胸腰段骨折术后伤椎内骨缺损的临床特征及防治进展

赵士贤，罗卓荆，胡学昱

空军军医大学西京医院骨科，西安 710032

胸腰段骨折是脊柱骨折最常见类型，手术治疗的目的是提供坚固固定以保持脊柱的稳定性，恢复损伤节段的高度，维持脊柱的生理曲度，促进脊柱脊髓的功能恢复［1］。目前，临床上常用的手术方式为后路椎弓根螺钉内固定伴/不伴融合术，以跨伤椎短节段内固定多见。术中通常采用撑开复位的方式，依靠前后纵韧带及椎间盘纤维环的牵拉力量，间接恢复伤椎的外形和高度。然而，伤椎内被压缩破坏的终板及松质骨，尤其是骨小梁，结构难以恢复，术后遗留不同程度的骨缺损，形成空腔，一般称为椎体内空隙、“空壳”现象，或“蛋壳样改变”［2-3］。椎体骨折术后伤椎内骨缺损导致椎体前中柱结构的完整性受损，机械力学性能受到破坏，容易导致椎体凹陷、高度丧失及后凸畸形等，严重者可导致融合失败、内固定脱落等；此外，伤椎内骨缺损还可引发长期慢性腰背痛［4-6］，发生率为50% ～100%［7-8］。伤椎内骨缺损影像学表现为术后矢状面或横断面CT 上出现椎体内低密度骨缺损区域［9］，呈类圆形，主要分布在椎体前上方，前柱靠近上终板处，其大小、形态和发生部位略微不同，在不同性别、年龄及骨折类型患者中均可发生［10］。对于行融合术的病例，由于植骨融合带来长期的坚固固定，骨缺损所引起的诸多并发症对其影响甚微；而对于未行融合的胸腰段骨折，伤椎内骨缺损容易导致术后严重并发症的发生。鉴于目前对于胸腰段骨折术后伤椎内骨缺损的整体认识存在不足和争议，伤椎内骨缺损是否需要处理、如何处理，仍是临床亟待解决的问题。本文通过查阅胸腰段骨折术后伤椎内骨缺损相关文献，围绕其危险因素、术后转归及预后、预防和治疗进行分析，综述如下。

1 危险因素

术前对伤椎内骨缺损的预测至关重要，多项研究［11-13］发现，伤椎内骨缺损发生的独立危险因素有高龄、骨质疏松、椎体压缩率＞ 1/2、爆裂性骨折、术中撑开复位过大等。究其原因，合并高龄及骨质疏松的胸腰椎骨折患者骨量流失，骨小梁变细，骨微结构容易受到破坏，因而强力撑开复位后发生骨缺损的风险升高。此外，高龄及骨质疏松患者的骨性修复能力下降，影响骨重建。椎体压缩率反映椎体前缘受压及高度丢失的严重程度。较高的椎体压缩率，一方面提示椎体受到严重的暴力挤压，其内部的骨小梁遭受严重破坏，因而复位后更加容易出现骨缺损，骨折愈合时间也相应延长；另一方面，压缩率较高的椎体往往复位困难，强行复位容易过度撑开，造成骨折碎块分离，导致更高的缺损发生率和更严重的骨缺损。爆裂性骨折多由高能量损伤导致，骨小梁的结构破坏更为彻底，常常引起前中柱的分离，大大增加骨缺损发生的风险。

2 转归及预后

在临床上，伤椎内骨缺损存在多种不同的预后结果，与骨缺损体积大小及形态相关。钟泽莅等［14］对72 例单节段胸腰椎骨折内固定术后伴椎体“空壳”改变的患者进行回顾性分析，结果显示，当“空壳”体积占比＞ 10%时，术后1年的并发症发生率和腰背痛程度明显增高，且不愈合率显著上升。胡海刚等［9］对60 例发生“空壳”改变的胸腰椎骨折患者进行为期1年的随访，通过对椎体“空壳”进行三维重建和体积测量，观察到“空壳”改变的转归根据形态变化可划分为消失型（完全消除）、缩小型（体积减小）和塌陷型（相邻终板塌陷），多因素回归分析结果提示，椎体“空壳”的体积和转归类型是影响椎体骨折愈合的独立危险因素，消失型“空壳”由于体积较小，压缩程度较低，可自行愈合，而缩小型和塌陷型“空壳”持续存在，容易引起骨折不愈合等并发症，需要尽早干预。伤椎内骨缺损影响患者预后的可能机制：①骨缺损破坏前中柱结构，使内固定系统承担大部分的轴向负荷，长期承受应力的钉-棒系统易出现松动和断裂等［2］；②骨缺损不利于骨小梁的生物学愈合，增生的纤维组织填充占据新生骨的生成空间，纤维性修复替代骨性修复，最终导致骨折延迟愈合或不愈合［15］；③骨缺损降低了伤椎的支撑及抗压能力，内固定取出后，易引起椎体塌陷、高度丢失及后凸畸形的发生［16］。

3 预防和治疗

3.1 不作处理

目前，对于是否需要对伤椎内骨缺损进行处理，学术界依然存在较大的争议。Wang 等［17］认为，针对爆裂性骨折，短节段内固定无须融合仍可获得满意疗效，而额外的植骨融合会增加出血量和手术时间，并可能产生供区并发症。Lee 等［18］对28 例未进行融合的胸腰椎爆裂性骨折患者进行为期2年的随访发现，未植骨的患者仍取得了满意的临床效果。然而，以上的研究并未关注伤椎内骨缺损的体积大小及形态特征。

3.2 经伤椎置钉

经伤椎置钉技术是在短节段内固定的基础上在骨折椎体置入1 ～ 2 枚螺钉。经伤椎置钉可以部分填充骨缺损，增强内固定稳定性，减少相关并发症的发生。Guven 等［19］的前瞻性研究证实，短节段内固定联合经伤椎置钉可提供更牢靠的固定，在术后50 个月的随访中具有更少的矫正度丢失。Elmasry等［20］通过生物力学研究表明，后路短节段内固定联合经伤椎置钉可增加邻近椎体的刚度和相邻椎间盘内的应力，可提供更强的稳固性，为前柱提供更有力的支撑。而且，经伤椎置钉带来的额外固定点有助于沿连接杆更均匀地分布应力，减少钉棒的松动和断裂，延长内固定器械的使用寿命。路多等［21］的随机对照研究也发现，短节段内固定联合经伤椎置钉可有效改善脊柱稳定性、腰椎功能及疼痛评分，且在18 个月的随访中发现，其可降低慢性腰痛、内固定松动等并发症的发生率。胸腰椎骨折的治疗中经伤椎置钉的优势：①螺钉可部分填充骨折椎体，并提供刚性支撑；②为连接杆提供额外的支撑点，有效避免四钉固定带来的平行四边形效应，增强钉棒系统的锚定稳定性，防止骨折节段高度丢失和后凸畸形；③可分散固定系统所承受的压力，减少内固定断裂、脱落等［22］；④有助于缓解腰背部的疼痛症状。然而，部分学者认为经伤椎置钉存在不足之处［23］：①适应证较窄，仅适用于单椎体损伤且椎弓根完整、至少一侧终板完整、椎体压缩比不超过2/3 的骨折；②对术者技术要求较高，操作失误易引起骨折加重或神经损伤；③对骨缺损无直接的治疗作用，无法促进骨性愈合。因此，许多学者尝试将经伤椎置钉与椎体植骨联合应用。赵成毅等［24］的研究发现，后路短节段内固定联合经伤椎单侧置钉及对侧经椎弓根植骨可有效减少伤椎内骨缺损的发生，恢复伤椎高度，并重建脊柱的力学稳定性；李世梁等［25］的回顾性研究发现，经伤椎置钉联合植骨可降低术后伤椎内骨缺损的发生率，并促进骨性愈合。经伤椎置钉联合椎体内植骨可增强椎体稳定性，促进骨折愈合，但增加了手术操作的复杂性，延长了手术时间。

3.3 骨水泥椎体强化术

骨水泥椎体强化术是一种向病变椎体注入骨水泥以强化椎体的微创技术，主要包括经皮椎体成形术（PVP）和经皮椎体后凸成形术（PKP）。既往研究［26］表明，当椎体前中柱完整时其承担约80%的轴向负荷，若前中柱稳定性丧失，不但会引起椎体高度丢失，而且不利于伤椎内骨缺损的骨性愈合，因此，重建脊柱前中柱的完整性极其重要。骨水泥椎体强化术可以填充伤椎内骨缺损区域，恢复椎体高度，重建脊柱稳定，减少并发症的发生，且可减少活动时骨折对椎体内神经的刺激，同时破坏椎体内感觉神经末梢，从而即刻解除患者疼痛。徐宝山等［27］取新鲜成人脊柱爆裂性骨折标本进行体外研究，分别测量伤椎骨折前后及PVP 术后伤椎内空腔的体积，观察到椎体骨折复位后伤椎内骨缺损明显，PVP 术后椎体内空腔明显减少，证实骨水泥可以实现骨缺损的有效填充。Oner 等［28］的研究发现，内固定联合骨水泥可有效增强椎体前柱稳定性，从而降低远期内固定失败及后凸畸形的发生率。Katsumi 等［29］和Cho 等［30］的研究发现，短节段内固定联合椎体强化术可明显改善腰背部疼痛症状，维持脊柱正常序列，并能防止后凸畸形等并发症。

目前，临床上常用的骨水泥材料为聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），其价格低，理化性能稳定，疗效确切，在临床上广泛应用。然而，PMMA 存在单体毒性、生物相容性差、无法降解、固化放热、强度太高等缺点［31］，无法实现骨缺损的骨性愈合。随着新材料的发展，具备良好生物相容性、可在人体内降解且固化不放热的磷酸钙和硫酸钙骨水泥越来越多地被应用于临床。Kao等［32］认为，硫酸钙/磷酸基骨水泥能够复原伤椎，提升稳定性，减少椎弓根螺钉的应力，防止后期并发症的发生。Verlaan等［33］采用椎弓根螺钉内固定联合自固化磷酸钙骨水泥PKP治疗胸腰椎爆裂性骨折，取得满意的临床效果。王雪等［34］的研究发现，联合伤椎硫酸钙骨水泥强化可以弥补椎弓根螺钉内固定术矫形稳定性的不足。虽然磷酸钙和硫酸钙骨水泥均取得了不错的临床疗效，但也存在诸多不足［35］：首先，2 种材料虽然具有一定的骨传导和骨诱导特性，但不具备成骨作用，且降解速度不一，难以与成骨相适宜；其次，强度不足，容易碎裂塌陷，不能从根本上恢复椎体的力学性能。综上，骨水泥具有液固双相的特征，可以实现骨缺损的有效填充，并提供一定的强度支撑，有助于重建伤椎，是一种较为理想的处理方式；然而，其无法实现生物学愈合，且理想的骨水泥材料依然处在探索研究阶段。

3.4 伤椎椎体内植骨

目前，学术界对于是否进行伤椎椎体内植骨仍存在争议。许多学者认为有效的前中柱植骨重建可以消除骨缺损腔隙，恢复脊柱稳定性，避免术后晚期发生伤椎再塌陷、矫正角度丢失或内固定失败。Crawford 等［36］报道了伤椎椎体内植入自体松质骨的疗效，结果显示，获得较好的后凸矫正和椎体高度恢复。Wälchli 等［37］的研究表明，随访24 个月，相较不植骨，后路内固定联合经椎弓根植骨的患者骨量和矫正度的丢失更少。潘建宏等［38］认为，后路内固定仅为脊柱提供早期稳定性，而经椎弓根椎体内植骨可以使伤椎获得坚强愈合，并提供长期稳定性，两者相结合可以取得良好疗效。然而，部分研究显示，植骨部位存在严重的骨吸收现象，并不能达到预期疗效。Knop 等［39］的研究发现，椎弓根螺钉内固定结合椎体内植骨，对术后矫正度丢失的预防效果并不显著。Alanay等［40］对比后路短节段内固定联合/不联合伤椎椎体内植骨的患者术后矫正度丢失及内固定失败的情况，发现椎体内植骨并不能有效预防术后矫正度丢失。此外，Nguyen等［41］的研究报道，伤椎椎体内植骨并未消除椎体内的骨缺损，也不能有效避免骨缺损引发的多种并发症。许多学者分析植骨治疗失败的原因，Grogan 等［42］认为，经椎弓根植骨操作难度大，植骨量少，无法支撑前柱、促进骨性愈合。叶春万等［43］对6 具新鲜尸体进行骨缺损建模及打压植骨发现，打压植骨能够建立良好的生物力学。使用自体骨进行打压植骨虽然可以获得较好的充填效果，但是骨供应量有限，且易引发多种供区并发症。为解决植骨骨量的问题，部分学者采用同种异体骨、替代物进行植骨，取得较为满意的疗效。van Herck 等［44］用同种异体骨+自体骨治疗胸腰椎爆裂性骨折，临床疗效满意。印飞等［45］的随机对照研究结果显示，短节段椎弓根螺钉内固定联合椎体内同种异体骨和重组人骨形态发生蛋白-2（rhBMP-2）打压植骨，可有效恢复伤椎高度、降低伤椎骨缺损程度，疗效满意。

3.5 前路重建

叶晶华等［46］通过一期后路内固定手术、二期前路伤椎椎体次全切除术并钛网植骨解决骨折复位后的“空壳”改变，疗效满意。但此治疗方法难度较高，创伤较大，仅适用于严重椎体爆裂性骨折伴脊髓神经压迫症状的患者。

4 结语与展望

根据目前的研究现状，骨科医师须充分了解胸腰椎骨折后伤椎内骨缺损发生和预后的相关因素，认清骨缺损带来的危害，谨慎选择处理方式，实现有效防治。伤椎内骨缺损正确处理须个体化区别对待，对于椎体骨折程度较轻的年轻患者，若骨密度正常，无其他严重的合并症，伤椎内骨缺损一般体积较小，后期可能自发愈合，可不予处理。对于高龄或伴骨质疏松的患者，进行骨水泥填充是较好的选择。对于严重的椎体压缩性骨折或爆裂性骨折，前中柱破坏严重，容易产生体积较大的伤椎内骨缺损，难以自发愈合，后续可能引发多种并发症，采用后路椎弓根钉棒系统内固定联合伤椎重建术治疗可有效消灭伤椎内骨缺损，避免并发症的发生。伤椎重建的首选方式为经椎弓根伤椎椎体内自体骨植骨，也可根据实际酌情选用其他植骨材料。此外，随着微创理念的普及、手术设备的进步和新型植骨材料的发展，可供选择的治疗方案不断涌现，如微创经皮单平面椎弓根螺钉内固定术已成为微创治疗胸腰椎骨折的首选方案，而复合骨形态发生蛋白（BMP）等生长因子的新型植骨材料将会为伤椎内骨缺损的治疗提供更为广阔的发展前景。