后路脊柱截骨矫形术的临床应用进展

曹参,吴继功

(1.安徽医科大学解放军 306临床学院,北京 100101;2.解放军 306医院骨科 ,北京 100101)

在脊柱截骨矫形术中,后路截骨应用最为普遍,可应用于多种常见的脊柱侧后凸畸形,如强直性脊柱炎、先天性脊柱侧凸、青少年特发性脊柱侧凸以及严重的后凸畸形等。本文就近年来后路截骨矫形治疗重度脊柱畸形的临床应用进展进行综述。

1 概 述

后路脊柱截骨矫形术常用来矫正严重的脊柱三维平面的失平衡,对于严重脊柱侧凸畸形来说,传统的矫形方式,如单独的前路或后路矫形术,并不能获得满意疗效。针对这种情况,前后路联合截骨矫形术最早被提出适用于严重僵硬的脊柱畸形。前后路联合手术能对脊柱进行充分的松解,术中不会出现明显的脊髓堆积、皱褶。但此手术也存在明显缺点,如手术创伤大、时间长,术中需要改变体位,对肺功能影响很大等[1]。近年来,随着对疾病研究的深入和手术技巧的成熟,越来越多有经验的医生会选择后路截骨矫形术。从最初的Smith-Peterson截骨到经椎弓根截骨,到后来的全脊柱切除术,后路截骨矫形术在临床的应用越来越广泛。

2 不同截骨术式的临床应用

2.1 Smith-Peterson截骨及 Ponte截骨

2.1.1 手术发展 后路截骨手术中,最早的经典术式是1945年 Smith-Peterson[2]报告的用于治疗强直性脊柱炎(ankylosing spondylitis,AS)患者脊柱后凸畸形的脊柱截骨(smith-petersen osteotomy,SPO)。此方法是通过 V型切除后方关节突 ,借助前方椎间隙的张开,以椎体中柱为支点,闭合后柱而达到矫形目的。此种方法操作手法简单,但有明显的局限性:单节段的 SPO只能纠正 10°后凸,当过多切除后方结构纠正后凸畸形达 30°时,往往伴有前方结构的张开和前柱的延长,容易造成截骨面假关节的形成和前方大血管、胸腹腔损伤[3]。针对以上局限性,Hehne等[4]将其改良,将截骨范围扩大到 4～6个节段,每个节段只矫正 10°左右,并通过椎弓根螺丝钉的内固定来提供矫正力。这样有效地改善了单节段 SPO截骨的局限性,并获得良好的矫形效果。 Ponte等[5]提出了自己的截骨方式,在 Smith-Peterson截骨范围的基础上进一步扩大松解,进一步延伸咬除上下椎板边缘,进行椎板开窗。因此后路松解及矫形效果更大。

2.1.2 临床应用 此类手术最初主要适用于以后凸为主的畸形 ,如休门氏病 ,强制性脊柱炎等。多节段的 SPO手术能显著改善后凸畸形,恢复良好的矢状位平衡。同时,类似于SPO手术或 Ponte截骨的后路松解手术也广泛地应用于脊柱侧凸的矫正手术中。对于 AS引起的脊柱后凸畸形,SPO手术截骨方法是将后凸畸形的矫正分布在多个节段,应力分散,有利于脊柱矢状面圆滑的生理曲线的恢复。VanRoyen等[6]对 21例 AS患者采用多节段 SPO截骨矫形,矫正度为25.6°(52%),平均每个截骨水平纠正 9.5°。Geck等[7]采用多节段 Ponte截骨矫正 Scheuermann病的后凸畸形,矫正率为61%。截骨范围为3～7个节段 ,平均每个截骨水平矫正9.3°。目前大部分的文献报道中,平均每个节段的矫正度数均在 10°左右。而截骨椎体的数量则是根据患者本身的后凸情况来决定。 SPO手术还广泛地应用于脊柱侧凸的矫形中,Voos[8]指出,SPO手术截骨可以用于小于 70°脊柱侧凸的局部松解,以及重度脊柱侧凸截骨矫形后对冠状面平衡的修正。 Shufflebarger等[9]报道了运用后路 SPO截骨方法行广泛地松解配合椎弓根螺钉内固定治疗青少年特发性脊柱侧凸获得了 80%的矫正率。 Bakaloudis等[10]通过总结文献资料并结合临床实验,提出了一个针对脊柱侧凸患者的根据侧凸灵活度选择术式的指标,其指出,脊柱柔韧性大于 40%的青少年特发性脊柱侧凸患者通过改良型 SPO手术即可获得满意的疗效。刘祥胜等[11]比较了 Ponte截骨与经椎弓根闭合截骨术(pedicle subtraction osteotomy PSO)截骨治疗僵硬性青少年特发性胸椎侧凸的临床疗效,指出多节段 Ponte截骨能提高侧凸冠状面胸主弯 cobb角的手术矫正率,并不增加并发症的发生率,而且能提供更多的局部自体植骨量,增加植骨融合面积。

2.1.3 手术风险及局限性 改良后的 SPO手术手术由于截骨范围小,单个椎体矫形力度小,对脊髓的干扰较其他截骨手术小的多,因此安全性相对较高。 Cho[12]通过对比 SPO手术截骨与经椎弓根闭合截骨术(pedicle subtraction osteotomy,PSO)截骨治疗脊柱矢状位侧凸畸形的疗效,发现SPO手术截骨无论是出血量还是手术时间均小于 PSO截骨,且无明显的神经系统并发症。但是 La Marca[13]指出,由于 SPO手术截骨是通过前方椎间隙的张开,以椎体中柱为支点,闭合后柱而达到矫形目的,通常伴有脊柱后柱的缩短及前柱的延长。邱勇等[14]也指出伴有椎体骨折、椎间盘萎缩或者前柱完全骨化的患者不适合使用 SPO手术截骨。

2.2 经椎弓根闭合截骨

2.2.1 手术发展 20世纪 70年代 Heining等[15]发明了“蛋壳”技术(egg-shell technique)——以椎弓根为向导将椎体的松质骨完全去除,只剩下一薄层皮质骨外壳,形似“蛋壳”,故命名为“蛋壳截骨术”。此项技术将经椎弓根截骨操作规范化,常用于切除畸形脊柱的顶椎、复杂脊柱骨折或脊柱肿瘤的病椎。 Thomasen[16]也报告了单纯后路利用椎弓根进行“蛋壳”式椎体截骨术矫正脊柱后凸畸形的方法,并称之为经椎弓根闭合楔形截骨术(transpedicular closing wedge osteotomy)。无论采用何种名称,其核心都是采取单一的后路手术,通过椎弓根进入椎体,来完成椎体切除截骨,并以椎体凹侧壁为支点闭合截骨。我们统一称之为 PSO。

2.2.2 临床应用 此术式已广泛地应用于治疗 AS或创伤后引起的脊柱后凸以及各类型的脊柱侧凸畸形等。PSO截骨通过脊柱三柱的截骨能获得良好的矫形效果,配合后路内固定系统,能应对各种复杂的脊柱畸形。 PSO截骨治疗 AS的方式是通过对腰椎单一椎体的截骨,来形成一个新的腰椎前凸来对抗原本矢状位的弧状后凸。既往解剖学研究发现单节段的“蛋壳”手术可以纠正 36°的后凸畸形[17]。恢复脊柱矢状位的平衡是手术的最终目的,PSO截骨位置的选择曾经引起关注,根据 Debarge[18]在其文献中指出,从 L1到 L4的 PSO截骨对矢状位失平衡的矫正效果无明显差异,因此从截骨操作的易行性上选择,L2或 L3的 PSO截骨成为目前的最多选择。Kiaer等[19]通过对经此种手术治疗的 36例 AS患者的调查分析显示,平均矫正度数为 45°。矢状位的失平衡均得到很好的矫正。邱勇等[14]曾比较了改良型 SPO手术截骨与单节段 PSO截骨治疗 AS脊椎后凸畸形的疗效。指出两种截骨方式的临床效果相似,术式选择的决定因素是脊柱前柱是否完全骨化,即对脊柱前柱骨化严重者,应选择经椎弓根椎体截骨术。相反 ,若脊柱前柱骨化不严重,应选择改良型 SPO手术截骨。 Cho等[12]也做了类似的研究,指出两组的矫形效果也无明显差异,但是 PSO组对矢状位的平衡矫正要略优于SPO手术组,而 SPO手术组对手术出血的控制方面要明显优于 PSO组。 Heary[20]报道的 PSO手术治疗创伤后脊柱后凸畸形的病例中,矢状位平均获得 51°的矫形效果,所有患者矢状位平衡得到良好的重建,且术后患者的疼痛也得到极大的改善。PSO截骨也广泛地应用于各类脊柱侧凸病例中,Kuklo等[21]通过 PSO术式治疗了 20例术前平均 cobb角大于 90°,而柔韧性平均为 29%的特发性脊柱侧凸患者,术后获得了 68%的矫正率。 Bakaloudis[10]认为,PSO截骨是治疗重度僵硬性脊柱侧凸的理想治疗方法,其报道的 12例胸段僵硬性侧凸病例,术前主弯平均度数达到 113°,手术均采用单一椎体的 PSO截骨术,术后胸部主弯平均矫正率为 62.3%,后凸矫正率也达到 65%。 PSO手术也可应用于半椎体引起的先天性脊柱侧凸。Mark[22]报道了其用 PSO进行后路椎体切除术治疗平均年龄为 3岁的儿童型先天性脊柱侧凸,平均矢状位矫形 28.7°,冠状位矫正 38°,躯干平衡也得到良好矫正。其指出,半椎体的椎弓根较正常粗,故椎体内的松质骨可很容易地通过椎弓根刮除,随后通过对上下终板及椎间盘的刮除,可以完成完整的半椎体切除术,通过局部加压,短节段固定,完成脊柱整体失衡的矫形。 Mark也指出 PSO手术同样适用于椎体分节不良引起的脊柱畸形。

2.2.3 手术风险及局限性 PSO截骨的整个操作经椎弓根在椎体内进行,保留椎弓根的内壁和椎体后壁再最后切除,降低损伤脊髓、神经根的可能。由于通过椎体前壁为支点闭合截骨矫形。前纵韧带作为铰链,避免了前方大血管、胸腹腔器损伤的可能[23]。Murrey等[24]对其 59例 PSO术式的患者进行了系统的回访及分析,所有患者均无神经根性的损伤,部分患者脊髓牵拉损伤在随访的 2年内也均有好转,心肺并发症发生率为 5%,平均出血量 2342 mL。 Kuklo等[21]与Bakaloudis等[10]的病例报道中也无神经系统并发症发生,不难看出,较高的矫形效果以及低并发症发生率,这些原因使得 PSO截骨成为目前的主流截骨方式。但是 Diab[25]指出对于严重的脊柱角状后凸或者重度僵硬性脊柱侧凸的患者,PSO手术的矫形力度仍有限制,而下文所介绍的全脊椎切除截骨手术是治疗这类脊柱畸形的有效方法。

2.3 后路全脊椎切除术

2.3.1 手术发展 最早 1922年 MacLennan就首先提出了全脊椎切除截骨术(vertebral column resection,VCR)配合支具治疗严重脊柱侧凸的方法。1997年 Bradford等[26]报道了应用前后路联合全脊椎切除截骨治疗严重僵硬型脊柱畸形的病例。此类手术的特点是前后路联合下完全切除一个或多个椎体,通过 cage植入内固定的方法重建脊柱三维稳定结构,矫形效果强大。但同时暴露出了手术时间长、风险大的缺点。 Suk等[27]首次采用后路全脊柱切除术(posterior vertebral column resection,PV CR)治疗严重脊柱畸形,其核心技术是经后路去除后方结构,继之经脊椎两侧骨膜下向前剥离,显露并全部切除前方椎体,完成一个或多个脊柱的三柱切除,再通过 cage植入、器械加压实现脊柱重塑矫形。与前后路联合全脊椎切除截骨相比,PV CR同样能完成全脊柱切除的同时,将手术时间大大缩短,减少了失血量,同时减少了前路手术引起的胸腹并发症的发生。

2.3.2 临床应用 目前 PVCR术式被广泛应用于各类原因引起的僵硬型侧后凸畸形、严重的脊柱角状后凸畸形等。Suk等[28]报道了 16例重度僵硬性脊柱侧凸的患者接受 PVCR手术的病例。平均 cobb角由术前的 109°减少至术后的 45.6°,矫正率为 59%。 Lenke等[29]对经 PV CR手术治疗的脊柱畸形的患者进行回顾性调查分析,共 43例病例,分为四组。第 1组为严重的脊柱侧凸(7例),术后矫正率为 69%(57°),第 2组为均匀性脊柱后凸(12例),术后矫正率为 54%(45°),第 3组为成角型的脊柱后凸(10例),矫正率为 63%(49°),第4组为混合型的脊柱侧后凸 (14例),矫正率为 56%(109°)。Paul[30]报道了其治疗神经肌肉型脊柱侧凸的 23份病例,均为全脊椎切除截骨截骨,截骨范围由 1～3个椎体不等,平均为 1.5个椎体,冠状位平均矫正度数为 56°,矢状位的失平衡基本矫正,骨盆倾斜也得到很好的矫正。作者指出对于严重的僵硬性脊柱畸形,只有使用全脊椎切除截骨截骨术对侧凸顶椎实施三柱截骨才能做到满意的矫形效果。

2.3.3 手术风险及局限性 PVCR需对包绕神经组织的骨质进行环形截骨,脊髓周围操作多,易出现脊髓短缩,失血量大,支撑结构容易移位等。故存在潜在的神经并发症风险大,截骨过程中暂时性脊柱不稳也增加神经并发症的发生率。Lenke等[29]报告 PV CR治疗 43例严重脊柱畸形患者,2例(4.7%)发生神经并发症,Suk等[27]报道 PVCR治疗 70例严重脊柱畸形,6例(8.6%)发生神经并发症。Suk等[28]的另一组 16例平均年龄 29岁、平均 Cobb角 109°的严重僵硬型脊柱侧凸患者中。1例(6.3%)患者发生神经并发症。可见虽然矫形效果理想,但并发症问题尤其是高神经系统并发症发生率仍是目前 PVCR手术最大的局限。

2.4 脊柱去松质骨截骨 2010年 Wang等[31]进一步发展了全脊椎切除截骨技术,并与传统的“蛋壳技术”相结合提出了脊柱去松质骨截骨(vertebral column decancellation,VCD)。此种截骨术是利用“扩大蛋壳技术”[32],经过椎弓根将相邻的多个椎体挖成蛋壳样结构,并刮除相邻椎体间的椎间盘,使上下椎体之间相应贯通,再由内向外磨薄硬壳 ,对磨钻削薄的皮质骨向外推挤,使之向外塌陷。去松质骨后残留下的皮质骨及部分松质骨充当了骨性 cage的作用,最后通过悬梁臂及转棒技术闭合截骨间隙。此种手术最大的特点是在完成多个椎体截骨的同时,处理椎体是从椎弓根由里向外的操作,因此手术操作相对简单,手术时间明显缩短。王岩等[33]对其治疗重度僵硬性脊柱侧凸有效性及安全性展开分析研究,指出 VCD是一个安全有效的方法,与文献中的其他传统方法相比,其手术并发症相对更低。在其提供的 32例僵硬性脊柱侧凸畸形患者的临床资料中,患者平均年龄 18岁。平均每个患者切除 2.1个椎体,患者术前冠状面 Cobb角平均 108°,术后矫正至平均 42°,平均矫正率为 61%。矢状面Cobb角术前平均 82.0°,术后矫正至 28.7°。所有患者截骨部位获得坚固融合,仅 4例患者出现手术并发症,无神经系统并发症报道。就目前来说,V CD作为全脊椎切除截骨的改良术式,适用范围与全脊椎切除截骨类似,其临床应用还有待于进一步的实践。

3 展 望

针对各种不同特点的脊柱侧后凸畸形,截骨手术方式不断出现并改进,随着截骨范围的增大、切除椎体成分的增多,使得矫形能力获得不断的提高,但随之而来的问题是手术时间的延长、手术风险的加大及术后并发症的增多。没有一种截骨方式能完美的适用于各种类型的脊柱侧凸畸形,使得各种截骨术仍广泛地应用于临床,并且通过对术式的改良,使得各种截骨术的临床适用范围越来越广,这就要求临床医生要针对每个患者的特殊情况,权衡截骨矫形的收益及并发症发生的风险等综合因素,选择最合适的截骨手术方式。

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