胸腰椎爆裂骨折手术治疗的研究进展

胸腰椎爆裂骨折手术治疗的研究进展

普有登 段洪

脊柱骨折年发病率约 64 / 100 000[1]。随着交通、工业建筑事故的不断增加，胸腰椎骨折的发病率呈逐年上升趋势。脊柱胸腰段 ( T11～L2) 处于相对固定的后凸脊柱与活动的前凸脊柱的转换区域，应力相对集中而容易受到传导暴力的直接损伤[2]，该部位骨折约占脊柱创伤 75%～95%，椎体发生爆裂骨折后，后缘骨折块往往突入椎管导致脊髓或马尾损伤。近年来，随着影像学、生物力学对胸腰椎骨折研究的不断深入，在治疗方面也出现了许多新理论、新技术，但手术与否、手术时机、手术入路、术式的选择方面，仍有争议；现将研究状况综述如下。

骨折损伤机制与分型

一、损伤机制

1960 年 Roaf[3]首先提出胸腰椎爆裂骨折 ( thoracolumbar burst fractures，TBF ) 发生机制理论：脊柱在轴向压缩载荷作用下，椎间盘压力增高首先导致椎体终板骨折，随着载荷的增加髓核通过破裂的终板被挤入椎体，致椎体内压增高，从而引起椎体爆裂，椎体后缘骨块进入椎管导致神经损伤。许多学者在各自的脊柱骨折研究中也发现了类似的现象。Heggeness 等[4]报告靠近椎弓根内侧壁处的椎体后缘骨皮质明显变薄，易产生应力集中，使骨块进入椎管，认为这是胸腰椎骨折产生的解剖学基，随后 Hongo等[5]在生物力学实验中证实椎弓根基底部为应力集中区域，认为 TBF 时损伤始于椎弓根基底部，而邻近上终板的椎体后上缘因紧靠椎弓根基底部，其应力集中较椎体后缘更为明显。上述研究从生物力学角度阐述 TBF 多表现为上终板骨折这一现象。TBF 脊髓神经损伤发生率明显高于单纯椎体压缩骨折，突入椎管内的骨块及部分椎间盘组织除造成脊髓神经的静态压迫外，Panjabi[6]实验表明，椎管动态侵犯率比静态下的测量值高 85%，此结果提示脊髓在瞬间损伤的可能性远大于静止状态下的压迫伤；骨折块对神经组织的瞬间打击造成脊髓及神经根的不可逆性损伤。近年来小关节在爆裂骨折中的作用受到重视，Rubery 等[7]研究发现椎小关节在爆裂骨折过程中对载荷传递起重要作用，并提出椎体后缘骨块的产生机制为椎体的轴向压缩与小关节产生的剪力共同作用的结果。

二、胸腰椎骨折分型

胸腰椎骨折分型系统的建立旨在通过对损伤机制、病理的准确描述从而提供有关临床治疗方面的信息并指导治疗方式的选择，为医师和研究者的交流提供方便。目前常用的 TBF 分类方法有 Denis、McAfee 分型以及 Magerl等提出的 AO 系统分型。1983 年 Denis[8]提出了“三柱理论”，并根据骨折椎体 CT 特征将 TBF 分为 5 型：A 型，上、下终板均骨折，常见于下腰椎，由单纯轴向载荷所致；B 型，为不完全纵向垂直或略带前屈应力所致的上终板损伤，能导致急性或晚期向后成角，为最常见的一种类型；C 型，为下终板损伤，作用机制与 B 型相似；D 型，是轴向应力伴旋转暴力引起，多见于腰椎，该型极不稳定，多为粉碎性骨折，椎弓根间距增宽，后壁突入椎管，椎板可有纵向骨折；E 型，轴向应力伴侧向屈曲，椎弓根间距增宽，压缩侧可有骨块挤入椎管；同年 McAfee 等[9]将胸腰椎骨折分为楔形压缩骨折、稳定爆裂骨折、不稳定爆裂骨折、屈曲分离骨折及移位性骨折，其中爆裂性骨折定义为前、中柱的压缩性损伤，并根据后柱是否损伤将其分为稳定和不稳定爆裂骨折。10 年后 Magerl 等[10]继承 AO 学派长管状骨骨折分类法，根据椎体骨折形态学及损伤机制将 TBF 归属 A3 组，分为 3 个亚组：即不完全爆裂骨折、爆裂并劈裂骨折和完全爆裂骨折。尽管对胸腰椎损伤的机制及分类有了很大的认识，但仍存在不足之处：单纯 X 线及 CT 影像仅反应椎体损伤后静态位移的结果，较难于直接显示韧带及神经损伤的范围及程度。因此难以作为决定治疗方案的具体依据，可操作性不强；而且相关研究表明：脊柱损伤后椎管占位情况与脊髓损伤程度并无显著相关性[11]。针对这种情况，一些学者将椎体 X 线、CT、MRI 影像资料结合神经系统损伤情况进行打分评定，以评分结果作为治疗方案及具体手术入路选择的依据。

手术的选择

一、手术指证

TBF 手术治疗的原则为：( 1 ) 充分减压以尽量促进脊髓、神经功能恢复；( 2 ) 恢复脊椎正常顺列，重建脊柱稳定性和生理曲度，预防后凸畸形；( 3 ) 允许患者早期活动、减少并发症发生率、缩短住院时间及促进康复[12]。手术与否及手术方案的选择应紧紧围绕以述三方面进行。通过对骨折发生机制、病理形态特点的认识到最终骨折分类、分型则是选择合理手术方案的基础。TBF 是否需要手术主要由：是否有脊髓或神经损伤及是否存在不稳定两方面决定。目前对于 TBF 手术指针争论的焦点在于无神经损害爆裂骨折是否需要手术。Danisa 等[13]认为， 对于无神经损伤的 TBF， 有以下表现时应行手术治疗，( 1 ) 在侧位X 线片上有超过 50% 的椎体高度丧失；( 2 ) 在侧位 X 线片有超过 20° 的后凸畸形；( 3 ) 在 CT 片上有超过 40% 的椎管侵犯。Hitchon 等[14]认为对于有神经系统损害，后凸＞20°，椎管残腔＜50%，椎体压缩＞50%，脊柱严重不稳定者应行手术治疗。Tezer 等[15]认为如果 MRI 提示后部韧带复合体损伤，应考虑手术治疗。虽然保守疗法有花费少， 可避免手术并发症等优点， 但它不能使受损的脊柱解剖复位， 可加重后凸畸形， 不能早期活动。目前，在TBF 的治疗方面， 除少数稳定的和无神经损伤的患者，积极的手术治疗成为主要趋势。

二、手术入路的选择

TBF 手术方式可分为后路手术、前路手术及前后联合入路手术。具体的手术方式取决于骨折的类型、部位及椎管受侵犯的程度，同时也受手术医师经验、技术的影响。前、后路手术各有优劣，在治疗中应根据患者各自的特点选择合适的手术入路，以利于患者康复、减少术后并发症。如 Gelb 等[16]依椎体粉碎程度、骨块进入椎管的范围以及后凸畸形程度等三方面进行打分评定，每项各打 3 分，最低为 3 分，最高为 9 分。具体打分标准是：( 1 ) 在 CT 片矢状面上了解椎体粉碎程度：粉碎程度＜30%为 1 分；30%～60% 为 2 分；＞60% 为 3 分。( 2 ) 在 CT片横断面上了解骨块进入椎管情况：椎管未受侵为 1 分，骨块移位至少 2 mm 但受侵＜50% 为 2 分，受侵＞50% 为3 分。( 3 ) X 线侧位片上观察后凸畸形程度：畸形≤3° 为1 分，4°～9° 为 2 分；≥10° 为 3 分。3～6 分可单独行后路手术，≥7 分行单独前路手术。经进一步研究 Lee 等[17]发现，影响胸腰椎骨折手术入路选择最重要的两个因素是椎体后方韧带复合结构的完整性及神经系统功能状态，并提出胸腰椎损伤分类及评分系统 ( thoracolumbar injury classification and scoring system，TLICS )，TLICS 根据骨折形态、后方韧带复合体的完整性及神经功能损害三方面综合判断用以指导手术方式选择，建议≥5 分者应考虑手术治疗，≤3 分者考虑非手术治疗，4 分者可选择手术或保守治疗。对有不完全神经功能损伤且影像学检查证实压迫来自椎管前方者，通常需要前路减压；对有椎体后方韧带复合结构破坏者，通常需要后路手术；对两种损伤均存在者通常需要前后路联合手术。

1. 后路手术：后路手术在临床上应用相对广泛，后路手术的优点在于：( 1 ) 手术暴露简便、创伤小出血少、操作易行；( 2 ) 固定节段少，可以最大限度保留脊柱的运动功能；( 3 ) 通过撑开起到间接复位、减压的作用；( 4 ) 可经椎弓根或后外侧直接减压；( 5 ) 可行后外侧植骨融合；( 6 ) 对于多发创伤的患者、完全性神经损伤的患者，早期固定则可以缩短患者的住院时间。椎管减压的方法分为间接减压和直接减压两种。大部分胸腰椎骨折突入椎管内的骨块，如后纵韧带没有断裂，可以通过适当的轴向牵引，通过后纵韧带张力使骨折块向前部分复位，从而完成椎管间接减压。间接减压的前提是后纵韧带完整，也可能依赖于椎间盘纤维环和前纵韧带的完整。当硬膜囊前方有较大骨折片及椎间盘凸入椎管时， 可经椎弓根途径用刮匙刮除致压物或敲击骨折片将其还纳至椎体，酌情行椎管半环减压、次全环减压或全环减压。

对于陈旧性胸腰椎骨折，前路手术，神经减压的效果满意，但对于比较僵硬的以及角度较大的后凸畸形，矫正效果常不满意。如采用后路椎体截骨的方法，后凸的矫正完全可以按照术前设计，达到完全矫正。同时由于椎弓根的切除和椎体内截骨，可切除突入椎管的骨块，达到和前路手术相同的减压效果。同时，经椎弓根截骨，使用磨钻在骨内操作，不易损伤神经血管，也不会造成严重的出血。对于僵硬的和角度较大后凸畸形的陈旧性胸腰椎骨折，后路椎体楔形截骨术可能是一种更理想的术式。

后路手术简便易行，但有固定器失效及椎体高度矫正丢失的问题，其原因及手术方法的改进是目前研究的热点。TBF 经后路椎弓根内固定器械撑开复位后，椎体高度恢复，但伤椎骨小梁结构难于同时恢复，椎体内部相对空虚，使前、中柱丧失结构的完整性和力学的稳定性，载荷大部分由后方器械承担，这是伤椎前方高度和脊椎后凸畸形矫正丢失、器械构件的失效的解剖学和力学基础。针对复位后伤椎空隙这一现象，一些学者[18-19]行后路复位后经椎弓根伤椎植骨随访疗效肯定，认为有减少矫正角度的丢失。但 Alanay 等[20]的研究显示经椎弓根伤椎植骨无法避免椎间融合术中固定器早期破坏和矫正度丢失的发生率。有鉴于此，复位后坚强的后路内固定并行椎体成形术特别是后凸成形术开始在临床应用，能立即恢复椎体的高度，加强前中柱的稳定性，取得了满意的临床疗效[21-22]。但椎体爆裂骨折后椎体周围软组织有破坏的可能，因此如何防止灌注材料的渗漏以及骨折块向椎管内移位是急需解决的难题。除复位后伤椎空虚外，临近椎间盘损伤也可能导致术后矫正角度丢失，Dragan[23]认为，合并椎间盘损伤是导致胸腰椎骨折慢性不稳和术后矫正丢失的主要原因。目前固定器失效及椎体高度矫正丢失的原因随骨折的具体情况不同而有区别，所以后路手术具体方式还有很大的改进空间。在椎弓根螺钉固定同时，采用经椎弓根植骨、伤椎置钉、骨水泥椎体成形术，提高螺钉或固定器稳定性等方面的研究取得了一些肯定结果，但还需要进一步研究。

2. 前路手术：由于前路手术能直接解除致压物对脊髓及神经根的压迫，恢复脊柱的正常解剖序列；同时，前柱承载着脊柱主要的载荷分布，而前路手术能实现前柱的骨性融合并重建脊柱前柱的高度，因此，前路手术正日益受到重视。前路减压内固定与后路减压内固定相比较其优点为：( 1 ) 对来自脊髓前方的压迫能在直视下操作，术中不需要牵动硬脊膜，并能保证减压的彻底性；( 2 ) 在前路减压的同时可行椎体间植骨融合，内固定以重建脊柱稳定性；( 3 ) 前路内固定可以保留后柱结构的完整性。一般认为，前路手术的适应征为：( 1 ) 胸腰椎陈旧性骨折，脊髓前方受压；( 2 ) 严重骨折脱位椎管侵占＞50%，椎体高度丢失＞70%，后凸＞20°～30°；( 3 ) 后路内固定复位不满意，脊髓前方压迫未解除；( 4 ) 后路内固定失败，脊髓重新受压；( 5 ) 陈旧性胸腰椎骨折后凸畸形并发迟发性截瘫[24]。其缺点是：( 1 ) 胸腰段骨折的前路手术需采用胸腹联合切口，创伤大出血多，尤其是当患者合并有其他多发伤的情况下难以接受这一术式；( 2 ) 如需矫正脊柱侧弯及后凸畸形，处理骨折脱位、小关节突交锁则较困难；( 3 )手术需要的支撑条件及对医师、医院的综合实力要求高，相应医疗费用也高。这些缺点要求前路手术应掌握严格的适应征，但因其具有合理性及明确肯定的疗效，已获得部分学者提倡。

问题及展望

随着生物力学、医学影像学、外科技术及内固定器械的发展，胸腰椎爆裂骨折的诊断、治疗水平有了很大提高。由于致伤机制本身的复杂性，导致骨折分类复杂，最近 AO 脊柱学派将胸腰椎骨折分型进一步细化并分出：A0、A4 型[25]，但仍仅能为临床诊疗提供参考。目前尚无可用于制定手术方案的统一、规范的骨折分类方法。生物力学研究强调后侧韧带复合体完整性对于保持稳定和避免进展性创伤后后凸畸形的重要性，因此，后侧韧带复合体完整性以及神经功能状态是胸腰段爆裂性骨折采取手术治疗的首要考虑因素。

[1] Liu P, Yao Y, Liu MY, et al. Spinal trauma in mainland China from 2001 to 2007: an epidemiological study based on a nationwide database. Spine, 2012, 37(15):1310-1315.

[2] Gnanenthiran SR, Adie S, Harris IA. Nonoperative versus operative treatment for thoracolumbar burst fractures without neurologic deficit: a meta-analysis. Clin Orthop Relat Res, 2012, 470(2):567-577.

[3] Roaf RA. Study of the mechanics of spinal injuries. J Bone Joint Sury (Br), 1960, 42(7):810-823.

[4] Heggeness MH, Doherty BJ. The trabecular anatomy of thoracolumbar vertebrae: implications for burst fractures. J Anat, 1997, 191(2):309-312.

[5] Hongo M, Abe E, Shimada Y, et al. Surface strain distribution on thoracic and lumbar vertebrae under axial compression: the role in burst fractures. Spine, 1999, 24(12):1197-1202.

[6] Panjabi MM, Kifune M, Wen L, et al. Dynamic canal encroachment during thoracolumbar burst fractures. J Spinal Disord, 1995, 8(1):39-48.

[7] Rubery PT, Brown R, Prasarn M, et al. Stabilization of 2-column thoracolumbar fractures with orthoses: a cadaver model. Spine, 2013, 38(5):270-275.

[8] Denis F. The three column spine and its significance in the classification of acutethoracolumbar spinal Injuries. Spine, 1983, 8(8):817-831.

[9] McAfee PC, Yuan HA, Fredrickson BE, et al. The value of computed tomography in thoracolumbar fractures. An analysis of one hundred consecutive cases and a new classification. J Bone Joint Surg Am, 1983, 65(4):461-473.

[10] Magerl F, Aebi M, Gertzbein SD, et al. A comprehensiveclassification of thoracic and lumbar injuries. Eur Spine J, 1994, 3(4):184-201.

[11] Ghobrial GM, Jallo J. Thoracolumbar spine trauma: review of the evidence. J Neurosurg Sci, 2013, 57(2):115-122.

[12] Gnanenthiran SR, Adie S, Harris IA. Nonoperative versus operative treatment for thoracolumbar burst fractures without neurologic deficit: ameta-analysis. Clin Orthop Relat Res, 2012, 470(2):567-77.

[13] Danisa OA, Shaffrey CI, Jane JA, et al. Surgical approches for the correction of unstable thoracolumbar burst fractures: a retrospective analysis of treatment outcomes. J Neurosurg, 1995, 83(6):997-983.

[14] Hitchon PW, Torner JC, Haddad SF, et al. Management options in thoracolumbar burst fractures. Surg Neurol, 1998, 49(6): 619-626.

[15] Tezer M, Erturer RE, Ozturk C, et al. Conservative treatment of fractures of the thoracolumbar spine. Int Orthop, 2005, 29(2):78-82.

[16] Gelb D, Ludwig S, Karp JE, et al. Successful treatment of thoracolumbar fractures with short-segment pedicle instrumentation. J Spinal Disord Tech, 2010, 23(5):293-301.

[17] Lee JY, Vaccaro AR, Lim MR, et al. Thoracolumbar injury classification and severity score: a new paradigm for the treatment of thoracolumbar spine trauma. J Orthop Sci, 2005, 10(6):671-675.

[18] Schmid R, Krappinger D, Seykora P, et al. PLIF in thoracolumbar trauma: technique and Radiological results. Eur Spine J, 2010, 19(7):1079-1086.

[19] Godlewski P, Mazurkiweicz T, Weglowski R. Transpedicular reconstruction of vertebral body height with simultaneous interbody spondylodesis. Neurol Neuro chir Pol, 2004, 38(5):395-398.

[20] Alanay A, Acaroglu E, Yazici M, et al. Short-segment pedicle instrumentation of thoracolumbar burst fractures: does transpedicular intracorporeal grafting prevent early failure? Spine, 2001, 26(2):213-217.

[21] Jun W, Yi-Jun K, Fei C. Application of a crescent-shaped PMMA strut in anterior spinal reconstruction of thoracolumbar and lumbar burst fractures: a new technique. Turk Neurosurg, 2012, 22(2):161-166.

[22] Rahamimov N, Mulla H, Shani A, et al. Percutaneous augmented instrumentation of unstable thoracolumbar burst fractures. Eur spine J, 2012, 21(5):850-854.

[23] Dragan SF, Urbański W, Żywirski B, et al. Kyphosis correction after vertebroplasty in osteoporotic vertebral compression fractures. Acta Bioeng Biomech, 2012, 14(4):63-69.

[24] Machino M, Yukawa Y, Ito K, et al. Posterior ligamentous complex injuries are related to fracture severity and neurological damage in patients with acute thoracic and lumbar burst fractures. Yonsei Med J, 2013, 54(4):1020-1025.

[25] Vaccaro AR, Oner C, Kepler CK, et al. AOSpine thoracolumbar spine injury classification system. Spine, 2013, 38(23): 2028-2037.

( 本文编辑：马超 )

Research progress of the surgical treatment of thoracolumbar burst fractures

PU You-deng, DUAN Hong. Department of Orthopedics, the frst People’s Hospital of Kunming City, Kunming, Yunnan, 650011, PRC

With the increase of the number of traffc and industrial accidents, the incidence of thoracolumbar burst fractures ( TBF ) is rising year by year. The thoracolumbar segment of the spine is particularly susceptible to direct damage by the conduction of violence due to the relatively concentrated stress, because it is in a transition region from the fxed kyphotic spine to the mobile lordotic spine. TBF account for about 75-95% in spinal trauma. When burst fractures occur to the vertebral body, it is easy for the retropulsed bone fragments to break into the vertebral canal with the results of the spinal cord or cauda equina injuries. In recent years, with the deepening study of TBF based on the medical imaging and biomechanics, some new theories and techniques related to the treatment also appear. In this article, the injury mechanism, classifcation, operative indications, approaches and surgical methods of TBF are summarized.

Fractures, bone; Spinal fractures; Thoracic vertebrae; Lumbar vertebrae; Fractures, comminuted

10.3969/j.issn.2095-252X.2014.01.015

R683.2

650011，云南昆明市第一人民医院骨科

段洪，Email: 1059501777@qq.com

2013-09-18 )