下颈椎前路椎弓根螺钉钉板内固定技术的研究进展▲

秦 豪 谭海涛

(广西贵港市人民医院骨科，贵港市 537100)

【提要】 对于颈椎多节段损伤、传统前路内固定失败的颈椎损伤的患者，手术方式常为前后联合减压固定，即从前入路进行减压，后入路使用椎弓根螺钉钉棒系统内固定，该术式手术时间、手术创伤大、并发症的发生率及手术费用较高。与传统前路和后路手术相比，颈椎前路椎弓根螺钉内固定技术(ATPS)联合了颈椎前路和后路手术的优点：既可以从前路处理颈椎病灶，又可以提供椎弓根螺钉钉板系统的稳定性，仅通过一次前路手术即可解决减压和重建两个问题，具有较好的生物力学优势，而且安全性更高。

下颈椎(C3～C7)创伤、肿瘤、感染、退行性病变等疾病多发生在椎体前方,脊柱破坏也是以前、中柱多见[1-4]。为解决脊髓前方的压迫，重建前中柱的稳定性，学者多主张从前方行病灶清除、减压、重建及内固定[5-7]。传统前路颈椎病灶清除内固定术多采用椎体螺钉单皮质固定，对于单节段颈椎疾病患者的固定效果较好，但对于严重骨质疏松、颈椎多节段损伤、传统前路内固定失败的颈椎损伤患者，病灶清除后难以再使用椎体螺钉固定，可出现植骨融合失败、假关节形成、内固定松动等并发症，从而影响手术疗效[8-11]。对于这类患者，手术方式常为前后联合减压固定，即从前入路进行减压，后入路使用椎弓根螺钉钉棒系统内固定,这种术式无疑延长了患者的手术时间，增加了手术创伤、手术并发症及手术费用等[12-14]。因此，如何经前路对下颈椎手术达到减压、固定的双重目的成为近年研究的热点。Koller于2008年首次提出了颈椎前路椎弓根螺钉内固定技术(anterior transpedicular screw fixation，ATPS)的新型前路置钉模式[15-16]。与传统前路和后路手术方式对比，联合了颈椎前路和后路手术的优点：既可以从前路处理颈椎病灶，又可以提供椎弓根螺钉钉板系统的稳定性，具有较好的生物力学优势，且安全性更高，仅通过一次前路手术可解决减压和重建两个问题[16-17]。正是因为这些优点，颈椎ATPS逐渐被国内外学者所重视，并进行了一系列基础及临床研究，主要包括下颈椎ATPS的解剖学、生物力学、钉板系统设计、精准置钉及临床应用研究[15，18-20]。

1 解剖学研究

国内外学者对下颈椎ATPS相关的解剖学研究，包括颈椎尸体解剖和影像学测量，主要是对其椎弓根高度、宽度，或对椎弓根螺钉进钉参数及椎弓根螺钉的直径进行测量[16-17]。Koller等[16]应用影像学方法对29例健康成人下颈椎进行测量，发现下颈椎的椎弓根平均高度：C3为7.14 mm，C4为7.30 mm，C5为6.91 mm，C5至C7逐渐增高，C7为7.72 mm，C3至C7椎弓根平均宽度由5.19 mm至6.61 mm逐渐增大；随后Koller分别对不同下颈椎标本进行两次测量，结果发现测量结果之间有较大差异，提示下颈椎椎弓根的形状存在较大变异[18-19]。徐荣明等[20]对20例下颈椎解剖标本进行测量，测量内容为椎弓根的高度和宽度，结果提示下颈椎ATPS的理想进针点位于椎体前正中线附近，距上终板5.00 mm左右，横断面上距正中线的距离为1.27～3.98 mm，椎弓根螺钉的钉道长度约32.00mm。邓斌等[21]通过CT扫描并测量30例下颈椎的相关参数，得出下颈椎ATPS置钉参数：C3和C4进钉点位于椎弓根对侧，距离正中矢状面约2 mm，距离椎体上终板7～8 mm，进钉角度为外倾 47°～48°、下倾8°～23°；C5进钉点位于置钉椎弓根同侧，正中矢状面旁 1～2 mm，距椎体上终板平面7～8 mm，进钉角度为外倾45°～48°、下倾9°～23°；C6～C7进钉点位于置钉椎弓根同侧，正中矢状面旁3～4 mm，距椎体上终板平面 7.5 ～8.5 mm，进钉角度为外倾33°～40°、下倾10°～27°。C3～C7节段，椎弓根螺钉直径为3.5 mm、4.0 mm或4.5 mm，进钉长度为30 mm。但以上研究均存在以下问题：(1)研究样本量仍偏少，不同个体椎弓根之间或者同一个体的不同椎弓根之间存在较大差异，研究样本不能代表大多数群体；(2)手工测量有一定局限性，因不同测量者的方法及经验因素，导致数据可重复性差；(3)缺乏对椎弓根内部结构的直观测量等。

2 生物力学研究

目前，下颈椎ATPS的生物力学研究包括前路椎弓根螺钉抗拔出力和三维运动稳定性的研究，主要以抗拔出力研究为主[15，22]。Koktekir等[18]对6具人颈椎标本置入ATPS或椎体螺钉并测量螺钉的抗拔出力，结果ATPS的抗拔出力为椎体螺钉的2.5倍，但抗拔出力与水平面上置钉的准确性相关，与骨密度、进钉深度无相关性。Jones等[23]采用3.50 mm皮质螺钉对56具新鲜颈椎标本行侧块螺钉或椎弓根螺钉固定，结果提示螺钉的抗拔出力与颈椎节段、螺钉长度、骨密度无相关性。吴长福[24]对20具下颈椎标本置入ATPS和椎体螺钉，比较两者的即时和疲劳测试后的抗拔出力、钉道使用骨水泥后的抗拔出力。结果显示，ATPS的即时抗拔出力大于椎体钉及钉道使用骨水泥后的椎体钉，且ATPS抗拔出力于疲劳测试前后差异无统计学意义(P>0.05)。下颈椎双侧椎弓根之间近似直角的关系及骨密度分布为ATPS提供了出色的抗拔出力，同时也为维持颈椎三维稳定性提供了基础。Koller等[25]对人颈椎标本进行研究，首先测量颈椎完整状态下的活动度，然后行C5、C6两节段切除后采用后路全侧块螺钉、前路钢板、双侧C4和C7椎弓根螺钉固定以及360°全方位固定等方式固定颈椎，并测量轴向旋转、屈伸及侧弯活动。结果显示360°全方位固定在缩小活动度上更有优势。在侧弯测试中，后路固定比ATPS或前路钢板固定效果更好；与前路钢板固定进行比较，ATPS固定在轴向旋转、屈伸、侧弯活动上稳定性更佳。

下颈椎双侧椎弓根之间近似直角的关系及骨密度分布为ATPS提供了出色的抗拔出力，同时也为维持颈椎三维稳定性提供了基础。在研究下颈椎ATPS的抗拔出力的基础上，目前也很有必要对下颈椎ATPS固定技术的三维运动稳定性进行相关的研究。

3 内固定系统设计

目前国内仅有少数学者针对ATPS相应钉板系统进行研究。邓斌等[21，26]自行设计了一套下颈椎前路椎弓根螺钉钢板系统，并进行解剖学及生物力学研究，效果满意。除此之外，山东威高公司设计的颈椎前路椎弓根螺钉钉板系统在临床上也有所应用，取得一定临床疗效[27]。ATPS需要穿过椎体和椎弓根，到达背侧的侧块，因其钉道特殊，研究的样本数仍较少，加上颈椎解剖结构的特殊性，手术风险大。目前尚无公认的螺钉钢板配套系统，因而ATPS未得到广泛应用。

4 精准置钉

由于颈椎椎弓根非常靠近脊髓和椎动脉，周围有神经根穿行，一旦螺钉穿破椎弓根，将产生严重的后果。下颈椎椎体前表面无明显的骨性标志，进针点位置难以确定，增加了置钉的难度。徒手置钉法需在C臂X线机透视下缓慢进钉，置钉准确率低，医患所接受的辐射量大[28-29]。这些原因导致颈前路椎弓根螺钉固定一直无法在临床上广泛应用。

针对以上问题，国内外学者对颈椎前路椎弓根螺钉准确置钉进行了一系列研究，主要应用3D打印技术与计算机导航技术，取得一定成效[30-31]。盛晓磊等[32]应用3D导航导板对成人防腐尸体的颈椎标本进行下颈椎前路椎弓根螺钉置钉，与徒手置钉比较，3D打印导板使下颈椎前路椎弓根螺钉的置入更安全准确，与徒手置钉相比，3D打印组导板操作简单、易于掌握，体现了置钉的个体化。王力冉等[33]通过3D打印导航导板对10具成人颈椎湿性标本进行下颈椎前路椎弓根螺钉置钉，通过X线及CT 评价螺钉的准确性，结果总体置钉准确性为95.8%。Patton等[31]应用O-arm导航系统对9具颈椎尸体标本进行颈前路椎弓根螺钉置钉，结果导航组置钉准确率高于透视组。另外国内有报道应用术中O-arm 3D成像和导航下颈椎前路椎弓根钉置入1例，取得满意效果[27]。这些研究为推动颈椎前路椎弓根螺钉准确置钉提供了新思路。

5 临床应用

下颈椎ATPS作为一项新技术，其适应证主要集中在多节段颈椎损伤且合并严重骨质疏松或者骨破坏的患者，以及传统前路内固定失败且节段大于2个的颈椎损伤患者。下颈椎ATPS在国内外还仅限于少数医生在临床中应用，其临床效果良好，暂时未发现相关手术禁忌证报道[27，34]。由于颈椎前路椎弓根螺钉内固定技术的应用仍处于初级阶段，目前尚未见到损伤动脉、脊髓及神经根或者内固定失败的相关报道。和颈椎后路椎弓根螺钉内固定技术一样，前路椎弓根螺钉内固定技术亦有损伤椎动脉、脊髓及神经根等并发症的风险，同时也存在传统前路手术导致的如声音嘶哑、食管损伤、脑脊液漏、内固定失败等并发症[35-36]。

6 展 望

颈椎前路椎弓根螺钉内固定技术作为一种新技术，具有传统颈椎前入路手术和后入路椎弓根螺钉固定的优点，应用前景广泛。因从颈椎前路椎弓根螺钉概念的提出，到相关基础研究和临床应用研究的时间不长，其研究病例数仍偏少，仍需对其生物力学稳定性、置钉准确性进行进一步研究。虽然近期临床应用效果满意，但仍需要长期随访及更多的循证医学证据支持。目前尚没有公认的颈椎前路椎弓根钉板内固定系统，很有必要对其进行研究开发。随着相关研究的不断深入，相信颈椎前路椎弓根螺钉内固定技术将得到进一步的应用和推广。