经伤椎置钉螺帽松脱19例报告及原因分析

周兴茂，吴俊哲，王新伟

（1.广东省中山市中医院，广东 中山 528400；2.上海长征医院，上海 200003）

后路短节段椎弓根螺钉固定已成为胸腰椎骨折治疗的主要方式。近几年对于经伤椎置钉优越性的生物力学及临床研究屡见报道[1-4]，经伤椎置钉治疗胸腰椎骨折已经成为常用内固定方式。我们在临床过程实践中发现经伤椎置钉内固定失效尤其是螺帽松脱的情况并不少见。

现对我院脊柱科采用经伤椎置钉治疗306例患者进行统计分析，探讨导致螺帽松脱的可能原因；为临床经后路椎弓根内固定治疗胸腰椎骨折内固定失效提供预防措施。

1 资料与方法

1.1 一般资料本组306例；男239例，女67例，年龄在20～55岁之间，平均年龄46.7岁。均为外伤引起的T11-L2水平的单一节段骨折，患者均为伤后2周以内手术治疗，脊柱骨折均经X线、CT或MRI确诊。1.2 治疗方法 所有患者均采用后路复位经伤椎椎弓根钉短节段植骨融合内固定，固定范围为伤椎及上下椎体6钉2棒固定，伤椎上下椎体植入定向螺钉，伤椎植入万向螺钉；采用直的连接棒通过压棒协助复位固定；根据神经损伤及椎管占位情况决定减压或不减压处理；减压病例加用横向连接器固定；异体骨或混合自体骨行后外侧植骨；术后卧床2~4周，腰围保护3月。

1.3 观察指标术后第2~3天、术后2周、4周、2月、3月、6月、12月复查X线片。根据术后平片观察是否出现内固定断裂、松脱、脱出情况，对于出现活动疼痛、异响或骨折高度丢失而平片内固定无异常时行CT平扫及三维重建明确内固定在位情况。

2 结果

随访9~48月，平均随访时间24月。306例经伤椎置钉短节段固定发生内固定失效22例，发生率高达7.19%；其中椎弓根螺钉松动2例，螺钉断裂1例，螺帽松脱19例（25个螺帽），螺帽松脱占内固定失效病例86.4%。其中11例螺帽松脱在术后6月之内，（3例﹤4周，2例4~12周）。5例需二次手术治疗，其中1例导致医疗纠纷。本组发生的螺帽松脱均为伤椎下位椎体螺钉固定螺帽，其中单侧松脱13例，双侧均松脱6例。

3 讨论

椎弓根内固定是脊柱外科发展史上的重要里程碑。经伤椎置钉在胸腰椎骨折中的应用也有大量研究。Dick等[1]研究发现6钉结构的轴向承载能力增加160%，抗屈曲能力增加48%，抗扭转能力增加38%。Mahar[2]等以6具人L1-3新鲜标本模拟L2椎体不稳定爆裂性骨折，发现其抗轴向旋转的结构强度较跨骨折节段明显增强，稳定性增加。Yuare R[4]等报道经伤椎置钉短节段椎弓根钉在脊柱胸腰段骨折的治疗中效果良好。众多的生物力学及临床研究均表明经伤椎置钉具有明显的优越性，本组资料发现经伤椎置钉后出现大量伤椎下位椎螺帽松脱，推测发生原因可能与解剖因素、跷跷板效应、钉棒之间耦合欠佳、万向钉角度过大形成应力等相关。

3.1 解剖因素胸腰段具有特殊的解剖，在该区域胸椎后凸逐渐向腰椎前凸转换，胸椎到腰椎的解剖变化集中在一个相对较小的区域（T11-L2）。由于胸椎后凸以及其重力中心集中在脊柱的前方，导致压应力集中在椎体的前柱，而脊柱后柱则发生牵张。而在前凸的腰椎区域，压应力主要经脊柱后柱传递[5]。因此在胸腰段后路内固定器械置放后下位椎后柱也自然成为应力传导的集中点。张英泽等[6]分析600余例胸腰椎骨折内固定病例，发现胸腰段发生内固定失败率是腰段的1.71倍。

3.2 跷跷板效应经伤椎置钉较跨节段固定能达到更好的复位作用，在手术复位过程中额外的固定点产生向前的顶推力，形成三点复位作用，固定于伤椎的螺钉可以向腹侧加压，克服骨折产生的后凸应力，防止椎体高度的丢失及骨折椎后移[7]。要达到较好的顶推复位作用需要伤椎螺钉切迹较上下椎体螺钉较高；但这种采用内固定器械“压中间翘两头”的复位方法必然增加钉棒局部应力。出现钉棒如同跷跷板样运动轨迹，且万向钉存在微动效应[8]，伤椎万向螺钉成为微动跷跷板支点。在前屈运动时，躯干重量通过上位椎体螺钉及连接棒以伤椎螺钉为支点撬拔下位椎体的椎弓根钉螺帽。

例1患者男，50岁，L1椎体骨折于2011-3-1行后路复位内固定植骨融合术。术后2月前屈活动可见明显撬拔，术后4月复查松脱。（图1）

图 ：1术后第 天；：术后 月复查患者拍片时，脊柱呈前屈位，见连接棒对下位椎体螺帽有撬拔效应；、：术后 月复查可见下位椎螺帽松脱。

胸腰段（T11-L2）在矢状位平面为中立或轻度后凸（0°～10°）[5]，而弯曲后的连接棒在抗疲劳强度上低于未弯曲棒[9]，临床中我们为了获得更好的复位效果和固定强度，采用没有预弯的直棒固定，棒与脊柱的生理曲度不一致，轻度的后凸的生理曲度可能也是支点上升形成跷跷板效应的原因之一。一旦椎体高度丢失，后凸加重，这种情况无疑会更加明显。

例2患者男，39岁，诊断：L1椎体爆裂性骨折伴圆锥损伤，于2010-11-23行后路复位减压内固定植骨融合术，术后4月发现松脱。（图2）

图2 a：L1椎体前上方压缩骨折为主；b：内固定术后高度恢复理想，直棒固定，与胸腰段生理曲度不匹配；c：术后4月椎体高度丢失，后凸加重，一侧连接棒较另一侧明显翘起，螺帽松脱.

我们建议在胸腰段骨折的治疗中应重视其后凸角，将连接棒预弯成合适的角度再行连接固定，不应为追求高质量的复位效果采用直棒或反弓方向连接；也不要为追求顶推复位效果将伤椎螺钉拧置于较高切迹；避免伤椎螺钉成为支点撬拔下位椎体螺帽。

3.3 钉棒之间耦合欠佳我们常规采用伤椎上下椎体植入定向螺钉，伤椎植入万向螺钉的方式置钉。Shepard等[10]的研究证明这种方式的混合使用内固定系统的稳定性并不会降低。但文章中未提及钉帽与连接棒的耦合度情况，随着胸腰段由后凸转为前凸的变化及椎弓根钉置钉点的不同，各椎弓根钉方向也呈现不一致性，采用未预弯的连接棒或预弯不匹配固定时可能出现定向钉与棒之间的耦合欠佳，难以达到全面接触，通常是“点式接触”，这样导致应力在螺钉冠上分布不均匀，强行压棒固定后连接棒的弹性会以螺钉冠的接触点为支点与钉帽的咬合形成对抗导致钉棒之间的任一方的疲劳断裂或松脱。

图4 a：椎体前上方骨折b：万向钉由伤椎后上方植入前下方骨质完整处使万向钉与棒呈大角度连接c：下位椎双侧螺帽均松脱。（本例同时有直棒固定、高度丢失、后凸加重的影像表现）。

我们建议在预弯连接棒时除考虑脊柱的后凸曲度外也要考虑不同的椎弓根钉置钉方向与棒之间的耦合度，根据需要预弯成“枪托状”或轻度“S”状，使钉棒之间的耦合达到最佳。必要时下位椎体使用万向螺钉，减轻弯棒的困难，提高钉棒耦合度。

4.4 万向钉角度过大形成应力万向钉的置入位置较单向钉要求低，我们常规使用万向螺钉固定伤椎，胸腰椎骨折多发生在椎体前上方，应用万向钉能更好的由伤椎后上方植入前下方骨质完整处达到对伤椎更好的把持力。万向钉在设计上其螺钉杆与螺钉冠之间存在一个半弧形的耦联装置（Ball-incup），即“球窝结构”，使螺钉冠能够在任意方向上做一定角度的旋转，但这样的角度是有限的。置入角度过大时可能导致连接棒固定时超出万向钉的旋转角度极限，形成棒与万向钉的“点式接触”，椎体后方的连接棒张力增加，通过伤椎螺钉支点发出类似杠杆作用翘拔下位椎体螺帽，当连接棒弹性变强于螺钉与螺帽的连接时，螺帽发生松脱。

例4患者男，45岁，诊断：L1椎体爆裂性骨折伴神经损伤，于2011-10-19行后路复位减压内固定植骨融合术，术后1月发现松脱。（图4）

建议在伤椎置钉时不应追求伤椎的把持力增加而使用长螺钉，因这可能需要较大角度置入螺钉而导致固定后异常应力增加，通过椎弓根的螺钉已具有足够的力量复位固定椎体[11]。

本文的分析主要基于理论推测，并不能确定哪个危险因素占据主导地位，分析螺帽松脱的病例发现绝大部分存在多个危险因素并存（如例3、4），而未失效病例也存在部分危险因素。我们认为这些危险因素的作用是相互叠加的，当螺钉和螺帽之间的耦合强度大于危险因素的作用时，内固定处于稳定状态，而当危险因素叠加作用大于钉帽之间的耦合强度则时内固定失效。

经伤椎内固定是目前常用的固定方式，离体生物力学实验模型研究表明经伤椎置钉有明显的生物力学优势。实际上，胸腰椎骨折的机制比较复杂，骨折的类型很多，离体生物力学实验模型的建立不能完全模拟在体骨折的情况，更不能模拟内固定在人体内长负荷存在下的真实稳定性情况[12]。离体生物力学实验与临床实践是否一致尚待大数据的临床研究考证，目前就确信该术式优于其他方式为时尚早。且各临床医师手术操作方式不一，复位方法、置钉方向、螺钉类型、螺钉长度、连接棒曲度等的选择尚待进一步临床验证及规范。我们希望我们失败的经验能给大家一个预警，警惕此类风险发生的可能性！并建议临床医师在应用伤椎固定方式时不宜使用内器械过分追求复位效果；置钉时尽量保持各钉方向及平面接近一致；预弯连接棒使贴合螺钉及生理曲度，必要时下位椎体改用万向钉固定；伤椎使用短钉垂直置钉固定。

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