生长棒治疗早发型脊柱侧凸并发症分析

杨柏 孙旭 徐亮 杜长志 周庆双 王牧一 王斌 俞杨 钱邦平 朱泽章 邱勇

早发型脊柱侧凸 ( early onset scoliosis，EOS ) 是指发生于 10 岁以前且具有较大进展风险的脊柱侧凸，其病因学主要包括先天性、特发性、神经肌源性以及综合征性四大类[1-2]。严重的脊柱畸形会导致躯干塌陷并影响循环和呼吸系统的发育，常需手术治疗。长节段内固定植骨融合术虽然能矫正畸形，但会限制脊柱的生长，造成躯干短小，甚至出现胸廓发育不良综合征，因而近年来很少应用[3]。

生长棒技术已成为当前主流的用于治疗 EOS 的手术方式。经典的生长棒技术在初次手术中置入生长棒内固定物，实现对脊柱畸形的部分矫正，并定期行撑开手术。这项技术可在控制侧凸进展的同时保留脊柱和胸廓的生长发育潜能。目前多项研究报道了生长棒技术在控制 EOS 患儿冠状面和矢状面畸形进展的有效性[4-5]。患儿在初次手术后即可获得一定的畸形矫正和脊柱高度增加，后续的多次撑开也允许脊柱的纵向生长。

尽管生长棒技术可兼顾脊柱矫形与生长，但由于患儿手术时年龄较小、后期需多次撑开手术，其外科并发症的发生率仍较高。既往关于生长棒术后并发症发生率的报道结果相差较大，可能与病例来源于多中心且手术策略不统一相关。本研究回顾性分析 2009 年 1 月至 2017 年 12 月，于我院接受生长棒技术治疗的 80 例 EOS 患儿，分析生长棒技术在EOS 患儿中应用的并发症类型、发生率及相关的危险因素。报告如下。

资料与方法

一、纳入标准与排除标准

1. 纳入标准：( 1 ) 初次手术年龄 ≤ 10 岁；( 2 ) 接受生长棒治疗；( 3 ) 撑开次数 ≥ 2 次；( 4 ) 随访时间 ≥ 2 年；( 5 ) 每次随访有站立位全脊柱正侧位 X线片。

2. 排除标准：( 1 ) 既往有其它脊柱手术史；( 2 ) 使用锚点固定于肋骨的生长棒或纵向可撑开人工钛肋技术 ( vertical expandable prosthetic titanium rib，VEPTR )。

二、一般资料

本组共纳入 80 例，其中男 37 例，女 43 例。初次植入生长棒时的年龄为 2～10 岁，平均 ( 6.8±2.5 ) 岁。其病因学包括先天性 51 例，神经肌源性14 例，特发性 8 例和综合征性 7 例。

三、结束生长棒治疗的指征

终止生长棒治疗的指征主要包括：( 1 ) 骨骼发育接近成熟 ( Risser 征 ≥ 4 )；( 2 ) 末次撑开时因脊柱自发性融合而无法获得更多的撑开延长；( 3 ) 反复出现内固定并发症 ( ≥ 3 次 ) 需要提前终止撑开手术。

四、手术方法

患儿全身麻醉后取俯卧位，术中常规行透视检查定位上下锚定点。切开皮肤及皮下组织，在上下锚定点处行有限骨膜下剥离，并于相邻两个椎体置入椎弓根螺钉 ( 上下各 2 枚，必要时可使用钩 )。将预弯好的钛棒穿过深筋膜下方肌层并分别与上下方的椎弓根螺钉相连，中间使用连接阀连接，连接处预留足够长度的钛棒以供后续撑开，撑开矫形后锁紧螺钉和连接阀。根据上下锚定点出血情况确定是否引流。如患儿凸侧软组织发育条件差，可只在凹侧放置单侧生长棒，余操作与双棒基本相同。

后续撑开手术的时间依据患儿生长发育情况决定，通常每 8～12 个月撑开 1 次。撑开操作时仅暴露位于深筋膜下的连接阀进行适度撑开。对于患儿出现的内固定失败等并发症，在撑开手术时予以翻修。初次手术和后续每次撑开手术时均在体感诱发电位 ( somatosensory evoked potential，SEP ) 和运动诱发电位 ( motor evoked potentials，MEP ) 监护下进行。

五、影像学测量指标

所有患儿在生长棒置入术前、术后即刻及每一次撑开手术前后均拍摄站立位全脊柱正侧位 X 线片。用 Surgimap 软件测量以下参数：( 1 ) 主弯 Cobb’s角：冠状面头端最倾斜椎体上终板切线与尾端最倾斜椎体下终板切线的夹角；( 2 ) T1～S1脊柱高度：T1椎体上终板至 S1椎体上终板之间的垂直距离；( 3 ) 胸椎高度 ( T1～12)：T1椎体上终板至 T12椎体下终板之间的垂直距离；( 4 ) 胸椎后凸角：T2椎体上终板切线与 T12椎体下终板切线之间的夹角；( 5 ) 腰椎前凸角：L1椎体上终板切线与 S1上终板切线之间的夹角；( 6 ) 近端交界角：上端固定椎的下终板与其近段第 2 个椎体上终板之间的夹角。

六、并发症评估及分类

并发症评估主要包括内固定相关、脊柱冠状面 /矢状面形态相关和一般并发症。内固定相关并发症主要包括断棒、断钉、椎弓根螺钉和抱钩移位或松动等，主要依赖于放射学检查或术中发现；脊柱形态并发症包括冠状面失代偿和矢状面交界性后凸。冠状面失代偿定义为 C7铅垂线至骶骨中垂线的水平距离 > 20 mm。近端交界性后凸 ( proximal junctional kyphosis，PJK ) 定义为上端固定椎的下终板与其上 2 个椎体的上终板所形成的角度 > 10°，且较术前测量值增大 10° 及以上。远端交界性后凸 ( distal junctional kyphosis，DJK ) 定义为下端固定椎的上终板与其下一个椎体的下终板之间的夹角术后 > 10° 且同术前相比增加 10° 以上。一般并发症包括伤口感染和愈合不良。

依据 Smith 等[6]提出的生长棒手术相关并发症分级系统，将并发症划分为 Ⅰ 级 ( 不需要计划外手术，门诊处理即可 )；Ⅱ 级 ( 住院治疗 )：ⅡA 级( 需要一次计划外手术 )，ⅡB 级 ( 需要多次计划外手术 )；Ⅲ 级 ( 放弃生长棒治疗 ) 和 Ⅳ 级 ( 死亡 )。其中 Ⅰ 级主要包括肺部感染、伤口感染或愈合不良、植入物皮下突出、冠状面失代偿 ( 如曲轴现象 ) 和矢状面失代偿 ( 如 PJK )，Ⅱ 级并发症包括内固定移位、断钉、断棒等。

七、统计学处理

采用 SPSS 18.0 软件进行统计学分析。统计围术期和随访期间并发症的种类和发生率。根据是否发生并发症将患儿分为两组，计量资料采用表示。使用独立样本t检验比较两组间临床、手术和影像学变量，使用配对t检验比较组内术前、术后及随访时影像学参数，计数资料比较采用χ2检验。对可能导致并发症发生的相关因素进行单因素分析：患儿的年龄、性别、主弯 Cobb’s 角、撑开次数、内固定类型、生长棒直径等，对其中有统计学意义的因素再代入多因素 Logistic 回归进一步分析潜在的危险因素。P< 0.05 为差异有统计学意义。

结 果

一、手术情况

80 例共接受 432 次手术，其中 352 次为撑开延长手术，平均每例撑开 ( 4.4±1.7 ) 次 ( 2～8 次 )，平均撑开间隔时间为 ( 11.0±2.3 ) 个月 ( 8～12 个月 )，平均随访时间 ( 56.6±22.2 ) 个月。在末次随访时，有 36 例 Risser 征达到 1 级及以上；15 例完成生长棒治疗，其中 14 例接受终末融合手术，1 例行第 5 次撑开术后随访 2 年，未再行撑开手术。

二、治疗效果

本组患儿初次置入术前主弯 Cobb’s 角为 ( 75.9±17.8 ) °，置入术后主弯 Cobb’s 角为 ( 40.4±10.2 ) °( 矫正率 46.8% )，末次随访时主弯 Cobb’s 角 ( 44.6±15.5 ) ° ( 矫正率 41.2% )。T1～S1高度由初次置入术前 ( 24.7±3.3 ) cm，增加至术后 ( 27.8±4.1 ) cm，末次随访时增加至 ( 32.9±4.3 ) cm。T1～12高度由术前( 14.8±3.1 ) cm 增加至术后 ( 16.7±3.0 ) cm，末次随访时增加至 ( 19.9±4.8 ) cm。胸椎后凸角在初次术后明显减低，但在后续反复撑开过程中有轻度增加。

三、并发症种类及发生率

如表 1 所示，本组 80 例中，共 38 例出现 59 次并发症，并发症发生率为 47.5%，平均每例发生1.6 次。其中与内固定相关的并发症包括断棒 13 例( 21 次 )，滑棒 1 例次，螺钉拔出或松动 9 例次，内固定皮下突出 1 例次。此外还有 18 例次 PJK 和 1 例次 DJK，5 例次冠状面失代偿，3 例次伤口感染 ( 均为浅表感染 )。撑开手术前发现的内固定相关并发症在撑开手术中予以翻修，如断棒、滑棒等，随访期间发现的并发症以计划外手术及时纠正，冠状面失代偿、矢状面交界性后凸等予以密切随访观察，严重者建议佩戴支具治疗。伤口感染者予以定期清创换药处理。28 例次并发症为 Ⅰ 级，31 例次并发症为 ⅡA 级，在这个队列中没有发生 ⅡB 级、Ⅲ 级和Ⅳ 级并发症。

四、并发症组和无并发症组临床资料与影像学比较

并发症组和无并发症组患儿临床资料与影像学结果对比见表 2。两组患儿性别构成、随访时间、病因学等方面的差异均无统计学意义 (P> 0.05 )，但并发症组初次置入手术年龄显著小于无并发症组、撑开次数显著多于无并发症组。同时，使用单棒、4.5 mm 生长棒的患儿并发症发生率显著高于使用双棒、5.5 mm 生长棒的患儿。并发症组术前主弯Cobb’s 角和胸椎后凸角均高于无并发症组，差异有统计学意义 (P< 0.05 )，术后两组患儿均呈现主弯Cobb’s 角和胸椎后凸角显著改善，末次随访时又略有增大。而两组术前、术后及随访时近端交界角和腰椎前凸角的差异均无统计学意义 (P> 0.05 )。

五、并发症的危险因素分析

表 3 中，单变量分析结果两组间差异有统计学意义的参数有：初次置入年龄、内固定类型、撑开次数、生长棒直径和术前主弯 Cobb’s 角 (P<0.05 )，其余参数差异无统计学意义。将上述单因素分析有统计学意义的变量进一步代入 Logistic 回归模型进行逐项剔除，结果如表 4 所示：术前 Cobb’s角 ≥ 80°、使用单棒和撑开次数 ≥ 6 次是发生并发症的危险因素。典型病例见图 1。

表 1 并发症发生情况Tab.1 Classifications and complication rates

表 2 无并发症组与并发症组的临床及影像学结果比较Tab.2 Comparison of clinical and radiographic data between non-complication group and complication group

表 3 无并发症组与并发症组等级计数资料比较 ( 例 )Tab.3 Variables compared between non-complication group and complication group ( case )

表 4 生长棒治疗 EOS 术后发生并发症的 Logistic 回归结果Tab.4 Logistic regression analysis identified risk factors of complications

讨 论

过去的 20 年里，通过脊柱融合手术治疗 EOS的理念已经逐渐被非融合内固定的理念取代。越来越多的证据证明，生长棒技术通过治疗期间间歇性延长内固定结构，可以在矫正脊柱侧凸的同时允许脊柱的生长和胸廓的发育。Akbarnia 等[7]报道使用双侧生长棒技术治疗 EOS，主弯 Cobb’s 角从术前的 82° 改善至初次置入手术后的 38°。陈忠辉等[8]回顾性分析了 21 例接受生长棒治疗的后凸型 ( TK >50° ) EOS 患儿，发现主弯 Cobb’s 角由术前 74.4°改善至术后 42.2°，TK 由术前的 66.4° 改善至术后43.7°。Thompson 等[9]研究了 28 例 EOS 患儿，发现单棒组平均 Cobb’s 角矫形率为 36%，末次随访时T1～S1较术前增长 7.6 cm；而双棒组平均矫形率为71%，末次随访时 T1～S1平均增长 12.1 cm。本研究结果与既往文献报道一致，80 例主弯 Cobb’s 角由初次置入术前的 75.9° 减少至置入术后 40.4°，末次随访时平均为 44.6°；T1～S1高度和胸椎高度分别由初次术前的 ( 24.7±3.3 ) cm 和 ( 14.8±3.1 ) cm，增加至初次术后 ( 27.8±4.1 ) cm 和 ( 16.7±3.0 ) cm，末次随访时增加至 ( 32.9±4.3 ) cm 和 ( 19.9±4.8 ) cm。

然而，这种治疗从初次手术到终末融合需要持续数年，在此期间脊柱不断生长，往往需进行多次撑开手术，这也造成了生长棒手术较高的并发症发生率。本研究中，在平均 4.7 年的随访中，平均每例患儿进行撑开手术的次数为 4.4 次，47.5% 的患儿发生了并发症。这与既往研究报道的并发症发生率相当。Akbarnia 等[7]首次报告的 23 例接受生长棒治疗的 EOS 患儿中，在平均 4.75 年的随访期间有11 例 ( 48% ) 出现并发症。而 Bess 等[10]回顾分析了140 例接受生长棒治疗的 EOS 患儿，发现平均随访5 年期间共 81 例 ( 58% ) 发生了 177 次并发症，且每增加 1 次手术并发症发生率增加 13%，即生长棒并发症的发生率随着手术次数的增多而增加。

图 1 患儿，男，3 岁，先天性 EOS a～b：术前主弯 Cobb’s 角 72°；c～d：初次生长棒置入术后，双侧 4.5 mm 钛合金棒；e～f：第5 次生长棒撑开术后；g～h：第 6 次生长棒撑开术前，复查发现左侧生长棒断棒；i～j：第 6 次撑开术中将凹侧断棒更换为钴铬钼棒；k～l：末次随访，第 7 次生长棒撑开术后，凸侧远端棒换为长棒并撑开Fig.1 A 3-year-old boy with congenital scoliosis a: Preoperative Cobb’s angle was 72°; b: Images after the index surgery, the rod diameter was 4.5 mm; c: AP X-ray after the fifth distraction surgery; d: Left rod fracture before the sixth distraction surgery; e: The fractured rod was replaced with a Co-Cr-Mo rod; f: The distal rod on the convex side was replaced with a long one in the seventh distraction surgery

生长棒技术的并发症主要包括内固定相关、脊柱形态相关和一般并发症等。Kabirian 等[11]开展的一项多中心研究分析了 379 例接受生长棒治疗的 EOS 患儿，其中 11.1% 出现至少 1 次切口感染，52.4% 的患儿发生内固定相关并发症。而内固定相关并发症主要包括断钉、断棒、螺钉拔出或松动等，文献中报道的发生率为 15%～53% 不等。Sanker 等[12]报道了 36 例接受生长棒治疗的 EOS 患儿，发现 26 例共发生 72 次并发症，包括 18 次断棒和 31 次螺钉或抱钩松动。Yang 等[13]研究了 327 例接受生长棒治疗的病例，其中 49 例共发生了 86 次断棒，发生率接近 15%。本研究中，80 例共发生了13 例 21 次断棒，发生率为 16%。分析其原因可能是由于脊柱在每 2 次手术之间处于相对“锁定”的状态，只有在下次撑开手术时脊柱的生长才得以实现，这段时期局部应力的相对集中常常造成断钉断棒和螺钉拔出等并发症的发生。此外，患儿接受置入手术时年龄较小且发育不成熟，软组织状态和骨骼质量均逊于年龄偏大的患儿，这也增加了发生并发症的风险。

除内固定相关并发症外，脊柱形态相关并发症也不容忽视，这主要包括冠状面失代偿和矢状面失代偿，又以矢状面 PJK 最为常见。生长棒治疗 EOS术后发生 PJK 具体机制尚不清楚，可能的原因包括术中广泛解剖后的椎旁肌肉系统和小关节的损伤破坏了融合节段后部结构的完整性和稳定性，在上段固定椎处放置椎弓根螺钉或抱钩损害融合节段上方的关节囊及韧带，以及在术中对矢状面形态的恢复不足。后方张力带的破坏和近端交界区应力的集中等共同作用导致 PJK 的发生。既往文献报道的发生率因纳入标准、手术方案的差别而各不相同。孙旭等[14]报道了 13 例接受生长棒联合顶椎区截骨治疗的先天性脊柱侧凸患儿，平均随访 3.5 年后仅 1 例( 7.6% ) 发生 PJK。Chen 等[15]将 40 例接受生长棒治疗的患儿分为后凸组 ( 胸椎后凸 > 50° ) 与非后凸组( 胸椎后凸 < 50° )，平均随访 4.7 年后，发现后凸组PJK 发生率 ( 28.6% ) 显著高于非后凸组 ( 15.8% )。而在生长棒治疗 1 型神经纤维瘤病 ( neurofibromatosis type 1，NF-1 ) 合并脊柱侧凸患者时，研究结果显示在术后平均随访 54 个月的时间段内 PJK 的发生率高达 37.5%[16]。本研究纳入的 80 例 EOS 患儿中，有 18 例 ( 22.5% ) 发生了 PJK。其中有 8 例发生在第1 次撑开手术后，6 例发生在生长棒初次置入术后6 个月内，4 例发生在第 2 次撑开手术及以后。大多数学者认为虽然 PJK 在生长棒术后有较高发生率，但往往只是一种影像学表现，很少对患者的预后和生活质量造成影响。即使对其进行手术干预，将近端内固定延长，也很难保证后续的治疗过程中不会再次发生。因此 PJK 可以在随访中密切观察、在终末手术时予以矫正，而不需要在撑开手术时进行特殊处理。

既往的研究中报道了一些生长棒治疗 EOS 术后发生并发症的危险因素，包括初始手术年龄[10,17]、术前主弯 Cobb’s 角过大[18]、术前过度胸椎后凸[17-19]、使用单棒[15,17,19]和撑开间隔过长[18,20]等。本研究中，术前主弯 Cobb’s 角 ≥ 80°、使用单棒和撑开次数 ≥ 6 次是发生并发症的独立危险因素。在应用钉棒系统进行脊柱侧凸矫形时，钉棒长期处于高负荷状态，承受着强大的撑开力和旋转力，使用单棒作为内固定时，由于生物力学强度不足，若出现受力不均衡常会导致整个内固定系统的失衡造成断钉断棒的结果，而双侧生长棒的使用可以有效地消散这种机械应力。笔者的经验是在客观条件允许下应尽量使用双棒，同时在置棒前应对生长棒进行预弯，使之与矢状面形态尽量匹配以达到分解局部应力的目的。也有研究表明术中避免生长棒过度撑开也可降低该类并发症的发生风险。

由于 EOS 患儿年龄较小，通常生长发育情况和软组织条件较差，且生长棒放置位置表浅，需要多次手术撑开，伤口感染的概率大大增加。此外，反复的撑开操作也增加了并发症发生的风险。本研究发现当撑开次数 ≥ 6 次时，并发症的风险明显增加。Elsebai 等[21]回顾性分析了采用近端抱钩锚定结合远端椎弓根螺钉固定的 23 例 EOS 患儿，所有患儿至少撑开 4 次，在随访期间发现部分患儿远端螺钉明显向下移位。此外，Shah 等[22]对 43 例接受生长棒治疗的 EOS 患儿进行了 3.5 年的随访，平均撑开 6.4 次，发现 PJK 的发生率与撑开次数呈正相关。Bess 等[10]则报道当患者接受第 7 次手术时，发生并发症的风险为 49%，第 11 次手术时风险增加到80%。

本研究有两个局限性。首先，这是一项回顾性研究，入选病例病因学纷杂，随访时间较短；另外，由于患儿年龄较小，无法通过问卷的形式评估并发症对患儿心理方面的影响。尽管如此，本研究所有患儿来自同一中心，采用了相同的手术策略从而减少了手术方式的影响，确保了手术结果的一致性。

综上所述，采用生长棒技术治疗 EOS 可获得满意的矫形效果。但该技术有较高的并发症发生率，会影响手术疗效及患儿生活质量，需要脊柱外科医生足够重视。术前主弯 Cobb’s 角 ≥ 80°、使用单棒和撑开次数 ≥ 6 次是发生并发症的独立危险因素。在术前综合评估患儿冠、矢状面形态，术中尽量避免易造成并发症的危险因素，在发生并发症时密切观察并及时干预，这样才能使 EOS 患儿获得满意的临床疗效。