寰椎后路螺钉内固定技术的研究进展

王 爽(综述)，王 欢(审校)

(中国医科大学附属盛京医院脊柱创伤骨科，沈阳110004)

治疗寰枢椎不稳的方法包括钢丝固定术(如Gallie法、Brooks-Jenkins法、改良Sonntag术)、椎板夹固定术(如 Apofix椎板夹、寰枢椎挂钩、经关节螺钉固定术)以及寰枢椎椎弓根钉棒系统固定术等。其中寰枢椎椎弓根钉棒系统内固定术在生物力学及临床治疗效果方面都具有明显的优势。而这一术式的难点和重点问题就在于寰椎置钉，因为解剖形状具有一定特殊性，寰椎的置钉存在很大的难度和风险。寰椎置钉技术是脊柱外科手术领域最尖端的热点问题。近年来，随着研究的深入和相关技术的不断进步，寰椎置钉技术不断完善，而寰枢椎椎弓根钉棒系统内固定术的优势也进一步被认可。现就寰椎置钉技术的现状和相关进展予以简要综述。

1 寰椎的解剖学分析

寰椎是解剖形态最为特殊的颈椎，曹正霖等［1］测量了150例中国成年人干燥寰枢椎标本后总结出以下数据:寰椎后弓上下扁平，其中以椎动脉沟处最薄;寰椎侧块为内薄外厚的楔形，上关节面内倾角、下关节面外倾角及侧块内倾角两侧不对称各占总体的19.3%(29 例)、10.7%(16 例)和7.3%(11 例);椎动脉沟呈深沟型者占总体的8.0%(24侧);浅沟型者占76.0%(22侧);形成椎动脉沟环者占总体的16.0%(48 侧)，其中全环型 3.0%(9 侧)，半环型13.0%(39侧)，双侧均形成沟环者有7例。

寰椎椎动脉沟上方有椎动脉、伴行椎静脉，第一颈神经根及伴行静脉从椎动脉下方和椎动脉沟皮质的上方穿出，显露寰椎后弓的入钉点时容易损伤这些结构。有观点认为，从后方暴露寰椎后弓时，为避免损伤椎动脉，暴露范围自中线向外侧不得超过1 cm。Harms等［2］和 Goel等［3］的手术方法均要切开静脉丛，显露侧块和第二颈神经根，不可避免地导致静脉丛出血，甚至有可能出现难以控制的大出血。

寰椎椎弓根下方与枢椎峡部之间、寰枢椎侧块关节的后方都有丰富的静脉丛。Harms等［2］指出，在显露寰枢侧块关节时易出现难以控制的静脉丛出血，使手术无法继续进行。Goel等［3］曾报道2例患者因出血过多而更换手术方式，另9例因同样原因仅在单侧完成了侧块螺钉固定。以上资料说明，采用分离该部静脉丛的方法来显露寰椎椎弓根极可能引起大出血，并因止血困难而难以继续手术。采用椎弓根螺钉固定时，因无需解剖第二颈神经根和寰枢关节后方静脉丛，而减少了对其造成损伤的概率。

寰椎后弓的椎动脉沟是及其重要的解剖因素，也是决定手术成败的关键，它的厚度决定椎弓根螺钉直径大小及手术能否实施。Resnick等［4］用三维CT对60例患者进行扫描，分析后认为这些患者均可以植入直径为4 mm的螺钉。马向阳等［5］测量了50个寰椎干燥标本后认为，在此部位放置3.5 mm的椎弓根螺钉是可行的，此结论与夏虹及谭明生等［6，7］的结论一致。同时，还建议理想的寰椎椎弓根螺钉的进钉位置应在椎弓根中点的稍外侧。并指出当寰椎椎弓根高度或寰椎椎动脉沟下方的寰椎后弓外侧1/3的高度两个数值中任何一个﹤4.0 mm时，不宜行寰椎椎弓根螺钉固定，推荐采用寰椎侧块螺钉固定。在临床应用中，因为寰椎峡部的存在，许多患者的椎弓根不允许置入直径3.5 mm的螺钉。通常有两种选择:①尝试使用更细的螺钉，当然固定的强度也随之降低。②改变术式。能否应用相关技术使椎弓根狭部适当“扩张”以容纳合适直径的螺钉是研究的方向。

2 生物力学分析

相关测试表明［8，9］，寰枢椎椎弓根螺钉固定系统的生物力学强度和Magerl螺钉联合Gallie钢丝或Brooks钢丝固定的效果相当，且明显优于单独应用椎板下钢丝(Gallie、Brooks)或椎板钩(Halifax椎板夹、Apofix椎板钩)。

吴增晖等［10］的研究表明，寰枢椎椎弓根螺钉固定系统与寰椎椎板钩+枢椎椎弓根螺钉固定系统相比较，屈、伸稳定性和侧屈稳定性相似，而在抗轴向旋转方面前者优于后者。说明前者较后者具有更可靠的三维稳定性。在条件允许的情况下，建议首选前者进行固定。

在生物力学表现上，同为双皮质固定时，椎弓根螺钉的强度远大于侧块螺钉固定术，而寰椎单皮质椎弓根螺钉与寰椎双皮质侧块螺钉的抗拔出强度无差异。因此，寰椎椎弓根螺钉在单皮质固定时即可达到侧块螺钉在双皮质固定时的固定性能。以此为依据，在选择术式时可以优先选择寰椎椎弓根螺钉，而且可以考虑采用单皮质固定［11］。

在生物力学表现上，椎弓根螺钉要强于侧块螺钉，而部分椎弓根螺钉的生物力学表现类似于侧块螺钉。这样，当椎弓根下壁完整，上壁略缺失或存在轻微骨折时，椎弓根螺钉的固定效果并不逊色于侧块螺钉，能够避免侧块螺钉术中可能出现大出血的风险。如果这种缺失和轻微骨折能够充分利用，就可使“椎弓根扩张”容纳较粗螺钉的设想成为可能。

3 置钉技术的研究进展

寰枢椎经椎弓根螺钉固定可获得坚强的三维固定，而决定手术成败的关键则在于准确的置钉技术，尤其是寰椎椎弓根钉道准确性［12］。要达到这一目的，一般认为有四点关键因素:无血条件下的充分暴露、进针点的准确定位、螺钉向内倾斜的角度和螺钉向头尾端倾斜的角度［13］。

一般认为，寰椎置钉技术主要分为两种:寰椎侧块螺钉固定和寰椎椎弓根螺钉固定。寰椎侧块螺钉是指螺钉经寰椎后弓下缘与寰椎侧块后缘的移行处直接进入寰椎并沿侧块纵轴置入，寰椎椎弓根螺钉则是由寰椎后弓和后弓峡部(即椎弓根部)至寰椎侧块内的固定技术，后者螺钉全长均被后弓骨质包裹，其抗拔出强度较大。马向阳等［14］结合进钉点和螺钉路径的不同将寰椎的螺钉固定方法分为侧块螺钉、部分经椎弓根螺钉和椎弓根螺钉三种。其中，部分经椎弓根螺钉指螺钉由后弓进入侧块，但其螺钉的部分螺纹突破寰椎后弓的下缘，而上、内、外侧被寰椎后弓包绕，可以认为是介于上述两种术式之间的一种固定方法。

3.1 术前影像学准备及处理 Dull等［15］于1995年报道了术前应用倾斜体位行CT扫描来确定钉道的方法，运用30°斜坡卧位，可以扫描整个钉道，以协助明确钉道的角度、长度及其与周围神经、血管等重要结构的关系。

Paramore等［16］应用1 mm层厚 CT扫描并重建螺钉钉道的方法来研究寰枢复合体的结构，其他研究中提到了应用螺旋CT多维重建的方法。对于应用特殊体位的方法，将寰枢椎不稳定患者置于倾斜体位存在一定风险，而倾斜的角度不易掌握，扫描到的图像质量难以保证，同时，患者接受的射线辐射较多。兰永树等［17］应用MSCT成像进行寰枢椎椎弓根(或侧块)设计，试图反映寰枢椎椎弓根(或侧块)的内部情况，获取个体化的数据，为临床应用椎弓根螺钉技术治疗上颈椎区域病变提供借鉴。

林达强等［18］借助CT重建的方法显示手术相关的个体影像解剖，根据患者的个体条件设计理想钉道。即利用上颈椎薄层(1 mm)多排螺旋CT扫描数据，在CT图像处理工作站内容积再现重建上颈椎，分别多角度显示寰椎椎弓上表面观和后面观、寰枢椎关节后面观、枢椎椎弓后面观，了解个体椎弓后方表面解剖形态、骨性解剖标志及变异情况。并按寰枢椎椎弓根螺钉内固定理想的钉道走行，通过各椎弓根的中心点分别多平面重建寰枢椎断面解剖影像，了解理想进钉点的解剖位置与钉道轨迹的邻近解剖。图像相应位置上标识理想的进钉点、钉道轨迹，测量钉道内倾角度(图1)。图1A～C图像是CT容积再现重建的第一颈、第二颈椎弓表面影像，直观地见到骨性解剖标志与进钉点的位置关系，及个别第一颈椎动脉沟被骨管代替的解剖变异，“O”代表进钉点。图1D～F图像是CT多平面重建影像三维显示经左侧第一颈椎弓根中心点的理想钉道。图1G～I图像是CT多平面重建影像三维显示经右侧第二颈椎弓根中心点的理想钉道。

3.2 术中处理进针点的技术进展 在手术技巧方面，多位学者进行了不同尝试。王庆等［19］的寰椎侧块螺钉徒手进针技术强调在寰椎后弓狭窄处确定进针点并显露出后弓的上、下及内侧壁，术中要将C1神经根和静脉丛挑起，以探测寰椎侧块下关节面内外侧面的范围，直视下沿寰椎后弓上面和内侧缘的皮质下逐渐深入到侧块。

图1 上颈椎CT图像重建方法

贾卫斗等［20］在CT个性化测量的基础上，在术中应用自制的寰枢椎定位导向器，提高了置钉的准确性。结合解剖学的研究表明［21］，寰椎椎弓根与枢椎侧块间存在恒定的解剖位置关系。因此，可以考虑利用枢椎侧块定位寰椎椎弓根的内外边界和螺钉进钉点。但此种方法具有一定风险性，应用时强调寰枢椎结构的完整，如果患者存在寰枢椎间的脱位或侧块爆裂骨折等情况，可能因解剖关系变异而无法间接定位。

Pan等［22］于术中用包裹了止血纱布的骨蜡填塞后弓与静脉丛的间隙，其螺钉属于寰椎部分经椎弓根螺钉，起到隔离和保护的作用。然后在寰椎后弓下缘和骨蜡间置钉，属于部分经椎弓根螺钉，此方法能够提高置钉的准确性并减少并发症的发生(图2)。如图所示，A点为侧块螺钉进钉点，B为经椎弓根螺钉进钉点，C点为改进的椎弓根和填塞骨蜡间的进钉点。

图2 术中填塞骨蜡的位置

3.3 三点分离定位法及寰椎交叉椎板螺钉固定法的应用 在2010年中华医学会创伤分会骨创伤高峰论坛上，王欢教授介绍了应用的“三点分离定位法”，具体方法是在术中行寰椎椎弓根周围骨膜下剥离，同时小心将棉片塞入骨膜下，使其推开周围软组织，起到保护和隔离的作用，即使出现出血，填塞的明胶海绵和棉片也能起到良好的压迫止血作用。以上“分离”步骤完成后，用神经剥离子探知椎弓根上壁(即椎动脉沟底)、下壁和内侧壁最狭窄的部分，结合术前影像学资料，确定进钉点和钉道方向，达到直视下行个体化置钉效果。优势在于:①在椎弓根与椎动脉等重要结构间填塞了棉片，可以起到隔离的效果，保护其尽量不受损伤。②明确椎弓根位置和角度，直视下进钉，提高置钉质量。③因为是直视下进钉，更利于术中处置各种解剖学变异，充分做到个体化置钉。

对于部分因各种原因确实无法完成椎弓根螺钉固定的患者，应尝试用寰椎交叉椎板螺钉进行固定(图3)，也取得了良好的效果，相关的研究正在进行中。如图3所示的病例，寰椎椎弓根较细，采用椎弓根螺钉固定有难度，采用寰椎交叉椎板螺钉结合枢椎螺钉组成钉棒系统进行固定，也能够取得良好的固定效果，并可以有效避免对周围重要结构的损伤。

图3 寰椎交叉椎板螺钉技术

4 结语

寰椎椎弓根螺钉固定术与其他固定方法相比具有较大优势，对寰椎进行解剖学研究，尤其是结合不同人群特点统计寰椎解剖学特征可以提高置钉准确性。为了取得良好效果，需注意术前根据患者自身特点进行个性化设计，注意术前应用相关影像技术确定钉道，术中要细致操作，小心辨别和解剖重要结构，术区彻底止血。能够在椎弓根狭部应用相关技术使狭部“扩张”以容纳合适直径的螺钉是下一步研究的方向。而应用三点分离定位法有可能使寰椎置钉变得安全、准确、容易。

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