颈椎弓根植钉孔道的试验研究

作者：杨琳

作者单位：134300 吉林白山，白山市通化矿业集团公司总医院

    【摘要】  目的 探索安全钻头应用于颈椎弓根螺钉孔道钻探的安全性与准确性。方法 随机取14具福尔马林浸泡的成人颈椎标本（C3～C7），保留完整的脊柱三柱结构及相关的韧带和椎旁肌，根据影像学测量的进钉点和进钉方向，模拟颈椎后路手术过程。选用安全钻头，进行实际的颈椎弓根螺钉孔道的钻探，将孔道行CT扫描，并斜位三维重建孔道形态，并以肉眼直视观察结果为金标准，评价孔道钻探的成败。结果 钻探孔道准确率89.3%（125/140），穿孔率6.4%（9/140）。结论 安全钻头应用于颈椎弓根螺钉孔道钻探的安全性与准确性均较高，可以在临床上推广使用。

【关键词】  安全钻头；颈椎；椎弓根螺钉

    Experimental study on screw pilot hole placement in lower cervical pedicle with safety drill

    YANG Lin.Tonghua Mining Group Company General Hospital,Baishan 134300,China

    ［Abstract］  Objective  To explore the accuracy and safety of safety drill（SD）prepared for cervical pedicle screw trajectory.Methods  Fourteen adult cadaver specimens of cervical spine（C3～C7）with intact structures including ligaments and perivertebral muscles were reserved and used.According to the radiographic measurements，safety drill was inserted into cervical pedicle individually.The evaluation of the drill’s trajectory was carried out by CT scan and three-dimension reconstruction and autopsy.Results  One hundred and forty drill’s trajectories were made.9 holes failed with a perforation rate of 6.4%.Conclusion  The safety drill prepared for cervical pedicle screw hole is safe and effective and can be applied and popularized clinically.

    ［Key words］  safety drill;cervical vertebrae;pedicle screw

    颈椎后路内固定术中的椎弓根螺钉固定术的优异性已经被越来越多的脊柱外科医生所接受。由于颈椎弓根具有很大的解剖变异性，如果以不变的角度植入螺钉势必造成对周围邻近重要结构的侵犯及椎弓根皮质壳的破坏。而且传统的钻头具有锋利的切入螺纹，具有很大的潜在危险性。考虑到上述情况，我们选用了自行设计的安全钻头，收集术前CT扫描对每个椎弓根的斜位三维重建的形态学测量数据，用于指导个体化法制备置钉孔道，探索安全钻头法制备颈椎弓根置钉孔道的安全性及准确性。

    1  材料与方法

    1.1  材料  选14具福尔马林浸泡的成人颈椎标本（C3～C7），保留完整的脊椎三柱结构及椎旁肌。分别行颈椎标本的CT断层扫描（GE Linght speed 16）并行单个椎弓根的斜位三维重建。获取每个椎弓根峡部的解剖形态学测量数据。并以此作为安全钻头钻探的参考值。

    1.2  方法  置于手术台上，椎体前端朝下，棘突朝上，模拟颈椎弓根螺钉内固定术，切开项韧带，剥离椎旁肌，暴露C3～C7两侧椎板及关节突最外侧端。用安全钻头（直径2.0 mm）进行试验，其前端圆钝，无螺纹，具有一定弹性，对皮质骨有主动回避作用，不会造成皮质骨损坏。根据术前CT测重建数据，确定进钉点，从E点（Entrance Point）距侧凹的距离D作为横坐标，从E点距上位椎体下关节突距离从CT扫描层厚获得（层厚1.25 mm×扫描层数）作为纵坐标，在颈椎侧块侧凹内侧开孔，严格按照影像学测量得到的进钉方向，进行置钉前孔道的钻探。然后行钻探孔道的CT扫描并三维重建及大体直视观察。观察孔道与椎弓根四壁关系，以肉眼直视下观察结果为金标准。

   2  结果

    2.1  安全钻头置钉孔道的钻探结果  观察钻头位置（即钻头对椎弓根皮质四个壁侵犯程度）：分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ度。Ⅰ度：钻头孔道在椎弓根内，壁有膨胀；Ⅱ度：钻头孔道在椎弓根内，壁有缺损；Ⅲ度：钻头孔道在椎弓根外，穿破椎管、椎动脉孔或椎间孔。安全钻头钻探结果总正确率为88.8％。钻探正确的孔道在不同节段的分布如下：C3，96.4％（27/28）；C4，67.9％（19/28）；C5，89.3％（25/28）；C6，92.9％（26/28）；C7，100％（28/28）。

    2.2  安全钻头对椎弓根皮质四壁具体侵犯情况  共制孔道140个，Ⅰ度4.3％（6/140）；Ⅱ度0.7％（1/140）；Ⅲ度侵犯（穿孔），6.4％（9/140），其中Ⅲ度侵犯共9枚，椎弓根外侧皮质破裂可能侵犯椎动脉7例，椎弓根下方皮质破裂可能损伤神经根1例，内壁穿孔1例；SD钻探结果见表1。表1  SD钻探结果 Ⅰ度侵犯总百分比是4.3％（6/140）。在不同节段的分布如下：C3，3.6％（1/28）；C4，14.3％（4/28）；C5，3.6％（1/28）；C6，0（0/28）；C7，0（0/28）。

    Ⅱ度侵犯总百分比是0.7%（1/140）。在不同节段的分布如下：C3，0（0/28）；C4，3.6％（1/28）；C5，0（0/28）；C6，0（0/28）；C7，0（0/28）。

    Ⅲ度侵犯总百分比是6.4％（9/140）。在不同节段的分布如下：C3，0（0/28）；C4，17.9％（5/28）；C5，7.1％（2/28）；C6，7.1％（2/28）；C7，0（0/28）。

    2.3  矢状位植入角度变化  正确组50.0°±5.2°，穿孔组（ Ⅲ度侵犯）30.0°±5.0°。两种角度之间比较差异有统计学意义（P<0.05）。试验表明，在入点正确的情况下，矢状位植入角度出现偏差（即<30°）时，极易造成椎弓根外侧皮质穿孔。

    3  讨论

    近几年，颈椎后路内固定术已经日益受到欢迎，越来越多的脊柱外科医生使用颈椎弓根螺钉固定术用于许多的颈椎紊乱的稳定性重建［1］。常见原因包括脊柱创伤、过多的椎板切除、肿瘤导致的骨结构破坏等。在胸腰椎上治疗这些疾病使用椎弓根螺钉内固定术的益处已经被认识到。关于椎弓根螺钉内固定术在颈椎的临床应用报道已经出现。体外尸体试验的成功率也相继有报道。尽管其他的外科技术，如夹钳、钉钩及侧块钉—板固定术，以及棘突钢丝已经有效地应用于颈椎不稳的治疗，但在所有的内固定手术中，椎弓根螺钉内固定术却能提供出众的三柱固定效果，具有不可比拟的生物力学优势。而颈椎弓根螺钉的成功置放要求有对椎弓根形态的充分三维理解。以允许对螺钉轴位的精确的辨认。

    椎弓根螺钉置钉前的孔道的制备是置钉成败的关键所在，直接关系到置钉的安全和有效。尽管有学者认为颈椎弓根太硬，无法用手钻钻孔，因为可产生太大的压力，可能使颈椎椎体滑移或脱位，这样对患者来说是非常危险的，故采用18 mm长自动停止的钻头充分扩孔［2］。但由于影像学测量和术中的测量误差是难免的，电钻力气太大，钻头穿破椎弓根骨皮质直接损伤颈髓，椎动脉及神经根造成的结果比椎体滑脱或脱位造成的结果更严重，因此我们选用自行设计的安全钻头钻孔，安全钻头前端圆钝，并具有一定弹性，侧壁不具备传统钻头的锐利切入螺纹，而对皮质骨有明显的回避作用，能显示出明显的皮质骨阻力感，其在椎弓根的旋进过程中有自动导向作用，对椎弓根皮质不会造成破坏性损伤，所以更加安全。根据钻孔时的手感来纠正部分较大的术中测量误差，因而提高成功率。试验中体会到，置钉孔道钻探的失败原因均为术中测量误差较大所致，且多数发生于预试验期，在试验的后期由于技术的改进和经验的积累，体会加深，失败率明显下降。根据我们的影像学测量结果及以往的国内外形态学测量数据［3～5］。颈椎弓根的外侧壁最为薄弱且紧贴椎动脉，而内侧壁厚度为外侧壁厚度的1.4～3.6倍，上、下方皮质厚度相接近，但Ugur等测量椎弓根与上位神经根间几乎无空隙，而与下位神经根间尚存在1.0～2.5 mm空隙，因而钻孔时尽量扩大矢状角，尽管避免向外上方的不恰当钻孔，而选择靠内、靠下方向钻孔，手术操作轻柔，根据手感调整钻探方向，切忌使用暴力。

  尸体骨形态学测量的可变性被用于指导脊柱外科医生在颈椎弓根螺钉的置放［1］已经被公开到合理的关注程度，即关于颈椎弓根螺钉内固定术是否能在没有神经血管并发症的情况下被应用。颈椎弓根的较小的尺寸及形态的较大变异性，需要更仔细的评估颈椎弓根螺钉的植入技术，包括入钉点、进钉角度的选择。不正确的植入螺钉可导致邻近的重要结构神经根及椎动脉的损伤。Miller等［6］主张颈椎弓根内固定术给患者带来严重的潜在危险性，因为用试验方法观察到很高的百分率的椎弓根壁侵犯率，他们建议椎弓根螺钉内固定术这一技术不能例行公事地应用于颈椎，只有那些有椎弓根螺钉内固定术经验的（在胸腰椎上）颈椎外科医生，才能执行这一使命，且只限于那些是有严重脊柱创伤的患者。

    然而，其他的研究者，都有许多的无明显（重要的）脊髓、神经根及椎动脉并发症的实例。他们认为［7］，同水平及轴位线的形态学定量的理解，将使得提高颈椎弓根螺钉内固定术的成功例数，极小化对患者的危险成为可能。

    从本试验的钻孔结果来看，安全钻头徒手法在充分的影像学数据支持下，成功率高达89.3%。术前行CT扫描并斜位三维重建椎弓根峡部形态，测量各种相关变异参数，如椎弓根峡部宽度，椎弓根轴线与矢状切面夹角等变量值，这些数据决定了钻头植入的方向、深度及入钻点的确定。本试验的穿孔率为6.4%，远低于Miller等［6］报道尸体研究违反率为13%～35.9%。安全钻头法成功率较高，证明在充分掌握颈椎弓根的三维形态学特点，具备椎弓根螺钉的置钉经验，选用安全钻头进行颈椎弓根螺钉孔道的钻探是比较安全可靠的。

【参考文献】  1 Ludwig SC，Kramer DL，Vaccaro AR，et al.Transpedicle screw fixation of the cervical spine.Clin Orthop，1999，359:77-88.

2 Panjabi MM，Shin EK，Chen NC，et al.Internal morphology of human cervical pedicles.Spine，2000，25:1197-1205.

3 Karaikovic EE，Daubs MD，Madsen RW，et al.Morphologic characteristics of human cervical pedicles.Spine，1997，22:493-500.

4 Ludwig，Steven C，Kramer，et al.Placement of pedicle screws in the human cadaveric cervical spine:comparative accuracy of three techniques.Spine，2000，25（13）：1655-1667.

5 Albert TJ，Klein GR，Joffe D，et al.Use of cervical pedicle screws for complex cervicothoracic spine pathology.Spine，1998，23:1596-1599.

6 Miller RM，Ebraheim NA，Xu R，et al.Anatomic consideration of transpedicular screw placement in the cervical spine.An analysis of two approaches.Spine，1996，21:2317-2322.

7 Karaikovic EE，Kunakornsawat S，Daubs MD，et al.Surgical anatomy of the cervical pedicles:Landmarks for posterior cervical pedicle entrance localization.J Spinal Disord，2000，13:63-72.