CBT螺钉内固定技术的研究进展

赵恩斯，刘少喻，魏富鑫，黄阳亮，王 乐，崔尚斌，钟 锐，韩 凯

综述

CBT螺钉内固定技术的研究进展

赵恩斯，刘少喻，魏富鑫，黄阳亮，王 乐，崔尚斌，钟 锐，韩 凯

椎弓根螺钉内固定是目前应用较为广泛的腰椎内固定方法之一，但对于严重的骨质疏松患者，固定效果不甚理想。为克服这一不足，Santoni等学者提出皮质骨钉道（cortical bone trajectory，CBT）螺钉内固定技术，该文就其概念、技术特点、钉道特征和螺钉定位方法、生物力学及临床应用等方面的进展进行综述。

腰椎；脊柱融合术；骨质疏松；内固定器；皮质骨钉道；外科手术，微创性

【Abstract】Pedicle screw fixation is widely used for surgery of lumbar vertebrae.However，its fixation effect is not so good for patients with severe osteoporosis.To overcome this inadequacy，Santoni et al put forward screw internal fixation technique of cortical bone trajectory（CBT）.In this paper，the concept，technical properties，trajectory characteristics and screw positioning methods，biomechanics and clinical application of CBT technique were reviewed.

【Key words】Lumbar vertebrae；Spinal fusion；Osteoporosis；Internal fixators；Cortical bone trajectory；Surgical procedures，minimally invasive

椎弓根螺钉内固定是目前应用较为广泛的腰椎内固定方法，固定牢靠，固定融合失败率低［1］。但传统的椎弓根螺钉技术主要依靠松质骨对螺钉的把持作用进行固定，骨质疏松病例固定失败率相对较高［2-4］；此外，椎弓根螺钉内侧及钉道下缘毗邻重要神经，螺钉置入方向不当容易造成神经损伤［5］。有鉴于此，Santoni等［6］于2009年首先提出皮质骨钉道（cortical bone trajectory，CBT）螺钉内固定技术，将螺钉经椎弓根由内下向外上斜置，主要靠皮质骨对螺钉的把持作用进行固定。本文就CBT螺钉内固定技术的概念、技术特点、钉道特征和螺钉定位方法、生物力学及临床应用等方面进行综述。

1 概念

CBT螺钉内固定技术是一种经椎弓根螺钉内固定方法，其螺钉钉道方向采用不同于传统技术的外上斜置，即在冠状面上向外侧偏斜、在矢状面上向头侧倾斜［6］。

2 技术特点

该技术的主要优点包括：①把持力更强：Kojima等［7］对222例退行性腰椎疾病患者的L4、L5椎体进行CT扫描，按传统椎弓根螺钉内固定技术和CBT螺钉内固定技术的螺钉钉道平面角度截取CT图像，对钉道所经区域的CT值进行统计分析，结果发现CBT钉道所经区域的CT值高于传统技术近4倍。这一结论与众多研究者一直以来持有的“CBT螺钉内固定技术中螺钉主要靠皮质骨把持”的观点一致［6，8-9］。②手术创伤更小：CBT螺钉的进钉点位于传统椎弓根螺钉进钉点的内下方，更内下的进钉点使手术切口更小，术中对解剖结构的显露范围及对软组织的分离、干扰也更少，出血轻微，手术切口愈合快［10-11］。③并发症更少：CBT钉道与脊髓、神经根距离更远，不易损伤神经。

图1 CBT螺钉进钉点与椎弓根峡部轮廓间关系示意图［13］

但该技术也有一定缺陷：由于螺钉需经椎弓根斜外上方向置入，故当患者存在椎弓根发育不良等椎弓根直径不足的情况时，可能导致椎弓根壁裂开等并发症。有学者在离体腰椎实验中还发现，在不切除棘突的上腰椎手术中，因螺钉置入点与棘突位置接近，可能导致螺钉与棘突椎板等结构相互挤压，有引发椎弓峡部及附近结构骨折的风险；为预防这一风险，作者提出可在螺钉置入前行椎板减压切除术或使用具有模块式螺钉头的螺钉［12］。

3 钉道特征及螺钉定位方法

自CBT螺钉内固定技术提出后，不少学者展开了对其进钉点、进钉角度的相关研究，设计了CBT进钉点改良定位方法，同时还拓展了CBT技术的应用范围［13-16］。

Matsukawa等［13］对100例成年患者腰椎CT扫描图像进行三维重建，分析CBT螺钉内固定技术的螺钉直径、长度、进钉角度等。研究指出，CBT螺钉进钉点位于上关节突中垂线与横突下缘下1 mm的交点处。螺钉直径由L1（6.2 mm±1.1 mm）至L5（8.4 mm±1.4 mm）逐渐增加；L3和L4螺钉长度最长，自L1至L5分别为（36.8±3.2）mm、（38.2± 3.0）mm、（39.3±3.3）mm、（39.8±3.5）mm和（38.3±3.9）mm；螺钉头倾角、侧倾角自L1至L5则无明显区别，头倾角分别为（26.2±4.5）°、（25.5± 4.5）°、（26.2±4.9）°、（26.0±4.4）°和（25.8±4.8）°，侧倾角分别为（8.6±2.3）°、（8.5±2.4）°、（9.1± 2.4）°、（9.1±2.3）°和（8.8±2.1）°。作者对CT图像进行三维重建分析后还发现，在腰椎节段，CBT螺钉在左侧的进钉点总是位于椎弓根峡部轮廓5点钟方向，右侧则对应7点钟方向（图1）。基于这一发现，他们提出了另一种CBT进钉点定位方法：术中行腰椎正位照片，对于左侧椎弓根，进钉点在椎弓根峡部5点钟方向，右侧椎弓根则相应在7点钟方向；钉道方向在左侧指向11-12点钟方向，右侧则指向12-1点钟方向。该方法的优点在于进钉点定位不受关节突位置干扰，在关节突有移位破坏等情况下依然适用，且术中可减少解剖结构的显露范围。

Iwatsuki等［14］设计了另一种CBT螺钉定位方法：术中行腰椎侧位照片，进钉点定位于椎弓峡部向内3 mm，同时侧位平椎间孔上缘处，螺钉进钉方向则与原CBT技术基本一致。该方法进钉点较原CBT偏向头侧，螺钉相对较短，拔出力较原CBT技术稍低，但可降低螺钉误入椎间孔、椎管并伤及神经的可能性。

最初CBT螺钉内固定技术仅被用于腰椎内固定手术。Matsukawa等［15］对胸椎CBT螺钉内固定技术进行研究，在T9～T12节段，垂直冠状面斜向上进钉，进钉点均位于上关节突外2/3平横突下沿最低处附近，螺钉直径自T9至T12由平均5.8 mm增加至8.5 mm，螺钉长度自T9至T12由平均29.7 mm增加至32.0 mm，头向角平均值自T9至T12由21.4°增加至27.6°；该研究还通过离体胸椎试验，证实胸椎CBT螺钉旋入矩较传统椎弓根螺钉有平均53.8%的提升。该学者还将CBT螺钉内固定技术的应用范围拓展到腰骶部位，在对50例患者CT影像进行分析的基础上，提出穿透S1上终板的CBT固定方法：S1上关节突中线上自L5下关节突最下缘向下3 mm为进钉点，以头向角30.7°± 5.1°、侧向沿矢状面向前的角度进钉，经椎弓根向前上方向穿出S1上终板。临床研究表明，该技术旋入矩较传统椎弓根钉技术平均提升141%［16］。

4 生物力学

尽管传统的椎弓根螺钉内固定技术可以提供足够的生物力学强度和稳定性，进而实现可靠的脊柱固定，但椎弓根螺钉主要靠松质骨把持，其固定强度及稳定性除了受螺钉本身形状，螺纹分布，螺钉长度、直径等影响之外，还与患者骨密度有明显的相关关系［3-4］。而CBT螺钉主要靠皮质骨把持，生物力学强度及稳定性明显增强。

4.1 螺钉轴向拔出力

轴向拔出力是衡量螺钉固定强度的重要指标。Santoni等［6］对离体腰椎进行生物力学研究，结果表明，CBT螺钉轴向拔出力较传统椎弓根螺钉平均提升30%，且与患者骨密度无明显线性相关关系。Calvert等［17］亦对10节新鲜冰冻腰椎（L3～L4）进行试验，结果显示，CBT螺钉的轴向拔出力较传统椎弓根螺钉有显著提高，提高幅度平均为60%。

非轴向负荷下侧向位移后的螺钉拔出力也是螺钉固定稳定性的重要评估指标。Baluch等［18］对17节离体脊椎单侧置入CBT螺钉、对侧置入椎弓根螺钉，双侧均行拨动疲劳测试，以200 N为初始负荷，头尾向反复给予螺钉拨动负荷并逐渐增加负荷量，直至螺钉出现2 mm以上的位移，测试此时的螺钉轴向拔出力。结果显示，CBT螺钉移位所需的拨动次数较椎弓根螺钉显著增加，螺钉移位后前者的轴向拔出力也更大，证明在反复的屈伸负荷下，CBT螺钉的稳定性较传统椎弓根螺钉有显著提升。但有关CBT螺钉内固定在拨动（疲劳）试验中的表现，也有学者持不同看法。Akpolat等［19］在12节离体腰椎上以1 Hz、4 Nm的力矩对CBT螺钉及椎弓根螺钉分别进行矢状位往复测试，结果表明，CBT螺钉出现明显移位所需的往复测试次数及轴向拔出力均低于椎弓根螺钉，作者认为这一结果主要是因为CBT螺钉进钉点更靠内下、难以完全置入（一般剩余2～3 mm未置入）以及螺钉较短所致。

4.2 螺钉旋入力矩

Matsukawa等［15-16，20-21］对CBT螺钉内固定技术进行了系列生物力学研究，测量实际使用CBT螺钉行胸椎（24例）、腰椎（48例）、骶椎（15例）固定时的旋入力矩，结果表明，CBT螺钉旋入力矩均较传统椎弓根螺钉有显著增加，平均提升幅度分别为53.8%（胸椎）、141%（腰椎）和201%（骶椎），侧面证实了CBT螺钉所具有的皮质骨把持力好、生物力学强度高的优势。

5 临床应用

国外目前已开展多例CBT螺钉内固定用于胸椎、腰椎及骶椎患者的临床研究［15-16，21］，术后影像学检查未见有螺钉松动、脱落等内固定失败情况，但由于该技术出现时间尚短，因此还未有远期疗效随访的相关报道。

CBT螺钉内固定技术主要适用于严重骨质疏松患者，以及传统椎弓根螺钉内固定术后螺钉松动、断裂致重新固定的患者。Rodriguez等［22］应用CT引导下CBT螺钉内固定技术治疗5例腰椎内固定术后邻近节段退行性疾病患者，可在不取出原内固定装置的情况下实现邻近节段的固定，减少了手术损伤，降低了手术风险，为期15个月的随访结果证实，患者术后症状均获得明显改善。

CBT螺钉内固定技术拥有独特的进钉点和钉道，从而具有与传统椎弓根螺钉内固定技术并用的可能。联合应用后可以发挥两种技术各自的优点，同时进一步提高内固定强度。Takata等［23］就提出了一种退行性腰椎滑脱术式，即上一节段使用CBT螺钉固定，下一节段使用传统椎弓根螺钉固定，术中无需对上节段上部软组织和下节段下部软组织进行分离，缩短了切口长度（平均切口长度仅4 cm），减轻了手术损伤，应用该术式的6例患者其腰椎滑脱均获得良好纠正。

对于严重骨质疏松患者，如单纯应用椎弓根螺钉或CBT螺钉内固定均无法达到足够的内固定强度，可采用基于CBT螺钉内固定技术的双钉道固定法，将CBT螺钉的进钉点头向平移至横突中线水平，对同一腰椎节段双侧均同时使用CBT及传统椎弓根螺钉进行固定。Ueno等［24］采用该方法治疗1例严重骨质疏松的腰椎侧弯患者，术后侧弯矫正良好，临床症状改善明显，JOA评分由术前的17分提升至27分。

6 展望

CBT螺钉内固定技术自问世以来，就以其不依赖于骨密度、把持力强、切口小、神经损伤风险低等优点，备受研究者们的关注。大量的基础和临床研究表明，该技术对骨质疏松腰椎疾患手术患者有更好的脊柱固定效果。但CBT螺钉也存在直径小、长度短等不足，远期内固定效果尚未获得时间的检验；一旦患者存在椎弓根直径偏小、椎弓峡部裂或峡部发育异常等情况，也不适合应用该技术。但无论如何，作为传统椎弓根螺钉内固定技术的有效补充，新型CBT螺钉内固定技术有着良好的应用价值和广阔的应用前景。

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Progress of research on screw internal fixation technique of cortical bone trajectory

LIU Shaoyu，E-mail：gzsyliu@tom.com

R687.32，R681.4

A

1674-666X（2016）04-237-05

2016-06-15；

2016-07-10）

（本文编辑：白朝晖）

10.3969/j.issn.1674-666X.2016.04.008

510080广州，中山大学第一附属医院脊柱外科

刘少喻，E-mail：gzsyliu@tom.com

ZHAO Ensi，LIU Shaoyu，WEI Fuxin，HUANG Yangliang，WANG Le，CUI Shangbin，ZHONG Rui，HAN Kai.Department of Spine Surgery，the First Affiliated Hospital of Sun Yat-sen University，Guangzhou，Guangdong 510080，China