参考骨质移行转换点改良椎弓根螺钉置入法行腰椎内固定术

吴 瑞，丛 波，姜传杰，于建林，周纪平，杨 凯，杨永军

山东省文登整骨医院脊柱一科，威海 264499

经椎弓根螺钉内固定技术应用于临床已有数十年，自20世纪50年代Harrington系统发明至今，已广泛应用于脊柱相关疾病的治疗，为脊柱提供前、中、后三柱固定，可在三维水平获得矫正及稳定效果［1-3］。影响内固定稳定性的因素很多，包括置钉点的选择及置钉的方向和深度等。置钉点选择精准与否，对于置钉的成功率乃至内固定系统的稳定性、安全性有较大影响，不精准甚至可导致手术失败［4］。目前临床应用较多的置钉点选择方法有十字交叉法、峡部法、乳状突法等［5］。徒手置钉法存在一定失误率［6-7］，术中导航系统、手术机器人系统的出现较大提高了置钉的准确性［8-10］，导航系统的昂贵价格一定程度上制约了其在基层医院的应用。如何提高徒手置钉的准确率是困扰众多脊柱外科医师的问题。本研究旨在探讨采用以骨质移行转换点为参考标志的改良椎弓根螺钉徒手置钉法行腰椎内固定手术的疗效，以期为临床应用提供参考，现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

纳入标准：①符合《外科学（第8版）》［11］中相关诊断标准的腰椎椎间盘突出症、腰椎椎管狭窄症、腰椎压缩性骨折、腰椎爆裂性骨折；②初次行内固定手术；③手术椎体及椎弓根无明显感染、结核及肿瘤破坏；④不存在因椎弓根变异或缺失等原因导致螺钉无法置入；⑤配合并耐受手术。按照上述标准，2017年1月—2018年3月，采用椎弓根螺钉内固定术治疗腰椎疾病患者60例，采用随机数字表法分为2组，每组30例，改良组采用骨质移行转换点为参考标志徒手置钉，对照组采用传统方法徒手置钉。改良组男14例、女16例，年龄为（40.27±12.87）岁，其中腰椎椎间盘突出症10例、腰椎椎管狭窄症8例、腰椎压缩性骨折4例、腰椎爆裂性骨折8例；对照组男17例、女13例，年龄为（39.60±13.07）岁，其中腰椎椎间盘突出症9例、腰椎椎管狭窄症9例、腰椎压缩性骨折5例、腰椎爆裂性骨折7例。2组患者术前一般资料差异无统计学意义（P＞ 0.05），具有可比性。患者术前均签署知情同意书，所有手术均由同一组医师完成，螺钉置入由同一位置钉经验丰富的高年资医师完成。

1.2 手术方法

改良组患者全身麻醉后取俯卧位，常规腰椎后正中入路，显露腰椎小关节及横突。显露完成后进行应力分析，依据Wolff定律［12］，在反复应力刺激下，骨小梁可以形成强度和硬度增强的骨性结构，椎板和棘突的应力沿椎板向外上方向的椎弓根处传导，在椎板外下缘形成增厚增强的应力线骨嵴（图1），其骨嵴的末端，即与上关节突的交点与椎弓根内侧骨质形成移行转换点；同理，关节面的应力向椎弓根上边界的骨质产生应力传导，关节面中心区的坚硬骨质与椎弓根上侧骨质形成移行转换点；胸腰椎的横突或副突下部的应力向椎弓根下侧的骨质产生应力传导，胸腰椎横突或副突下部与椎弓根下侧骨质形成移行转换点；横突上缘根部的应力向椎弓根上半部分的外边界进行传导，横突上缘根部与椎弓根上部的外侧骨质形成移行转换点。上述4处移行转换点可作为椎弓根置钉路径的内、上、下、外侧的边界（图2）：椎弓根内侧边界为椎板骨嵴末端，椎弓根上边界为关节面上、下方向的中点，椎弓根外侧边界为横突上缘根部，椎弓根下边界为副突或横突下缘。术中置钉时可参考4处移行转换点，在边界内确定置钉点，一般选择外上象限2 ～ 3点方向进行椎弓根螺钉置入。根据患者术前影像学资料对进钉点进行个性化调整，对于退行性变或增生较严重的患者可用咬骨钳咬除增生骨质，明确解剖边界。上关节突的应力向椎弓根上部移行，上关节突的力量被椎弓根上部骨质承载，小关节面与椎弓根上部骨质形成了力量转换，因此，小关节面的平面角度与椎弓根上部承载的核心骨质的角度接近90°，在置钉时可利用这种关系来确定置钉的矢状面角度。

图1 L3标本置钉点Fig. 1 Screw placement point in L3 specimen

图2 移行转换点Fig. 2 Transition points

对照组麻醉方式和体位同改良组，采用Weinstein法［5］选择进钉点，咬骨钳咬除进钉点部分骨质，椎弓根探针旋转并向前推进，进针方向及深度依据术前影像学资料及术中体位进行调整。

1.3 疗效评价

术后所有患者采用CT多平面重建（MPR）对螺钉进行椎弓根层面扫描，采用Neo分级［13］评估螺钉位置。0级，螺钉位置无偏差；1级，螺钉一侧螺纹突破椎弓根皮质≤50%；2级，螺钉一侧螺纹突破皮质＞ 50%，另一侧未突破皮质；3级，螺钉突破皮质。2级及以上视为为螺钉偏出，由同一放射科医师进行独立评价。

1.4 统计学处理

采用SPSS 22.0软件对数据进行统计分析，符合正态分布的计量资料以±s表示，2组螺钉位置准确性比较采用独立样本t检验；以P＜ 0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

所有手术顺利完成。改良组共置入椎弓根螺钉154枚，其中0级136枚、1级12枚、2级6枚，置钉准确率为96.10%；传统组共置入椎弓根螺钉150枚，其中0级122枚、1级11枚、2级14枚、3级3枚，置钉准确率为88.67%；2组置钉准确率差异有统计学意义（P＜ 0.05）。改良组典型病例影像学资料见图3。

图3 改良组典型病例影像学资料Fig. 3 Imaging data of a typical case in modified group

3 讨 论

腰椎内固定术的传统置钉方法对常用解剖学标志（横突、乳突等）的判断要求较高［5，7］，但实际操作过程中，患者个体差异较大，如横突发育异常、横突肥大等［14-16］。笔者结合术前CT与术中实际操作发现，横突与椎弓根层面相对位置并不固定，时有偏上或偏下，在年龄较大的患者中常常因增生较重、解剖学标志不明确而影响置钉位置的判断。椎弓根螺钉的置入要求三维空间中的正确通路及矢状面及水平面的正确角度，沿椎弓根长轴安全到达椎体内。本研究组结合临床经验与尸体解剖研究，发现4处骨质移行转换点受个体差异及年龄的影响较小，在尸体标本中，腰椎骨嵴出现率达93.3%［14］，可作为一个比较可靠的标志点来指导置钉。

术中通过应力分析确定椎弓根4个边界，相比传统置钉方法更为安全。从解剖结构上来看［14，17］，椎板，上、下关节突及横突受到来自后外方的应力，均集中于椎弓根的方向并传导，来自椎板的应力向外上方传导并在椎板外侧形成应力线骨嵴，应力沿骨嵴向椎弓根内侧传导，并与椎弓根内侧坚硬的骨嵴相延续。因此，可通过此应力线骨嵴末端判断椎弓根的内侧边界，从而指导置钉点的选择。另一处应力集中点为关节突关节面［18］，通过关节面的应力传导必会经过椎弓根并向前传导，上关节突的应力沿椎弓根上方传导，下关节突的应力沿椎弓根下方传导。横突根部上、下边是应力传导后形成的骨质转换点，均可作为椎弓根外侧及椎弓根下方的标志点指导置钉。患者的体位因素也是置钉过程中不可忽视的一点，摆放体位时，患者腰椎的前屈或后伸都会对螺钉置入方向产生影响，置钉时一定要将该因素考虑在内，一般情况下垂直椎板方向进钉较为安全，根据进钉点差异适当调整置钉角度。

随着技术的发展，影像导航系统辅助置钉［19］、机器人辅助置钉［20］、3D打印导航模板辅助置钉［21］等均可有效提高椎弓根螺钉置入的准确性及安全性，但因设备及经济方面等因素限制了其在基层医院的应用及发展。本研究提出的置钉方式通过对解剖学标志的辨认，在不增加患者经济负担的情况下提高了置钉的准确性及手术的安全性，具有良好的临床推广价值。