下颈椎椎弓根螺钉的置钉技术及临床应用进展

陈长宝，张晓林，马信龙

下颈椎椎弓根螺钉的置钉技术及临床应用进展

陈长宝，张晓林，马信龙△

下颈椎椎弓根螺钉是颈椎生物力学上最稳定的内固定，能有效恢复颈椎矢状序列、提供坚强内固定及更高融合率。由于下颈椎椎弓根、椎动脉及神经根等结构存在较大的个体差异，术前评估应个体化。下颈椎椎弓根螺钉的置钉技术包括徒手置钉和近年来发展的计算机导航辅助置钉技术。尽管与椎弓根螺钉相关的神经血管并发症不能完全避免，但只要进行充分的术前个性化评估和术中精准的置钉技术，就可将神经血管并发症降至最低。下颈椎椎弓根螺钉内固定技术已经应用于治疗各种颈椎疾患，并发症少，临床疗效良好，具有广泛的临床应用价值。

颈椎；内固定器；综述;下颈椎椎弓根螺钉；内固定；置钉技术

随着现代脊柱内固定器械的迅速发展，下颈椎椎弓根螺钉内固定已经成功用于治疗颈椎创伤、退变及畸形等。颈椎椎弓根与颈脊髓、椎动脉及神经根相毗邻，因此置入螺钉时可能发生神经血管并发症。目前下颈椎椎弓根螺钉的置钉技术主要包括徒手置钉和近年来发展的计算机导航辅助置钉技术。虽然下颈椎椎弓根螺钉相关的神经血管并发症无法避免，但临床并发症较少，安全性较高，已经获得了广大临床医师的认可。本文就下颈椎椎弓根螺钉内固定的适应证及禁忌证、置钉技术、临床应用及并发症进行综述，为临床合理应用椎弓根螺钉技术提供依据。

1 生物力学性能、适应证及禁忌证

颈椎椎弓根螺钉的坚强稳定作用是基于三柱固定，显著优于包括侧块螺钉在内的其他内固定系统[1]。颈椎椎弓根螺钉的骨-螺钉界面的松动率很低，且具有极大的把持力，是一种具有优越生物力学性能的后路内固定系统，已经成功用于治疗颈椎骨折脱位、后凸畸形以及不稳定等颈椎疾患，且获得了显著的临床疗效[2-4]。

下颈椎椎弓根螺钉固定推荐用于后路重建颈椎稳定，尤其对于颈椎三柱损伤、矫正颈椎截骨或椎板切除术后的后凸畸形更有效[4]。退行性颈椎疾患伴有后凸畸形或节段性不稳定，应用椎弓根螺钉可重建稳定及维持后凸畸形的矫正[5]。相对禁忌证包括前部感染、前柱骨折严重粉碎及严重的骨质疏松症[4]。椎弓根外径≤4 mm、无髓腔或硬化的椎弓根也应该受到限制。绝对禁忌证包括后部或环周感染、由创伤或肿瘤导致椎弓根破坏、缺如或非常小的椎弓根以及伴有异常解剖结构的椎动脉如畸形或粥样硬化[4]。因此，术前颈椎的CT检查及椎动脉的超声或CT血管造影（CTA）检查对于发现椎动脉变异非常重要[1,4]。

2 置钉技术及螺钉穿透率

2.1 徒手置钉技术徒手置钉关键在于准确找到进钉点、合适的进钉方向和术中手感。Park等[3]指出，徒手精准置入螺钉需要掌握3个要点：（1）椎弓根内侧壁厚而坚固，可作为置钉时导向。（2）为了避免穿透横突孔进而损伤椎动脉，应该获得足够的内倾角。（3）术中应有良好的手感，即开路椎缓慢均匀向前运动，使开路椎能够进入真正的松质骨通道。经典的徒手置钉技术是Abumi的椎弓根入口直接暴露法[2,4]，是将进钉点选择在侧块中点的外侧，距离上关节面下缘1～2 mm，将进钉点后方的侧块皮质骨及松质骨完全磨除，显露椎弓根入口处。钉道内倾角为25°～45°，C3、4进钉略向头侧倾斜，C5平行于上终板，C6、7进钉略向尾侧倾斜。此技术的穿透率为6.7%。由于Abumi法需要磨除侧块较多的皮质骨，进而降低螺钉的把持力。为了降低去骨皮质量，Lee等[6]建立了关键槽孔法（Key slot），将进钉点选择在侧块的内半侧，距离上关节面下缘1～2 mm，磨除进钉点后方的侧块皮质骨及松质骨，进钉方向与Abumi法相似，穿透率为9.7%。研究发现下颈椎的椎弓根外侧壁是最薄的，而且有文献报道下颈椎（C3～7）椎弓根螺钉置入外侧壁穿孔风险是内侧穿孔的2倍，外侧穿孔可能引起椎动脉损伤，但内侧穿孔却很少引起脊髓损伤[4,7]。为了降低外侧壁穿透的风险，Mahesh等[8]采用椎弓根内侧皮质螺钉置入技术，结果显示Abumi法与Mahesh椎弓根内侧皮质螺钉法的Ⅰ度外侧穿孔发生率分别为18.6%和7.95%；Ⅱ度外侧穿孔发生率分别为9.30%和1.1%，差异有统计学意义。研究者认为，下颈椎椎弓根内侧皮质较外侧厚且坚固，采用Abumi法置钉，螺钉受到内侧皮质挤压发生外侧移位，因而通过部分钻除椎弓根内侧皮质则可降低螺钉外侧穿孔风险；同时也指出该项技术需要部分钻除椎弓根内侧骨皮质，导致Ⅰ度内侧穿孔发生率增加，但由于硬膜及神经根均不与椎弓根内侧皮质直接接触，因此内侧穿孔均未出现脊髓损伤[8]。最近基于颈椎椎弓根解剖轴的研究，Lee等[9]推荐C3～6进钉点位于侧块外缘凹陷的内侧2 mm，C7位于侧块中点的外侧2 mm、头侧2 mm，C3～5平均内倾角为45°，C6为38°，C7为28°；C3向头侧倾斜7°，C4～7平行于上终板，该技术的穿透率为5.2%。Tofuku等[10]则选择侧块与椎板的交界处作为进钉点，术中侧位X线确定进钉方向，穿透率为11.8%。总体而言，各种不同的徒手置钉技术是基于颈椎椎弓根解剖轴的研究，根据作者的实际经验得出的结论，但是基于解剖标志和椎弓根解剖轴的徒手置钉技术由于忽略了个体之间颈椎的解剖学差异，容易导致穿钉错误，因此术前个性化评估对于准确置入椎弓根螺钉非常关键。

2.2 计算机导航辅助置钉技术为了降低徒手置钉的穿透率，近年来发展的计算机导航辅助置钉技术已经应用于颈椎椎弓根螺钉的置入[11]。Takahashi及Scheufler等[12-13]研究表明，基于CT导航系统的螺钉穿透率显著下降，分别为8%和0.7%。虽然Uehara等[5]研究发现CT导航辅助的螺钉穿透率为20%，较其他作者报道的螺钉穿透率显著增加，可能与该作者招募的患者个体差异、导航系统的复杂性以及操作技术密切有关。Uehara等[14]进一步研究发现，3级螺钉穿透率（≥50%螺钉直径）为6.7%（39/579），其中30.8%发生在内侧壁，69.2%发生在外侧壁；而2级（＜50%螺钉直径）和3级螺钉穿透率的总和为20%（116/579），其中21.6%发生在内侧，78.4%发生在外侧，提示即使在CT导航下仔细置钉非常必要，且螺钉穿透主要发生在外侧壁。

虽然CT三维导航的螺钉穿透率较徒手置钉的穿透率显著下降，但CT三维导航有其缺陷，如术前采集的CT影像资料要求较高，要求薄层厚度＜1 mm。术中一旦系统出现故障则不能继续使用。影像学资料是术前采集，术中可引起误差，有误导术者的可能。近年来发展起来的Iso-C术中即时三维导航系统成功应用于临床，其继承了透视导航和CT导航2种方法的优点。Rajasekaran、V Rajan及Ishikawa等[15-17]研究显示，基于Iso-C三维导航系统的螺钉穿透率分别为11.3%、9%及11.1%。Nakashima等[7]总结了3种不同置钉技术的穿透率，即基于椎弓根轴位像的徒手置钉、Abumi法及Iso-C三维导航系统，分别为24%、31.6%及29%，差异无统计学意义，可能与术中实时计算机导航系统操作复杂、稳定性差有关。基于Iso-C三维导航的螺钉穿透率平均为14.9%（9%～29%），与徒手置钉的穿透率相当，但高于CT导航系统的螺钉穿透率，因此在临床应用时应尽可能使用基于CT导航系统辅助置钉技术以降低螺钉穿透率。

3 临床应用及并发症分析

3.1 后路切开复位椎弓根螺钉固定融合术治疗颈椎骨折脱位严重的下颈椎骨折脱位，在后柱损伤大于前柱或合并侧方移位时，单纯后路椎弓根螺钉内固定提供颈椎三维固定，明显较单纯前路手术更可靠。若术前MRI显示椎间盘的破裂突出到椎管内，应加行前路椎间盘切除减压融合术。Yukawa等[18]徒手置入620枚椎弓根螺钉治疗不稳定型颈椎创伤，结果显示螺钉穿透率为13.1%，96%获得坚强融合，1例发生椎动脉损伤但未发现相应的临床症状，仅有1例出现一过性神经根损伤。Kotil等[19]徒手置入椎弓根螺钉治疗45例不稳定型颈椎损伤，结果显示螺钉穿透率为9%，融合率为100%，且未发现神经血管损伤并发症。Tofuku等[10]徒手置入125椎弓根螺钉治疗32例不稳定型颈椎损伤，结果显示螺钉穿透率为11.9%，且未发现神经血管损伤并发症和远期内固定失败或假关节形成。对于术前或术后需要行气管切开及呼吸支持时，前路手术无法开展或术后发生前路感染的风险，后路减压固定融合术变得非常重要。Yukawa[18]报道有13.9%患者在术前或术后需要进行气管切开，气管切开的操作与后路的椎弓根钉手术并不冲突，充分说明了椎弓根钉固定对颈椎创伤患者的优越性。

3.2 下颈椎椎弓根螺钉内固定联合椎板切除减压融合术或椎板成形术治疗非创伤性颈椎疾患多节段颈脊髓受压合并不稳定或后凸畸形的脊髓型颈椎病患者，可以采用后路椎板切除融合术或成形术结合椎弓根螺钉内固定，以达到充分减压和重建稳定的目的[5,19]。下颈椎椎弓根螺钉尾部靠外，对于椎板切除或成形术的操作无影响，可以在完成置钉、甚至钉棒连接等所有器械操作后再行椎板切除或成形术，减少了器械误入椎管导致脊髓损伤的风险[5]。但需要注意的是，椎弓根钉棒连接固定往往需要将颈椎固定于生理前凸位，这样椎板有一定重叠，对于椎板切除或开门时稍有困难，应予注意。一般情况下，笔者认为完成所有椎弓根钉置钉后行椎板切除或成形术，再行钉棒连接固定于颈椎生理前凸位，这样能有效避免器械滑入椎管导致脊髓损伤的灾难性后果。Uehara等[5]对13例脊髓型颈椎病合并不稳定患者进行椎弓根螺钉内固定结合椎板成形术的治疗评估，结果显示穿透率为10.9%，术后平均JOA评分较术前显著改善，动力位片显示滑移从术前9°变化为术后1.6°，作者认为颈椎椎弓根螺钉内固定结合椎板成形术是一种有效治疗脊髓型颈椎病合并不稳定的外科策略。Kotil等[19]应用颈椎椎弓根螺钉内固定结合椎板切除减压融合术治疗颈椎病，术后CT显示没有穿透横突孔，所有患者均获得良好的融合率，90%患者临床症状明显缓解，没有发现神经血管损伤的表现。Neo等[20]报道徒手置入椎弓根螺钉治疗18例颈椎退变性疾病，共置入86枚椎弓根钉，穿透率为25%，但术后椎动脉CTA显示所有病例的椎动脉均连续完好无损伤，也未发现与螺钉穿透相关的临床症状。Abumi等[2]对70例颈椎创伤和110例非创伤性颈椎疾患进行椎弓根钉内固定术，螺钉穿透发生率为6.7%，2例神经根损伤，1例椎动脉损伤，术后未出现神经并发症，主要是由于椎动脉周围有静脉窦包绕存在缓冲空间，受压后可向横突孔外侧移位。一些学者认为椎动脉损伤会导致灾难性并发症如脑梗死[20]。但大多数学者认为即使损伤椎动脉，由于Willis环可起到良好的代偿作用，对脑组织造成缺血性损伤的可能性小[21]。Park等[3]回顾性研究应用徒手置入椎弓根螺钉对45例颈椎创伤及非创伤疾患的疗效，结果显示14枚椎弓根螺钉发生外侧壁穿破，置钉准确率为94.1%，没有内壁、上下壁穿透，且没有发现与椎动脉狭窄相关的临床症状。Nakashima等[7]对84例非创伤性颈椎疾患进行390枚椎弓根螺钉的置钉率及并发症的回顾性研究，结果显示19.5%（76枚）椎弓根螺钉位置不当，置钉准确率为81.5%。发现33例并发症，包括11例与螺钉误置无关的神经并发症（10例C5神经根麻痹，1例C7神经根麻痹），11例患者内固定失败（5例螺钉松动，4例螺钉断裂和2例矫正丢失），5例由螺钉误置直接导致的神经血管并发症（3例神经根损伤及2例椎动脉损伤），和其他并发症（2例假关节，1例感染，1例短暂性吞咽困难，1例短暂性呼吸困难和1例相邻节段退变疾病需要手术）。

总之，下颈椎椎弓根螺钉进行后路颈椎重建最为稳定，已经成功治疗颈椎骨折脱位、后凸畸形以及失稳等疾患，获得了显著的临床疗效。尽管与颈椎椎弓根螺钉固定相关的并发症不能完全避免，但只要进行充分的术前个性化评估和术中精准的置钉技术，可将神经血管并发症降至最低。随着下颈椎椎弓根形态解剖学、生物力学研究的不断深入以及导航技术的成熟普及，下颈椎椎弓根螺钉内固定技术会不断扩大适应证及其临床使用，最大限度地降低并发症，获得临床最佳疗效。

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（2014-07-15收稿2014-08-29修回）

（本文编辑李国琪）

Recent progress in pedicle screw placement in the subaxial cervical spine and clinical applications

CHEN Changbao,ZHANG Xiaolin,MA Xinlong△
Department of Spinal Surgery,Tianjin Hospital,Tianjin 300211,China

Pedicle screw fixation is biomechanically most reliable for reconstruction of the cervical spine,which can effectively restore cervical sagittal profiles,provide rigid fixation and higher fusion rate.Because of the large individual differences in cervical pedicle,vertebral artery and nerve root,preoperative evaluation should be individualized.Cervical pedicle screw techniques include freehand technique and the computer-assisted navigation technology developed recently.Although complications associated with cervical pedicle screw fixation cannot be completely obviated,they can be minimized by combination of sufficient preoperative imaging studies of the pedicles and meticulous surgical techniques of screw placement. Cervical pedicle screw fixation techniques have been used in the treatment of various cervical disorders,with fewer complications and good clinical efficacy,and a wide range of clinical applications.

cervical vertebrae;internal fixators;review;cervical pedicle screw;fixation;pedicle screw placement technique

R687.43

A

10.3969/j.issn.0253-9896.2015.01.028

天津市天津医院脊柱外科三病区（邮编300211）

陈长宝（1980），男，主治医师，医学博士，主要从事脊柱外科的应用基础与临床研究

△审校者E-mail：maxinlong8686@sina.com