患椎间短椎弓根螺钉在单节段腰骶椎结核稳定性重建中的临床研究

·临床研究·

患椎间短椎弓根螺钉在单节段腰骶椎结核稳定性重建中的临床研究

王骞，金卫东，王自立，朱禧，张家林

共同第一作者：金卫东(1966— )，硕士，主任医师

作者单位：33612佛罗里达州，美国南佛罗里达大学药学院(王骞)；宁夏医科大学总医院脊柱外科(金卫东，王自立，朱禧，张家林)

通信作者：王自立wangzlnx@126.com

【摘要】目的证明后路患椎间短椎弓根螺钉固定治疗单节段腰骶椎结核的可行性，并探讨其适应证及疗效。 方法204例诊断明确、脊柱后凸畸形<35°，符合纳入标准的单节段腰、骶椎结核患者，随机分为2组，均先进行后路矫形、内固定手术，同期或二期进行前路彻底病灶清除、椎体间自体髂骨支撑植骨融合术。其中短钉组104例，选用长20～35 mm的短椎弓根钉置于患椎椎弓根。如1个患椎剩余骨质<1/3，而另1个患椎剩余骨质>1/3，则行短钉、常规螺钉固定。长钉组：常规椎弓根螺钉置于患椎相邻的正常椎骨中，固定范围跨越患椎上、下各1个正常间隙。所有患者均采用四联化疗方案。 结果2组患者平均随访62.1个月。术后均无严重并发症发生，末次随访时，所有患者均治愈，无内固定松动及断裂现象。植骨平均愈合时间，短钉组4.3个月，长钉组4.6个月，Cobb角矫正度及丢失率2组分别为13.26°±3.76°,6.22%和16.35°±2.63°，5.24%，2组比较差异无统计学意义(P>0.05),组内术前术后比较差异有统计学意义(P<0.05)。血沉与C反应蛋白的术前术后差异无统计学意义。2组患者术后2年生活、工作基本恢复正常。短钉组患者术后功能恢复较长钉组好。结论腰、骶椎结核后路患椎间短椎弓根钉固定、前路病灶彻底清除术具有仅融合、固定病变节段，保留相邻正常的脊柱运动单元功能，术后脊柱功能恢复好等优点,具有很高的临床应用价值。

【关键词】结核, 脊柱; 骨移植; 清创术; 脊柱融合术; 内固定

作者简介：王骞(1984— )，博士，主治医师

【中图分类号】R 529.2【文献标志码】 A

DOI【】

收稿日期：(2014-06-05)

Clinical comparative study of short pedicle screws in treatment of single-segment lumbar and sacral vertebral lesion by posterior fixation surgeryWANGQian*,JINWei-dong,WANGZi-li,ZHUXi,ZHANGJia-lin.*Collegeofpharmacy,UniversityofSouthFlorida, 33612Florida,USA

Abstract【】ObjectiveTo confirm the feasibility of short pedicle screws in treatment of single-segment lumbar and sacral vertebral lesion by posterior fixation surgery, and discuss the indications and curative effect.MethodsA total of 204 patients diagnosed definitely with Cobb’s angle <35° and accord with the standard single segmental lumbosacral vertebral tuberculosis were randomly divided into 2 groups. After posterior correction and internal fixation, all patients underwent anterior radical debridement and interbody fusion with bone grafting. The short screw fixation group 104 cases, with 20-35 mm pedicle screw in disease of vertebral pedicle. As one of the disease of vertebral bone remained <1/3, while the other disease vertebral bone remained>1/3, the short nails and conventional screw fixation was used. The long screw fixation group: normal vertebral pedicle screws were used in normal adjacent vertebrae, and across a normal clearance. All of the patients adopted quadruple therapy. The mean postoperative follow-up period was 62.1months. There was no serious postoperative complications. At the final follow-up, all patients were cured, and there was no internal fixation loosening and fracture phenomenon. The average bone graft healing time was 4.3 months in the short screw fixation group and 4.6 months in the long screw fixation group.ResultsThe correction of the Cobb’s angle was 13.26° ± 3.76° and the loss rate was 6.22 %, and in the short-segment group, correction of the Cobb’s angle was 16.35°±2.63° and the loss rate was 5.24%. There was no statistical difference between the 2 groups (P>0.05), but there was statistical difference between pre- and post-operation within group(P<0.05). Changes of the erythrocyte sedimentation rate and C-reactive protein had no statistical differences. All patients returned to normal life and work. Patients in the short screw group got better postoperative functional recovery compared with the long screw group.ConclusionSingle-segment pedicle screw fixation and correction surgery can fix and fuse the diseased segment in lumbar and sacral tuberculosis, retain normal movement in the adjacent spinal column, and promote functional recovery of the spinal column postoperatively. It can be regarded as a cost-effective means of treatment with lumbar and sacral tuberculosis.

【Key words】Tuberculosis, spinal; Bone transplantation; Debridement; Spinal fusion; Internal fixators

J Spinal Surg, 2015,13(1):1-6

目前对于脊柱结核的手术治疗，由于顾及感染扩散及患椎剩余骨质较少，内固定的椎体钉或椎弓根螺钉常常跨越正常椎间隙,固定或/和融合>1个脊柱正常运动单元[1-4]。此种方法扩大了手术显露范围；剥离了过多的软组织导致患者术后腰背部肌肉失神经支配、腰背肌僵硬，肌萎缩，进而发生腰骶部疼痛、活动受限等功能障碍发生[3,5]；同时也加速了邻近节段的过早退变，导致邻椎病发生。针对这一现状，近年本院在进行脊柱单节段固定的临床与生物力学研究的基础上，在单节段腰、骶椎结核实行了后路患椎间短椎弓根钉固定、自体髂骨支撑植骨融合的方法。既可减少固定节段，又在前路髂骨支撑植骨后重建了脊柱前、中、后柱稳定性，牢靠地固定了病变节段，达到固定矫形的目的。现报告如下。

1资料与方法

1.1一般资料

收集本院2004年1月～2012年12月诊断明确，具有手术指征的单节段受累，病变活动性L1～S1脊柱结核且随访资料完整患者204例，后凸畸形<35°，术后随访>1年。其中男 127例，女 77例，年龄11～76岁，平均44岁，189例患者合并有腰大肌及骶前冷脓肿，15例无脓肿或较少量椎旁脓肿。合并肺结核27例，肺外结核16例。18例患者有脊髓压迫表现。其中Frankel分级[6]B级 6 例；C级 8例；D级 4 例；E级186例。所有患者诊断的确立都是根据临床表现、影像学检查和术后组织病理学检查。无手术禁忌证。有椎弓根破坏或因其他病变骨质疏松，难以行椎弓根固定者属排除病例。

将符合纳入标准的204例患者按内固定方式不同，随机分为2组：单节段短椎弓根螺钉固定组(简称短钉组)104例，其中包括短-短钉固定75例，长-短钉固定29例，短钉为20～35 mm的椎弓根钉；常规椎弓根钉短节段固定组(简称长钉组)100例，螺钉为>40 mm长度椎弓根螺钉。2组患者一般资料差异无统计学意义(见表1)。

1.2治疗方法

所有患者术前卧床制动,营养支持治疗，常规异烟肼+利福平+乙胺丁醇+链霉素方案抗结核治疗2～6周，平均2.4周。手术后皆继续采用异烟肼+利福平+乙胺丁醇+链霉素化疗方案治疗。抗结核期间监测肝肾功能。抗结核期间监测血沉、C反应蛋白、肝与肾功能。有药物毒、副作用者对症治疗。所有患者的椎弓根固定位置、深度、方向、范围均需根据术前脊柱X线片、CT平扫及3D重建、MRI检查显示的患椎骨质破坏的范围、位置，病灶清除术后要保留的椎体的高度及患椎相邻的椎间盘是否有破坏来确定固定、融合范围。根据脊柱后凸测定Cobb角，确定脊柱后凸畸形矫正度。

1.2.1手术方法

短钉组：椎弓根螺钉置于患椎椎弓根。预计病灶清除之后相邻两患椎剩余骨质高度小于椎体高度1/3时，两患椎均选用20～35 mm的短椎弓根钉固定，即短-短钉固定；如果病灶清除后，其中患椎之一剩余骨质<1/3，而另一患椎剩余骨质>1/3时，则分别行短钉、常规螺钉固定，即短-长钉固定。每例短钉长度的选择根据术前三维CT重建和术中探针测量确定，椎弓根前方骨质剩余较多时可选择稍长的螺钉。骨质条件差者，可不予攻丝，选用直径较粗的螺钉直接拧入。在安装固定棒顶丝之前采用体位、手法、器械复位相结合的方法进行后凸畸形矫正。矫形固定之后安装一个横连，以增加内固定的稳定性，同时行病变节段后外侧植骨融合。然后一期或二期行前路病灶彻底清除术，所有病例前路病灶彻底清除术后，椎体间均采用自体髂骨块支撑植骨。

长钉组：皆同上先行后路椎弓根钉固定，对椎体破坏严重患者跨过病变椎体正常椎间隙，椎弓根螺钉固定于患椎相邻正常椎体上。然后一期或二期行前路患椎彻底病灶清除术。

表1　2组患者一般资料

后路内固定术后，腰椎采用肾切口，腰骶椎采用倒八字切口，在充分显露病灶的基础上彻底清除脓肿、坏死椎间盘、死骨、空洞、硬化骨。病灶清除是后路短钉固定的基础，务求彻底。

1.2.2术后管理及康复

术后切口置负压引流管，引流量<20 mL可拔除，脓腔引流管可延长流置时间至10 d左右，术后卧床4～6周后允许床旁坐起和短时间间歇行走, 6周后允许室内行走,2个月后可在户外行走。用短钉棒系统固定者可以延迟到术后8周后下床。下床后须配带支具保护，卧床阶段预防卧床并发症。有瘫痪的患者根据瘫痪情况，根据康复计划锻炼。在各个阶段都要注意关节活动、肌肉组织的训练, 并预防肌肉萎缩等。

1.3评价标准

1.3.1术后临床观察及随访

术后患者的随访由专人负责管理工作，包括病历档案、随诊、短程督导化疗(directly observed treatment short-course, DOTS)的督导管理等工作。收集患者的影像学、化验检查资料及病史资料并记入档案，并根据临床治愈标准，植骨融合及后凸畸形矫正情况评价患者的治疗结果。

1.3.2临床疗效的评价

优，恢复原工作，可偶有胸、腰背痛，无神经受累症状，无窦道形成，X线片示植骨块与上下椎体骨性融合。良，未达到优的标准，但同时无差的情况。凡有下列情况之一均属疗效差：① 脊柱不稳，慢性腰背痛；②脓肿或窦道形成；③神经损害无改善；④X线片示植骨块不融合。

神经功能评定患者神经功能分级根据Frankel脊髓损伤分级进行评定。

脊柱畸形矫正率=(术后或随访时脊柱后凸角度-术前后凸角度)/术前后凸角度×100%。反映脊柱畸形矫正及丢失情况。

植骨愈合按Moon植骨成功的标准(1995)[7]：没有矫正角度的丢失，没有移植骨的吸收，没有植骨床的吸收;出现明显的骨的重新塑形，在植骨床和移植骨之间出现骨小梁的重新排列，移植骨肥大。

1.2.2 森林古道评价 根据这一评价体系，请55位相关专家学者对73条东阳森林古道进行评分，根据最终综合得分将其分为3个等级(表3)。

1.4统计学分析

2组患者在脊柱后凸畸形矫正率、脊柱功能(屈曲、旋转)及生活、工作能力等方面进行比较。计量资料采用两样本t检验，所有数据均采用SPSS 11.5软件进行统计学分析，P<0.05为差异有统计学意义。

2结果

2.1一般情况

所有患者均获得术后12～84个月随访，平均62.1个月。化疗疗程4～12个月，平均6.2个月。2组患者术后均无严重并发症发生，末次随访时，按脊柱结核治愈标准全部治愈，无复发、未愈病例，无内固定失效现象，椎体间植骨均获融合, 植骨平均融合时间短钉组4.3个月，长钉组4.6个月，无内固定失败。有脊髓压迫表现者,Frankel分级均有提高。

2.2实验室检查

术前血沉(54.28±11.05) mm/h、C反应蛋白 (32.27±12.36) mg/L；164例(80.39%)患者术后第3个月血沉 C反应蛋白快速下降；189例(92.65%)术后第24周血沉、C反应蛋白恢复正常。末次随访时血沉、C反应蛋白 198例(97.06%)恢复正常。2组患者术后及随访时血沉及C反应蛋白变化无统计学意义，但组间比较差异有统计学意义(P<0.05)。

2.3影像学评价

2.4生活工作能力恢复情况

术后3～6个月，163例患者恢复正常生活；术后0.5年，174例患者恢复正常工作能力； 短钉组64例(61.54%)、长钉组31例(31.00%)患者腰部屈伸、旋转功能正常， 2组比较差异有统计学意义(P<0.05)。末次随访时患者Frankel分级均恢复至为E级。

2.5并发症及二次手术

204例患者术中无大血管、神经、重要脏器损伤等严重并发症发生，术后无内固定松动、脱落、断裂、植骨块移位等并发症发生。其中7例患者(短钉组4例，长钉组3例)于术后形成明显脓肿，5例行CT引导下脓肿清除术后治愈，2例行二次手术脓肿清除术，病灶清除不彻底未愈4例(短钉组1例，长钉组3例)，其中3例行二次手术，经彻底清除残余病灶、再次植骨后病灶治愈。1例行非手术治疗后治愈。出现以肝功能损害、位听神经损害、胃肠道反应、视力损害为主的化疗副作用115例(56.37%)，予以对症治疗均改善。

表2　2组患者术前、术后及随访时Cobb角

注：*与术前比较，P<0.05

Note：*Compared with pre-operation,P<0.05

a,b: 术前腰椎X线片示L3,4椎体破坏，椎间隙狭窄c,d: 术前CT示L3,4椎体结核并右侧腰大肌脓肿形成e,f: 术后腰椎X线片示L3,4椎体后路病椎间短椎弓根钉内固定,前路L3,4病灶彻底清除，保留L3椎体上终板，髂骨植骨融合术后，短椎弓根钉仅达椎体后缘g: 术后腰椎CT重建示病灶彻底清除，L3,4椎体间髂骨支撑植骨,L3仅保留上终板

a,b: Preoperative lumbar X-ray films show L3,4vertebral body destruction, intervertebral space stenosisc,d: Preoperative CT show L3,4vertebral tuberculosis and right psoas major abscess formatione,f: Postoperative lumbar X-ray films show L3,4vertebral posterior intervertebral short pedicle screw internal fixation, 4 lesions thoroughly remove nidus with L3vertebral endplate retained on, anterior L3, iliac crest bone graft fusion, short pedicle screw into trailing edge of vertebral bodyg: Postoperative lumbar CT reconstruction shows thoroughly lesions removal， iliac crest bone graft support between L3,4with only L3vertebral endplate retained

图1短钉组典型病例影像学资料

Fig.1Radiologic data of a typical patient in short pedicle screw group

a,b: 术前腰椎X线片示L4，5椎体破坏，椎间隙狭窄c,d: 术后腰椎X线片示后路L4、S1椎弓根螺钉内固定，前路L4,5病灶彻底清除，髂骨植骨融合

a,b: Preoperative lumbar X-ray films show L4,5vertebral body destruction, intervertebral space stenosisc,d: Postoperative lumbar X-ray films show posterior L4, S1pedicle screw internal fixation and anterior L4-5lesions thoroughly remove, iliac crest bone graft fusion

图2长钉组典型病例影像学资料

Fig.2Radiologic data of a typical patient in long pedicle screw group

3讨论

由于在脊柱结核的骨质破坏中，主要以相邻椎体前、中柱和椎间盘的破坏为主，而附件累及较少，仅占0.2%～2%，前、中柱的破坏常导致病变椎体骨质缺损、塌陷、压缩及后凸；当病灶清除、畸形矫正之后，椎间骨缺损更大，给器械内固定造成了一定困难。当相邻2个患椎各自剩余骨质的高度小于椎体高度1/3时，已无法在此患椎行常规单节段前路或后路内固定。对于此类情况，为保证内固定的牢靠、避免椎弓根钉进入病变椎体的缺损区域之中，Lee等[8]、Hirakawa等[9]提及的方法是跨越1个以上正常运动单元的前路椎体间或后路短节段、长节段椎弓根钉固定方法，这是目前比较通用的方法[2-4,10]。尤其在多椎体结核或跳跃性结核中此种影响更为普遍，虽然后路长节段固定的优点是椎弓根钉不进入患椎，畸形矫正可靠，矫形率丢失少，而且生物力学研究也证明脊柱内固定器械的稳定程度与固定的节段、椎弓根螺钉直径、螺钉连接装置等器械结构密切相关，固定点越多，固定装置越坚固[11]。Dick等[12]报道在牛腰椎模型上行6 钉固定和4 钉固定生物力学实验比较，发现6 钉固定具有明显优势：轴向承载能力增加160 %，抗屈能力增加48 %，抗扭转能力增加38 %。但脊柱结核后路长节段或短节段内固定在提供坚强内固定的同时，对脊柱的结构和运动功能也产生了一些影响[13]，可使因上下相邻节段的小关节、椎间盘应力增加而导致退变加速和脊柱不稳的发生[3,5]；而且正常椎间隙的活动可能会导致内固定松动和断裂；由于切口扩大，背部肌肉广泛剥离，易造成因肌肉组织失神经支配而出现的背部僵硬、疼痛、活动受限。笔者在病例研究中发现，跨过病变节段的固定方法还容易导致病灶清除范围的人为扩大，对一些能够保留病变椎体的上或下终板和相邻椎间盘的病例，往往造成了病灶清除的过度彻底，人为损失了一些可以保留的脊柱运动功能单元。能否对此进行改进，达到既能可靠固定，又可缩短融合、固定节段的目的。

随着患者治疗要求的提高，患者脊柱功能的恢复也越来越引起脊柱外科医生的重视，背痛和功能障碍是最突出的问题。如何最大程度地恢复脊柱的生理运动功能，提高患者的生活工作质量，是脊柱外科手术的最终目的，最大程度地保留脊柱正常运动单元的运动功能，减少固定节段的数目可以减少邻近节段的退行性变。此问题在脊柱骨折的治疗中首先被重视，Wawro等[14]早在1994年就在脊柱骨折的治疗中提出了单节段固定的概念，并成功对14例患者实施了单节段固定手术。近些年来，对脊柱骨折的单节段固定的问题，国内外已进行了有益的探索，并得到了生物力学的研究和临床应用的证实[15-19]。国内外学者对有适应证的脊柱骨折患者实行的单节段融合固定手术，均取得了良好的中远期效果。因此选用内固定的方式应在保证矫形可靠，植骨尽快融合的目的下，以保证稳固、坚强固定为前提，尽量缩短固定节段，最大限度地保存正常椎间盘，以保留正常椎节的活动。

本研究对于上述破坏严重、缺损较大的患椎剩余骨质小于原椎体高度1/3的病例，实行了单节段短椎弓根螺钉固定的方法。本组资料显示104例短椎弓根钉行单节段固定患者，术后随访62.14±2.34个月，无内固定松动与脱落；Cobb角术前24.30°±7.04°，术后7.35°±3.90°，随访时9.44°±3.71°；矫正度14.47 °±3.76°；矫正率64.9%，丢失率7.2%，并且，上述数据与长螺钉组比较差异无统计学意义。因此，本研究结果从临床证明与相关报道相比矫形效果满意[1-2,14]。单节段短椎弓根钉内固定治疗腰骶椎结核是完全可行的。其理由有4点：①脊柱骨折与脊柱结核最大的不同在于，脊柱骨折常有上终板的破碎，导致终板功能破坏，当发生椎体脱位或严重骨折时常有累及脊柱三柱的损伤，同时有肌肉、韧带组织的断裂，脊柱稳定性很差，常有骨折块突入椎管需要前或后路的减压。而脊柱结核其相邻患椎的上下终板则完整，而且脊柱结核的病理破坏有它自身的特点，脊柱结核主要以椎体前中柱的破坏为主，占98%，而后柱结构相对完整，在前路病灶彻底清除术后，修理整齐的椎间植骨床植入髂骨，较好的重建了脊柱前中柱，使得脊柱稳定性得到了即刻恢复。②脊柱椎弓根技术可提供三维矫正和坚强的内固定，恢复脊柱的正常排列，这是其他非椎弓根内固定术较难达到的。研究表明，椎弓根钉固定技术中螺钉通过椎体中、后1/3即能达到良好的的固定效果，Weinstein等[20]报道椎弓根提供了>60 %的拔出力强度及80 %的轴向刚度，而椎体松质骨仅提供15%～20%的拔出力强度。椎弓根螺钉加用横连，更加增强了其稳定性[21]。③短椎弓根钉选用长度为20～30 mm螺钉，避免了钉头进入病灶，有利于前路减压、植骨和有利于病灶修复和植骨愈合。④患椎椎体切除术后上方或下方椎体骨质>1/3时，可选用长椎弓根螺钉并向头、尾端倾斜角度，进一步增加固定强度。

生物力学测试表明，单椎间固定与双椎间固定均能明显提高失稳模型稳定性[19]，由此可以推论，在椎弓根及部分椎体正常条件下，临床上行骨折椎固定和复位是可行的，虽无法承受正常载荷，但椎体内松质骨修复较快，通过适当增加患者卧床时间并避免负重，可确保其基本修复。但是单椎间固定抗旋转疲劳性能不确实，因此有学者将骨折椎进钉方向向正常终板倾斜5°～10°，尽量避开骨折终板，并适当延长术后支具外固定时间，临床效果满意[18]。

短钉固定的方法在临床上应用有以下几种适应证：①单节段受累的腰骶椎结核。单椎体或单节段椎体结核，后凸畸形较轻者，若2个椎体破坏较轻，可行前路或后路长钉内固定；1个椎体破坏>2/3，可行后路一长钉，一短钉固定；2个椎体破坏均>2/3可行2短钉固定。附件累及尤其是椎弓根骨质破坏者属于禁忌。若后凸严重因其矫形困难亦不适合。 ②多节段椎体结核，要遵循破坏多少，彻底清除多少，融合多少，固定多少的原则，术前通过MRI、多排CT重建来确定病灶清除范围、终板及椎间盘能否保留，椎弓根钉的置入深度，根据术前Cobb角度测量来矫正脊柱后凸畸形。③病灶彻底清除后上下椎体终板骨质要能保留多者，才能行椎间支撑植骨，保证脊柱即时稳定性维持，不能维持即时稳定性者，是相对适应证。④病灶清除要彻底，植骨要自体髂骨支撑植骨，否则，病变的延迟愈合或不愈合均会导致内固定失效。

短椎弓根钉在脊柱结核内固定手术中的成功应用说明，仅融合、固定病变节段，尽可能保留正常椎间运动单元的方法是可行的，通过患椎置入短椎弓根钉较好的解决了患椎固定问题，通过前路彻底的病灶清除和髂骨支撑埴骨，使得脊柱达到了即刻的稳定，有利于疾病的康复。

短钉固定要注意以下情况，是相对或绝对禁忌证： ①骨质疏松患者；②严重脊柱后凸畸形；③终板较薄，完整性破坏，不能完成支撑植骨。

参 考 文 献

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