胸腰椎陈旧性骨折伴后凸畸形的研究进展

李贝贝,于海洋,崔西龙,张伟,张旭

(安徽医科大学阜阳临床学院(阜阳市人民医院),安徽阜阳 236000)

胸腰段后凸畸形是胸腰椎骨折后最常见的并发症之一,患者因非手术、不当手术治疗或内固定去除过早,导致继发后凸畸形[1],表现为顽固性腰背部疼痛,严重时会出现神经脊髓损伤、矢状面失平衡及截瘫等严重并发症,时常伴心肺功能及消化系统障碍,常需手术干预。近年来,后凸畸形截骨矫形术日渐成熟,但选用一种较为理想的术式仍是骨科医生面临的挑战。但目前,学术界尚缺乏对脊柱后凸柔韧性的研究,临床医生常忽视柔韧性对影像学参数的影响。针对脊柱后凸柔韧性的研究,为胸腰段后凸畸形制定更合理的手术方案打开了新的探索领域,具有重要的意义。笔者现针对胸腰椎陈旧性骨折伴后凸畸形的治疗方式、辅助技术的发展,以及脊柱后凸柔韧性对手术方式选择的影响等方面作如下综述,为临床诊疗提供参考。

1 治疗方式

1.1 保守治疗

临床可采用适当的方法延缓其进展,包括:①全身治疗:加强营养,根据病因对症治疗,抗骨质疏松药物增强骨质;②局部治疗:脊柱局部稳定、无明显腰背部疼痛和神经压迫时,可佩戴支具,避免弯腰负重,延缓其进展。但胸腰椎后凸畸形目前尚无有效的非手术疗法。

1.2 手术治疗

1.2.1 柔韧性概念

柔韧性是指肌肉韧带的伸展能力及关节在不同方向的运动能力,其定义尚未统一。传统认为,柔韧性是站立位与其他体位角度的差值,有学者认为,柔韧性是重力和矫形力作用的合力,重力作用可使侧凸角度增大,又称“塌陷”,常用站立位与俯卧位侧凸角度差值来描述;矫形力作用可使侧凸角度减小,又称“还原性”,常在仰卧位时用伴与不伴矫形力作用的侧凸角度差值来描述[2]。此法对柔韧性分解描述,更便于对其精确评价。

1.2.2 术前影像学评估

术前影像学检查对于脊柱后凸畸形患者至关重要,能从冠状面和矢状面等三维角度进行观察,主要包括[3]:①X线片:拍摄时双臂平伸,挺胸抬头。脊柱全长X线正侧位片能从总体观察脊柱后凸畸形的楔变情况及严重程度,测量Cobb角可对其进行量化。过伸/屈位X线片能显示损伤节段及邻近节段是否稳定,推测后凸畸形的柔韧性,预测截骨矫形需纠正后凸的度数。②CT扫描:三维CT重建分辨率更高,能从不同角度清晰显示脊柱细微结构;脊髓造影能确定病变的位置和范围,显示椎管狭窄及神经受压情况;俯卧位CT检查能减少患者因站立时腰背部顽固性疼痛、肌肉韧带僵硬及重力等因素的影响,更精确地反映患者的后凸Cobb角,对手术方案的制定具有重要意义。③MRI:能显示胸腰椎后凸畸形及其神经压迫程度,有助于治疗方案的确定及预后的判断。高分辨率MRI能反映出脊髓的微小改变,对脊柱损伤且有神经脊髓压迫症状的患者十分重要。术前影像学评估对手术治疗的影响越来越受学者的关注,其在确定脊柱的结构特点、固定节段数及截骨级别等方面具有重要意义。

1.2.3 手术的目的及适应证

手术的目的:①通过减压、扩大椎管等恢复脊髓和神经根的容积;②通过截骨矫形术纠正后凸畸形,重建脊柱平衡,缓解腰背部疼痛,改善外观,提高患者生活质量;③通过内固定及植骨融合术稳定脊柱病变节段[4]。手术适应证:①顽固性腰背部疼痛或进行性加重,止痛药物效果不佳;②局部后凸Cobb角>30°的中重度脊柱后凸畸形或有进一步发展;③患者矢状面失衡,影响生活;④压迫脊髓神经。

1.2.4 手术方式的选择

胸腰段后凸畸形多采用截骨矫形术,主要有前方入路、后方入路和前后路联合,手术入路的选择是目前争论的热点。有学者建议,为避免内固定系统负荷过大、假关节形成及后凸畸形的再发,椎体骨折、椎管狭窄和后凸畸形严重时选择前方入路,否则选择后方入路[5]。随着内固定技术的发展和截骨矫形术的进步,不同术式在临床中的应用逐渐增多且效果良好,其中,后方入路因具有操作简单、创伤小、手术时间短、出血量少、视野开阔、减压充分、矫形效果好和术后并发症少的优势,而受广大骨科医生的青睐。

目前,临床主要的截骨术式有Smith-Petersen截骨术(Smith-Petersen osteotomy,SPO)、经椎弓根截骨术(pedicle subtraction osteotomy,PSO)和全椎体切除术(vertebral column resection,VCR)以及改良的截骨矫形术等[6],以SPO和PSO最常见。此后,有学者基于解剖学将截骨矫形术进一步分为I级～VI级。

SPO行单节段截骨可纠正10～15°的后凸[7],手术难度相对小,术中出血量少、创伤小,并发症少,但单节段矫形能力有限,适合于轻度及某些中度脊柱后凸畸形和后凸还原性好的患者。若矫正重度后凸畸形,需进行多节段的SPO截骨方法或采用其他更大矫形能力的截骨方式替代。为了提高其矫形效果,减少相关并发症,有学者对其进行不断改进,其中多节段“V”形截骨又称“Ponte截骨”最受青睐,尽管其在单节段的矫形能力有限,但在多节段能够达到与VCR截骨相似的矢状面脊柱序列矫正效果[8],得到了广泛应用。

PSO对脊髓和神经充分减压,矫形效果佳,单节段PSO可矫正30～45°的后凸[9],主要应用于严重僵硬性后凸畸形,因其具有截骨更彻底、矫形效果更好的优势,而成为目前的主流截骨方式。随着PSO技术的广泛应用,其出血量更多、手术时间更长、创伤更大、神经更易损伤、脊柱过度缩短及内固定断裂的缺点也逐渐显露[10]。有学者发现,后路截骨矫正度数超过40°、脊髓短缩超过2 mm时,会增加脊髓扭曲、褶皱的风险[11]。截骨椎体上下终板损伤时,松质骨暴露,闭合截骨面时椎间盘软组织嵌入到松质骨内,使骨质愈合不佳。病变椎体高度丢失严重,骨量的减少使截骨后终板对终板,致假关节形成,造成椎间不稳、矫形丢失等。同时,对后凸畸形>90°的重度角状后凸矫形不佳,常需多节段PSO矫形术或截骨级别更高的矫形术,这与Zheng等[12]报道的双节段PSO能获得更大的截骨角度、更快的恢复脊柱序列、更佳的重建生理曲度和更好的矫形效果一致。

近年来,后路VCR技术在治疗重度僵硬性脊柱畸形方面得到了广泛应用,赵阳阳等[13]应用VCR技术治疗重度僵硬性脊柱畸形,术后患者身体功能恢复及躯体整体平衡效果良好,矫正率高,且能充分减压脊髓神经[14]。后路VCR技术经学者改良,不断优化其效能,得到了进一步完善。王辉等[15]采用后路单侧截骨部分椎体切除矫形术(posterior unilateralvertebral column resection,PUVCR)治疗先天性楔形椎体导致的后凸畸形,取得了良好效果且并发症更少;霍亚冲等[16]经对比分析认为,PSO和PUVCR均能有效矫正后凸畸形、缓解疼痛及减轻功能障碍,但PUVCR手术时间更短、出血更少、脊髓神经损伤发生率更低。

近年来,经学者不断探索,各种新型改良术式也不断产生。王灿亚[17]对仅有腰背部疼痛而后凸畸形程度不严重、且不伴明显的神经损伤症状者采用后外侧植骨融合、伤椎置钉短节段内固定治疗,取得满意效果;刘建伟等[18]融合各种技术的优点,采用脊柱去松质骨截骨术,通过高速磨钻由内向外去除椎弓根及椎体内松质骨,切除脊柱后方结构治疗中老年陈旧性胸腰椎骨折后凸畸形,术后效果良好。

2 辅助技术的发展

随着科学的发展,众多先进的技术不断应用于脊柱截骨矫形手术中,例如3D打印技术和有限元法等。3D打印技术是通过CT扫描获取组织结构信息,在计算机软件上创建数字化三维模型,打印1:1仿真椎体实物模型,提供直观立体的解剖信息,在术前结合影像学资料和3D打印模型制定个体化矫形方案和模拟截骨,避免了术中的盲目操作,增加了手术的安全性[19]。据报道,3D打印技术辅助治疗胸腰椎骨折可提高置钉精度,缩短手术时间、减少术中出血、降低透视次数及减少并发症[20]。术前3D打印技术有助于选择最佳的个体化方案设计,可提高螺钉置入精度,减少手术创伤,增加手术安全性,增强脊柱畸形矫正效果。杨阳等[21]应用3D打印技术制定的个体化、精准化置钉方案,显著降低了解剖不规则、周围组织粘连严重且柔韧性小于30%的重度僵硬性脊柱畸形手术的风险。

有限元法是通过计算机建立模型施加外力,分析椎骨和椎间盘等不同部位的应力、形变、位移等参数的变化,避免椎体负荷超过极限发生椎体塌陷。有文献报道,有限元分析已应用于脊柱生物力学并发挥出重要作用[22-23],能帮助了解螺钉、钛棒应力分布特点,优化置钉策略,降低置入螺钉带来的潜在风险,减少手术费用[24]。长期随访表明,患者截骨矫形术后有椎弓根钉棒断裂和邻近椎体交界性后凸(proximal junctional kyphosis,PJK)等并发症发生的风险,术后内固定断裂的发生率可高达7.1%～15.8%[25],多发生在术后2年内,主要由残留的后凸畸形、单棒内固定、前柱缺损、外伤、钛网移位和步态等因素引起[26]。术前用有限元分析椎弓根螺钉应力的分布特点,能预判其断裂风险,并采取合理措施,提高手术成功率。辛大奇等[27]利用有限元模型研究不同手术方案矫形后椎弓根螺钉应力值的大小,并预测其矫形效果,为器材的选择和钉棒断裂的预防提供了理论指导。

3 脊柱后凸柔韧性对手术方式选择的影响

脊柱侧凸的术前柔韧性评估,能辅助确定融合节段、选择手术入路和预测术后矫形效果等,对于指导临床治疗策略有重要的意义[28]。脊柱后凸柔韧性的评估,本质上是在一定外力作用下观察脊柱的形变能力,评价脊柱的生物学特性。

脊柱后凸畸形患者一般于术前行脊柱全长X线片检查,以评估后凸畸形程度,制定截骨级别,确定固定节段数。在站立位摄片时,若患者因腰背部疼痛、肌肉韧带僵硬等无法配合正常站立而产生了假性后凸畸形,可导致局部后凸Cobb角(local kyphotic cobb angle,LKCA)失真,从而拔高截骨级别。为此,笔者所在的课题组提出了基于手术实景的俯卧位脊柱全长影像学测量,并自主设计出可独立升降的俯卧位CT定位新型器械[29],利用计算公式:脊柱后凸柔韧度=(站立位LKCA-俯卧位 LKCA)/站立位LKCA×100%,计算出脊柱后凸的柔韧性,以此指导术前手术方案的制定。当俯卧位LKCA<40°、后凸柔韧度>30%时,表示柔韧性好,可降低截骨级别,行III级以下单节段截骨;俯卧位LKCA>40°、后凸柔韧度<30%时,表示柔韧性差,往往无法降低截骨级别,行IV级以上截骨手术。

此外,重度后凸畸形患者易出现病椎塌陷严重、椎体内矫形有限、终板对终板、截骨后椎体高度丢失、后方脊髓褶皱扭曲等问题;此外,椎间盘或伤椎终板损伤时,常形成假关节,使矫形丢失。对此,本课题组设计出一种新的术式:后路经椎间隙松解打压植骨后柱加压闭合矫形术,该术式去除了伤椎的上终板、上位椎间盘及上位椎体下终板的软骨面,同时用撑开钳撑开前柱,椎间空隙处植入碎骨块,打压碎骨块,以支撑的骨块为铰链点,后方加压闭合,达到二次矫形的目的。该术式较传统截骨手术具有操作简单、创伤小、出血量少的技术优势[30]。

总之,胸腰椎陈旧性骨折伴后凸畸形的保守治疗难以改善畸形和纠正症状,甚至耽误病情,常需手术治疗。常规根据站立位X线片评估后凸畸形的严重程度,选择对应的截骨方式,虽取得了良好的矫形效果,但忽视了脊柱后凸柔韧性对手术方案制定的影响,可能导致手术截骨级别高、创伤大,增加了手术风险和术后相关并发症。因此,笔者建议在术前方案设计时应考虑脊柱后凸柔韧性,并利用3D打印等辅助技术进行术前模拟截骨,制定个体化矫形方案,使手术方案更加合理、准确,科学地降低截骨级别,以期在创伤较小的情况下达到了同样的治疗效果。