经伤椎植入固定螺钉和万向螺钉对胸腰椎骨折手术疗效的影响

孙军战，高升，俞军卫，黄升云

(中国人民解放军联勤保障部队第九O一医院骨二科，安徽合肥 230031)

目前，后路短节段椎弓根钉内固定是治疗胸腰椎骨折的经典术式[1]，具有操作简单、安全、复位及固定效果满意等优点。在此基础上，经伤椎植入椎弓根螺钉提供了更佳的复位效果和更好的椎体稳定性[2]。但目前临床上伤椎植入的多数为万向螺钉，少见固定螺钉植入伤椎的相关研究。为此，本研究纳入2014年4月-2017年6月行后路短节段经伤椎置钉内固定手术治疗的147例胸腰椎骨折患者临床资料，均随访12个月以上。现以伤椎置钉类型不同，将其分为固定螺钉组和万向螺钉组，比较两种固定方式对胸腰椎骨折手术效果的影响。

1 资料与方法

1.1 选择标准

纳入标准：①T10-L4单椎体骨折；②伤椎至少一侧椎弓根完整；③伤椎及相邻椎体椎弓根直径>4 mm，可行椎弓根钉固定；④无手术禁忌证；⑤TLICS评分>4分[3]；⑥患者术后随访时间>12个月；⑦不合并其他部位影响术后负重行走的损伤(例如截瘫、不全瘫、下肢骨折、骨盆骨折等)；⑧复查资料完善并在PACS影像工作站可以测量。排除标准：①骨肿瘤或骨质疏松症等病理性骨折；②影像资料不全者；③有手术禁忌证。

1.2 一般资料

如前所述，按照置钉类型的不同，将此147例分为伤椎固定螺钉组(68例)和万向螺钉组(79例)，两组性别、年龄、骨折部位分布及分型比较，差异均无统计学意义(P>0.05)，见表1。

表1 两组间胸腰椎骨折患者术前资料比较

1.3 手术方法

患者气管插管全麻，俯卧位，透视定位伤椎及上下邻椎的椎弓根位置，以伤椎为中心做纵行长约10 cm切口，沿棘突及椎板表面暴露手术部位。在相邻上下椎体植入椎弓根钉(江苏常州康辉医疗器械有限公司生产)，进针直径、深度及内倾斜角度由PACS工作站于术前CT扫描图像测定获得。伤椎分别植入固定螺钉或万向螺钉，固定钉头斜指向伤椎前下缘，位于压缩的上半部骨折部下方，钉尾高度较邻椎高2-3 mm。测量长度后剪棒，适度弯棒。安装连接棒，使弯曲弧度于矢状位凸向前方。先固定拧紧远端螺母，对近端椎弓根螺钉行撑开复位，腾出伤椎复位空间，拧紧螺母。最后，伤椎固定螺钉借助固定套筒或撑开器行钉头转向头端的撬拨旋转复位，直视见伤椎螺钉尾部距头尾邻椎螺钉距离相等时，拧紧伤椎椎弓根螺母。放置引流管，逐层缝合切口。

1.4 术后处理

术后引流量<50 mL/24 h时拔除引流管，卧床1个月后佩戴胸腰支具下地，支具佩戴3个月；术后1周内复查术后X线和CT，之后每月复查X线，每3个月复查CT。

1.5 随访及影像采集

测量数据包括伤椎前缘高度压缩率(伤椎前缘高度/上下邻椎前缘高度的平均值)及Cobb角(伤椎上下终板夹角)；数据采集时间节点为术前，术后1周，术后12个月；数据测量基准图来源为PACS工作站CT扫描矢状位最大椎体截面图层。

1.6 统计学处理

运用SPSS 22.0统计学软件进行分析，计数资料行卡方检验，计量资料以Kolmogrov-Simimov检验进行正态分析，若符合正态、方差齐，则应用t检验比较；若方差不齐则用t’检验，若数据不符合正态则用非参数U检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

所有患者均获随访1-3年(平均1.6年)，均未发生断钉、断棒情况，无脊髓、马尾及神经根手术损伤情况。

两组患者术前椎体压缩率及Cobb角之间无显著差异(P>0.05)；相较于术后1周，固定螺钉组术后12个月的椎体压缩率及Cobb角均无显著丢失(P>0.05)，而万向螺钉组术后12个月的上述指标均出现明显丢失现象(P<0.05)；术后12个月时，两组患者的椎体压缩率及Cobb角差异有统计学意义(P<0.05)。 见表2。

表2 两组患者手术前后的伤椎前缘高度压缩率及Cobb角比较

3 讨论

脊柱后方入路钉棒系统内固定术由于手术操作简单，固定及复位效果满意，可靠性高，成为胸腰椎骨折的经典术式。后路短节段内固定在早期为无伤椎置钉的4钉固定，后经大量研究证实：伤椎置钉[3]有助于椎体的复位、减小应力、维持复位后的椎体高度，因此，5钉或6钉模式的经伤椎置钉逐渐在临床中推广应用。目前，临床上伤椎置钉多采用万向椎弓根螺钉[4-6]。万向螺钉的优点在于：钉杆与钉冠之间存在一个半弧形的球窝结构，钉冠能够在任意方向做一定角度的旋转，安装固定棒较容易，对于置钉时纵线对齐的要求亦降低；此外，球窝的活动性消除了应力[7]，减少了椎弓根螺钉断裂的风险；但也有报道球窝结构的存在导致了螺钉的力学性能下降，存在断钉的风险[8]。而关于伤椎置入固定螺钉的临床报道较为少见。本研究采用固定螺钉固定伤椎，对伤椎置钉的方向及角度等进行了与万向螺钉不同的操作，对伤椎压缩率及后凸角度的矫正效果及维持效果进行探讨，为临床同道们提供了借鉴。

大部分椎体骨折由于受伤暴力的原因，多为上终板椎体上半部压缩崩裂，椎弓根螺钉的进钉原则[9]为“宁外勿内，宁上勿下”，为避免椎弓根螺钉进入上位椎间隙，常需钉头指向尾端(图1)。在拧紧螺帽时，由于力学角度原因，固定型椎弓根螺钉会自动垂直于固定棒前弧接触点的切线，从而产生以椎弓根为支点、钉头部分向头端旋转的现象，对塌陷的椎体上半部及上终板起到“撬拨-复位”作用(图2)，笔者采用刻意的斜下置钉，并利用固定套筒和撑开器，人为地加强了此撬拨复位作用。而万向螺钉的球窝结构则自动抵消了这种偏转复位作用，导致直接伤椎撑开效果的下降甚至缺失、影响复位。

本研究表明，两组对伤椎压缩率和Cobb角的改善有明显差异(P<0.05)，与贺金晓等[6]报道不同，他们认为固定螺钉与万向螺钉组间无差异，可能是两组间采取了无差异化的手术操作所致。而笔者充分利用了固定螺钉的优点，对于固定螺钉采取斜向置钉、撑开旋转撬拨的特殊手法，复位效果明显优于万向螺钉组，并在术后统计中得到了验证。此外，相较于术后1周，固定螺钉组术后12个月的椎体压缩率及Cobb角均无显著丢失(P>0.05)，而万向螺钉组术后12个月的上述指标均出现明显丢失现象(P<0.05)。分析其原因，患者术后在骨折未达骨性愈合时，站立负重时大部分载荷需由后路钉棒承担[10]，钉棒不仅需承担纵向垂直压力，还承担对抗身体前屈的张力带作用。而万向螺钉的微动存在，虽然保护了椎弓根螺钉的强度及完整性，但是在对抗纵向垂直压力(维持椎体高度)和保持张力带作用(避免前屈过度维持Cobb角度)方面存在不足；固定螺钉的刚性存在与之相比，则在此方面具有优势。

图1 钉头指向尾端

图2 固定螺钉产生撬拨复位作用

内植物是否断裂失效的临界点，是固定螺钉的刚性是否能对抗垂直压力及屈曲剪力，伤椎使用固定螺钉可导致应力增大，但本研究均未发生螺钉断裂现象，表明其刚度足以对抗。吕胜江等[11]的三维有限元力学分析认为，万向螺钉内固定稳定性优于固定螺钉。但其模型是建立在正常人腰椎CT扫描的基础之上，本身椎体前中柱完整性没有遭到破坏，没有考虑到椎体骨折后前方椎体支撑能力的丧失，后方韧带复合体张力带的重要性，以及不同椎弓根螺钉对骨折变形椎体的支撑作用。

总之，由于没有万向螺钉钉冠的活动角度存在，伤椎植入固定螺钉在拧紧螺帽时额外产生的“旋转撬拨”效果起到了椎体复位效果，刻意的斜下置钉及撑开操作则增强了这种效果。在康复过程中，固定螺钉固定的伤椎高度丢失较小，并能较好地维持后凸角。由于术前均在PACS工作站上测量CT扫描的椎弓根直径，本研究采用可能的最大直径螺钉，并没有出现由于固定螺钉的应力作用所致断钉及断棒现象。但伤椎固定螺钉植入时需有一定的斜向角度，复位应采取旋转撬拨撑开的手法。