腰椎经棘突后正中椎管切开复位术的解剖学研究及临床应用

王润培，张恒柱，王晓东，李育平，严正村，余磊

切开椎板是切除椎管内肿瘤的必要步骤，目前主流的手术方式包括全椎板切除、半椎板切除、椎板切除复位等，各种方式有其适应证和局限性[1-4]。2004年匈牙利塞姆维斯大学附属医院的Vajda教授[5]报道了一种新型的椎板打开方式——正中椎板切开复位术。该术式是将棘突沿正中切开，然后用专用的两把椎板撑开器于上下两端撑开至可操作的空间，通过该入路进行椎管内手术操作。该技术被用于椎管内肿瘤的切除手术，在尽可能地保留脊柱结构完整性和稳定性的同时，达到肿瘤切除的目的[6]。腰椎椎体高大，上承胸椎，下接骶椎，是身体应力的高度集中部位[7]。因此，腰椎术后并发脊柱失稳或畸形的风险也将越大[8]。本课题组既往的研究表明，采用经棘突正中椎板劈开复位术行腰椎椎管内肿瘤切除手术，取得良好的疗效[9-11]。但椎板撑开多少是安全且有效的，目前尚无从基础解剖到临床应用的研究报道。本研究通过对新鲜冰冻尸体的解剖实验，对采用经棘突后正中椎板劈开复位术进行腰椎椎管内手术时，椎板撑开宽度的有效性及安全性进行量化分析；并报告1例应用该术式行腰椎椎管内肿瘤切除手术的临床典型病例；旨在为该技术的临床应用提供更好的解剖标志参数和理论指导。

1 材料与方法

1.1 设备及仪器 高清数码相机(Nikon COOLPIX S570)；椎板撑开器(德国Medicon医疗器械生产有限公司)；脊柱手术显微器械(复旦大学医学院解剖实验室提供)；高速磨钻，铣刀(美国美敦力公司)；显微镜(德国蔡司公司)；C臂X光机，CT机(美国通用电气公司)；游标卡尺(无锡锡工量具有限公司)；克氏针(苏州吉美瑞医疗器械股份有限公司)。

1.2 实验标本 新鲜冰冻成人尸体标本9具。其中男5例，女4例；年龄24～68岁，平均(46.67 ± 14.71)岁。死者的死亡原因明确，生前无骨质疏松、腰椎手术史，腰椎及其附着韧带、肌肉等组织保留完整，皮肤完好；且经X线摄片检查排除脊柱畸形、骨质疏松、脊柱骨折等。

1.3 方法

1.3.1 模拟手术 基于本研究前期研究成果[9-11]，将标本的椎板撑开宽度设定为8、10、12 mm。应用随机数字表法将9具新鲜冰冻尸体标本随机分为8、10、12 mm三组，每组3具标本，进行经棘突后正中腰椎椎管切开复位手术模拟操作与观察。标本取俯卧位，以相邻两个腰椎为目标节段，采取后正中入路做一纵行直切口，逐层切开皮肤、肌肉、棘上韧带，显露棘突尖部。在不剥离棘上韧带以及棘突两侧韧带、肌肉的附着支点的前提下，以颅骨铣刀自目标腰椎棘突间向上下两端纵行切开，形成约3 mm骨缝。咬除黄韧带及脂肪组织，显露硬脊膜。置入两把撑开器撑开椎板至目标等级宽度。然后进行显露，在腰部沿中线切开硬脊膜约3～4 cm，并向双侧悬吊牵开，探查马尾神经，再严密缝合硬脊膜等。记录模拟手术完成情况和硬膜缝合所需时间(图1)。同时，每个宽度组随机选取1具标本在术前、铣开后、撑开时及术后行腰椎CT扫描和三维重建，观察椎管切开复位术后腰椎有无椎板或椎弓根骨折，以及有无关节囊撕裂(图2)。

A：定位L2～3，切开皮肤及皮下组织，悬吊皮肤暴露棘突尖部；B：用铣刀缓慢磨开上下两个棘突，咬除黄韧带，暴露硬脊膜囊；C：棘突被铣刀磨开后形成约3 mm的缝宽；D：缓慢放入撑开器，并缓慢撑开至10 mm缝宽；E：调整显微镜视角，可观察到左侧边神经根鞘；F；再次调整显微镜视角，可观察到右侧边神经根鞘；G：切开后方硬脊膜囊并悬吊后，可观察到马尾神经束；H：调整显微镜视角后可观察到左侧神经根进入左侧椎间孔；I：再次调整视角后可观察到右侧神经根前进入右侧椎间孔；J：显微镜下缝合硬脊膜；K：硬脊膜缝合后缓慢取出椎板撑开器，两侧椎板依靠自身弹性自然回复，缝宽缩小为约6.0 mm；L：逐层缝合各层至皮肤

A：术前CT三维重建；B：铣开后三维重建；C：撑开至约10 mm三维重建；D：复位后三维重建；E：轴位，铣开后CT扫描；F：撑开后CT扫描；G：复位后CT扫描

1.3.2 解剖观察与测量 对9具尸体标本共45个腰椎节段在各撑开宽度等级下逐级撑开，进行解剖观察与测量，以获得具体的手术相关解剖学参数。在每个等级宽度的条件下，以克氏针刺破硬脊膜囊、脊髓抵达椎管前壁模拟手术视线，并标记克氏针交点及克氏针与椎管内板的交点(图3)。用游标卡尺测量，并计算出对应节段下经棘突后正中腰椎椎管切开复位手术入路的最大可视角度和视线内抵达椎管前壁的最大椎管横径显露宽度等。

可视角度是指术者从不同方向清晰地观察术区内容的角度，即术者视线左极限和右极限之间的角度；最大椎管横径显露宽度是指椎体后壁术者视线左极限点和右极限点两点间的水平距离。视线左极限以克氏针AC模拟，视线右极限以克氏针BD模拟，AC、BD标记克氏针交点以O点标记。以两侧克氏针AC、BD及交汇点(O点)建立一个平面，在平面上形成两个三角形(图3)。根据实际模拟手术过程中游标卡尺测量获得的AC、BD、AB、OC、OD长度值，算得AO、BO长度值，用反三角函数公式计算出最大可视角度∠COD和最大椎管底壁显露宽度CD。术后椎板自然复位宽度是指在颅骨铣刀切开所形成的原始骨缝宽度基础下，完成所有操作后椎板在骨性应力回弹作用下的复位后宽度。

AC、BD：左、右两侧克氏针模拟手术视线；∠COD：最大可视角度；CD：最大椎管底壁显露宽度

1.3.3 腰椎撑开断裂实验 模拟手术后，对9具标本的共计45个腰椎节段进行逐级逐个撑开，直至发生骨折；观察记录骨折发生时的椎板撑开宽度和骨折发生位点。骨折发生位点是指任何椎管环形骨性结构发生断裂骨折的位置，分为椎弓根骨折、椎板骨折及椎体骨折。

2 结 果

2.1 模拟手术中，当椎板撑开宽度至8 mm时，仅能显露、切开和悬吊硬脊膜，无法完成神经探查和硬脊膜缝合等操作。当椎板撑开至10 mm和12 mm时，可通过变换显微镜的观察角度，完成腰椎椎管内手术模拟操作，可顺利完成硬脊膜严密缝合过程。模拟手术共计完成6具标本，其中椎板撑开8 mm组、10 mm组与12 mm组各完成0具、3具和3具标本，完成率分别为0%、100%和100%；且12 mm组与10 mm组相比，操作自由度更大，硬脊膜严密缝合所需时间更短[(11.22±2.25)minvs.(13.58±3.40)min，t=4.240，P=0.036]。8、10、12 mm随机各1例标本行术前、术中、术后腰椎CT扫描和三维重建显示，均未出现椎管骨折及关节囊撕裂。

2.2 3个撑开等级组腰椎各节段的椎管最大可视角度比较 椎板逐级撑开至8 mm、10 mm和12 mm时，腰椎各节段的椎管最大可视角角度(∠COD)见表1。L1、L2、L3、L4、L5、L1～5在撑开宽度8 mm、10 mm和12 mm组的椎管最大可视角角度逐渐增大，差异均有统计学意义(P<0.05～0.001)。

表1 3个撑开等级组腰椎各节段的椎管最大可视角度(∠COD)比较

2.3 3个撑开等级组腰椎各节段的椎管底壁最大暴露宽度比较 椎板逐级撑开至8 mm、10 mm和12 mm时，腰椎各节段的椎管底壁最大暴露宽度(CD)见表2。L1、L2、L3、L4、L5、L1～5在撑开宽度8 mm、10 mm和12 mm组的椎管底壁最大暴露宽度逐渐增大，差异均有统计学意义(P<0.01～0.001)。

表2 3个撑开等级组腰椎各节段的椎管底壁最大暴露宽度(CD)比较

2.4 腰椎撑开断裂实验结果 致使椎管骨性结构发生骨折的椎板撑开宽度为12.34～16.82 mm，平均为(14.56 ± 1.73)mm。发生骨折的位点中，椎弓根的比率占68.9%(31/45)，椎板占26.7%(12/45)，椎体占4.4%(2/45)；以椎弓根骨折的比率最高。

2.5 临床应用典型病例 患者女，53岁，因“腰痛伴右臀部疼痛半年余”于2019年4月1日入院。查体：意识清楚，四肢自主活动和肌力、肌张力正常，双侧下肢跟腱、膝腱反射稍减弱。腰椎MRI检查示，L3水平椎管内髓外硬膜下占位，增强扫描呈均匀强化，考虑神经源性肿瘤(图4)。严格按照以上手术方法切开L2～3棘突及椎板，撑开椎板至约10 mm缝宽，显露并切开硬脊膜。探查见硬脊膜下约0.8 cm×0.8 cm×1.0 cm的囊样肿瘤组织；肿瘤为实性、紫红色、边界尚清、质软，予以完整切除。术区充分、认真止血后缝合脊髓硬脊膜，撤除撑开器，使棘突骨缝自然闭合；逐层缝合棘上韧带、皮下及皮肤；手术结束(图5)。患者术后48 h下床活动，无明显不适；术后腰腿痛症状明显缓解，无新发神经系统症状，无手术并发症。术后病理诊断为脊髓神经鞘瘤。患者于术后1周出院。术后半个月行腰椎三维CT检查未见椎板、椎弓根及椎体骨性结构骨折，术区棘突复位良好，棘突骨缝趋于愈合。术后9个月行腰椎MRI扫描示椎管内肿瘤全切，无肿瘤复发(图6)，门诊定期复査，患者的症状无反复，无脊柱失稳表现。

A：T1WI；B：T2WI，L3水平椎管内髓外硬膜下占位；C：增强扫描，病变呈均匀强化(黄色箭头所指)

A：铣刀铣开棘突；B：撑开椎管，暴露硬膜；C：切开硬脊膜；D：显露肿瘤；E：完整切除肿瘤

A：MRI增强扫描示肿瘤全切，未见肿瘤复发；B：CT三维重建未见椎板、椎弓根及椎体骨性结构骨折；C：CT平扫示术区棘突骨缝趋于愈合(黄色箭头所指)

3 讨 论

合理的椎管手术方式应在满足切除肿瘤、充分减压的同时，尽可能地保护脊柱结构完整性和稳定性[12]。脊柱后部的骨性结构及其肌肉-韧带复合体显著影响着脊柱的稳定性和其应力分布[13-14]。2004年匈牙利塞姆维斯大学附属医院神经脊柱科的Vajda教授首次应用并报道了椎管切开复位技术；结果显示椎板切开自然复位技术治疗多节段椎管内病变具有良好临床疗效，患儿可在手术后第2 d进行活动，术后伤口反应(炎症、疼痛、动作受限等)最小；在术后5～15个月的随访时间里，患儿脊椎术区椎板骨缝趋于完全愈合的平均时间为8.6个月[5]。在此基础上，匈牙利布达佩斯国家神经外科研究所神经外科医生Banczerowski进一步改善了该技术，并将其应用于19例不同病理类型的椎管内肿瘤成年患者，经手术切除肿瘤后所有患者均取得了良好疗效，术后脊柱MRI检查示所有患者均达肿瘤全切或次全切；出院后神经病学和脊柱三维成像随访检查，也均未发现任何这项新手术入路所致的相关不良反应及严重并发症[6]。尽管该术式提供的手术可视空间较小，但是大量的临床应用已证明此术式所形成的手术操作空间能为椎管内后中线病变提供充足的暴露，达到病变切除的要求[6,15-17]。基于目前相关报道，采用经棘突正中椎板切开复位术治疗椎管内病变具有一定的可行性，但椎板具体撑开多少是安全且有效的，目前尚无相关研究报道。本研究依托复旦大学医学院解剖教研室，在新鲜冰冻尸体标本上模拟经后正中切开入路椎板切开复位技术的实际操作过程。发现当椎板撑开至10 mm和12 mm时，可实现硬脊膜清晰显露、切开和悬吊，完成腰椎椎管内手术模拟操作，且12 mm组的操作自由度更大，硬脊膜严密缝合所需时间更短。并同样发现椎板撑开宽度8 mm、10 mm和12 mm组的∠COD、CD逐渐增大，差异均有统计学意义(P<0.05～0.001)。因此，本研究结果初步证实了椎板撑开宽度在10～12 mm时，可安全有效地完成椎管内手术。

继发性骨折是开展经棘突后正中椎管切开复位术必需考虑的重点安全问题，属围手术期并发症，应慎重预防[6,18]。在实施椎板撑开时，椎管内的显露主要靠两侧椎板、椎弓根的弹性位移实现，在椎板撑开宽度逐渐增大时，两侧椎板或椎弓根发生骨折的可能性也就越大。本研究通过对各撑开宽度组的3具尸体标本的腰椎椎体进行CT扫描和三维重建，显示椎板撑开至12 mm时，腰椎关节囊仍保持完好，无变形、位移；也未观察到椎板、椎弓根或椎体等部位继发性骨折的发生。此外，在体9具腰椎标本过量撑开实验，共计45个椎体节段，经测量发现，椎管环形骨性结构骨折时的椎板撑开宽度为12.34～16.82 mm，平均为(14.56 ± 1.73)mm。Arocho-Quinones等研究显示，撑开缝宽在10 mm内无椎板骨折发生，而撑开缝宽15 mm时就会致部分椎体或椎板骨折发生[19]。因此，为减少骨折并发症的发生，在临床应用椎板切开复位术前，对患者的年龄、有无骨质疏松等因素实施筛查是必要的，对于高龄、骨质疏松、骨质结构不良者应慎重选择该手术方式。另一方面，有研究[6]指出该术式虽易发生脊椎棘突骨折，但经院内观察及出院随访，未发现棘突骨折所致的脊椎相关并发症。其原因可能为后正中椎管切开复位术不会破环脊椎后部的韧带肌肉结构，对骨折失稳有反向支持保护作用。而且，有研究[20]证实不合并脊椎椎体骨折的单纯棘突骨折一般对脊椎的稳定性没有影响，采取保守治疗即可。

综上所述，经棘突后正中椎板切开复位术适用于腰椎椎管内手术，具有良好的安全性和有效性。本研究结果表明，椎板撑开宽度10 ～12 mm是相对安全有效的工作距离，在此空间内可以完成肿瘤切除、探查、硬脊膜缝合等显微手术操作。此外，撑开宽度12.34～16.82 mm，其可视为正中椎板切开复位术安全性的一个参考距离。