经皮椎弓根螺钉内固定术在微创脊柱外科中的应用进展

李林立　董有海

·综述·

经皮椎弓根螺钉内固定术在微创脊柱外科中的应用进展

李林立董有海

经皮椎弓根螺钉内固定术（percutaneous pedicle screw fixation，PPSF）与传统开放手术相比，能避免对椎旁肌肉和椎旁神经的医源性创伤，减少术中出血、术后疼痛和恢复时间，在临床中应用广泛。但由于手术操作区域有限，PPSF无法完成椎管减压、椎体融合等操作，最初仅应用于胸腰椎骨折的单纯固定。随着微创器械和导航影像技术的发展，椎弓根螺钉技术、椎体间融合及椎管减压等操作都能够在微创下完成，拓展了PPSF在复杂脊柱疾病中的应用。本文针对目前临床实践的需求，探讨PPSF在微创脊柱外科中的应用进展。

骨折固定术，内；外科手术，微创性；脊柱

椎弓根螺钉内固定系统能有效完成脊柱的三柱固定，重建脊柱的力学稳定，是临床治疗脊柱相关疾病最常见的内固定方式。传统的开放术式需要广泛牵拉、剥离椎旁肌肉，可能引起术后椎旁肌肉的失神经萎缩和瘢痕形成，增加腰椎手术失败综合征的发生率［1］，而且遭受原发损伤的椎旁肌肉更容易受到分离和牵拉过程中热效应和缺血的影响，导致背部肌肉功能下降和持续性背部疼痛［2］。2001年，Foley等［3］首次应用经皮椎弓根螺钉内固定术（percutaneous pedicle screw fixation，PPSF）治疗腰椎间盘突出症。近年来，微创脊柱外科迅猛发展，PPSF逐渐应用于复杂脊柱疾病的治疗，本文就其相关内容作一综述。

一、治疗脊柱骨折

（一）胸腰椎骨折

胸腰椎骨折是PPSF最常见的适应证。按AO分型，A1、A2和B2型椎体骨折且不伴神经症状的患者，单纯PPSF桥接固定即能重建并维持脊柱的稳定性；而在B1、B3型椎体骨折患者的治疗中，单纯PPSF不能有效重建前中柱的稳定性，建议辅助经皮球囊扩张椎体后凸成形术（percutaneous kypho⁃plasty，PKP）、经皮椎体成形术（percutaneous vertebroplasty，PVP）或微创椎体间植骨融合重建前中柱的有效支撑来弥补后柱的不稳。

对于A3型椎体骨折，单纯PPSF治疗或PPSF联合PVP治疗均存在争议。Ni等［4］利用单纯PPSF桥接固定治疗A3型椎体骨折，5年的随访确定了其安全性和有效性。Zairi等［5］证明了PPSF联合PKP治疗A3型椎体骨折的有效性。当前的主要争议在于单纯PPSF能否重建前中柱的稳定性。因此，Court等［6］建议以载荷分享评分为评判标准，大于7分需进行PPSF联合经椎弓根椎体成形术治疗，重建前中柱的稳定性；小于7分则可行单纯的PPSF治疗。现有文献都不支持椎体间融合应用于A3型椎体骨折的治疗，因为其影响了正常的腰椎活动，增加了临近节段退变的发生率［7］。

许多学者认为PPSF虽然可以贯穿前中后三柱来矫正椎体的后突畸形，但是不能为前中柱提供有效支撑，容易导致术后内固定失败和复位丢失。因为后路撑开复位虽然可以使椎体高度得以恢复，但椎体内的骨小梁结构在短时间内却难以重建，伤椎内遗留较大的缺损，呈蛋壳样改变，当脊柱承受较大的生理应力时，前中柱无法实现有效支撑，弯曲力矩作用在椎弓根螺钉上，常导致晚期骨质切割，椎体高度丢失，最终发生椎弓根钉折断失效。脊柱的稳定性有赖于前中柱的完整，而PPSF在恢复前中柱的完整性上还存在缺陷。因此建议PPSF联合微创前路椎体内植骨、伤椎椎弓根螺钉固定的三椎体六钉内固定术或PKP来重建伤椎的前中柱稳定性［7，8］，但这些手术方式都会增加患者的手术创伤、风险以及费用。

此外，在B3、C型椎体骨折的治疗中，建议采用开放手术治疗。有经验的医生可以尝试联合经通道椎管切开减压、PKP、PVP以及微创椎体间植骨融合进行治疗。但是考虑到手术费用、手术时间以及X线暴露等问题，不应盲目追求微创手术而忽视开放手术的优势。

（二）其他部位椎体骨折

PPSF对其他部位椎体骨折的治疗也取得了很大的进展。Wu等［9］利用PPSF治疗了10例Hangman骨折患者。Yo⁃shida等［10］在“O”型臂手术导航系统的指导下利用PPSF治疗了1例Ⅱ型Hangman骨折患者，患者术后功能恢复良好，没有出现神经血管的并发症。高节段脊椎附近的血管、神经较为丰富，如采用开放性手术，给患者带来的损伤会远远大于低节段脊椎，这也使微创理念在高位颈椎手术中更为重要，但考虑到高位颈椎椎弓根较细，周围重要结构较多，发生椎弓根破裂和相关并发症的概率相对较大，一般建议选择开放手术治疗。当前术中CT导航为置钉的准确性提供了保障，有经验的医生可以尝试应用PPSF治疗高位颈椎骨折。

也有文献报道，在对多发创伤患者的治疗中，利用PPSF暂时固定骨折段脊柱，有利于多发创伤患者的抢救，在防止搬运、心肺复苏等操作对脊髓损伤的同时，尽量减少对患者的医源性损害［11］。

采用PPSF治疗椎体骨折，术前须常规行脊柱MRI检查，明确患者是否有前纵韧带、后纵韧带复合体、椎间盘损伤以及椎管内占位，决定是否应行开放手术治疗。在MRI确定伴有前纵韧带、后纵韧带以及椎间盘损伤的全瘫或不全瘫患者可先行PPSF结合三步复位法恢复椎体前中柱的高度，再行经通道椎管切开减压、钛网植骨、人工椎体、自体髂骨植骨等技术。

二、治疗脊柱退行性病变

单纯PPSF不能完全治疗腰椎间盘突出、腰椎滑脱、退行性脊柱侧凸等疾病，需要联合通道下椎体切开减压、椎体间植骨融合等手术方式。

Mobbs等［12］应用后路正中切口行双侧椎板切开减压、椎体间融合联合PPSF对41例退行性腰椎疾病患者进行了治疗。Choi等［13］对53例反复性腰椎间盘突出患者进行了微创经椎间孔椎体间融合联合单侧或双侧PPSF治疗，建议尽可能行双侧PPSF治疗，为脊柱提供更强的稳定性。但是微创椎体融合和椎管减压效果不彻底，当前也鲜有高质量的长期随访来证明其长期效果，因此对于需要彻底双侧椎管或神经管减压以及椎体融合的较严重的退行性疾病患者，建议行开放手术治疗。

Kim等［14］对73例轻度峡部裂型腰椎滑脱患者进行了微创前路椎体间融合（anterior lumbar interbody fusion，ALIF）联合PPSF治疗。Rao等［15］对退行性腰椎滑脱合并中度椎管狭窄的患者进行了后路正中切口行双侧椎板切开减压、单侧经椎间孔腰椎间融合术（transforaminal lumbar interbody fusion，TLIF）、对侧关节突融合联合双侧PPSF治疗。Kotani等［16］对80例退行性腰椎滑脱合并椎管狭窄的患者进行了微创后外侧椎体融合（posterolateral fusion，PLF）联合PPSF治疗。当前微创治疗主要适用于轻度腰椎滑脱，重度腰椎滑脱一般建议开放手术治疗。近期，已有各种椎体间融合技术与PPSF联合来治疗轻度腰椎滑脱，ALIF能更好地纠正脊柱的生物力线，理论上能降低临近节段退变的发生，TLIF操作较简单，并发症较少，ALIF联合PLF具有更高的融合率，但是在长期随访中并没有显著差异［17］。

在退行性脊柱侧弯的治疗中，Wang等［18］对25例胸腰段脊柱侧弯患者进行了多节段微创小切口TLIF联合PPSF治疗。Dangelmajer等［19］通过分析发现微创手术组脊柱力线的恢复程度普遍较开放手术组差，对于年轻且冠状面不平衡的患者尽量选用开放截骨融合联合内固定治疗，冠状面侧弯较轻的老年患者可以选择微创治疗。

随着脊柱内窥镜及影像技术的不断发展，微创下椎弓根螺钉内固定已由单纯的PPSF逐渐发展到内窥镜辅助、X线三维导航监视下椎体间融合、椎管减压、椎弓根螺钉内固定术等，如目前广泛应用的X⁃Tube及Sextant等系统技术。这些技术满足了脊柱外科在治疗退行性病变中的基本需要，随着临床医生手术熟练程度的增加，PPSF在脊柱疾病中的应用会更加广泛。

三、治疗脊柱感染

椎体骨髓炎的发生率比较低，大约只占骨髓炎总发生率的3%，但现在其在全球的发生率有所上升，而且会引起很多的并发症。尽管当前对椎体骨髓炎的治疗一般为保守治疗，但对于已有椎体塌陷、脊髓压迫和后突畸形等并发症的椎体骨髓炎患者，还是需要积极的外科治疗。当前微创技术在椎体骨髓炎中的应用主要包括脓肿引流、椎管减压、病灶清除和脊柱稳定性的重建［20］。Kan等［21］的研究表明利用胸腔镜清除病灶，然后进行椎管减压及前路椎体融合，椎体骨髓炎2年内不再复发，但是由于研究人群较小，也不能明确其有效性，还需要大规模、多样本的研究来证实。Garg等［22］利用X⁃Tube通道或胸腔镜进行清创减压联合PPSF对22例胸腰段脊柱结核患者进行了治疗。

脊柱感染性疾病患者全身状况较差，开放手术容易引起手术伤口感染，微创清创减压联合PPSF可以做到对周围软组织的保护，减少开放手术所带来的失血以及医源性感染等问题。

四、治疗脊柱肿瘤

70%的癌症患者会发生肿瘤转移，而且40%会牵连到椎体。转移性肿瘤最常发生于胸椎（胸椎70%，腰椎20%，颈椎10%），10%～20%的患者会出现脊髓压迫引起的偏瘫和持续性疼痛等病症。对脊柱转移性肿瘤的研究发现，在放疗前进行椎管减压和脊柱稳定性的重建会增加生存率，延长生存时间，提高生存质量［21，23］。肿瘤患者的身体较为虚弱，难耐受开放手术，利用微创手术进行椎体成形、椎管减压和内固定可以最大程度减少对患者的医源性伤害，是肿瘤患者治疗的首选。

五、治疗脊柱畸形

Samdani等［24］应用PPSF固定长棒顶端以减少近侧软组织的损伤，减少交界性脊柱后突的发生率；在应用单纯PPSF治疗特发性脊柱侧弯时，通过固定生长棒的近端和远端减少脊柱和软组织的暴露，减少脊柱融合率。成年人脊柱畸形一般的治疗需要多节段椎体截骨矫形以及椎体间融合，开放手术相对微创手术更适合，治疗也更彻底。对于轻度脊柱畸形，建议采用单纯长节段PPSF固定，而不行椎体间融合或短节段椎体间融合，以保持脊柱的活动度。

此外，Huwart等［25］采用PPSF长节段固定治疗强直性脊柱炎，Tomycz等［26］应用PPSF联合PKP、PVP及经椎弓根植骨治疗骨质疏松患者骨折，均获得了较好的安全性和有效性。

六、经皮椎弓根螺钉导航技术的进展

PPSF的实现得益于当前影像学技术的支持，X线、CT、MRI等检查有利于医务人员判断患者能否接受PPSF，应该如何进行手术等问题。现在比较常规的检查方式为，术前CT扫描进行图像三维重建来评估患者椎体的有关情况，术中利用“C”型臂X线机进行导航，及时判断螺钉的位置和方向，但其缺点是只能提供二维信息，灵敏度不高，容易造成椎弓根的破裂，而且医务人员和患者受到的X线暴露较多。

Amoretti等［27］利用“C”型臂X线机和CT联合进行导航，没有神经损伤和感染等情况发生，14%的患者术后会偶尔出现背部和腿部疼痛，不影响其正常工作和生活。Kang等［28］在传统CT导航下置入椎弓根螺钉，准确性高，没有椎弓根破裂和神经损伤等情况发生。置钉准确率提高不明显，且未能解决X线暴露问题。

Kim等［29］利用“O”型臂手术导航系统监测螺钉的置入，置钉准确率达99.6%。计算机辅助手术导航系统以CT等影像数据为基础，运用虚拟现实技术及立体空间定位技术，在计算机中建立一个虚拟环境，提供术中高质量二维、三维图像并实时跟踪手术器械及其对应的解剖结构，从而实现对手术全过程的实时引导。与传统导航方式相比，计算机辅助手术导航系统具有高精度、低X线暴露等明显优势，这是未来微创手术导航方式的发展方向。

Wang等［30］利用电生理监测来进行导航，椎弓根破裂率仅有1.2%，这可能是由于电生理监测在手术中是可以连续进行的，能全程监控椎弓根螺钉的位置，安全性更高，患者和医务人员也免除了X线暴露，并且设备简单，花费少，可以在临床中推广应用，但是电生理监测也有一定的缺点，例如肌电图监测下置针会影响手术视野，造成手术操作的不便等问题，需要进一步探讨和解决。

计算机导航系统和电生理监测可以在保证置钉准确性的同时减少X线暴露，是未来脊柱微创手术中导航技术的发展方向。

七、经皮椎弓根螺钉结合内镜技术的进展

内镜手术可以为术者提供更宽广的视野，可以完成椎管切开减压、椎间盘摘除、椎体间清创以及椎体间融合等技术，同时保护了周围组织、椎管稳定结构以及硬膜外腔，减少了术后脊柱不稳、硬膜损伤、出血、感染等并发症的发生，是真正意义上的微创手术。

Ruetten等［31⁃33］证明了全内镜手术与传统微创手术相比，在椎间盘切除、椎间盘切除术后翻修以及椎管切开减压等手术中效果基本相同，但在手术技术和减少损伤等方面具有优势。当前研发的具有更大镜内工作通道的新一代内镜系统，为全内镜下治疗各种椎间盘突出以及椎管狭窄提供了一个好的平台。为了确保完全减压，进行全内镜椎间盘突出和椎管狭窄手术的连续可视化是非常必要的。经外侧椎间孔入路的发展使进入椎管的连续可视化手术得到进一步的优化，但是外侧入路有明确的适应证和禁忌证，因此在某些方面也存在局限性。目前，由于技术原因而不能进行椎间孔入路的手术，可以考虑椎板间入路。当前全内镜手术还存在明显的局限性，所以开放性手术仍是必须的。全内镜手术的发展并不应该是目前标准手术的替代，更应该是一种补充。

微创理念是当前外科的发展趋势，保护软组织和韧带，保留关节囊和选择性固定融合受伤或病变节段，减少了医源性损伤造成的脊柱不稳和创伤，有利于患者的恢复。PPSF作为脊柱微创手术中的一种固定技术，与其他微创手术的联合应用可以解决脊柱创伤、退行性变、感染、肿瘤以及先天畸形等绝大多数脊柱疾病，当前的一些禁忌证在将来也可以转变为适应证。当前在PPSF的使用上也存在一些问题，如何实现更彻底的复位、融合和减压，如何与其他微创术式进行有机结合解决更多的临床问题以及如何在使用过程中减少患者和医生的X线暴露问题，都需要我们在以后的工作中解决。而且在考虑到经济效益、手术复杂程度以及患者的预后等实际情况后，还是应该理性地使用PPSF，对于一些复杂的脊柱疾病，开放手术仍具有一定的优势。

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10.3969/j.issn.1674⁃8573.2016.03.017

上海市科学技术委员会资助项目（114119b1300）

200240上海，复旦大学附属上海市第五人民医院骨科

董有海，E⁃mail：youhaidong1964@163.com

2015⁃06⁃03）