寰枢椎前后路固定技术及融合器研究进展

邹小宝，马向阳，陈育岳，王宾宾，杨浩志，葛 苏

创伤、炎症、肿瘤、先天或后天畸形等因素均可导致寰枢椎疾患，患者多伴有寰枢椎失稳，可进一步出现脊髓受压及神经损害，往往需要手术治疗。寰枢椎固定融合术可实现寰枢椎间骨性融合，是治疗寰枢椎失稳的有效术式。其固定方式包括后路和前路内固定，目前仍以单纯植骨为主要植骨融合方法。与下颈椎椎间融合器不同的是，寰枢椎部位应用融合器较为困难。作为目前国内外研究最多的寰枢椎融合器装置，寰枢椎侧块关节间融合器符合传统脊柱椎间融合器的设计思想；而后路寰椎后弓与枢椎椎板间融合器后路寰枢椎板间融合器等也相继见诸报道[1-2]。本文就寰枢椎前后路固定技术及融合器的研究进展作一综述。

1　寰枢椎内固定技术

1.1　后路固定

1910年Mixter等[3]最早报道使用双股编织、经安息香树脂浸泡的丝线线圈固定寰枢椎；随后发展为钢丝捆扎，包括Gallie技术[4]、Brooks技术[5]及Sonntag改良技术[6]，虽具有临时固定作用，但其瞬时稳定性、抗侧屈及抗旋转作用均较差，且钢丝需要穿透椎板下，损伤脊髓的风险较大，目前已较少采用。Halifax椎板夹技术[7]及Apofix椎板钩技术[8]的提出虽避免了钢丝穿透椎板下带来的脊髓损伤风险，但生物力学稳定性仍然不够理想。

后路经寰枢侧块关节螺钉（Magerl螺钉）固定技术因具有较佳的三维生物力学稳定性以及优良的抗屈伸、侧屈、旋转作用，曾一直被视为寰枢椎固定的金标准术式[9-10]。但该技术也存在不足之处[11]：①必须在解剖复位状态下进行螺钉置入；②钉道上斜角度过大，操作困难，颈椎后凸以及短颈、肥胖患者可能因软组织的阻挡而无法完成螺钉置入；③需要反复在X线透视下进行螺钉置入，加大了医患辐射损害的风险；④研究表明，螺钉置入过程中27.5%的枢椎横突孔过大患者可能出现椎动脉损伤[12]，此类病例无法施行Magerl螺钉固定。

Goel-Harms技术的出现[13-14]使得后路钉棒固定系统成为目前临床应用最为广泛的寰枢椎后路固定装置，不仅具有优良的三维生物力学稳定性[15]，而且能够通过钉棒提拉复位寰枢椎，还可根据不同患者的术前影像学检查情况，灵活选择不同的寰枢椎螺钉固定组合，以达到最佳的手术效果[16]。正因为如此，该技术目前已被视为新的金标准固定术式，是寰枢椎后路首选的固定方法[17-18]。

1.2　前路固定

1987年Harms钢板内固定系统问世[19]，在寰枢椎疾患治疗上获得了满意效果，但其仅具有固定作用而无复位功能，术中需先复位寰枢椎，然后在保持复位的状态下置入钢板，操作较困难，由于没有锁钉结构，术后还容易发生螺钉松动等并发症[20]。德国Kandziora等[21]在Harms钢板的基础上设计出经口咽前路带锁钢板（anterior atlantoaxial locking plate，AALP）及其改良后的经口咽寰枢外侧关节下方进钉带锁钢板（subarticular atlantoaxial locking plate，SAALP），增加了锁钉结构，提高了钢板的固定稳定性。然而，锁钉结构的进钉方向无法得到理想控制，术中存在损伤脊髓神经及血管的风险，亦不具备复位寰枢椎的功能。

为实现经口术中寰枢椎复位并可靠固定，尹庆水等[22]研制经口前路寰枢椎复位钢板（transoral anterior atlantoaxial reduction plate，TARP）内固定系统，该系统不仅具有固定作用，而且可利用复位装置实现寰枢椎解剖复位，同时具有优良的生物力学稳定性，术中可一次性完成复位、减压、固定、融合，是目前应用最为广泛的寰枢椎前路手术技术之一[23-24]。

2　植骨融合方式

无论是前路还是后路寰枢椎固定融合手术，目前仍沿用传统的单纯植骨方式，植骨材料主要为自体髂骨。马向阳等[25]认为此种后路植骨方法缺少应力载荷作用，接触面仅为寰椎后弓及枢椎椎板，且均为皮质骨，因此术中植骨床的准备必须充分，以提高植骨融合率。异体骨植骨的应用也见诸临床报道，但其植骨融合率较自体骨低[26]。有学者指出，异体骨联合自体骨髓移植有助于提高融合率，但仍缺少大样本数据研究[25]。

目前经口咽前路寰枢椎融合手术均采用侧块关节间单纯自体骨植骨的方式，有学者认为其存在一定缺陷[27]：①采用自体髂骨块植骨，植骨相关并发症不可避免；②医用钛合金固定材料存在应力遮挡，融合过程中破骨细胞吸收植骨块，使其所受应力降低，不利于植骨融合；③寰枢椎侧块关节面向两侧有一定角度的倾斜，随髂骨块的破骨吸收，骨块存在滑脱可能性。为此，张皓南等[27]研制了前路侧块关节间融合器，初步应用虽取得良好效果，但因操作难度大，目前仍未能在临床广泛应用[28]。

3　融合器

寰枢椎融合器目前主要有前后路侧块关节间融合器、寰椎后弓与枢椎椎板间融合器、寰枢椎板间融合器等，材料主要是钛合金、PEEK等，但无论是何种寰枢椎融合器，均存在一定的不足。

3.1　寰枢椎后路融合器

3.1.1后路侧块关节间融合器 2005年Gole等[29]首次应用后路钉板系统联合经后路寰枢椎侧块关节融合器治疗24例寰枢椎脱位患者，效果良好。Li等[30]对寰枢椎侧块关节融合器联合后路椎弓根螺钉内固定标本模型的三维生物力学稳定性进行评价，结果发现其与单纯椎弓根螺钉固定的三维稳定性相当，提示在寰枢椎后方结构不完整的情况下，侧块关节融合器的应用有利于寰枢椎的固定及减压。为提高内固定的稳定性，Kim等[31]应用侧块关节融合器治疗2例颅底凹陷症合并寰枢椎脱位患者，临床疗效良好。随后Yoshizumi等[32]报道1例成功运用寰枢椎侧块关节间圆柱形钛笼融合器配合枕颈融合术治疗颅底凹陷症的病例，结果证实该融合器有利于寰枢椎间的植骨融合。Lee等[33]应用下颈椎前路融合器寰枢椎侧块关节间置入联合后路钉棒固定技术治疗类风湿性关节炎导致的颅底凹陷症或寰枢椎脱位，有效减少了术后相关并发症的发生。以上研究均提示后路侧块关节融合器在提升临床治疗效果、提高植骨融合率方面的应用价值。

由于寰椎后弓与枢椎峡部之间有丰富怒张呈球状的静脉丛和C2神经后支及其伴行血管，因此经后路植入侧块关节融合器过程中的显露分离操作易损伤静脉丛而导致凶猛出血，止血困难，同时也易损伤C2神经，手术技术难度较高，故使此类融合器的应用受到限制。李胜华等[34]提出一种后路寰枢椎侧块关节融合器植入路径的“安全操作空间”，但在融合器植入显露过程仍需触及静脉丛及神经，无法完全避免损伤风险。3.1.2寰椎后弓与枢椎椎板间融合器 2002年Matsumoto等[1]首次介绍将填塞自体骨的钛笼置于寰椎后弓与枢椎椎板间的正中位置、并以钛缆捆绑固定的应用，同时联合寰枢椎经关节螺钉固定，取得较高的融合率；Chun等[35]将此类钛笼融合器与单纯植骨进行对比研究，结果发现，融合器的应用提高了寰枢椎稳定性，有利于寰枢椎间骨性融合；Ryu等[36]应用钛笼融合器联合后路钉棒固定融合技术治疗寰枢椎脱位，同样验证了此类融合器的临床优势。

在植入方法上，寰椎后弓与枢椎椎板间融合器较寰枢椎侧块关节融合器简单、直接，但其接触面较小，放置位置靠近脊髓，且是利用钛缆穿透枢椎椎板将其固定，脊髓损伤风险较大，因此并未被临床医师广泛使用。

3.1.3寰枢椎板间融合器 2017年笔者首次提出寰枢椎板间融合器的设计理念[2]，将融合器置于寰椎后弓及枢椎椎板之上，并利用微型钛钉固定，解剖学研究证实其可行性，有限元分析方法也初步揭示了该融合器的生物力学稳定性。

此类寰枢椎融合器植入方法简单，放置位置远离脊髓，大大降低了脊髓损伤的风险，但其有别于传统椎间融合器的概念，不具备椎间支撑作用，目前仍处于初步研究阶段，有待进一步探究及优化。

3.2　寰枢椎前路融合器

目前国内外对寰枢椎前路融合器的研究报道仅见前路侧块关节间融合器。廖文胜等[37]研制经口咽前路固定与融合一体化的寰枢椎侧块关节间融合器，生物力学实验结果证实其相较于后路钉棒固定可增加轴向稳定性；张皓南等[27]对其所研制的前路寰枢椎侧块关节间融合器进行生物力学稳定性评价，认为TARP手术中应用该融合器较单纯髂骨块有更好的三维稳定性，利于植骨融合。Zhang等[38-39]的有限元分析结果表明，改良设计的前路固定融合一体化侧块关节间融合器及单纯融合器联合后路钉棒固定技术，在三维稳定性方面均弱于单纯融合器联合前路TARP固定技术，但一体化融合器可减轻应力屏蔽作用，联合前路改良TARP固定更有利于固定、融合以及恢复寰枢角度。笔者采用经口咽前路侧块关节融合器联合颈椎压力固定器治疗难复性寰枢椎脱位，亦取得了良好的临床效果[40]。但由于经口咽前路手术技术难度较大，因此虽有临床病例报道，但样本量较少，研究仍较局限。

4　总结与展望

寰枢椎固定融合术是通过内固定器械临时固定寰枢椎，再联合植骨使得寰枢椎间形成骨性融合并最终达到稳定状态的手术方式。无论是后路还是前路固定技术，均可为寰枢椎提供可靠的固定稳定性。随着寰枢椎手术量的不断增加，寰枢椎间植骨融合的问题备受重视，为提高植骨融合率，寰枢椎融合器也一直是国内外学者研究的热点。尽管临床上仍以单纯植骨为主要的植骨融合方式，目前亦无可广泛应用的寰枢椎融合器，但随着研究的不断深入，融合器设计的不断优化，以及其植骨、支撑及固定等性能的不断提升，寰枢椎融合器必将实现临床的广泛应用，其与现有固定技术的结合也将进一步促进寰枢椎手术技术的发展。