经伤椎置钉治疗胸腰椎骨折的研究进展

郭钟义，马 俊，黄亮亮，康 辉*

1.武汉科技大学医学院，武汉 430065

2.中国人民解放军中部战区总医院骨科，武汉 430070

胸腰椎骨折是脊柱骨折的常见类型，其治疗方法分为非手术治疗和手术治疗［1-2］。随着影像学、生物力学研究的不断深入及椎弓根螺钉技术的不断发展，后路椎弓根螺钉内固定术已成为治疗胸腰椎骨折的经典术式；其中以跨伤椎短节段固定应用最为普遍。传统的跨伤椎短节段固定是在骨折椎体的头侧和尾侧2个椎体置入椎弓根螺钉，靠纵向撑开力来恢复被压缩椎体的高度，促使骨折椎体复位。但由于螺钉承受的应力较大，抗旋转能力差，导致术后患者卧床时间长，并发症发生率高，远期可能发生伤椎高度丢失、后凸矫正角度丢失、内固定失败等情况［2-4］。有学者提出延长固定节段来减少每枚螺钉的应力，增加固定的稳定性，但是随着固定节段的增加，脊柱的活动单元减少，导致脊柱活动度降低，发生平背畸形等，加快了邻近节段的退行性变［5-6］。以上不足使跨伤椎固定在临床应用受到了一定限制。为降低并发症发生率，经伤椎置钉技术应运而生。本文从经伤椎置钉治疗胸腰椎骨折的可行性、方式、适应证等方面展开分析，并总结亟待解决的问题，综述如下。

1 经伤椎置钉的可行性

1.1 解剖学及影像学

椎弓根是脊柱最坚固的部分，其后部基本全是皮质骨，仅中心有少量松质骨。Pelletier等［7］的生物力学研究发现，椎弓根皮质骨在保护松质骨方面起着较大的作用，同时也对抗拔出力有贡献。去除皮质后，椎弓根拔出负荷减少约1 100 N，不仅降低了抗拔出强度，且进一步削弱了椎弓根螺钉的固定作用。这是椎弓根螺钉广泛应用于胸腰椎骨折的一个重要依据。胸腰椎损伤时常引起椎弓根骨折，吴卫平等［8］通过分析骨折椎体的影像学资料，将胸腰椎骨折分为3型（Ⅰ型，关节突骨折涉及椎弓根；Ⅱ型，椎弓根骨折；Ⅲ型，椎弓根与椎体结合部骨折），并发现临床上Ⅰ型和Ⅲ型骨折占大多数，且Ⅰ型和Ⅲ型骨折椎弓根完整，不影响置钉路线；Ⅱ型骨折为置钉禁忌证。胡海刚等［9］对56例椎弓根骨折的影像学资料进行统计分析，Ⅰ型、Ⅲ型共占96.4%，采用经伤椎置钉治疗临床效果良好，Ⅱ型置钉风险较大，不予置钉。综上，大部分情况下经伤椎置钉在临床上可行。

1.2 生物力学

跨伤椎与经伤椎短节段固定相关研究发现，虽然经伤椎短节段固定需要更长的手术时间，但在出血量和手术创伤方面二者无明显差异；经伤椎短节段固定不仅分散了椎弓根螺钉的应力，增加了内固定的载荷能力及稳定性，显著降低了内固定的松动率、断裂率和椎体前缘高度丢失率，且由于降低了内固定系统的悬挂效应，迟发型脊柱后凸畸形、矫正度丢失现象明显减少［3，6，10-12］。与跨伤椎长节段固定相比，经伤椎短节段固定不仅能够获得与长节段固定相同的稳定性，而且保留了更多的运动单元，减少了邻近节段退行性变的发生［13］。Norton等［14］的体外生物力学研究发现，骨折椎体在置入2枚椎弓根螺钉后，其屈伸时的刚度增加了31%，内固定棒的应力也显著增加。经伤椎置钉具有良好的生物力学优势，近年来广泛应用于临床，并取得了满意的效果。

2 经伤椎置钉技术

2.1 螺钉长度

在椎弓根螺钉长短选择方面，各学者观点不一。王俊等［15］报道，螺钉置入伤椎后，虽然起到内固定作用，但伤椎在撑开复位时也受到了阻力，螺钉置入越深阻力越明显。另一方面，螺钉对骨折块产生向前或向四周推挤的作用，螺钉过长可引起骨折块向后移位进入椎管。常锐等［16］也认为，短螺钉较长螺钉能更好地矫正椎体形态，复位效果良好，可增加内固定的稳定性。相反，陈德纯等［17］认为，长螺钉较短螺钉更有优势，长螺钉的撬拨作用能更好地恢复椎体高度，特别是对椎体前柱的撬拨作用力更强，同时螺钉可以填充复位后椎体松质骨空腔，增加椎体的内容积，减少伤椎复位后的空壳样改变，骨折更易愈合。王海峰等［18］的研究发现，长螺钉在伤椎骨折复位维持方面明显优于短螺钉。通常来说，螺钉越长，提供的轴向抗拔出力越大，稳定性越好。但项良碧等［19］发现，螺钉的长度由占椎体的80%增至100%时固定强度的增加并不明显，且螺钉的弯曲力会随之增加，有造成螺钉早期疲劳甚至断裂的可能。杜炜等［20］也证实了这个观点，虽然螺钉长度由占椎体的80%增至100%时最大抗拔出力增加，但是椎体在前屈、后伸、左右侧曲 4 个方向的活动度大大降低。因此，目前临床上多认为螺钉长度达椎体的80%较为适宜。笔者认为，在条件允许的情况下尽可能地选择长螺钉，提供更强的轴向抗拔出力和稳定性，同时在手术过程中也应特别注意螺钉不能过长，以免突破椎体前壁，造成椎体前方神经、血管或脏器等重要组织的损伤；但螺钉也不能太短，否则会加大内固定后负荷，不仅恢复不了椎体高度，还极易造成螺钉松动、滑脱、断裂；应结合骨折患者的影像学资料对钉道进行个体化设计，结合术中透视进行个体化精准置钉。

2.2 置钉角度

正常椎体椎弓根螺钉的置入方向在矢状面有水平、斜上及斜下3种选择。但在伤椎则不同，张亮等［21］对18例Denis B型胸腰椎爆裂性骨折患者进行影像学研究发现，伤椎椎体下半部、下终板多完整，且伤椎下位椎间盘无明显损伤，形态完整；伤椎椎体上缘压缩，斜上进钉时易影响骨折块复位，因此，临床上多采取水平置钉。Su等［22］对56例胸腰椎骨折患者的影像学资料研究发现，伤椎上终板骨折比下终板骨折更为常见，椎弓根位于椎体中上部，平行终板水平置钉螺钉会进入骨折区域，可能会影响椎管内骨折块复位或出现固定强度不足等，影响骨折愈合。为了避免螺钉进入骨折区，多采用短螺钉，但螺钉太短又会导致螺钉松动、断裂、滑脱等并发症。为了避免上述矛盾，近年来，有了经椎弓根斜向下置钉的报道。康辉等［23］根据Denis B型胸腰椎骨折特点，采用经伤椎斜向下长螺钉置钉，避开骨折区域，将螺钉斜向下置入椎体相对完好的区域，并取得了满意的临床效果。谭磊等［24］通过生物力学研究发现，斜向置钉在前屈、后伸时的应力明显小于水平置钉，提示经伤椎斜向下置钉较水平置钉能更均匀地分担载荷，避免应力集中，有效预防断钉、退钉等内固定失效的发生。在临床实践中，平行终板置钉多见于经皮椎弓根螺钉内固定术，因为此术式通道较小，不能在直视下进钉，导致头倾、尾倾角度范围变化不能太大，限制了进钉方向。而有骨折块突入椎管、神经受压损伤的胸腰椎爆裂性骨折，需要进行切开复位内固定，开放手术全程在直视下操作，斜向置钉相对容易可行。胸腰椎骨折的类型较多，制订手术方案时应仔细分析患者影像学资料，根据骨折具体情况个体化设计，置钉时避开伤椎骨折区域，以免螺钉影响骨折块复位，同时尽可能采用长螺钉以增加生物力学强度。

3 适应证

不论长螺钉还是短螺钉，水平置钉还是斜向置钉，应严格把握经伤椎置钉的适应证，对伤椎进行影像学分析，明确骨折情况，特别是要对椎弓根的完整性进行评估。根据载荷分享评分（LSC）和胸腰椎损伤分类及严重程度评分系统（TLICS），后路内固定手术应满足LSC≤6分及TLICS≥5分。对于仅一侧椎弓根完整的患者，单侧经伤椎置钉仍有积极的意义［25-26］。

有学者采用附加经伤椎固定的后路4钉单节段固定治疗胸腰椎骨折，该方式在复位及固定效果方面与短节段固定无明显差异，但手术时间短，出血量少，最大限度地保留了脊柱运动节段，降低了长节段固定导致的顽固性腰痛、相邻节段退行性变及脊柱不稳的发生率，有利于骨折愈合［27］。目前，临床上对此方式的报道较少，可能与其严格的适应证有关。经伤椎置钉适应证［27-28］：①单椎体损伤且伤椎椎弓根完好；②伤椎至少一侧终板完整；③椎体压缩比不超过2/3；④椎管内占位少，无需椎板减压。骨质疏松患者的椎弓根达不到固定所需的握持力和刚度，为此术式的禁忌证；Ⅱ型椎弓根骨折移位的骨折亦不适合经伤椎置钉。

4 问题及应对

4.1 空壳现象

前中柱压缩较重的胸腰椎骨折复位后，虽然伤椎高度及外形基本恢复，但椎体内的骨小梁结构难以复原，椎体内空虚而出现腔隙及骨缺损区域，即为空壳现象。有研究报道，经伤椎置钉与空壳现象无明显相关性，但术中过度撑开复位会加重空壳现象的程度，而术前椎体压缩率是空壳现象发生的主要影响因素［29］。另一方面，合并骨质疏松症是术后出现空壳现象的独立危险因素（OR=2.723）［30］。有效处理胸腰椎骨折复位后的椎体空壳现象，是保证远期效果的重要环节。钟泽莅等［31］运用Mimics软件计算术后空壳体积与伤椎体积比值发现，当比值超过10%时，空壳不愈合率高，远期易出现椎体复位高度丢失，残留慢性腰背痛。为了减少空壳现象的发生，胡海刚等［32］选择短节段钉棒固定联合伤椎椎体成形术或伤椎植骨来治疗胸腰椎骨折，该术式相对简单，同样能减少空壳现象的发生，降低迟发性后凸畸形的发生率。目前，临床上多采用经椎弓根植骨，植骨材料为自体骨、异体骨或人工骨等。叶晶华等［33］通过一期后路内固定术、二期前路骨折椎体次全切除术并钛网植骨解决骨折复位后的空壳现象，疗效良好，但此方式复杂，不便于临床实施。对于年龄较大的患者，尤其是老年女性患者，由于骨质疏松、骨脆性增加、成骨细胞量降低及内固定术后的骨重建过程中骨生成与骨流失呈负平衡，导致骨小梁疏松、骨皮质变薄，骨修复能力明显减弱，即使植骨也难以提供良好的生物力学稳定性。对于此类情况，有学者建议在进行短节段内固定的同时，辅助椎体后凸成形术，采用骨水泥填充复位后形成的空壳，维持脊柱的稳定性［33-34］。空壳现象影响了脊柱的稳定性，增加了后期椎体高度丢失、后凸畸形、内固定失败及骨折不愈合等风险。术前椎体压缩程度、骨密度及术中撑开复位情况是空壳现象产生的影响因素，术前应充分评估上述指标，制订相应治疗策略，降低手术失败率。

4.2 胸腰椎骨折合并椎间盘损伤

胸腰椎骨折伴椎间盘损伤十分常见，但目前没有关于椎间盘损伤的专门分型，Sander等［35］基于MRI确定相邻椎间盘的形态学变化和信号改变将其分为4个损伤类别：0级，完好无损；1级，水肿；2级，椎间盘破裂并椎间盘内出血；3级，椎间盘进入椎体、环状撕裂或突出到终板。有学者分析，如果不处理损伤椎间盘，其自身有恢复、退行性变及自发融合3种转归可能，大多数损伤椎间盘都发生了退行性变，这是导致脊柱不稳的重要原因之一［36］。目前，胸腰椎骨折伴椎间盘损伤的治疗存在争议，大部分学者选择不处理椎间盘，少部分学者选择椎间盘切除并植骨融合，但对于什么情况下处理损伤的椎间盘，目前尚无统一定论。Fürdere等［37］的临床研究显示，在椎间盘完整的情况下，即使MRI信号改变也不需要切除椎间盘和椎间融合；对于轻度的信号及形态改变，如引起后凸畸形，应及时行椎间融合；对于明显的信号及形态改变，是椎间融合的明确指征。有研究［37-38］报道，胸腰椎骨折在短节段内固定治疗后存在进行性椎间盘退行性变和爬行现象，且远期后凸畸形主要发生在椎间盘水平，而不是椎体。故客观评价椎间盘损伤程度，积极治疗非常重要。目前，国内外在经伤椎置钉与椎间盘损伤相关性方面的报道较少，尚琦松等［39-40］的研究发现，在椎间盘损伤分级低于3级时，经伤椎置钉并椎体内植骨可通过撑开复位恢复椎间隙高度，使受损椎间盘通过自身修复恢复其原有功能。Verlaan等［40］的一项前瞻性研究发现，经伤椎置钉后椎间盘损伤未继续加重，说明经伤椎置钉对受损椎间盘的恢复有一定的帮助。胸腰椎骨折合并椎间盘损伤在临床上并未受到充分重视，椎间盘高度丢失、椎间隙变窄是造成胸腰椎骨折术后后凸畸形的重要原因，术前结合MRI检查明确椎间盘是否损伤十分必要，对于椎间盘MRI信号明显改变的患者行椎间盘切除并植骨融合可防止远期后凸畸形的发生。

5 小 结

综上所述，经伤椎置钉很大程度上解决了跨伤椎固定存在的问题，为胸腰椎骨折的修复提供了良好的生物力学环境，降低了内固定失败的发生率，可良好地维持伤椎高度、避免发生迟发型后凸畸形，最大程度保留运动节段，减少顽固性腰背痛的发生率。术前应充分研究患者影像学资料和骨折实际情况，对钉道方向个体化设计，确定螺钉长度，进行个体化精准置钉，以保证椎体的活动度，获得最佳的固定强度 。对于合并椎间盘损伤及术后出现的空壳现象，虽然目前没有统一的处理标准，但术前影像学评估椎间盘是否损伤、椎体压缩程度及骨质疏松程度，术中适当撑开，合理复位，术后对症支持治疗是十分必要的，同时更需要临床工作者进一步探讨以不断完善对其的治疗方式。