增强老年脊柱骨折椎弓根螺钉内固定稳定性研究进展

刘欣伟，项良碧

沈阳军区总医院骨科全军重症战创伤救治中心，辽宁 沈阳 110016

随着我国进入老龄化社会，老年性脊柱骨折发生率亦逐年增加。尽管大多数老年脊柱骨折可通过微创手术获得良好效果，但对于一部分损伤严重尤其是同时伴有脊髓损伤的老年患者必须通过切开复位内固定才能获得满意疗效。然而，老年患者常合并有骨质疏松症，行内固定手术容易出现内固定失效。为提高老年脊柱骨折椎弓根螺钉内固定的稳定性，目前国内外学者在螺钉改进、钉道强化、伤椎处理以及植骨融合等方面进行了积极研究，取得了一定的进展[1-2]。为了使相关医学工作者了解当前研究状况，现就增强老年脊柱骨折椎弓根螺钉内固定稳定性研究进展作一综述。

1 螺钉改进

1.1 膨胀式椎弓根螺钉(expensive pedicle screw,EPS) EPS是由国内学者雷伟等[3]设计的，螺钉的前2/3为膨胀部分，拧入骨质后通过对螺钉前2/3部分进行膨胀，使固定后的螺钉呈头部大尾部小的状态，从而大大增加了螺钉抗拔出力；相关力学研究发现[3]，EPS最大旋出力矩、最大轴向拔出力和翻修后最大轴向拔出力均显著大于普通螺钉，该结论在临床应用中得到证实[4]。由于EPS原始状态螺钉直径与普通螺钉相一致，即并不增加螺钉直径，也就意味着并不额外增加置钉的手术风险；而EPS强度的增加是在螺钉置钉完成后通过膨胀螺钉前部来完成。因此，EPS是治疗老年脊柱骨折安全、有效的方法之一。

1.2 带涂层的椎弓根螺钉 带涂层的椎弓根螺钉是通过生物活性涂层来增加钉-骨界面咬合力的一种新方法，涂层的材料有多种多样。俞杭平等[5]通过在椎弓根螺钉表面均匀喷涂约0.3 mm厚的生物活性玻璃来增加其稳定性。结果发现，在最大拧入力矩、轴向拔出以及周期抗屈等方面均有明显提高。Upasani等[6]认为对螺钉表面进行双磷酸盐抗骨质疏松药物处理涂层后可提高螺钉固定的稳定性。Tengvall等[7]动物实验研究发现，在螺钉表面交联第二代双膦酸盐化合物羟乙膦酸钠，其2周后的抗拔出力平均增加了28%。因此，将较粗较长且带有涂层的螺钉应用于老年脊柱骨折不失为一种较好的方法。

1.3 空心带侧孔的椎弓根螺钉 该螺钉的中轴为空心且前部分存有多个侧孔，当螺钉拧入后可通过注射器将骨水泥注入并沿侧孔向外溢出，使螺钉外壁与钉道内壁间通过骨水泥进行有效粘连而增加其稳定性[8,9]。

2 钉道强化

钉道强化是将骨粘合剂注入钉道内使钉道周围的骨质与螺钉通过骨粘合剂更加紧密结合的一种方法，也是目前治疗老年骨质疏松脊柱骨折的较常用的一种手术方法。该方法使用的前提必须要保证钉道周围的骨质要完整，以免发生渗漏并发症。目前在临床中进行钉道强化的材料主要有聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、磷酸钙骨水泥(CPC)、羟基磷灰石骨水泥(HAC)等。

PMMA是目前临床上最常用的固化材料之一，具有操作方便、凝固迅速、机械强度高、固定牢靠等优点[10,11]。在严重骨质疏松的钉道强化中使用PMMA可使其平均抗拔出力增加250%，但该技术也存在如下缺点：渗漏性损伤、单体毒性、不能被骨替代等。

磷酸钙骨水泥(CPC)由于有良好的骨传导性和可吸收性以及副作用少等优点，目前有取代PMMA的趋势。Rennet等[12]研究发现，CPC不仅能显著提高初次置入的椎弓根螺钉稳定性，也能明显提高翻修手术中再次置入的椎弓根螺钉稳定性。Leung等[13]建立了骨质疏松山羊动物模型，通过在该模型中采用CPC强化椎弓根螺钉，发现术后即时、3个月和6个月螺钉的最大轴向拔出力较对照组均明显提高；另外，通过组织学研究发现，在CPC的降解过程中，可以观察到新骨逐渐生成并紧密包绕螺钉，使术后螺钉稳定性随时间增加而增加。不足之处是CPC初步固化时间长，给临床操作带来不便。

3 伤椎处理

3.1 伤椎置钉 脊柱内固定器械的稳定程度与固定节段密切相关，固定点越多，固定装置越坚强。但长节段固定是以较大的损伤和脊柱活动度降低为代价的。因此，老年脊柱骨折手术在增强稳定性的同时，尽量减少固定融合节段已成为共识。生物力学研究表明，伤椎固定能增加脊柱稳定性。椎弓根解剖学研究表明，椎弓根是脊柱最坚硬的部分，是发挥固定作用的主要部位，相比较椎体松质骨而言，其提供了60%的抗拔出力及80%的轴向刚度[14]。经伤椎六钉固定相比跨伤椎四钉固定，前者能明显提高生物力学稳定性[15]。王洪伟等[16]的研究表明，经伤椎椎弓根短节段钉棒固定可提高骨折模型各个运动方向的生物力学稳定性。笔者认为，对于老年脊柱骨折经伤椎置钉能够很好地重建脊柱的稳定性，在减少内固定节段同时又不降低内固定强度，另外还减少术后顽固性腰痛和腰椎活动受限等并发症。

3.2 椎体强化 目前基础与临床研究均已证实，脊柱骨折经后路椎弓根器械撑开复位后，其椎体高度可以获得大部或完全恢复，但椎体内的骨小梁结构并未随椎体复位而恢复，因此会出现所谓的“蛋壳样”改变，其结果是椎体由于失去了对脊柱前方的有效支撑而易发内固定破坏。因此，前方椎体的完整性和有效支撑的恢复在临床上是非常重要的，它可通过椎体强化来实现。目前椎体强化有两种方式：(1)经椎弓根椎体内植骨[17]。目前对该技术的临床应用仍有争论，多数学者认为该技术能有效增加椎体强度而减少内固定破坏，具有不额外增加患者痛苦和经济负担，并且植骨融合率较高，无免疫排斥反应和毒副作用等优点。但也有少数学者认为[18]，该技术不能有效增加椎体前方的支撑力，其可能性与植骨量过少或椎体内嵌入的髓核组织未被彻底清除等因素有关。(2)经椎弓根椎体内注入骨水泥。主要包括椎体成形术(PVP)和球囊扩张椎体后凸成形术(PKP)[19,20]，目前多应用于伴有骨质疏松的脊柱骨折。两者各有优缺点[21-24]，PKP在恢复椎体高度方面要优于PVP，即脊柱的前方支撑力恢复要更好；还有PKP的骨水泥渗漏和术中并发症要明显少于PVP。而PVP在脊柱整体强化方面要优于PKP，即椎弓根螺钉固定强度方面要更优。

4 植骨融合

植骨融合对防止脊柱骨折内固定破坏具有非常重要的临床意义。因为，内固定是提供临时的稳定性，而植骨融合提供的是永久的稳定性，若未进行植骨融合则金属内固定会随着时间的推移而出现疲劳性破坏。目前临床常用的植骨方法有前方的椎体内或椎间植骨和后方的椎板间、关节突间以及横突间等植骨。经椎弓根椎体内植骨可采用自体骨、同种异体骨、人工骨粒等，但以自体骨最为可靠[25]。前方椎间植骨可采用经椎间孔行侧前方减压并行椎间植骨融合[26]。后方植骨融合：(1)关节突间植骨，有学者认为脊柱30%的负荷由小关节承担，小关节突是后路植骨的有效部位，在该部位植骨具有融合率高、创伤小，所需骨量少等优点[27]。(2)椎板间植骨，由于植骨床较大，所需骨量较多，但只要植骨床处理的好，植骨融合率还是很高的。(3)横突间植骨，假如行后方减压后无法行椎板间和关节突间植骨，同时前方植骨存在困难时可采用该方法。由于该部位需要广泛剥离，因此创伤较大，出血较多；另外横突间有一定距离，所需骨量较多，爬行替代时间较长，会影响植骨融合率。由于后方属于张力侧植骨，相对椎体前方为压力侧而言，后方植骨融合率相对前方要低一些。

5 结 语

对于老年脊柱骨折，常因伴随骨质疏松而易导致内固定失效，为提高椎弓根螺钉内固定的稳定性，笔者认为应根据患者的具体情况，尽量采用以上几种方法综合应用较为妥当。

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