突和关节突，手术创伤小。杨雷、李家顺等[8]通过解剖胸腰椎后路结构，发现开放手术极易损伤椎旁肌及脊神经后支，导致背深层肌肉的失神经营养。因此以人字嵴顶点为进针点，加之有术前定位，术中C型臂X线机或计算机导航手段检测可以安全置入椎弓根钉，适合微创操作[6]。

　　2.2 骨折椎的复位原理

　　后纵韧带的宽度L1～3宽于L4、5和胸段，因此下腰椎产生的间接复位作用不如胸腰段间接复位作用效果佳。利用后纵韧带、关节软骨及椎间盘的轴向撑开力使椎管内占位小骨块有限闭合复位和微创下椎弓根螺钉置入技术结合垂直安装的原理，能使伤椎恢复椎体及椎间高度，进而恢复脊柱的生理弯曲，恢复节段的完整性和稳定性[9]。

　　2.3 伤椎强化

　　胸腰椎爆裂型骨折后路手术恢复椎体高度时，骨小梁系统并不能同时恢复，导致椎体内空隙，即“蛋壳样”椎体。后路坚强内固定是临时固定，如脊柱不能及时重建前中柱的稳定性，恢复强度，内固定终将失败，椎体逐渐塌陷，矫正度丢失[10]。

　　在后路微创椎弓根内固定基础上结合伤椎强化，将符合脊柱骨折治疗的金标准[11]。有学者进行了经椎弓根椎体成形术和骨松质成形术的研究与应用，并获得了肯定的疗效[10]，但其他一些研究则得出了相反的结论[12]。在骨折复位固定后，经椎弓根向伤椎椎体内注入松质骨，曾一度引起人们的兴趣[13]，但是近来的研究表明，这种向椎体内植骨的方式，并不能有效可靠的防止后凸畸形的再发生[14]，这部分植入材料需要重新与自身骨相融合，填充材料可能重吸收，从而导致高度再丢失，且术后患者不能立即活动。于是椎体成形术这一新技术已越来越多的应用于胸腰椎爆裂骨折的治疗中，通过椎体成形术，增强了患椎椎体的强度，患椎即刻获得稳定，疼痛缓解，可早期下床正常活动，能一定程度上恢复患椎的高度，重建脊柱生理曲度，恢复脊柱的正常负重力线[15]。目前伤椎的填充材料临床上多用于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，而可生物降解的骨水泥如磷酸钙骨水泥(CPC)因其有良好的骨传导性和组织相容性，正逐步取代PMMA，并在临床上取得可喜的成绩[16]。

　　2.4 植骨融合

　　脊柱融合术是治疗脊柱疾患的一项基本治疗原则，它可以使伤椎在生物力学上获得运动节段的稳定，重建前柱分载负荷的功能，保护后方器械内固定的效果，使得畸形的矫正在愈合期间得以维持，并使后方器械的疲劳性断裂降至最低。传统脊柱融合手术中软组织广泛剥离，骨性结构破坏常导致部分患者术后长期残留腰背部疼痛，甚至这种疼痛会抵消融合本身应有的临床效果，有学者称之为“融合病”[17]。由于微创技术的发展，内镜下脊柱微创融合术成为可能。临床上常用的为后外侧融合和椎间融合，360°融合也得到了一定程度的应用。国外Tae等[18]应用X-Tube技术对羊进行椎弓根螺钉固定，椎间融合与开放手术组对比研究，认为其效果与开放手术相当，但组织损伤程度远小于开放手术，目前椎体间融合仅适用于下腰椎。Khoo等[19]描述了微创后外侧腰椎间融合术的方法，通过在关节面和横突之间放置一直径为22 mm的管状拉钩，通过其有效的操作空间完成植骨融合和椎弓根螺钉内固定，证实了其可行性及安全性。随着内固定器械设计的改进，脊柱融合以重建脊柱稳定性获得了飞速的发展，尽管有文献报道坚固的融合可获得理想的疗效，但是不少学者发现脊柱融合术后融合率的提高不一定伴随相应临床疗效的改善[20]。由于融合术后运动节段的丧失及邻近节段退变等严重并发症的发生，Richard A等[21]认为尽管脊柱融合对于某类病人的一些疾患有效，但要严格控制融合的指征。胥少汀[22]认为胸腰段或腰椎骨折，不论为压缩型、爆裂型或Chance骨折，一般均未发生脱位，脊柱相对稳定，治疗主要为复位，不需要融合。胸腰椎骨折术后矫正度的丢失和内植物的折断受所用的内固定材料、骨密度及其它多种因素的影响，植骨融合无疑是重要因素，目前大多数学者仍主张在胸腰椎骨折整复内固定后需要植骨融合[23]。因为内固定的矫形与内固定只是暂时的，永久性稳定仍靠自身骨融合。在固定区域或损伤节段作植骨融合是减少迟发性腰背痛、神经症状出现、矫正度丢失、畸形加重、内固定折断和松脱等并发症的有效措施。那种只行内固定不植骨融合的做法是晚期并发症增多的重要因素。

　　3 手术疗效，并发症及手术适应证

　　开放手术需要广泛的剥离肌肉及软组织以显露骨性标志及植骨床，术中出血量大，并可导致术后疼痛、康复时间延长、脊柱功能损害等。相关临床研究证实椎旁肌的永久损害是腰椎术后不佳的主要原因。微创手术相对于传统手术而言，其目标是减少手术入路的相关并发症，并提供有效安全的手术方式。由于其具有手术切口小、创伤小、出血少、疼痛轻、恢复快、住院日短等治疗效果，正受到人们越来越多的关注。Wild MH等[24]对单纯胸腰椎骨折微创后路手术5年的随访研究表明，采用微创手术的患者出血量明显低于开放手术病人，手术时间和X线的曝光时间也明显低于开放手术病人。Kim DY等[25]研究证明在开放手术组，多裂肌横断面积有明显减少;与之对比，经皮椎弓根内固定术组在术前和术后磁共振随访则没有统计学差别。研究还证明了经皮椎弓根固定能导致更少的出血量，术后需要口服镇痛药的比例也明显低于开放手术组。表明经皮椎弓根螺钉内固定术能减少椎旁肌损害以及对术后躯干肌功能的影响。Kim等[26]报告，微创手术后反映肌肉受损的肌酸激酶和醛羧酶水平明显低于开放手术。Stevens KJ等[27]分别用微型压力测定器及核磁共振测量微创腰椎融合术对椎旁肌的损伤，结果证明了微创比传统开放手术小的事实。Foley KT等[28]认为尽管经皮腰椎弓根螺钉的置入和连接器的插入先前被描述存在一些问题，但通过经皮切口直接置入腰椎弓根螺钉，没有影响脊柱固定的稳定性，棘突旁组织的损伤已经被降低到最低。国内池永龙，徐华梓等[4]选取采用经皮微创椎弓根内固定患者和采用传统的切开内固定患者各50例，2组患者由同一组医生完成手术。统计结果显示，经皮微创组与传统切开组手术时间的差异无显著性意义(P>0.05)。切口长度、椎旁损伤、术中出血量、术后引流量、术后疼痛、住院日数等均差异有显著性意义(P<0.05)。经皮微创组明显低于传统切开手术组。传统切开组需剥离双侧椎旁肌，术后需留置镇痛泵;经皮微创组不需或只需剥离单侧椎旁肌，术后不需留置镇痛泵。

　　由于对伤椎整复作用欠佳，内固定器械选择余地小，技术要求高，目前认为其手术适应证主要为[5]：(1)胸腰椎压缩骨折椎体压缩<1/2 ，以前柱压缩为主;(2)CT示椎管受压<1/3;(3)脊髓受压症状较轻，ASIA与MSOP分级:Grade D级与E级;(4)Gaines评分<6分。该微创手术与开放手术本质上相同，其并发症同样包括硬脊膜损伤、出血、神经损伤、术后短暂性麻痹、内固定位置偏移或断裂、骨水泥渗漏、椎体塌陷等。在微创椎弓根螺钉手术中，由于放置横连杆需要多做切口且放置困难，基本未作横连杆的连接。研究证实使用横连杆能提高内固定装置的刚度，吸收部分结构应变[29]。历强，贺西京[30]对于273例行椎弓根固定治疗胸腰椎骨折病例进行分析，结果表明使用横连杆断钉发生率明显低于未使用横杆组。内固定的目的在于维持伤椎的稳定性直到骨性愈合。当骨性愈合后若不及时取出内固定物，随着时间延长螺钉承受周期性的负荷越多，也就越易出现应力疲劳导致断钉[31]。同时由于应力遮挡作用可以导致固定节段的椎体骨质疏松和植骨融合质量的下降[32]。内固定取出时间>12个月以上时椎弓根螺钉断裂的发生率明显增加，应根据患者年龄、骨折类型及植骨融合决定内固定取出的时间。一般为8～12个月[30]。

　　4 存在的问题及改进

　　经皮微创椎弓根螺钉技术目前发展较为成熟。虽有X线监测，但在定位进针点时主要靠克氏针经皮探测关节突关节和横突关系来确定，带有一定盲目性，容易导致置钉失败、手术操作时间延长、X线片透视次数多、患者及手术人员射线损伤较大等缺点[33]。随着内窥镜及影像技术的不断发展，微创下椎弓根螺钉技术已经由先前的经皮技术逐步发展到内窥镜辅助，X线三维导航系统监视下进行椎弓根内固定、椎间融合等[34]。内镜下行椎弓根内固定既吸取了经皮椎弓根内固定的优点，又兼有开放手术的特点，镜下可清楚看清关节突，精确定位进针点，视野好，能提高置钉的准确性，X线接触明显减少，手术时间也大大缩短[6]。Reisse R[35]通过回顾胸腰椎骨折内窥镜技术的发展及现状认为该技术的成功开展需要建立一套标准的手术技术与规则，以及针对内窥镜技术特制的设备和内置物。这正是当前胸腰椎骨折应用内窥镜技术面临的困惑与挑战。随着脊柱外科水平的不断提高，微创脊柱外科技术不断出现，安全可靠创伤小的微创技术治疗脊柱疾患具有日臻成熟的时机与条件，并形成骨科手术新的趋势。然而由于此项技术开展时间不长，尚存在一些急需解决的问题：(1)手术对于术者的要求较高，要熟练掌握微创技术需要艰苦训练及漫长的过程，限制了微创椎弓根内固定技术的推广;(2)实施微创操作器械尚缺乏;(3)X线接触过多;(4)微创内固定技术操作治疗的合理性及一致性尚未规范;(5)微创椎弓根内固定手术适应证选择不严格;(6)仅有短期小样本量的临床报道，未进行严密循证医学(EMB)及长期随访的研究[36]。

　　5 展 望

　　现代外科的重要发展趋势是手术的有限化、微创化、替代化和智能化[37]。微创椎弓根内固定治疗胸腰椎骨折充分体现了这一趋势。微创手术的核心在于减少医源性损伤和提高手术效果[38]。21世纪微创脊柱外科具有诱人的前景，相信随着微创技术的进一步发展以及计算机导航系统的完善，微创脊柱外科内固定将在损伤小、并发症少、置钉准确方面取得进步。微创脊柱外科将迎来更广阔的发展前景。

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