Halo 牵引技术在重度脊柱畸形中的应用进展

王华锋 郑召民 刘辉

Halo 牵引技术在重度脊柱畸形中的应用进展

王华锋 郑召民 刘辉

重度脊柱畸形的治疗一直是脊柱外科面临的挑战，由于该类患者多合并心肺功能障碍，严重畸形又导致脊柱僵硬，使得手术矫形难度大、手术时间长和失血量大，患者围手术期各种并发症发生率明显增加[1]。由于术前牵引不但可以增加脊柱、胸廓和脊柱前方结构的柔韧性，还可以改善患者心肺和消化功能、了解牵引状态下脊髓耐受能力及神经并发症的发生情况，因此越来越多的学者采用牵引技术辅助治疗重度脊柱畸形[2-3]。现就目前临床上应用最多的 Halo 牵引技术综述如下。

一、常用的 Halo 牵引技术

牵引作为脊柱畸形辅助治疗技术的历史可追溯到公元前 3500 年[4]。1959 年，Nickel 等[5]介绍了 Halo 技术，使脊柱牵引技术发生了革命性的变化。目前临床上应用最广泛的 Halo 牵引术，包括早期的 Halo-股骨髁上牵引、后来的 Halo-骨盆牵引以及近年来广泛应用的 Halo-重力牵引。

1.Halo-股骨髁上牵引：Halo-股骨髁上牵引利用头部Halo 架和双侧股骨髁上骨牵引形成反方向作用力直接地作用于躯干骨上。Halo-股骨髁上牵引的优点是可以提供强大的牵引力，不仅能短时间内改善冠状面、矢状面畸形及躯干平衡，大幅提高后路矫形术后的矫正效果，而且能延长脊柱、扩大胸廓容积及改善患者的呼吸功能[6]。但其存在须绝对卧床导致的行动不便、易导致压疮和髋、膝关节僵直以及骨质疏松等缺点，因此，目前主要在术中或术前短时间应用[6-7]。

2.Halo-骨盆牵引：Halo-骨盆牵引在国内使用较多，因其作用力持续、稳定，具有良好的可控性，牵引过程中基本不影响患者活动，无须间断地持续牵引，不影响患者进行呼吸功能锻炼和体能锻炼，但是传统的 Halo-骨盆牵引架体积庞大，安装和护理困难，特别是头颅环及骨盆环对患者平卧造成很大影响，患者耐受性差。近几年，一些学者对 Halo-骨盆牵引架进行了改良，一定程度上使得安装便利化，患者舒适度得以改善[8-9]。但由于改良的牵引方式仅为冠状面的牵引，其稳定性有待进一步研究。

3.Halo-重力牵引：近年来，Halo-重力牵引越来越被重视，其原因在于 Halo-重力牵引可以在轮椅上，甚至在患者行走过程中完成，无须长期卧床，减少了与长期卧床相关的并发症。此外，Halo-重力牵引以患者的身体重量作为反作用力，无须在骨盆及股骨处置钉，牵引过程中，若出现明显的不适，患者可通过自行调节头部的高度减轻牵引重量，从而使之有更好的舒适性及依从性；及时调整牵引重量，也减少了神经并发症的发生。但 Halo-重力牵引的力量有限，治疗周期长，增加了住院时间。此外，脊柱矫形术中患者多取俯卧位，此时无法再以体质量作为反作用力，若须辅助术中牵引，必须改用其它牵引方式[10]。

Halo-重力牵引一般从小重量 ( 1.5～2.5 kg ) 开始，每天增重 1.0～1.5 kg，最大牵引重量为体重的 33%～50%，至少牵引 12 h / 天，睡觉时牵引重量减轻 50%～75%[3,10]。牵引前须评估患者颈椎情况，不稳或脱位为牵引禁忌证；牵引过程中注意检查患者颅神经及脊髓神经功能，以及加强钉道护理[11-12]。

二、Halo 牵引技术的临床应用

1.Halo-股骨髁上牵引：1967 年，Kane 等[13]首次报道了应用 Halo-股骨髁上牵引辅助治疗脊柱侧凸。目前，Halo-股骨髁上牵引主要的应用范畴为术前短时间大重量牵引或术中牵引以辅助矫形。

2010 年，朱泽章等[6]报道应用术前快速大重量 Halo-股骨髁上牵引辅助治疗僵硬型特发性脊柱侧凸。患者术前行 Halo-双侧股骨髁上牵引，最大重量 ( 可达身体重量的 1 / 2 ) 牵引后 2～3 周，行后路矫形内固定融合术。1 例在牵引后 12 天出现右侧臂丛神经麻痹，减轻牵引重量后逐渐恢复。矫形术后无瘫痪、死亡等并发症，无呼吸衰竭发生。Halo-股骨髁上牵引后侧凸纠正率平均达 31.9%，后路矫形术后侧凸矫正率平均为 48.6%，胸椎后凸矫正率平均为 51.9%。张宏其等[14-15]也报道了对于Risser 征 3 级以上、主弯＞100° 的青少年特发性脊柱侧凸( adolescent idiopathic scoliosis，AIS ) 患者，通过术前大重量牵引 2 周辅助及后路的广泛松解、单纯后路手术即可达到与前后路联合手术相当的矫形效果。

相对于国内学者多采用术前短时间大重量 Halo-股骨髁上牵引，国外学者多采取术中牵引以辅助矫形。2008年，Hamzaoglu 等[16]详细地介绍了术中 Halo-股骨髁上牵引辅助治疗重度脊柱畸形的方法。术中 Halo-股骨髁上牵引重量由头部 6 kg，双下肢各 3 kg 开始，每小时增加1 kg，直至头部及双下肢牵引重量增至各 12 kg 为止，总重量不超过体重的 30%～50%。通过术中辅助牵引联合单纯后路椎弓根螺钉矫形术，主胸弯平均改善率为 51%，代偿性腰弯改善率为 33%，矢状面畸形改善率为 53%。Hamzaoglu 等[16]认为，采用术中 Halo-股骨髁上牵引具有如下优点：( 1 ) 逐渐增加牵引重量，结合术中脊髓监测和唤醒试验，可防止脊髓神经的损伤；( 2 ) 可提供渐进性的松解和矫形；( 3 ) 避免一些高强度和高侵袭性的技术操作；( 4 ) 避免术前长时间牵引导致的各种并发症。而对于术前存在骨盆倾斜的神经肌肉型脊柱畸形，术中牵引时在骨盆抬高侧加大牵引重量，可有效辅助纠正骨盆倾斜[17-18]。此外，一些研究还发现，术中牵引可有效改善顶椎旋转度，使得极其困难的暴露变得较为容易[19-20]。2010 年，Keeler 等[7]比较研究了术中 Halo-股骨髁上牵引辅助单纯后路矫形和一期或二期前后路联合矫形治疗重度神经肌肉型脊柱畸形的疗效，该研究发现，术中 Halo-股骨髁上牵引辅助单纯后路矫形可达到与前后路联合矫形相似效果，但明显缩短手术时间、减少出血量以及减少术后呼吸系统并发症。然而，也有学者担心术中大重量 Halo-股骨髁上牵引会导致脊髓牵拉或缺血，进而损伤脊髓神经功能。2011 年，Lewis 等[21]报道了有关术中 Halo-股骨髁上牵引与脊髓信号改变的相关性研究，该研究发现，36 例中，有 17 例术中脊髓信号 ( 运动诱发电位 ) 有改变；顶椎位于中胸段、畸形严重和僵硬是危险因素。尽管Lewis 等的病例中最终没有发生脊髓损伤，但其也提醒，一旦脊髓信号有改变，须考虑减轻或去除术中牵引。

在严重僵硬型脊柱畸形的治疗中，Halo-股骨髁上牵引可克服既往前后路联合手术所致的肺功能损害以及降低目前流行的截骨矫形术带来的高神经损伤发生率。从文献报道来看，国内学者多采取术前短期牵引，而国外学者多采取术中牵引，孰优孰劣，仍须进一步研究，Halo-股骨髁上牵引所致的各种并发症，尤其是神经损伤方面，应引起重视。

2.Halo-骨盆牵引：Halo-骨盆牵引于 1971 年由O’Brien 最初报道，主要用于辅助治疗神经肌肉型或结核造成的严重脊柱畸形[22]。2007 年，田慧中等[19]报道，采用“骨盆牵引＋全脊柱截骨＋内固定”方法治疗 185 例重度脊柱侧凸患者，术后平均矫正率为 70.32%，无脊髓损伤及神经系统并发症。但由于牵引架庞大，安装和护理困难，并发症较多，且患者依从性差，目前多为国内少数几个学者采用[9,23]。

3.Halo-重力牵引：Halo-重力牵引于 1971 年由 Stagnara 推广普及[24]，目前越来越被国内外学者推崇。其利用患者自身体重作为抵抗力，较其它牵引方法更简单、安全，可在卧床、坐轮椅及习步架轮换使用，相关并发症发生率较低等。但其牵引力量有限，治疗周期长，增加了住院时间。

2010 年，国内朱锋等[25]报道了一组应用术前 Halo-重力牵引辅助治疗严重侧后凸畸形病例。17 例严重脊柱侧后凸畸形儿童患者，术前冠状面 Cobb’s 角平均 116.4°，胸椎后凸 Cobb’s 角平均 90.2°，术前行 Halo-重力牵引，最大牵引重量为体重的 35%～60%，牵引 4～15 ( 平均10.4 ) 周后行后路矫形内固定融合术。1 例在牵引 2 周时出现右侧臂丛神经麻痹，减轻牵引重量后逐渐恢复；矫形术后无瘫痪、呼吸衰竭和死亡发生；牵引后侧凸纠正率平均 38.4%，后路矫形术后侧凸矫正率为 48.3%，胸椎后凸矫正率平均为 38.8%；牵引后肺功能及动脉血气分析结果改善明显。

目前，越来越多的国外学者推崇采用术前 Halo-重力牵引辅助治疗重度畸形。2001 年，Sink 等[26]报道了一组较早期应用术前 Halo-重力牵引辅助治疗儿童重度脊柱畸形的病例。术前平均牵引 13 ( 6～21 ) 周，牵引后冠状位主弯 Cobb’s 角由牵引前平均 84° 改善至矫形术前的55°，改善率为 35%；矢状面后凸角由 97° 改善为 72°；冠状位躯干平衡较牵引前有所好转，同时躯干高度增加了5.3 cm。2008 年，Sponseller 等[2]报道了一组术前 Halo 牵引辅助和无牵引辅助治疗重度脊柱畸形的多中心、回顾性、非随机的病例对照研究，该研究发现，术前辅助 Halo牵引 ( 6 例为 Halo-股骨髁上牵引，24 例为 Halo-重力牵引 )，可明显减少矫形中采取高侵袭性的截骨术的住院时间，但矫形效果与截骨矫形术相当。Watanabe 等[10]也报道了一组采用术前 Halo-重力牵引辅助治疗＞100° 的重度脊柱畸形病例，该研究发现，采用单纯术前牵引后，主弯改善率为 27.5%，T1～S1长度增加 51.5 mm，肺容积增加 14.9%；而采用先前路松解，继之牵引辅助，则主弯改善率为 37.2%，T1～S1长度增加 56.5 mm，肺容积增加 14.2%。他们同时发现牵引的第 1 周作用最为明显，但至少要持续 3 周以达到最大的牵引作用。2012 年，Koller等[3]就术前 Halo-重力牵引在改善畸形和肺功能方面进行了较为详尽的研究和文献复习。该研究发现，牵引后侧凸角度改善 ( 8±9 ) °，后凸角度改善 ( 7±12 ) °，肺功能改善 ( 7.0±8.2 ) %，前 3 周改善幅度最大。他们认为，Halo-重力牵引在改善畸形方面的作用可能被高估了，但其确实是改善肺功能和减少神经损伤并发症的一种有效途径。尽管有些学者认为前路松解后再辅助牵引可提高矫形效果，但由于前路手术会进一步损害业已存在的心肺功能障碍，因此，当前普遍采取直接术前牵引以辅助治疗[3,27]。近来，越来越多的研究重点倾向于 Halo-重力牵引的持续时间、并发症和改善肺功能方面[12,28-31]。大多数学者认为，Halo-重力牵引在第 1 周改善最为明显，最大重量牵引须持续至少 3～4 周，肺功能改善、畸形矫正达最大量为辅助判断终止牵引的指标[12,28-31]。就 Halo-重力牵引本身而言，严重并发症罕见，多为钉道松动、感染等。大多数患者牵引后肺功能和营养状态有所改善，进而减少围手术期并发症的发生率。

相对于 Halo-股骨髁上 / 骨盆牵引而言，Halo-重力牵引具有易耐受、便于日常活动、牵引相关神经损伤并发症发生率低等优势，但 Halo-重力牵引对于畸形矫正方面作用较差。多数学者认为，若未先行松解，Halo-重力牵引对于矫正畸形度数作用有限，但其可显著改善患者肺功能和营养状况，进而减少术后心肺功能并发症。此外，Halo-重力牵引可减少矫形术中的脊髓神经并发症和诸如脊柱截骨术的高侵袭性操作。当前，术前辅助 Halo-重力牵引的研究对象多为骨骼未成熟患者，而对于成年人而言，Vialle 等[32]认为，选择合适的病例，Halo-重力牵引亦可改善肺功能并有效辅助畸形矫正，但仍须进一步研究加以证实。

总之，重度脊柱畸形，特别是伴严重后凸畸形者，顶椎区脊髓受压，术中快速矫形，脊髓缺血再灌注损伤风险巨大，术前辅以牵引缓慢解除脊髓压迫可以降低缺血再灌注损伤的风险。此外，重度脊柱畸形患者普遍存在肺功能障碍和营养不良，术前牵引可以改善患者的肺功能和消化功能，进而减少围手术期诸如肺部并发症等的发生。同时，也须警惕牵引所带来的并发症，尤其是大重量 Halo-股骨髁上牵引所导致的脊髓神经受损。就目前临床上应用最为广泛的 Halo-重力牵引而言，其适应证、牵引持续时间以及最佳牵引策略仍须进一步地研究。

[1] Sucato DJ. Management of severe spinal deformity: scoliosis and kyphosis. Spine, 2010, 35(25):2186-2192.

[2] Sponseller PD, Takenaga RK, Newton P, et al. The use of traction in the treatment of severe spinal deformity. Spine, 2008, 33(21):2305-2309.

[3] Koller H, Zenner J, Gajic V, et al. The impact of halo-gravity traction on curve rigidity and pulmonary function in the treatment of severe and rigid scoliosis and kyphoscoliosis: a clinical study and narrative review of the literature. Eur Spine J, 2012, 21(3):514-529.

[4] Heary RF, Madhavan K. The history of spinal deformity. Neurosurgery, 2008, 63(Suppl 3):5-15.

[5] Nickel VL, Perry J, Garrett A, et al. The halo. A spinal skeletal traction fixation device. J Bone Joint Surg Am, 1968, 50(7): 1400-1409.

[6] 朱泽章, 邱勇, 王斌, 等. 术前大质量Halo-股骨髁上牵引在治疗僵硬型特发性脊柱侧凸中的应用. 中华外科杂志, 2010, 48(7):511-544.

[7] Keeler KA, Lenke LG, Good CR, et al. Spinal fusion for spastic neuromuscular scoliosis: is anterior releasing necessary when intraoperative halo-femoral traction is used? Spine, 2010, 35(10):E427-433.

[8] Cheung KM, Kwan EY, Chan KY, et al. A new halo-pelvic apparatus. Spine, 2003, 28(3):305-308.

[9] 王文军, 宋西正, 晏怡果, 等. 改良Halo-骨盆架在重度僵硬性脊柱侧凸矫形中的应用及牵引能力评价. 中国矫形外科杂志, 2011, 19(7):608-610.

[10] Watanabe K, Lenke LG, Bridwell KH, et al. Efficacy of perioperative halo-gravity traction for treatment of severe scoliosis (≥100°). J Orthop Sci, 2010, 15(6):720-730.

[11] 钱邦平, 邱勇, 王斌, 等. 严重脊柱侧凸后路矫形术前Halo牵引致臂丛神经麻痹. 中国脊柱脊髓杂志, 2006, 16(8): 604-606.

[12] Bogunovic L, Lenke LG, Bridwell KH, et al. Preoperative halo-gravity traction for severe pediatric spinal deformity: complications, radiographic correction and changes in pulmonary function. Spine Deform, 2013, 1(1):33-39.

[13] Kane WJ, Moe JH, Lai CC. Halo-femoral pin distraction in the treatment of scoliosis. J Bone Joint Surg Am, 1967, 49: 1018-1019.

[14] 张宏其, 郭超峰, 陈凌强, 等. 大重量牵引辅助一期后路手术治疗100°以上青少年特发性脊柱侧凸. 中华骨科杂志, 2008, 28(6):443-447.

[15] Zhang HQ, Wang YX, Guo CF, et al. Posterior-only surgery with strong halo-femoral traction for the treatment of adolescentidiopathic scoliotic curves more than 100°. Int Orthop, 2011, 35(7):1037-1042.

[16] Hamzaoglu A, Ozturk C, Aydogan M, et al. Posterior only pedicle screw instrumentation with intraoperative halo-femoral traction in the surgical treatment of severe scoliosis (＞100 degrees). Spine, 2008, 33(9):979-983.

[17] Takeshita K, Lenke LG, Bridwell KH, et al. Analysis of patients with nonambulatory neuromuscular scoliosis surgically treated to the pelvis with intraoperative halo-femoral traction. Spine, 2006, 31(20):2381-2385.

[18] Vialle R, Delecourt C, Morin C. Surgical treatment of scoliosis with pelvic obliquity in cerebral palsy: the influence of intraoperative traction. Spine, 2006, 31(13):1461-1466.

[19] Jhaveri SN, Zeller R, Miller S, et al. The effect of intraoperative skeletal (skull femoral) traction on apical vertebral rotation. Eur Spine J, 2009, 18(3):352-356.

[20] Kulkarni AG, Shah SP. Intraoperative skull-femoral (skeletal) traction in surgical correction of severe scoliosis (＞80°) in adult neglected scoliosis. Spine, 2013, 38(8):659-664.

[21] Lewis SJ, Gray R, Holmes LM, et al. Neurophysiological changes in deformity correction of adolescent idiopathic scoliosis with intraoperative skull-femoral traction. Spine, 2011, 36(20):1627-1638.

[22] O’Brien JP, Yau AC, Smith TK, et al. Halo pelvic traction. A preliminary report on a method of external skeletal fxation for correcting deformities and maintaining fixation of the spine. J Bone Joint Surg Br, 1971, 53(2):217-229.

[23] 田慧中, 吕霞, 马原. 头盆环牵引全脊柱截骨内固定治疗重度脊柱弯曲. 中国矫形外科杂志, 2007, 15(3):167-172.

[24] Stagnara P. Cranial traction using the “Halo” of Rancho Los Amigos. Rev Chir Orthop Reparatrice Appar Mot, 1971, 57(4):287-300.

[25] 朱锋, 邱勇, 王斌, 等. Halo轮椅悬吊重力牵引在严重脊柱侧后凸儿童术前的应用价值. 中国脊柱脊髓杂志, 2010, 20(7): 549-553.

[26] Sink EL, Karol LA, Sanders J, et al. Effcacy of perioperative halo-gravity traction in the treatment of severe scoliosis in children. J Pediatr Orthop, 2001, 21(4):519-524.

[27] Koptan W, ElMiligui Y. Three-staged correction of severe rigid idiopathic scoliosis using limited halo-gravity traction. Eur Spine J, 2012, 21(6):1091-1098.

[28] Garabekyan T, Hosseinzadeh P, Iwinski HJ, et al. The results of preoperative halo-gravity traction in children with severespinal deformity. J Pediatr Orthop B, 2014, 23(1):1-5.

[29] Park DK, Braaksma B, Hammerberg KW, et al. The effcacy of preoperative halo-gravity traction in pediatric spinal deformity the effect of traction duration. J Spinal Disord Tech, 2013, 26(3):146-154.

[30] Rinella A, Lenke L, Whitaker C, et al. Perioperative halogravity traction in the treatment of severe scoliosis and kyphosis. Spine, 2005, 30(4):475-482.

[31] Bouchoucha S, Khelif A, Saied W, et al. Progressive correction of severe spinal deformities with halo-gravity traction. Acta Orthop Belg, 2011, 77(4):529-534.

[32] Vialle R, Mary P, Harding I, et al. Surgical treatment of severe thoracic scoliosis in skeletally mature patients. Orthopedics, 2008, 31(3):218.

( 本文编辑：李贵存 )

Application progress of the Halo traction in the treatment of severe spinal deformity

WANG Hua-feng, ZHENG Zhao-min, LIU Hui. Department of Spine Surgery, the frst Affliated Hospital of Sun Yat-sen University, Guangzhou, Guangdong, 510080, PRC

Treatment of severe spinal deformity remains a challenge for spine surgeons. Significant pulmonary dysfunction is frequently present, which makes the procedures more daunting. Current surgical strategies include aggressive anterior and posterior column release and osteotomy, either with a front–back or a posterior-only approach. Satisfactory correction results can be achieved. However, the risk of nerve injuries may be increased due to the rapid and strong correction and graft failure may occur because of the increased stress caused by osteopenia. Therefore, the preoperative Halo traction is recommended in the treatment of severe spinal deformity. Both spinal deformity correction and pulmonary function can be improved, and the Halo traction is a helpful adjuvant in the treatment of severe spinal deformity. In this review, the types of Halo traction used mostly in clinical practice and their benefts are summarized.

Spinal curvatures; Traction; Orthopedic procedures; Spine; Respiratory function tests

10.3969/j.issn.2095-252X.2014.12.008

R682.3, R687.3

510080 广州，中山大学附属第一医院脊柱外科

郑召民，Email: zhengzm1@163.com

2014-09-05 )