长节段内固定治疗胸腰椎骨折术后失败原因分析

陈永和 王翔 瞿东滨 江建明

脊柱骨折约占所有脊柱损伤的 15%[1]，其中30%～60% 都发生在胸腰段 (T11～L2)[2]。对于无明显脊髓神经症状或稳定性骨折可采用长期过伸卧位、支具制动等保守治疗，但伴有明显脊髓神经症状或不稳定性骨折则必须行外科手术治疗[3]。目前，椎弓根钉棒内固定技术是治疗胸腰椎骨折最常用的方法，它能够有效复位骨折椎体，恢复脊柱的稳定性，促进骨折愈合[4]。然而，胸腰椎骨折经后路椎弓根螺钉内固定术后存在内固定失败的情况，主要表现为植入物松动、断裂，骨折椎体高度丢失，进行性后凸畸形，骨不愈合等[5]。这会严重影响骨折愈合，并妨碍脊柱生物力学环境的修复。多数学者认为内固定失败与固定节段过短[6]、两侧螺钉固定角度不对称[7]、伤椎未置钉[8]、椎弓根螺钉的置入扭矩和拔出强度降低[9]等因素密切相关，但很少有人研究胸腰椎骨折内固定术后脊柱力线恢复不良与内固定失败的关系。因此，本研究回顾性分析南方医科大学南方医院 2004 年 1 月至 2015 年 1 月间收治的胸腰椎骨折病例 70 例，重点探讨脊柱冠状位及矢状位力线对胸腰椎骨折内固定术后的影响，并分析脊柱力线失衡与内固定手术失败的关系。

资料与方法

一、纳入与排除标准

1. 纳入标准：(1) 胸腰椎外伤性爆裂性骨折；(2) 不稳定性骨折，AOSpine 骨折分型为 A3、A4、B、C 型；(3) 长节段固定，固定节段数 ≥ 4 个椎体；(4) 术前无明确脊柱畸形病史；(5) 既往无胸腰椎骨折或胸腰椎手术史：(6) 年龄 ≥ 18 岁。

2. 排除标准：(1) 稳定性骨折，AOSpine 骨折分型为 A1、A2 型；(2) 短节段固定，固定节段数 ≤3 个椎体；(3) 脊柱结核、感染、肿瘤等导致的病理型骨折；(4) 严重骨质疏松性压缩性骨折。

二、一般资料

本研究共纳入 70 例，均行胸腰椎骨折切开复位、椎间植骨融合内固定术，其中男 41 例，女29 例，年龄 18～57 岁，平均年龄 (33.6±10.4) 岁。骨折节段分布：上胸椎 (T1～9) 6 例，胸腰段 (T10～L2) 49 例，下腰椎 (L3～5) 15 例。AOSpine 骨折分型：A3 型 23 例，A4 型 23 例，B 型 6 例，C 型 18 例。

三、手术方法

患者均在全麻下行后路椎弓根螺钉内固定术，术后 36～72 h 伤口引流量＜50 ml / 24 h 时可拔除引流管；此后至少 3 个月需在支具保护下进行功能锻炼。术后定期复查胸腰椎 X 线片。

四、参数测量

选取患者术前、术后 1 周及末次随访时的胸腰椎正侧位 X 线片，在 PACS 医学影像系统上测量椎体移位距离及伤椎侧 (后) 凸 Cobb’s 角。测量指标：(1) 椎体移位距离 (distance of the fractured vertebra shifting，DFVS)：在矢状位上，以下位椎体后缘为标准，骨折椎体向前或向后移位的距离 (图1a)。(2)伤椎侧凸 Cobb’s 角 (scoliosis cobb’s angle)：在冠状位上，上端椎上终板延长线的垂线与下端椎下终板延长线的垂线之夹角 (图1b)。同时统计两组患者固定节段及内固定失败的情况等。

五、脊柱力线失衡评定标准及分组

术后 1 周及末次随访时均常规复查胸腰椎正侧位 X 线片。(1) 在侧位 X 线片上，以下位椎体后缘为参照，当椎体向前或向后移位距离＞2 mm[10]时可定义为矢状位力线失衡 (图1a)；椎体移位距离介于0～2 mm 之间时为矢状位力线恢复良好。(2) 在正位X 线片上，椎体存在侧向移位或成角 (Cobb’s 角测量法)，且伤椎侧凸 Cobb’s 角＞3° 时为冠状位力线失衡；Cobb’s 角介于 0°～3° 之间时为冠状位力线恢复良好。根据脊柱冠状位及矢状位力线的恢复情况进行分组。术后 1 周及末次随访两次测量，力线均恢复良好者纳入力线良好组 (A 组)；凡有一次力线恢复不良者纳入力线失衡组 (B 组)。

图1 a：椎体移位距离；b：伤椎侧凸 Cobb’s 角Fig.1 a: DFVS; b: Scoliosis Cobb’s angle

六、统计学处理

采用 SPSS 22.0 软件进行统计学分析，所有计量资料用 x-±s 表示。计数资料采用 χ2检验，组间计量资料的比较采用独立样本 t 检验，手术前后组内计量资料的比较采用配对样本 t 检验。P＜0.05 为差异有统计学意义。

结 果

两组患者在性别、年龄、骨折部位、AO 骨折分型和固定节段数等方面的差异无统计学意义 (P＞0.05) (表1)。组内比较：A 组患者手术前后伤椎移位距离、脊柱侧 (后) 凸 Cobb’s 角差异均有统计学意义 (P＜0.001)；B 组患者手术前后伤椎移位距离、脊柱后凸 Cobb’s 角差异有统计学意义 (P＝0.001)，而脊柱侧凸 Cobb’s 角无统计学意义 (P＞0.05)。组间比较：两组患者术前伤椎移位距离、脊柱侧 (后) 凸 Cobb’s 角的差异无统计学意义 (P＞0.05)。术后 1 周，A、B 两组患者伤椎移位距离和脊柱侧凸 Cobb’s 角的差异均有统计学意义。末次随访时，A、B 两组患者伤椎移位距离差异均有统计学意义 (P＜0.001) (图2～4)。

本组患者获得 12～45 个月的随访，平均 20 个月。B 组 21 例中，矢状位力线失衡 9 例，冠状位力线失衡 7 例，矢状位力线合并冠状位力线失衡5 例。术后并发症情况：A 组患者中钉棒断裂 2 例，脊柱后凸畸形 5 例，末次随访均达到骨性愈合；B 组患者中钉棒松动 2 例，钉棒断裂 3 例，脊柱后凸畸形 4 例，轻度脊柱侧凸畸形 2 例，骨不愈合1 例，其中需二次翻修 2 例。两组之间差异有统计学意义 (P＜0.05) (表1)。

表1 两组患者一般情况对比Tab.1 Comparisons between Group A and B in terms of baseline characters

图2 两组患者手术前后伤椎移位距离 (mm) 对比 (A 组术后与术前比较，P ＜ 0.001；B 组术后与术前比较，P = 0.001；*与 A 组比较，P ＜ 0.001)Fig.2 DFVS (mm) comparison pre-op and post-op in 2 groups(Post-op compared with pre-op in Group A, P ＜ 0.001; Post-op compared with pre-op in Group B, P = 0.001; *Compared with Group A, P ＜ 0.001)

图3 两组患者手术前后脊柱侧凸 Cobb’s 角对比 (A 组术后与术前比较，P ＜ 0.001；B 组术后与术前比较，P ＞ 0.05；*与 A 组比较，P ＜ 0.001)Fig.3 Scoliosis Cobb’s angle comparison pre-op and post-op in 2 groups (Post-op compared with pre-op in Group A, P ＜ 0.001;Post-op compared with pre-op in Group B, P ＞ 0.05; *Compared with Group A, P ＜ 0.001)

图4 两组患者手术前后脊柱后凸 Cobb’s 角对比 (A 组术后与术前比较，P ＜ 0.001；B 组术后与术前比较，P = 0.001；B 组与A 组比较，P ＞ 0.05)Fig.4 Kyphosis Cobb’s angle comparison pre-op and post-op in 2 groups (Post-op compared with pre-op in Group A, P ＜ 0.001; Postop compared with pre-op in Group B, P = 0.001; Group B compared with Group A, P ＞ 0.05)

典型病例：患者，男，42 岁，T7、T8椎体爆裂性骨折并脱位，术后 1 周脊柱冠状位力线失衡，术后 2 年冠状位力线失衡较前加重 (图5)。

讨 论

脊柱解剖结构复杂，它在躯干屈伸、左右侧屈、轴向旋转等功能上发挥着重要作用[11]，并能够承受和传递载荷，在维持人体直立行走中起关键作用，其中胸腰段脊柱发挥着极其重要的作用[12]。因此，当胸腰椎爆裂性骨折时，脊柱生物力学环境的稳定性遭到破坏，必须复位骨折椎体，重建脊柱稳定性，恢复脊柱冠状位及矢状位力线的平衡，为进一步康复训练奠定基础。部分学者认为，对于稳定性骨折或不伴有明显神经脊髓症状的胸腰椎骨折可采用保守治疗[13]。然而，对于不稳定性骨折、严重脊髓神经压迫等症状的胸腰椎骨折必须行外科手术治疗[14]。尽管后路椎弓根螺钉内固定术在骨折复位和脊柱稳定性的恢复方面具有明显优势；但这种固定技术术后存在内固定失败的情况，并在某种程度上影响骨折愈合及脊柱生物力学功能的恢复[5,15]。

图5 患者，男，42 岁 a～b：术前 X 线片示 T7、T8 椎体爆裂性骨折并脱位，脊柱侧凸 Cobb’s 角为 10.45°；c：术前 CT 示AOSpine 骨折分型为 C 型；d～e：术后 1 周 X 线片提示脊柱冠状位力线失衡，Cobb’s 角为 4.61°；f：术后 2 年侧位 X 线片提示冠状位力线失衡较前加重，Cobb’s 角为 9.33°Fig.1 A 42-year-old male patient a - b: Preoperative X-ray films showed T7, T8 burst fracture with dislocation, the scoliosis Cobb’s angle was 10.45°; c: Preoperative CT showed AOSpine type C; d - e:1 week postoperatively, X-ray films showed imbalanced coronal alignment, the Cobb’s angle was 4.61°; f: 2 years postoperatively,X-ray films showed the imbalanced coronal alignment (worse than post-op), the Cobb’s angle was 9.33°

多数学者认为手术方案选择不当或患者自身因素，如短节段固定、跨伤椎置钉、椎体骨密度低下等都会导致内固定失败的发生。McLain 等[16]认为长节段固定较短节段固定而言，前者可有效分散椎弓根螺钉的应力集中，减轻内固定负荷，避免植入物疲劳，降低拔钉、断钉的风险。Anekstein 等[17]通过动物实验得出，伤椎置钉可显著增加脊柱生物力学的稳定性，降低内固定失败的风险。Tan 等[9]发现椎弓根螺钉仅在初次置入钉道时才具有最大稳定性，若拔出后再次置入同一钉道，其置入扭矩和拔出强度将较初次下降约 36%。Bühler 等[18]认为椎弓根螺钉的置入扭矩与体内螺钉的拔出强度和固定的稳定性成正相关。因此，如果螺钉反复旋入旋出造成钉道扩大、螺钉固定不稳，很容易导致螺钉松动、骨折复位不良等内固定失败的表现。此外，椎体骨密度与椎弓根螺钉固定的稳定性呈正相关，其骨密度越高，稳定性越好，螺钉松动率越低；反之，螺钉松动率越高[19]。

尽管目前国内外学者对胸腰椎骨折内固定手术失败的相关原因有较多的研究，但是他们并未过多关注术后脊柱力线恢复不良与内固定失败的关系。本组 70 例中，21 例出现不同程度的脊柱力线失衡，其中钉棒松动 2 例，钉棒断裂 3 例，椎体高度丢失导致的脊柱后凸畸形 4 例，轻度脊柱侧凸畸形 2 例，骨不愈合 1 例，其中需二次翻修 2 例。而力线良好组患者中钉棒断裂 2 例，椎体高度丢失导致的后凸畸形 5 例。这表明，胸腰椎骨折内固定术后脊柱冠状位及矢状位力线失衡的现象在临床上非常多见，这可能是导致内固定失败发生率增加的重要因素。对于胸腰椎骨折内固定术后冠状位力线而言，虽然其 Cobb’s 角度数不如脊柱侧凸 (Cobb’s角 ≥ 10°) 明显，但对脊柱稳定同样有重要意义。因此，对于不稳定性胸腰椎骨折的患者而言，外科手术治疗的一个重要目的就是恢复脊柱冠状位和矢状位力线的平衡，重建脊柱正常序列。

脊柱力线失衡除了与骨折特别严重有关之外，还与单个椎体螺钉使用个数较少、左右侧螺钉置钉角度不对称、左右侧螺钉固定失衡、术中不合理撑开或加压等因素有关[7,20]。研究表明，对于 AOSpine C 型胸腰椎骨折行长节段固定的患者而言，其单个椎体螺钉使用个数越多，即固定节段越短，螺钉使用数目越多，其螺钉固定的稳定性越强，脊柱矢状位和冠状位力线恢复越好，越不容易导致螺钉松动、断钉断棒等并发症的发生[20]。Dick 等[7]认为在椎弓根置钉时，螺钉纵轴应与矢状面保持 15° 的外倾角，它可增加椎骨与螺钉的接触面积，增强螺钉固定的稳定性。若椎体置钉角度过大或过小，其骨－螺钉接触面积会相应减少，螺钉固定不稳，容易导致椎体复位失败，并使椎体发生移位，引起脊柱矢状位力线失衡。另外，术者在骨折复位过程中，若在椎体一侧过度撑开或加压，会使椎体发生侧向移位或成角，进而导致冠状位力线失衡，并会产生代偿性脊柱侧凸畸形，增加内固定失败的风险。

总之，导致胸腰椎骨折长节段内固定术后失败的原因有很多，其中脊柱冠状位及矢状位力线失衡是导致内固定失败的重要因素。脊柱矢状位和冠状位力线失衡会引起脊柱不稳，它不但会影响骨折愈合，阻碍脊髓神经功能的恢复，加重患者疼痛，延长住院时间；而且会促进假关节形成，并在局部产生微动效应，增加内固定负荷，容易导致钉棒松动断裂、椎体高度或后凸角度丢失等并发症的发生。同时，本研究存在一些不足。一方面，缺乏多中心的大样本研究；另一方面，没有对术者操作的熟练程度进行评估，其熟练程度的高低也会影响脊柱力线的恢复。

因此，在治疗不稳定性胸腰椎骨折时，应尽可能复位骨折椎体，重建脊柱稳定性，恢复脊柱矢状位和冠状位力线平衡。只有这样才能更好地促进骨折愈合和患者脊髓神经功能的恢复，减轻患者疼痛，并减少内固定失败的发生率。

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