胸椎椎弓根螺钉技术的现状及研究进展

孙志峰，曹晓建

(1.靖江市人民医院骨二科，江苏 靖江 214500；2.江苏省人民医院脊柱外科，江苏 南京 210029)

综 述

胸椎椎弓根螺钉技术的现状及研究进展

孙志峰1，曹晓建2*

(1.靖江市人民医院骨二科，江苏 靖江 214500；2.江苏省人民医院脊柱外科，江苏 南京 210029)

由于椎弓根螺钉系统具有良好的三柱固定效果，固定稳定[1]，所以椎弓根螺钉被广泛用于治疗创伤性、退行性脊柱病变和脊柱的畸形矫正[2]。起初，这项技术主要应用于腰椎，在胸椎应用不多，因为胸椎椎弓根直径较小，周围毗邻结构较多，所以胸椎椎弓根置钉的技术难度和风险较大[3]。经过脊柱外科工作者的不断探索，伴随着影像技术的发展，胸椎椎弓根螺钉技术逐渐得到较为广泛的开展。目前国内外学者所采用的置钉方法较多，各有利弊，本文对胸椎椎弓根的解剖特点、螺钉的置钉方法和最新进展做一文献综述。

1 胸椎椎弓根的解剖特点

椎弓根是椎弓的一部分，起于椎体后上方，短而厚，与椎体方向垂直向后方突起，是组成椎间孔的组成部分。以往研究显示，椎弓根矢状径比横径长，而影响椎弓根置钉技术的最重要因素之一就是横径大小。椎弓根横径指椎弓根内外皮质外缘之间最短距离。Ebraheim等[4]研究显示，最窄椎弓根为3.8 mm，位于T4。杜良杰[5]研究发现国人T2、T3椎弓根宽度较T1、T2迅速减小，T3～5处最小，T6处稍增大，T8～10处逐渐增大；T1～4椎弓根间距逐渐较小，T4椎弓根间距最窄。国内外研究资料显示，T4椎管最小，加上椎弓根横径最小，因此此处是椎弓根最难置入之处[6]。

因为胸椎椎弓根的外形变化大，紧邻脊髓和神经根，且胸椎椎弓根与矢状面常有一向前内走向的夹角(即椎弓根矢状面夹角)，故胸椎椎弓根螺钉的进针方向也很重要。Ebraheim等[4]研究认为，胸椎置钉内倾角在T1～2椎体为30°～40°，T3～11为20°～25°，T12为10°。史亚民等[7]对国人的胸椎解剖发现，T11、T12为(-8.0±4.6)°和(-10.2±3.7)°；T10以上为正角，T10到T1内倾角依次逐渐增大，T2椎体为(23.3±4.4)°，T1最大为(35.8±0.84)°。以上研究结果可以得出结论：T1～T12椎弓根与矢状面夹角逐渐减小，至T11、T12时为负值。

2 胸椎椎弓根的毗邻结构

了解胸椎椎弓根周围毗邻的重要结构，对于准确置入胸椎椎弓根螺钉，避免损伤有重要意义。与胸椎椎弓根毗邻的重要结构包括：内侧的硬膜囊、脊髓及神经根，外侧的肋横突关节，上下的节段血管，前方的心脏和前侧方的肺。Choi[8]等通过CT平扫测量26 例患者的椎弓根内侧皮质至硬膜囊的距离，平均波动在(1.4±0.61) mm至(1.94±0.31) mm之间。Urgr等[9]研究发现，椎弓根内侧皮质到硬脊膜的平均距离为0～1.4 mm。以上结果说明椎弓根内壁至硬膜囊间隙较小，置钉时容易突破椎弓根内壁，造成硬膜囊及脊髓、神经根损伤。王欢喜等[10]对防腐尸体标本研究发现，神经根到椎弓根上下缘皮质的平均距离分别为(1.8±0.3) mm至(2.7±0.6) mm和(1.6±0.2) mm至(3.0±0.8) mm。由此可以看出，神经根距椎弓根下缘距离相对较小，手术时应选择偏上位置置钉。由于胸椎椎弓根周围结构复杂，变异较大，故螺钉置入前CT扫描尤为重要，CT图像可以显示椎弓根结构，内倾角度的情况，能够很好的指导螺钉的置入。术后CT扫描可以评估螺钉置入的准确性及术后的稳定性，为后期治疗提供帮助。

3 胸椎椎弓根置钉技术的现状及进展

3.1 徒手置钉 徒手置钉是置入椎弓根螺钉的一种最常用的方法，指的是术中不借助任何特殊的设备，如显示屏、X线及CT成像、导航仪等，依靠术者的临床经验及对解剖位置的准确判断，将椎弓根螺钉置入的一种方法。对于该方法置钉的进针点选择，临床有较大争议。20世纪80年代，Roy-Camille等[11]首先提出以胸椎横突中轴线与关节突关节中线的交点为置入点。Chung等[12]提出以上关节突中外1/3 连接处的基底部作为胸椎的理想置钉点进行置钉。近年来，江苏省人民医院开展微创技术，提出微创入路下T1～T11椎弓根螺钉的置入点：下关节突外缘延长线与横突中轴线交界点为进针点进针。

徒手置钉手术时显露横突及关节突，严格骨膜下操作，尽量减少出血，清除关节突软组织，有利于进针点的确定。确定进针点后用磨钻去除后方骨皮质，开口器插入，直至松质骨。双手握住椎弓根探子，用腕力徐徐插入椎弓根松质骨内，插入时力量均匀，避免暴力，否则易穿透。体会探子进入椎弓根的感觉，注意观察不同节段内倾角的变化。由于胸椎椎弓根较小，探子插入过程中应以一种平稳、连续的方式推进。对于正常成人，探子进入深度为：下胸椎30～40 mm，中上胸椎25～30 mm。然后用探子探测五个不同的骨性面，确认通道的内壁均为骨性后，丝攻，探子再次确认，拧入合适长度和直径的椎弓根螺钉，术中C型臂确认螺钉的深度及位置。

由于胸椎椎弓根细小，且进针点变异较大，术中不进行X线监测，徒手置钉有较高的螺钉误置率。统计资料显示，徒手置入螺钉的安全性和准确性受到术者经验的影响[13]。根据Tian等[14]研究结果显示，徒手置钉的误置率为23%，有较高的螺钉穿破率；Hart等[15]置入螺钉128枚，成功率为62%。所以徒手法置入椎弓根螺钉存在一定的临床学习曲线，需由临床经验丰富的医师进行操作[16]。

3.2 漏斗技术 漏斗技术是利用咬骨钳咬除部分椎弓根后侧的皮质骨直至椎弓根峡部，然后用小刮匙去除松质骨，于椎弓根入口处形成一个漏斗状结构，利用漏斗作为导航，探子逐渐探入，并在直视下将椎弓根螺钉置入的方法。该技术由于在直视下进行操作，可明显减少脊髓和神经根损伤的风险。在2002年由Yingsakmonkol等[17]将该技术应用于尸体胸椎标本，其置钉失败率仅为6%；王涛等[18]亦在标本上置钉，统计证实，该技术在胸椎置入失败率为12.5%，明显高于徒手置钉的成功率。

手术操作时首先显露进针点，不使用开口器，用咬骨钳咬除进针点处部分骨皮质，再用刮匙刮除局部松质骨，直至显露椎弓根峡部，使椎弓根入口处呈现漏斗状，再用2 mm的球探缓慢向前推进，直视下进入椎弓根，推进过程平稳，不用暴力，探子进入深度为下胸椎30～40 mm，中上胸椎25～30 mm。丝攻进行攻丝，再次球探探测前方及四壁，确定无穿破后拧入合适规格的螺钉。

根据国内外学者的研究显示：漏斗技术咬除了椎弓根后侧部分骨质，探明了骨道，进而准确置钉，提高了胸椎椎弓根钉置入的安全性，能够有效避免置钉失败所带来的并发症。然而，由于漏斗技术咬除了部分骨质，破坏了脊柱的正常解剖结构，可能影响椎弓根螺钉的固定强度，所以其临床应用仍存在较大争议[19]。

3.3 球尖技术 球尖装置是由一个直径为2 mm的球形尖端和可以弹性弯曲的连接杆组成，其作用是制备螺钉导引道。手术时显露进针点，磨钻磨除椎弓根表面骨皮质，显露松质骨，在保证大致方向和角度的基础上，将球形尖端插入开口内，缓慢推入松质骨内，插入过程不用暴力，凭手指力量缓慢推进，如果触及骨皮质或椎弓峡部阻力增大时，用锤子轻敲探针，弹性连接杆就会向松质骨弯曲，尖端可自行改变方向，滑过椎弓根，继续推进，插入合适深度后撤出球尖装置，探针扩大钉道宽度，球探探测四壁及前方，测深，丝攻后拧入螺钉。

球尖技术中弹性连接杆的作用至关重要，它使得球形尖端能够选择性的通过阻力更小的松质骨，从而不会穿透皮质骨，造成穿孔及损伤。球尖技术尤其适用于椎弓根位置复杂的患者，例如胸椎侧凸及椎体旋转。

3.4 经椎弓根-肋骨间置钉技术 由于胸椎的自身解剖特点，以及退变、畸形等情况，使得胸椎椎弓根置钉难度高，风险大，徒手置钉失败率高，容易损伤周围结构。为了避免传统方法椎弓根螺钉放置的风险，许多学者不断探讨更为安全的手术路径。国外学者Husted等[20]提出了胸椎椎弓根-肋骨途径和方法。该方法螺钉从横突尖部进针，经过肋横突关节及椎肋关节，从椎弓根外侧斜向进入椎体，此方法离椎管较远，钉道横径宽，相对安全。但韦兴等[21]进行椎弓根螺钉的抗拔出力测试，证实经椎弓根-肋骨置钉的抗拔出力明显小于经椎弓根置钉，说明该方法的力学稳定性不如传统的经椎弓根置钉。

3.5 辅助技术置钉 通过术中使用各种辅助技术，如影像学监测、CT计算机导航，对椎弓根钉置入进行引导，提高螺钉置入的准确率。

传统的C型臂只能获得单平面图像，需反复透视，对患者和术者都有辐射风险。近年来三维C型臂的使用，对传统C型臂进行了大幅度改进，该技术能够提供术中实时类似于CT的断层扫描图像，能够简单快速的判断椎弓根螺钉的位置，减少患者及术者的辐射风险。Beck等[22]的研究显示，术中三维C型臂及导航系统对胸椎椎弓根螺钉置入的准确率达到91.3%，认为三维C型臂能够很好的指导术中置钉。

计算机导航技术是近年来辅助技术研究热点，其原理是术前将患者的三维重建影像存入计算机，术中根据三维数据和脊柱结构做多点匹配，创造出三维虚拟环境指导置钉[23]。很多文献报道[24-27]该技术能提高椎弓根置钉的准确率，但是持续影像学监测会给患者和术者带来射线损害，肋骨和肩胛骨也会给透视带来影响，另外，计算机导航技术设备昂贵，也限制了其进一步推广。

3.6 经皮置钉技术 近年来脊柱微创技术逐渐成为研究热点，其中经皮置钉技术为基本技术手段。因胸椎的自身解剖特点，原先该技术主要适用于腰椎，近年来逐渐开始应用于胸椎置钉。该方法先在C型臂下透视定位，标记伤椎上下位椎体的椎弓根体表投影，于投影处取1.0 cm小切口，切开后钝性分离，置入工作套筒，锤击使之稳定，通过工作套筒将克氏针锤击入椎弓根，再次透视判断位置，根据X线提示逐步调整，确认准确后，扩孔，拧入螺钉。该法操作简单，创伤小，但患者及术者持续暴露在射线下，受X线辐射量较大，还需进一步改进，推进其广泛开展。

3.7 新型微创置钉 开放后路椎弓根螺钉内固定手术需剥离椎旁肌，术中使用肌肉牵开器暴露椎弓根螺钉进针点，对椎旁肌损伤大，且术中出血多，术后患者疼痛时间长，脊柱活动受限，严重影响患者工作和生活。微创胸椎椎弓根螺钉技术是最近几年发展起来的技术，具有创伤小，失血少，术后恢复快的优点。但目前常用的微创经皮置钉需在透视下进行，手术时边穿刺边透视，术者及患者持续暴露在射线下，带来了巨大的辐射隐患。江苏省人民医院近年来开展一种新型胸椎微创置钉法：患者俯卧位，术前透视定位，确定进针点并标记，于进针点处取2.0 cm小切口，于最长肌和多裂肌之间分离，特制拉钩牵开，显露进针点，然后按徒手置钉法置钉，置钉完毕后透视证实。该方法创伤小，失血少，于肌间分离，不会导致失神经支配，术后恢复快，并发症少，且无需术者X线监测，辐射少，可以在临床广泛推广。

4 展 望

随着脊柱外科技术的发展，微创理念为越来越多的医师与患者接受。目前微创置钉技术创伤小、失血少、恢复快，但辐射次数较多。随着微创技术的发展，脊柱外科工作者的不断努力，必将会逐步过渡到手术过程越来越精确、简便、微创、低辐射的状态，相信脊柱微创技术必将有广阔的应用前景。

[1]Hyun SJ，Kim YJ，Cheh G，etal.Free hand pedicle screw placement in the thoracic spine without any radiographic guidance：technical note，a cadaveric study[J].J Korean Neurosurg Soc，2012，51(1)：66-70.

[2]Gaines RW，Jr The use of pedicle-screw internal fixation for the operative treatment of spinal disorders[J].J Bone Joint Surg(Am)，2000，82(10)：1458-1476.

[3]Vougioukas VI，Weber J，Scheufler KM.Clinical and radiological results after parapedicular screw fixation of the thoracic spine[J].J Neurosurg Spine，2005，3(4)：283-287.

[4]Ebraheim NA，Jabaly G，Xu R，etal.Anatomic relations of the thoracic pedicle to the adjacent neural structures[J].Spine，1997，22(14)：1553-1556.

[5]杜良杰，李建军.国人成年男性胸腰椎椎弓根径线和偏角与脊椎节段序数大的相关性研究[J].中国脊柱脊髓杂志，2009，19(7)：545-549.

[6]赵洪，曹晓建.胸椎椎弓根置钉技术研究进展[J].国际骨科学杂志，2010，31(2)：89-91.

[7]史亚民，侯树勋，李利，等.胸椎椎弓根螺钉固定矫治青少年侧凸[J].中国脊柱脊髓杂志，2000，10(4)：200-202.

[8]Choi YS，Kim YJ，Yi HJ，etal.Pedicle morphometry for thoracic screw fixation in ethnic Koreans：radiological assessment using computed tomographic myelography[J].J korean Neurosurg Soc，2009，46(4)：317-321.

[9]Urgr HC，Attar A，Uz A，etal.Thoracic pedicle：surgical anatomic evaluation and relations[J].J Spinal Disord，2001，14(1)：39-45.

[10]王欢喜，邓展生，向铁成，等.胸椎弓根及其周围神经解剖关系的研究[J].湘南学院学报自然科学版，2005，7(4)：8-10.

[11]Roy-Camille R，Saillant G，Mazel C.Plating of thoracic，thoracolumbar and lumbar injuries with pedicle screw plates[J].Orthop Clin，1986，17(1):147-159.

[12]Chung KJ，Suh SW，Desai S，etal.Ideal entry point for the thoracic pedicle screw during the free hand technique[J].Int Orthop，2008，32(5)：657-662.

[13]王志焘，肖玉周.上胸椎椎弓根螺钉置入技术的研究进展[J].医学综述，2012，18(18)：2995-2997.

[14]Tian NF，Hang QS，Zhou P，etal.Pedicle screw insertion accuracy with different assisted methods：a systematic review and meta-analysis of compatative studies[J].Eur Spine J，2011，20(6)：846-859.

[15]Hart RA，Hansen BL，Shea M，etal.Pedicle screw placement in the thoracic spine.A comparison of image-guided and manual techniques in cadavers[J].Spine，2005，30(12)：326-331.

[16]赵洪，曹晓建.胸椎椎弓根置钉技术的研究进展[J].国际骨科学杂志，2010，31(2)：89-91.

[17]Yingsakmonkol W，Karaikovic E，Gaines RW.The accuracy of Pedicle screw placement in the thoracic spine using the“funnel technique”：part 1.A cardaveric study[J].J Spine Distord Tech，2002，15(6)：445-449.

[18]王涛，汤旱宣，杨国敬，等.“漏斗技术”置入胸椎椎弓根螺钉准确性研究[J].中国骨伤，2009，22(8)：593-595.

[19]刘良乐，汤呈宣，杨国敬.胸椎椎弓根螺钉置入技术的研究现状与展望[J].中国脊柱脊髓杂志，2011，21(2)：148-150.

[20]Husted DS，Haims AH，Fairchild TA，etal.Morphometric comparison of the pedicle rib unit to pidicles in the thoracic spine[J].Spine，2004，29(2)：139-146.

[21]韦兴，侯树勋，史亚民，等.胸椎经“椎弓根-肋骨间”螺钉与椎弓根螺钉固定的抗拔出力比较[J].中国脊柱脊髓杂志，2006，16(8)：623-625.

[22]Beck M，Mittlmeier T，Gierer P，etal.Benefit and accuracy of intraoperative 3D-imaging after pidicle screw placement：a prospective study in stabilizing thoracolumbar fractures[J].Euro Spine J，2009，18(10)：1469-1477.

[23]刘良乐，汤呈宣，杨国敬.胸椎椎弓根螺钉置入技术的研究与展望[J].中国脊柱脊髓杂志，2011，21(2)：148-150.

[24]Laine T，Lund T，Ylikoski M，etal.Accuracy of pedicle screw insertion with and without computer assistance：a randomised controlled clinical study in 100 consecutive patients[J].Eur Spine J，2000，9(3)：235-240.

[25]Amiot LP，Lang K，Putzier M，etal.Comparative results between conventional and computer-assisted pedicle screw installation in the thoracic，lumbar，and sacral spine[J].Spine，2000，25(5)：606-614.

[26]Laine T，Schlenzka D，Makitalo K，etal.Improved accuracy of pedicle screw insertion with computer-assisted surgery.A prospective clinical trial of 30 patients[J].Spine，1997，22(11)：1254-1258.

[27]Merloz P，Tonetti J，Pittet L，etal.Pedicle screw placement using image guided techniques[J].Clin Orthop，1998(354)：39-48.

1008-5572(2015)05-0432-04

R687

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2014-09-26

孙志峰(1976- )，男，副主任医师，靖江市人民医院骨二科，214500。

*本文通讯作者：曹晓建