徒手与辅助技术对于下颈椎椎弓根螺钉置入准确性比较的Meta 分析

潘 呈，严荣爽，费德锐，代兴飞，李啟堂，马裕俭，张 颖

（昆明医科大学第二附属医院骨科，云南 昆明 650101）

相比于传统颈椎后路内固定技术，颈椎椎弓根螺钉（cervical pedicle screw，CPS）具有更好的生物力学特性，尤其是对于骨骼质量较差的患者有更多的受益，因此sCPS 系统在Abumi 提出之后越来越广泛地被外科医生所接受并应用于术中[1]，但同时，sCPS 置入也有更高的技术要求。与上颈椎（C1-2）相比，下颈椎（C3-7）具有椎弓根解剖直径更小、横突孔的位置多变、骨形态多变的特点[1-3]，由于解剖结构和功能不同，SCS 和UCS的CPS 置入方法差异很大。这使得成功置入sCPS 成为了一个挑战，进而出现多种sCPS 置钉方法。本研究所对比的两种技术中，徒手置钉技术指在无辅助导航或计算机影像引导下直接置钉，徒手置钉依赖于椎体解剖标志和外科医生的临床经验。此外，置钉失败可能导致重要血管和神经等损伤风险增加。为此辅助置钉技术应运而生，辅助技术指依赖影像引导和计算机辅助技术，如X 射线、CT 扫描或导航系统等方式，协助医生精确放置椎弓根螺钉。

辅助技术是否比徒手技术具有更高的准确性和安全性？如何衡量sCPS 的位置？作者对现有文献中sCPS 置钉研究进行了Meta 分析，系统比较徒手与辅助技术sCPS 置入的准确性和安全性，以期解决以上问题，为临床医师提供循证证据。

1 材料与方法

1.1 检索策略

使用关键词：“Pedicle screw”，“Cervical spine” “ Cervical vertebrae” “ Lower cervical”“ Sub-axial cervical” “ Occipital cervical”“Occipito cervical”，在数据库Medline（PubMed），Embase 和Cochrane 中检索2010 年1 月至2022年12 月期间发表的英语文章。

1.2 纳入与排除标准

使用sCPS，有影像学评估数据；且能获得单独sCPS 数据的研究。排除标准：（1）基础研究；（2）尸体、动物及模型实验；（3）未评估sCPS 准确性；（4）个案报道。

1.3 数据采集和处理

2 位研究员根据纳入和排除标独立准筛选文献、提取数据并交叉核对。数据包括：研究方式，患者数量，年龄，手术适应症，螺钉置入方法，sCPS 数量，错位sCPS 数量，方向以及分级，并发症数量和类型。

1.4 统计学处理

使用RevMan 5.4 分析采集的数据和图表。每项研究中徒手和辅助技术下置入的CPS 穿破椎弓根的数目将分开录入。使用固定或随机效应模型的Mantel-Haenszel 卡方检验来计算总体OR 和相对风险，对大于10 篇文献的Meta 分析使用漏斗图评估发表偏倚。评估研究间统计学异质性，I2小于50%，则认为研究间异质性不显著，采用固定效应模型，I2大于50%，则认为研究间存在显著异质性，采用随机效应模型。P＜ 0.05 认为差异有统计学意义。计数资料采用比值比（OR）及其95%可信区间（CI）。

2 结果

2.1 筛选结果

初检文献342 篇，297 篇因不符合纳入标准而被排除，13 篇文献没有单独的sCPS 数据被排除。为避免患者重叠，每个机构仅保留一篇主要文献。最终纳入26 篇文献，其中12 篇用于分析徒手置钉技术螺钉穿破椎弓根的方向和准确性[4-15]，10 篇用于分析辅助技术置钉技术螺钉穿破椎弓根的方向和准确性[16-25]，4 篇用于分析徒手和辅助置钉的准确性[26-29]（图1）。

图1 文献筛选流程Fig.1 Diagram of study selection results

2.2 Meta 分析结果

2.2.1 2 种置钉方法准确率对比 徒手置钉对比辅助技术置钉之间sCPS 置入准确性[26-29]：I2=0%，无明显异质性，采用固定效应模型分析。4项研究中，共1 196 枚sCPS，徒手置钉组准确率82.2%（374/455），辅助技术置钉组准确率92.3%（667/741）。辅助技术sCPS 置入准确率更高（图2）。

图2 徒手置钉技术与辅助置钉技术准确率的Meta 分析Fig.2 Meta analysis of the accuracy of free-hand techniques vs assisted techniques

2.2.2 徒手置钉组穿破椎弓根方向对比 徒手置钉组中，对比螺钉穿破椎弓根的方向，共纳入12项研究[4-15]。内壁和外壁方向：I2=83%，异质性较高，采用随机效应模型分析。共纳入3 352 枚sCPS，穿破内壁97 枚，穿破外壁276 枚。上壁和下壁方向：I2=50%，异质性中等，采用随机效应模型分析。总共纳入2 579 枚sCPS。穿破上壁5 枚穿破下壁20 枚。Meta 分析示，穿破外壁比穿破内壁和上壁更常见（图3、图4）。对穿破内外壁的分析采用漏斗图进行评估（图5）。需要注意的是：在穿破内外壁的研究中笔者观察到异质性明显，发现Lee JH 等[12]的研究使用的内侧漏斗技术破坏了更多椎弓根内壁的骨质，这可能是导致内壁穿破率高于其他研究的原因，也是造成异质性明显的主要原因。

图3 徒手置钉组穿破椎弓根内外壁的森林图Fig.3 Forest plot of the free-hand techniques group perforation the medial and lateral walls of the pedicle

图4 徒手置钉组穿破椎弓根上下壁的森林图Fig.4 Forest plot of the free-hand techniques group perforation the superior and inferior walls of the pedicle

图5 徒手置钉组穿过椎弓根内外壁的漏斗图Fig.5 Funne plot of the free-hand techniques group perforation the medial and lateral walls of the pedicle

2.2.3 辅助置钉组穿破椎弓根方向对比 辅助置钉组中，对比螺钉穿破椎弓根方向，共纳入10 项研究[16-25]。内壁和外壁方向：I2=62%，异质性中等，采用随机效应模型。共纳入2 106 枚sCPS，穿破内壁33 枚，穿破外壁106 枚。上壁和下壁方向：I2=60%，异质性中等，采用随机效应模型。总共纳入1 597 枚sCPS。穿破上壁7 枚和下壁22 枚。Meta 分析示：穿破外壁比穿破内壁更常见，差异有统计学意义，穿破下壁发生率较穿破上壁更高，但差异暂无统计学意义（图6、图7）。对穿破内外壁的分析采用漏斗图进行评估（图8）。

图6 辅助置钉组穿破椎弓根内外壁的Meta 分析Fig.6 Meta analysis of the assisted techniques group perforation the medial and lateral walls of the pedicle

图7 辅助置钉组穿破椎弓根上下壁的Meta 分析Fig.7 Meta analysis of the assisted techniques group perforation the superiorly and inferiorly walls of the pedicle

图8 辅助置钉组穿过椎弓根内外壁的漏斗图Fig.8 Funne plot of the assisted techniques group perforation the medial and lateral walls of the pedicle

2.3 CPS 位置的评估方法

有22 篇文献说明了评估螺钉置入准确性的方法，其中最常见的是以穿破长度占螺钉直径百分比进行分级，有13 篇文献采用了此方法。有8篇文献根据螺钉的实际穿破长度进行分级。在上述两类评估方法中，不同的研究又各自划分了不同的分级标准。此外，Park J H 等[11]使用了独特的方法，根据侵犯VA 孔的最大直径进行分级。Hey HWD 等[14]同时使用了2 种评估方法（表1）。

表1 椎弓根螺钉位置的评估方法Tab.1 assessment methods for pedicle screw placement

2.4 并发症

本次纳入的研究中，报告了77 例并发症患者，其中最常见的是神经血管并发症37 例包括C5或C7神经根麻痹24 例，神经根损伤6 例，VAI6 例，短暂的神经根性疾病1 例，其次为伤口感染、伤口延迟愈合以及螺钉尾部引起的皮肤刺激共22 例。脑脊液漏共4 例。内植物失败21 例，包括螺钉松动13 例，螺钉断裂5 例，矫正丢失3 例。

2.5 误差风险评估和敏感性分析

对漏斗图（图5、图8）进行分析，未发现发表偏倚。漏斗图有轻微不对称，表明可能存在分析效能不足，Egger 测试显示影响很小，因此没有对发表偏倚进行校正。

3 讨论

本研究中，笔者对CPS 位置的评估方法，2种置钉技术的准确性，CPS 的穿破方向，以及CPS 置入术后的并发症进行了研究。

3.1 sCPS 位置评估

研究所纳入的文献中，对螺钉位置评估的方法可以分为3 类，其中根据通过穿破椎弓根长度占螺钉直径百分比进行分级最为常见（13/21，61.9%），根据螺钉实际穿破椎弓根的长度进行分级次之（8/21，38.1%），以及根据侵犯VA 孔的最大直径进行分级（1/21，4.76%）。在这3 类方法的基础上，不同文献因采用不同的分级标准产生了5 种评估方式。笔者发现螺钉位置的评估方法过多，迄今缺乏统一标准，这会使读者困惑，且大多数方法仅限于描述穿破程度。理想的评估方法应具有实用性，能提供足够的信息，如包含螺钉穿破的方向、长度等，或是能为后续治疗方案的选择做出指导等。如RajasekaranS 等[21]根据是否需要翻修进行了再次分级。

3.2 2 种置钉技术的准确性比较

在徒手置钉的研究中，共有3 篇文献使用了Abumi 技术[9，11，14]。其总体准确率为86.9%（1 095/1 260），其他非Abumi 置钉技术的研究中，准确率最高的是Liu 等[8]使用峡部作为参考以确定入钉点，置入99 枚sCPS，仅有1 枚发生错位，且没有出现临床症状。Jo[4]通过椎板切开术直接暴露椎弓根，以提供椎弓根内壁和上壁的视觉和触觉线索，准确率91.35%（95/104）。Lee 等[5]基于Abumi 技术改良的“Key Slot 技术”进行置钉，准确率为90.3%（250/277）。Wang 等[7]采用的的“漏斗技术”准确率为97.3%（996/ 1 024）。Lee J H 等[12]采用了“内侧漏斗技术”，相较于“漏斗技术”，通过椎板切开暴露椎弓根，保留了入钉点附近的骨质，准确率为61.4%（54/88），但只有5 枚sCPS 穿破大于2 mm，且未出现任何并发症。Liu B 等[13]将椎弓根内侧作为滑动轨道来引导探头，准确率90.27%（232/257）。Garg B 等[15]对8名儿童患者置入了sCPS，准确率83.78%（31/37），同时证明了在无导航技术的辅助下进行儿童sCPS 置入的可行性与安全性。Tofuku 等[6]以椎板和侧块之间的移行区作为入钉点置入127 枚CPS。准确率88.19%（112/127）。Mahesh 等[10]使用内侧皮质部分钻孔技术，共置入88 枚CPS，有5 枚穿破 ＞ 50%螺钉直径。徒手置钉中许多研究都利用了内侧椎弓根皮质较厚的特点引导螺钉，以提高置钉的准确性。

在辅助置钉技术的研究中，有多种不同的辅助手段，分别是计算机导航技术，CBCT（锥束CT），特殊角度标尺辅助，定制模板引导以及机器人引导。由于不同辅助技术的文献数量较少，因此未能对不同辅助技术之间的准确性进行对比。辅助技术置钉总体准确率92.3%（1 943/2 106）。其中最常见的是计算机导航技术，有6 篇文献采用了这种技术[16-19,21,23]，置钉准确率为92.2%（1 528/1 657）。TakahataM 等[22]采用CBCT 进行术中三维成像引导置钉，其准确率为96.3%（103/107）。ShiH 等[20]，采用特殊角度标尺辅助置钉，准确率为91.5%（162/177）。KisindeS 等[25]使用机器人引导置钉，其准确率为84.1%。ChachanS 等[23]发现导航技术所计划的螺钉位置与实际位置常存在偏差，推测其原因是置钉过程中，椎体的旋转，参考系固定不稳，患者的呼吸运动等影响了sCPS的准确置入FujitaR 等[24]采用患者专用定制模板引导螺钉置入，认为该方法能有效避免由术中椎体旋转等引起的偏差，缺点是定制模板需要较长时间，其准确率为98.7%（76/77）。综上所述，不同辅助置钉技术各有优势，应综合实际情况选择。

不同辅助置钉技术各有优势，应综合实际情况选择。导航系统虽然提高了置钉的准确性，但也有严重CPS 位置不当的发生，导致VAI 或神经系统并发症。

3.3 椎弓根穿破的特点及原因分析

穿破椎弓根外壁和下壁的发生率高于内壁和上壁。推测其原因如下：颈椎椎弓根为泪滴形，高度大于宽度，且内侧皮质比外侧更厚。除解剖学因素，还有许多原因会导致螺钉位置不当。Hojo 等[9]发现类风湿患者的sCPS 错位率更高。NakasHima 等[28]发现椎体退行性变使解剖标志难以识别，易发生sCPS 位置不当。

3.4 并发症

本次纳入的研究中，共有1 697 名患者，仅有37 名患者出现神经血管并发症。2 种置钉技术并发症发生率均较低，且大多数椎弓根穿破都不会引起症状，但也有6 例神经根损伤和6 例VAI由CPS 位置不当引起。大多数VAI 发生在CPS 置入时，常用骨蜡处理。作者认为并发症发生率低可能是因为，当发生穿破时，在椎动脉或神经根与螺钉之间存在椎弓根骨碎片，避免了螺钉直接损伤神经血管。

研究中还提到了与CPS 置入无关的神经功能障碍，包括术后C5或C7神经根麻痹，医源性椎间孔狭窄。关于这种原发性神经功能减退有一些假说，例如过度矫正椎体滑脱引起的医源性椎间孔狭窄；通过器械恢复脊柱序列引起的脊髓和神经根的张力增加，真正的原因尚未确定。关于内植物失败（螺钉松动，断裂，复位丢失）NakasHima的多变量分析[28]表明脑瘫是术后内植物失败的危险因素。因此，外科医生有必要仔细考虑如何合理使用sCPS 固定。

局限性：首先，可能发生漏检；其次，本研究依赖于回顾性研究收集的数据，只有少数的单中心研究直接比较2 种技术；最后，没有随机对照试验，只有部分为对照试验，并且其中一些是回顾性的。非RCT 试验中的固有偏倚和混杂因素是不可避免的。

总之，（1）辅助技术较徒手技术对于置入sCPS 有更高的准确性；（2）穿破椎弓根外壁和下壁比穿破内壁和上壁更常见；（3）sCPS 置入的准确性评估需要统一的评估标准；（4）不同的辅助置钉技术各有优劣，应根据实际情况选择。