采用临时短节段椎弓根螺钉固定联合髂骨植骨治疗青少年腰椎椎弓崩裂症的临床观察

黄云飞 刘继军 郭磊 郝定均

腰椎椎弓崩裂症，又称腰椎峡部崩裂，是指腰椎椎体椎弓根于椎板连接处的断裂骨不连。腰椎椎弓峡部裂会引起长期慢性腰背部疼痛，同时会造成滑脱及加速椎间盘的退变，发病率为5%～11.5%[1-2];青年运动员发病率可高达47%[3]。但腰椎峡部断裂的具体原因目前尚不明确，多数人认为和长期慢性疲劳骨折有关;同时该病也有一定的遗传性。腰椎在活动过程中进行的反复弯曲和伸展是造成腰椎峡部断裂的主要原因[4]。虽然腰椎峡部裂在临床上比较常见，但关于青少年型的腰椎峡部崩裂，目前治疗观点不一；因为绝大多数的青少年型腰椎峡部崩裂仅仅只是表现为慢性腰背部疼痛，不需要进行特殊的治疗。但仍有10%～20%的患者经正规非手术治疗无效而需要手术治疗。然而，手术治疗上临床常规采取的是椎间植骨融合，椎体之间的骨移植融合将导致整个脊柱的生物力学的变化，这将增加相邻节段椎间盘中的应力。导致相邻阶段的椎间小关节压力增加，加速了相邻阶段椎间盘和小关节(ASD)的退化[5]。此外，青少年患者在日常社会活动中对脊柱腰椎的活动度有更高的要求，因此在治疗过程中应尽量保持腰椎的活动功能，所以在治疗过程中治疗方式应有别于退变性疾病。目前在临床上应用较多的峡部修补方法主要有：单纯的峡部拉力螺钉固定，钢丝捆扎固定，椎弓根螺钉结合钢丝固定，椎弓根螺钉结合椎板钩系统内固定[6]，均可取的良好的临床效果。文献中还报道，使用椎弓根螺钉系统进行单节段治疗具有更好的稳定性，更少的创伤，更容易的手术和更好的临床效果[7-8]。本研究回顾性分析对因腰椎峡部崩裂症患者采用全椎弓根螺钉固定联合横连装置进行崩裂的峡部椎体和下位椎体进行坚强固定、对崩裂的峡部进行瘢痕清理和硬化骨处理，最后取自体髂骨进行峡部修补的临床资料。

资料与方法

一、资料

1.病例选择标准：(1)纳入标准：①X线和CT显示腰5单侧或双侧峡部断裂;②年龄18～40岁者；③腰椎间盘在磁共振上轻度退变，Pfirrmann 退变分级≤2级者；④椎体I度滑脱者；⑤对保守治疗超过6个月无效者。(2)排除标准：①椎间盘退变严重，在磁共振上椎间盘Pfirrmann 分级≥3级者；②II度及以上滑脱者；③既往有腰椎手术，结核及感染者；④发育异常及严重腰椎结构畸形患者。

2.病例来源：2016年8月至2018年12月，在西安市红会医院脊柱外科因腰椎椎弓峡部裂被诊断和治疗的42例患者，其中共有30例患者符合纳入标准。平均年龄为23.5(18～27)岁，；平均病程16个月(1～2年)。临床表现为长期的慢性腰骶部进行性腰痛，顽固性腰痛，卧床休息后不能缓解。平均VAS评分为7.23分；且所有患者均经过严格保守治疗效果不佳。

二、方法

1.手术：在同一节段直接修复峡部，采用全椎弓根螺钉系统。(1)暴露及置钉：全身麻醉后，患者俯卧位。C臂定位后，常规脊柱后正中入路暴露手术节段的峡部椎体和下位椎体。暴露椎板和双侧小关节，在L5/S1双侧椎弓根植入椎弓根螺钉。椎弓根螺钉进钉点的选择较Weinstein定位法更靠外，以减少对固定节段双侧小关节的影响。(2)峡部瘢痕清理及植骨床的处理：彻底清除裂峡部之间的增生瘢痕组织，并使用电动球磨钻去除峡部的硬化骨并制备植骨床。(3)取髂骨块植骨：取髂骨部位选择来自患者的髂后上棘。在同一伤口内，显露髂后上棘，取适当大小的髂骨块，修剪成适合大小并植入断裂峡部，轻轻敲击，使髂骨块和峡部断裂处紧密贴合。(4)连接棒连接：选取适当长度连接棒进行连接。再用高速磨钻在棘突上打孔，量取适当长度横向连接棒穿过棘突于两侧连接棒进行连接，将棘突和椎板牢固地固定在椎体上(图1)。本研究采用全椎弓根螺钉固定联合横连装置进行崩裂的峡部椎体和下位椎体进行坚强固定、对崩裂的峡部进行瘢痕清理和硬化骨处理，最后取自体髂骨进行峡部修补。本研究获得西安市红会医院伦理文员会批准。

图1 手术方法 A,B 暴露及置钉，术中神经探针处为峡部断裂处 C 峡部瘢痕清理及植骨床的处理 D～F 取髂骨块植骨 G,H 腰5双侧峡部断裂植骨修补，横连装置及椎弓根钉棒系统将棘突、椎板于椎体坚强固定为一体

2.术后处理：术后常规拔除引流管后，患者可在腰部支具的保护下活动，腰背部支具佩戴3周。术后定期随访，待峡部植骨融合后再次给予内固定取出，恢复固定节段活动度。

3.复查：术后定期复查，使用疼痛视觉模拟评分(visual analogue score,VAS)和Oswestry(ODI)评分来评估手术前后腰椎的活动和生活方式。使用Henderson标准评估患者的术后结果。所有患者待峡部骨性愈合后，适时取出内固定，恢复固定阶段活动度。复查内容包括：腰椎正侧位及双斜位片和过度伸展和过度屈曲的X线片、腰椎CT、腰椎MRI、疼痛VAS评分。

4.椎体终板和椎间盘的退变判定：对所有患者进行内固定固定期间及内固定取出术后腰椎 MRI检查，并将其和术前腰椎 MRI进行对比，观察内固定对固定节段椎间盘和椎体终板的影响。参考评价标准为采用椎间盘pfirrmann分级法，椎体终板的改变采用Modic改变来判断。

5.术后观察指标及功能评价：计算手术时间、术中出血量和手术并发症。包括：内固定置入失败、神经根损伤、硬脊膜撕裂、脑脊液漏、取髂骨处疼痛感、植骨融合情况、融合时间、融合率、终末内固定取出时内固定断裂情况、内固定取出后固定阶段活动情况、固定阶段的终板 modic改变及椎间盘变化。

结 果

完整随访30例。男女比例为18∶12。体质量指数(BMI)为(23.8±3.5)。平均随访时间24(18～36)个月。平均年龄为24.4(24.4±3.7)岁。平均手术时间为107(107±23)min。平均出血量为126(126±30)ml。平均融合时间为13(13±6)个月；融合率为100%。固定节段术后活动保留率为88.5%。16例术后固定节段的终板modic改变减轻，14例无变化。术后固定节段椎间盘Pfirrmann分级无变化。

在最后一次随访与首次入院VAS评分与ODI指数进行比较，对比结果有统计学意义(P<0.05)；其中25例优，5例良，优良率为100%。

所有患者X线及CT片均提示峡部骨性融合。内固定装置取出后，对患者进行腰椎过伸过屈位X线片检查，动力位片显示固定阶段活动度保持良好。活动度保留率为88.5%。腰椎MRI显示，固定阶段椎间盘组织无明显退变变化(图2)。

图2 术后随访 A,B 为术后6个月，可见峡部植骨愈合良好，峡部断裂处骨折线模糊，骨小梁存在，髓腔出现 C～E 为取出内固定装置后，再次进行X线和CT检查，结果显示双侧断裂峡部植骨融合良好 F,G 为内固定装置取出后行腰椎过屈过伸位检查，可见L5-S1阶段活动度良好，腰5骶1过屈过伸位下存在15°的活动度 H～K 为24岁男性患者的腰峡前MRI：腰5骶1节段，骶1上终板轻度modic 3型改变，腰5骶1椎间盘Pfirrmann 2级；在峡部修复和固定两年后，腰椎MRI在取出内固定后1年，腰5骶1节段，骶1上终板轻度modic 3型改变，椎间盘Pfirrmann 2级 L～O 为患者腰5椎体双侧峡部崩裂峡部固定术前MRI情况：术前腰5骶1阶段，骶1上终板为Modic 3型改变，腰5骶1椎间盘Pfirrmann分级1级；手术后1年内未取出内固定患者的腰椎MRI：骶1上终板为仍然为 Modic 3型改变，但骶1上终板 T1及 T2像上低信号范围较术前缩小(分析可能为固定后腰5骶1阶段应力减少所致)，腰5骶1椎间盘 Pfirrmann分级1级，短节段固定植骨修复

讨 论

腰椎椎弓崩裂症是青少年长期慢性腰背痛的常见原因，腰椎椎弓崩裂峡部假关节的形成和周围瘢痕刺激是腰痛的主要原因。骨折处的纤维软骨组织在正常骨组织周围增殖和生长，然后在局部炎症介质的刺激下引起疼痛[9]。有症状的峡部裂患者在MRI上可以观察到：局部炎症水肿信号，并且炎症介质范围可以扩散到邻近的小关节突关节[11]，局部麻醉药物和激素可消除腰痛。而腰椎椎弓崩裂的产生则与多因素有关，目前多数学者认为这与解剖因素、遗传、疲劳骨折、外伤等多因素有关[10]。多数情况下，绝大多数患者并没有明显的临床症状。多数患者只表现为慢性下腰痛，少数累计周围神经根或峡部瘢痕刺激神经根造成坐骨神经痛才造成下肢腿部症状。如果峡部瘢痕增生及骨赘增生造成椎管神经根管狭窄可表现为间歇性跛行等临床表现。目前关于腰椎峡部裂的治疗仍存在诸多争议。因为大多数患者并没有明显的临床症状或者仅仅伴有轻微的慢性腰背痛，因此不需要治疗或者可以采取保守治疗。通过采取保守治疗，加强腰背部肌力锻炼及改变生活方式就可以达到缓解症状的效果。但也有部分学者认为腰椎峡部结构，在维持腰椎稳定性方面起到至关重要的作用；因为它不仅起到连接上下关节的作用，而且还可以阻滞椎体向前滑移。如果峡部断裂，上位椎体失去了关节的阻滞作用，在长期压应力的作用下椎间盘组织高度降低，后方小关节退变加重，进而导致滑脱。峡部直接修补手术即直接去除峡部增生的瘢痕组织和增生硬化的骨赘，随后进行峡部断端处植骨融合。为了促进其峡部植骨融合，内固定装置被应用到峡部修补术中[12-13]。

一、与以往手术方式的对比

相对于以下这些手术方式，本研究的临时短节段坚强椎弓根螺钉固定联合髂骨植骨方法均避免了这些手术方式的缺点和不足：(1)对比于 Buck螺钉法，本研究方法采用椎弓根螺钉固定，不占用峡部断裂处的植骨面积。它可以保证峡部断端最大的骨移植面积，有利于术后植骨融合。(2)对比Morscher带钩螺钉法：避免了椎板钩造成椎板断裂及直接误入椎管的风险；减少椎板黄韧带的清理，避免硬脊膜损伤脑脊液漏的风险，坚强固定减少了假关节的发生率。(3)Scott钢丝结扎与椎弓根螺钉法的比较：本研究直接椎弓根螺钉固定，不采用钢丝捆扎，不需要术中大范围的暴露横突及周边组织，减少术中出血；降低横突骨折及神经根损伤的风险。(4)单椎体椎弓根螺钉和杆系统内固定方法的比较：本研究为双椎体椎弓根螺钉固定，固定更坚固及牢靠，也不用进入椎管，减少椎管内硬膜损伤，脑脊液漏和棘突骨折的风险。(5)Isobar TTL系统于 Dynesys系统都试图采用人工模拟的方式来替代局部后方张力带的作用，但都只是用在椎间融合手术的替代及缓解临近阶段的退变；不适于单纯用于峡部断裂的替代上，临床上并未有见实质性的报道。

二、对周围小关节及固定阶段活动度的影响

本研究中最重要的一点是尽可能地保护固定节段的关节突小关节和相邻节段的关节突小关节。因此本研究采用对关节突影响最小的 Weinstein法[14]，且对其进钉点进行了改良。椎弓根螺钉的进入位置比Weinstein方法更靠外，并且螺钉的尾钉远离关节。本研究的标准是钉尾不要接触小关节面，保持钉尾和小关节面之间的距离为3 mm，植骨只为峡部断裂处植骨，不进行关节突关节和椎间植骨，从而保留关节突关节的活动度。因此本手术方式需要二次手术取出内固定装置，术后完好的恢复了固定节段的活动度。本研究中，患者峡部融合后，取出内固定，进行腰椎伸展和屈曲X线检查。测量固定段活动度并于手术前进行比较，固定节段的活动度保留率为88.5%。

三、对固定节段椎间盘的影响

本研究最重要的一点也是争议较大的一点就是采用椎弓根螺钉固定，将上下椎体进行坚强固定，同时清理峡部，最后取髂骨进行峡部骨移植修复。对“临时”的定义是去除内固定前活动段的活动是为了获得稳定的骨愈合环境，并在峡部完全愈合后取出内固定。因此对固定节段椎间盘及椎体终板的研究是本研究的另一个重点观察。椎间盘退变机制没有统一的标准。椎体的上下端板是中央凹入的，可以更好地承受相邻椎间盘传递的压力。这种终板中央凹陷允许身体长时间适应压缩应力，以及分散轴向应力[15]。研究表明，随着年龄的增加，终板软骨凹陷会加深，主要是由于椎体退化和内部骨质疏松。在此过程中，内部孔结构变得更加不规则和明显。凹陷的中央终板有一种终生未骨化的透明软骨终板覆盖，软骨终板周围有软骨环。软骨终板，在骨性终板的外部提供一层保护。终板与相邻的椎间盘紧密相连，这限制了部分椎间盘组织的突出进入椎体，使椎间盘受力均匀。大多数学者认为腰椎间盘退化的主要影响因素是内部营养的减少和局部压力的增高。两者都可能导致蛋白多糖和内部含水量的减少，从而导致由椎间盘引起的对周围组织的损害，然后将突出髓核组织挤向周围组织[16]。因此，当腰椎间盘退化时，相邻的终板将相应地逐渐改变以适应这种情况。

使用磁共振T2加权成像可将椎间盘的信号改变分为4个等级：髓核信号的0级设为正常;Ⅰ级轻微下降;II级的大幅下降;椎间狭窄分为Ⅲ级[17]。Pfirrmann 等[18]提出了基于大量先前研究的更详细的分类。具体表现为:Ⅰ级椎间盘髓核具有高信号均匀性，清晰的内部结构和高度的正常性；Ⅱ类是非均匀高信号，具有清晰的内部结构和正常高度；III级为中度信号不均匀，内边界不清晰，椎间盘高度略有减弱;Ⅳ级为中低信号不均匀，内边界不清晰，高度降低程度适中；Ⅴ级信号不均匀，内边界不清，椎间隙严重狭窄。

本研究采用Pfirrmann分级来观察本研究所有患者的固定节段的椎间盘的变化。在峡部修复手术前、术后1年、内固定术后和内固定取出术后3个月，进行腰椎磁共振检查;因为考虑到患者体内存有金属内固定装置。为排除金属伪影的影响，所有患者进行的磁共振检查均为0.35T场强；所有患者对比结果显示：固定节段的腰椎间盘组织退变并未加重，分析原因为固定段的力传导由椎弓根钉棒系统承担。

四、对固定椎体终板的影响

与以前的固定方法不同，本研究是研究全椎弓根螺钉固定对固定节段椎体终板的影响。它是否会加剧终板的退化，在研究中也进行了观察。观察到结果中，有16例患者固定节段的终板Modic改变较术前减轻；而坚强固定并未对固定节段的终板有所影响。分析原因为，固定后应力经螺钉传导，从而减轻椎间盘的压力以及椎间盘对终板的应力。

五、本研究的不足

虽然本研究采用尽可能靠外的椎弓根螺钉进钉点来保护后方关节突关节囊，植骨融合只是针对峡部进行峡部植骨修补。待峡部骨折愈合后，再次将内固定取出，恢复固定节段的活动度。但是本手术仍存在需要二次手术取出内固定装置；二次手术瘢痕对部分患者来说会造成术后慢性腰背痛。而且植骨材料为自体髂骨，植骨块来自患者髂后上棘；这样势必会造成取骨区的慢性疼痛；随访的相当一部分患者报告自发性慢性取骨区疼痛。本研究是一项回顾性研究，没有设计随机双盲对照组。本研究当中部分患者存在二次手术前内固定的断裂，多数为骶1固定椎体的椎弓根螺钉；这样造成部分患者断裂的内固定无法完整取出。虽然对患者并未造成任何伤害，但终归有金属物残留在患者体内，对患者会造成一定的心理影响。

总结本研究，在手术技术上：(1)椎弓根螺钉的植入是一种经典的 Weinstein定位方法(而我们的螺钉进钉点更加偏外，减少对后方关节突关节的影响)；加之近10多年脊柱外科技术的发展，椎弓根螺钉的植入技术非常成熟，操作相对简单。(2)固定方法是真正的三柱固定，固定牢固。使用横向连接装置可以直接加压棘突，使峡部的骨折断端与植骨块紧密结合。将固定节段真正的固定为一体，提高了稳定性，减小骨折端间的微动，为植骨融合创造有利条件。(3)相对于单椎体钉钩系统来说，不存在钩螺钉法的椎管占位现象。由于内固定不通过骨折区域，因此不会占据植骨面积，增加了峡部骨移植物的接触面积，为峡部骨愈合提供了良好的骨移植条件。(4)本手术的植骨融合是单纯的峡部植骨融合，并不涉及小关节及椎板和椎间隙的融合。待1～2年峡部愈合后，取出内固定装置，再次恢复固定节段的活动，保持节段活动度。且通过连续MRI观察，短节段椎弓根坚强固定并不会加速固定节段椎体终板及椎间盘的退变。对于本手术的技术操作性及优缺点分析，认为本手术操作简单、固定牢靠、植骨充分、融合率高、不影响其腰椎活动度及不影响固定节段椎间盘及终板的退变等特点，值得其在临床进行推广。