微创椎弓根钉内固定联合磷酸钙骨水泥椎体成形术治疗胸腰椎爆裂性骨折

顾宇彤　梁朝革　张亮　林红　周健

(1. 复旦大学附属中山医院骨科，上海　200032；2. 上海市长宁区中心医院骨科，上海　200336)



微创椎弓根钉内固定联合磷酸钙骨水泥椎体成形术治疗胸腰椎爆裂性骨折

顾宇彤1△梁朝革2△张亮1林红1周健1

(1. 复旦大学附属中山医院骨科，上海200032；2. 上海市长宁区中心医院骨科，上海200336)

摘要目的：评估微创椎弓根钉内固定(微小切口非空心椎弓根钉技术)联合磷酸钙骨水泥经皮穿刺椎体成形术(percutaneous vertebroplasty，PVP)治疗胸腰椎爆裂性骨折的疗性和安全性。方法： 采用微创椎弓根钉内固定联合磷酸钙骨水泥PVP术治疗23例单节段胸腰椎新鲜爆裂性骨折且无神经症状的患者，伤椎位于T11~L2，均属A3型骨折。记录手术时间、术中出血量、骨水泥注射量和住院天数。记录术前及术后即刻、1个月、2个月、3个月、6个月、1年、2年的腰背痛评分，计算并比较各时点的椎体高度压缩率、恢复率、椎体后凸角、椎体后凸矫正率。结果：磷酸钙骨水泥平均注射量为4.9 (3.8~6.4)mL，平均手术时间92(75~120) min，平均出血量52 (40~75) mL，平均住院5.6(4~7) d，术后平均随访26(24~29)个月。VAS评分由术前的(8.8±1.2)分下降至术后即刻的(1.8±0.6)分及术后2年的(0.4±0.5)分，差异均有显著统计学意义(P<0.001)。高度压缩率由术前的(50.4±7.2)%显著下降至术后即刻的(6.2±1.5)%及术后2年的(6.9±1.4)%，差异均有显著统计学意义(P<0.001)。后凸角由术前的(22.6±1.8)°下降至术后即刻的(3.2±1.7)°及术后2年的(5.1±1.5)°，差异均有显著统计学意义(P<0.001)。随访过程中术后高度恢复率、后凸矫正率无明显减小；未出现螺钉松动、断钉或断棒。结论： 微创椎弓根钉内固定联合磷酸钙骨水泥PVP术是治疗胸腰椎爆裂性骨折的安全、有效的方法。

关键词胸腰椎爆裂性骨折；椎弓根钉内固定；椎体成形术

对于不伴有神经症状的胸腰椎爆裂性骨折，以往常行保守治疗[1]，但治疗过程中患者可能出现局部后凸畸形并继发神经损害。随着内固定材料的发展，胸腰椎爆裂性骨折的手术方法不断改进。以往的短节段椎弓根钉内固定术[2-3]只在与伤椎上下相邻的2个椎体上置钉，但其内固定失败率较高，潜在诱发因素包括骨质疏松、前柱支撑不足、固定节段不够等。近年来，采用椎弓根钉内固定术联合椎体成形术[4-6]治疗胸腰椎爆裂性骨折取得了较好疗效，其通过加强对伤椎前柱的直接支撑使伤椎获得更好的生物力学稳定性。椎弓根钉内固定术一般采用后正中入路，需广泛剥离椎旁肌止点，创伤大、出血多、恢复慢。我们将该术式改良为微创椎弓根钉内固定技术，即采用后外侧微小切口，经椎旁肌间隙的Wiltse入路，于直视下植入椎弓根钉，以减小创伤、减少出血[7-8]。本研究联合应用微创椎弓根钉内固定与磷酸钙骨水泥经皮穿刺椎体成形术(percutaneous vertebroplasty，PVP)治疗胸腰椎爆裂性骨折，通过患者的疼痛评分、神经功能以及椎体高度压缩率、恢复率、后凸角、后凸矫正率来评估该方法的疗效和安全性。

1资料与方法

1.1一般资料2011年9月—2012年4月复旦大学附属中山医院骨科采用微创椎弓根钉内固定联合磷酸钙骨水泥PVP术治疗了23例单节段胸腰椎新鲜爆裂性骨折且无神经症状的患者， Frankel神经功能均为E级，外伤至手术不超过10 d。术前胸腰椎正侧位X线片、CT及MRI检查示：23例患者均属A3型骨折，伤椎后凸角大于20°或高度丢失超过35%，无较大骨块突入椎管。MRI显示：无神经压迫、椎间盘损伤，椎体后韧带复合体完整。23例患者中，男性12例，女性11例；年龄40~63岁，平均年龄51.6岁；T11骨折2例，T12骨折7例，L1骨折11例，L2骨折3例；A3.1有16例，A3.2有5例，A3.3有2例。23例患者的一般资料及采用视觉模拟评分法(VAS)作出的疼痛评分见表1。

表121例患者的一般资料及疼痛评分

病例序号性别年龄/岁骨折分型骨折节段术前VAS/分术后即刻VAS/分1女60A3.1T12922女46A3.1L2823男50A3.1L1614男49A3.1T11915女45A3.1L1816女41A3.1T121027女46A3.1L1928男55A3.1T12819男58A3.2L18210男51A3.1L19211女45A3.3T129212男52A3.1L19213男55A3.3L110314女48A3.1L29215男57A3.1L110216男54A3.2L16117女50A3.1L210218男46A3.1L18219男57A3.1T1210220男56A3.1L110321女40A3.2T1210222女63A3.2T119223女62A3.2T1291

1.2方法全身麻醉后，患者俯卧于双横垫上，使其处于过伸位，以利于骨折椎体复位。X线定位后由Wiltse切口(腰背部正中旁开3 cm，各约1 cm长)进入，通过多裂肌间隙暴露伤椎上下2个椎体的上关节突及横突根部，直视下以上关节突外缘垂线与横突中点连接交点法定位椎弓根钉入点，打入2对椎弓根钉[EXPEDIUM(美国Depuy Spine公司)或XIA(法国Stryker Spine公司)]，见图1A；C臂机X线引导下将穿刺针穿入伤椎双侧椎弓根，至椎体前中1/3处，用加压注射器经穿刺针将磷酸钙骨水泥(上海瑞邦生物材料有限公司)注入椎体，见图1B；皮下穿入连接棒，与椎弓根钉固定。术后即刻行CT检查，观察椎弓根钉的位置及骨水泥有无渗漏入。所有患者术后第3天开始下地功能锻炼，佩戴腰围4周，适度进行腰背肌锻炼，术后8周恢复日常活动和工作。术后2年经患者同意后从原切口取出内固定物。

图1　A：微创椎弓根钉植入；B：经皮椎体成形术，

1.3观察指标(1)一般情况：磷酸钙骨水泥注射量、手术时间、术中出血量和住院天数；(2)疼痛：术前及术后即刻、1个月、2个月、3个月、6个月、1年和2年，采用VAS法对腰背部疼痛进行临床评估，1代表无痛，10代表剧烈疼痛；(3)神经功能：检查患者神经系统，确定神经功能是否损害；(4)影像学指标：X线或CT检查椎弓根钉位置、骨水泥分布情况。分别计算术前及术后即刻、1个月、2个月、3个月、6个月、1年和2年时的椎体压缩率、后凸角以及术后各时间点的高度恢复率和后凸矫正率(方法如下)。测量胸腰椎侧位X线片上伤椎前壁高度(H0)以及相应伤椎上位椎体前壁高度(H1)和下位椎体前壁高度(H2)。骨折椎体原始前壁高度H=(H1+H2)/2。椎体压缩率=(H-H0)/H，高度恢复率=(术前压缩率-术后压缩率)/术前压缩率。侧位X线片上伤椎上位椎体上终板与下位椎体下终板延长线的交角即为后凸角，后凸矫正率=(术前后凸角-术后后凸角)/术前后凸角。

2结果

2.1一般情况术后无患者出现神经损害或其他并发症。磷酸钙骨水泥的平均注射量为4.9(3.8~6.4)mL，平均手术时间92 (75~120) min，平均出血量52 (40~75) mL，平均住院5.6 (4~ 7) d，术后平均随访26(24~29)个月。

2.2疼痛评分21例患者的VAS评分由术前的(8.8±1.2)分下降至术后即刻的(1.8±0.6)分及术后2年的(0.4±0.5)分，差异有显著统计学意义(P<0.001)。见表1。

2.3影像学指标术后X线及CT检查示，所有患者的椎弓根钉位置佳，无磷酸钙骨水泥漏入椎管或漏至椎体外缘，见图2。 高度压缩率由术前的(50.4±7.2)%下降至术后即刻的(6.2±1.5)%及术后2年的(6.9±1.4)%，差异均有显著统计学意义(P<0.001)；椎体后凸角由术前的(22.6±1.8)°下降至术后即刻的(3.2±1.7)°及术后2年的(5.1±1.5)°，差异均有显著统计学意义(P<0.001)。术后随访过程中，高度压缩率、高度恢复率及后凸角、后凸矫正率差异均无统计学意义，见表2，典型病例见图3。23例患者中未出现螺钉松动、断钉或断棒。

A:矢状位；B、C、D:冠状位

注：与术前相比，1)P<0.001

女性，45岁，L1 A3.1型骨折，腰背部痛VAS评分9分，X线片示“L1椎体前缘压缩约40.7%，椎体后凸角18° ”(A)，CT示“无较大骨块突入椎管”(B)。全麻下行微创椎弓根钉内固定联合磷酸钙骨水泥PVP术，手术时间75 min，出血50 mL，患者住院6 d。术后即刻，VAS评分降至2分，高度压缩率为6.7%，高度恢复率83.5%，后凸角3°，后凸矫正率83.3%；术后3个月，VAS评分为0分，高度恢复率81.9%，后凸矫正率81.6%，与术后即刻相比，差异无统计学意义；术后2年，VAS评分为0分，高度恢复率81.2%，后凸矫正率81.3%，与术后即刻相比，差异无统计学意义。 A：术前X线侧位片；B：术前CT横扫；C：术后即刻X线侧位片；D：术后3个月X线侧位片；E，术后2年X线侧位片

图3腰椎爆裂性骨折患者手术前后的影像学表现

3讨论

3.1微创椎弓根钉内固定联合磷酸钙骨水泥PVP术的微创性和安全性与传统的后正中入路相比，Wiltse入路较易暴露小关节突，可直接达横突根部及椎弓根钉入点，通路与椎弓根置钉外展轴线一致，因此可保护椎旁肌止点，避免棘上、棘间韧带损伤及对椎旁肌的过度牵拉，由此减少了术中出血及术后疼痛[9]；术后2年亦可经原切口取出内固定物，无需大范围剥离椎旁肌，从而避免损伤肌止点和椎旁韧带，体现了微创的优势。 本研究中，23例行微创椎弓根钉内固定联合磷酸钙骨水泥PVP术的患者平均手术时间为92(75~120) min，平均出血量为52 (40~75) mL，平均住院5.6(4~7) d；VAS疼痛评分由术前的(8.8±1.2)分下降至术后即刻的(1.8±0.6)分，术后2年随访时降至(0.4±0.5)分 ，差异有统计学意义(P<0.001)。这表明，采用微创椎弓根钉内固定联合磷酸钙骨水泥PVP术治疗胸腰椎爆裂性骨折创伤小、出血少、恢复快、较为安全。

然而，椎弓根钉内固定术中可能发生神经损伤，因此，在直视下经微小切口植入椎弓根钉前，应仔细探测椎弓根骨道，确定骨道四壁均为硬性骨质，并避免椎弓根破裂而导致螺钉侵入椎管或椎间孔；而磷酸钙骨水泥PVP术中可能发生骨水泥渗漏入椎管，尤其当椎体后壁破裂时更易发生，因此，将骨水泥注入伤椎时，必须在X线的严密监视下进行，并少量多次推注，一旦骨水泥接近椎体后缘或漏入椎体周围间隙，应立即停止注射。本研究中，术后X线片和CT检查显示，所有患者椎弓根钉的位置均较理想，无患者发生磷酸钙骨水泥漏入椎管或漏至椎体外缘，无患者发生神经损伤。

3.2磷酸钙骨水泥PVP术对椎弓根钉内固定的影响Marco等[4]在对椎体成形术的研究中发现，压缩性骨折的椎体经普通骨水泥或磷酸钙骨水泥灌注后均可获得骨折前的强度和刚度，甚至可使骨质疏松改善。Korovessis等[5]认为，将磷酸钙骨水泥与椎弓根钉联合应用可减小椎弓根钉的应力，明显降低内固定失败率，是治疗骨质疏松性椎体压缩性骨折和爆裂性骨折的安全而有效的方法。本研究所用的骨水泥由高分子材料与磷酸钙骨水泥复合而成，使水化生成的羟基磷灰石在成核之初即攀附在高分子网络上，随着水化反应的进行，羟基磷灰石晶粒在有机网络上生长，最终形成了以高聚物为“骨架”、羟基磷灰石结晶为“肌肉”的复合结构。这种结构的骨水泥相对于仅由无机成分组成的传统骨水泥兼具“硬而韧”的特点，骨模量与人体更接近； 而且，羟基磷灰石有较好的骨传导性，能与周围骨组织很好地融合，有利于骨组织再生[10-11]。此外，本研究还有如下优点：双侧穿刺使磷酸钙骨水泥分布更均匀到位；磷酸钙骨水泥弥散性差，故不易扩散至椎管内或椎体外。本研究中，术后即刻椎体高度压缩率、椎体后凸角均较术前减小；术后2年的随访过程中未发现椎体高度压缩率、高度恢复率及椎体后凸角、后凸矫正率的明显变化，表明磷酸钙骨水泥PVP术有助于微创椎弓根钉内固定对胸腰椎爆裂性骨折的复位。

3.3微创椎弓根钉内固定联合PVP的适应证对于无神经损伤的胸腰椎爆裂性骨折，应积极采取后路短节段椎弓根钉固定治疗，尽量恢复前中柱的稳定性。这是因为，胸腰段椎体前中柱损伤可降低70%的屈曲刚度，而前柱损伤可降低70%的扭转刚度[12]。 McCormack等[13]根据骨折椎体的粉碎程度、骨折片在椎管内的移位程度、后凸畸形程度来进行脊柱载荷评分，认为积分<6分者有后路手术指征。我们认为，当胸腰椎爆裂性骨折(A3型骨折)患者无神经症状、后凸角大于20°或高度丢失超过35%、无较大骨块突入椎管、无椎间盘损伤、椎体后韧带复合体完整、脊柱载荷评分<6分时，伤后2周内可行微创椎弓根钉内固定联合PVP术。当胸腰椎爆裂性骨折患者出现以下情况时，不宜行微创椎弓根钉内固定联合PVP术：(1)出现后纵韧带断裂、椎间盘损伤或椎管内有较大骨块突入；(2)伤椎背面结构损伤严重或伴有脱位、旋转等畸形，故复位困难，需要行椎管减压、神经探查术。

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Minimally Invasive Pedicle Screw Fixation Combined with Vertebroplasty with Calcium Phosphate Bone Cement in the Treatment of Thoracolumbar Burst Fracture

GUYutong1△LIANGChaoge2△ZHANGLiang1LINHong1ZHOUJian1

1.DepartmentofOrthopedics,ZhongshanHospital,FudanUniversity,Shanghai200032,China;2.DepartmentofOrthopedics,CentralHospitalinChangningDistrict,Shanghai200336,China

AbstractObjective： To evaluate the efficacy and safety of minimally invasive pedicle screw fixation combined with percutaneous vertebroplasty(PVP) with calcium phosphate bone cement in the treatment of acute thoracolumbar burst fracture.Methods： Twenty-three patients, who suffered from single fresh thoracolumbar burst fracture without neurologic deficits and were classified as A3 fracture located between T11~L2, underwent the procedure of minimally invasive pedicle screw fixation combined with PVP with calcium phosphate bone cement. Duration of operation and blood loss, injected volume of bone cement and length of stay, were recorded. Lumbago and backache scores assessed by visual analogue scale (VAS) were recorded before surgery, immediately after surgery, as well as 1 month, 2 months, 3 months, 6 months, 1 year and 2 years after surgery. Vertebral compression rate and restoring rate, Cobb angle and correction rate of vertebral kyphosis, were measured at each time point and compared among the time points.Results： The average injected volume of calcium phosphate bone cement was 4.9(3.8~6.4)mL. The mean duration of operation was 92(75~120)min. The average blood loss was 52(40~75)mL. The mean length of stay was 5.6(4~7) d and the average follow-up period was 26 months (24~29). The VAS significantly decreased from 8.8±1.2 before surgery to 1.8±0.6 immediately after surgery and 0.4±0.5 at 2 years after surgery, and the differences were statistically significant(P<0.001). The compression rate of vertebral body height decreased from(50.4±7.2)% before surgery to (6.2±1.5)% immediately after surgery and(6.9±1.4)% at 2 years after surgery, and the differences were statistically significant(P<0.001). The Cobb angle decreased from (22.6±1.8)° before surgery to (3.2±1.7)° immediately after surgery and (5.1±1.5)° at 2 years after surgery, and the differences were statistically significant(P<0.001). No significant decrease in both kyphosis correction and vertebral body height restoration was observed during the follow-up. There was no loosen screw or broken screw.Conclusions： Minimally invasive pedicle screw fixation combined with PVP with calcium phosphate bone cement is a safe and efficacious method for the treatment of thoracolumbar vertebral burst fracture.

Key WordsThoracolumbar burst fracture;Pedicle screw fixation;Vertebroplasty

中图分类号R683.2

文献标识码

△顾宇彤和梁朝革对本文有同等贡献，为共同第一作者。

·论著·