下頸椎前路椎弓根螺釘鋼板系統(tǒng)運用的研究

下頸椎前路椎弓根螺釘鋼板系統(tǒng)運用的研究

自koil等人進(jìn)行系統(tǒng)研究以來，race在脊柱前方的椎弓根螺釘?shù)男纬芍性絹碓绞艿街匾?。一些中國科學(xué)家開始研究嵌入脊柱前方的椎弓根螺釘，并取得了初步臨床效果。但國內(nèi)外尚無下頸椎前路椎弓根螺釘植入相應(yīng)的專用鋼板,多數(shù)學(xué)者目前在臨床上運用的前路椎弓根螺釘連接鋼板為AO重建鋼板或頸椎后路重建鋼板(AXIS),這些鋼板由于并非設(shè)計運用于下頸椎前路,所以很難滿足下頸椎前路椎弓根螺釘?shù)闹踩?。為滿足臨床需要,筆者設(shè)計了下頸椎前路椎弓根螺釘鋼板系統(tǒng),申報專利兩項(ZL201120445914.0;ZL201110357211.7)。為驗證該套下頸椎前路椎弓根螺釘鋼板系統(tǒng)植入的可行性,筆者進(jìn)行了尸體標(biāo)本的模擬植入和相關(guān)研究。1數(shù)據(jù)和方法1.1下腰椎不同部位二通插裝置區(qū)的螺釘植入筆者設(shè)計的下頸椎前路椎弓根螺釘鋼板系統(tǒng),委托上海三友公司生產(chǎn)。該鋼板的設(shè)計理念和主要特征為:適合下頸椎前路鋼板厚度(2mm),適應(yīng)下頸椎前路椎弓根螺釘?shù)闹踩?限制性板釘結(jié)構(gòu)。板體設(shè)有兩個與下頸椎前路椎弓根螺釘配套的下頸椎前路椎弓根植入孔,下頸椎前路椎弓根植入孔與板體矢狀面呈30°~60°外傾夾角、水平面呈0°~15°活動夾角。下頸椎前路椎弓根螺釘釘帽位于下頸椎前路椎弓根植入孔內(nèi),且下頸椎前路椎弓根螺釘與板體自鎖配合。板體上還設(shè)有椎體螺釘植入孔及備用固定孔(見圖1)。1.2多層螺旋ct掃描采集16具新鮮人體頸椎標(biāo)本(C3-C7),男10例,女6例,年齡56~75歲,平均65歲。在-30℃冰柜中保存,試驗方法逐級解凍。使用多層螺旋CT掃描機(SiemensSomatomVolumeZoom,德國,120KV,250mAs)對標(biāo)本進(jìn)行掃描,采用層厚2mm,排除任何骨折、畸形等結(jié)構(gòu)異常。隨后將標(biāo)本逐個仔細(xì)剔除所附肌肉等軟組織,保留主要韌帶及關(guān)節(jié)突。對16具頸椎標(biāo)本隨機分割獲得運動單元(functionalspinalunit,FSU),獲得C3,4,C4,5,C5,6,C6,7各8個FSU,共32個FSU。1.3腰椎置釘方向情況將所有FSU標(biāo)本行椎間盤切除后模擬植骨,并徒手植入下頸椎前路椎弓根螺釘鋼板系統(tǒng)。下頸椎前路椎弓根螺釘?shù)倪M(jìn)釘點和進(jìn)釘方向根據(jù)趙劉軍等關(guān)于最佳進(jìn)釘點和進(jìn)釘方向的研究結(jié)果。C3、C4、C5進(jìn)釘點選擇在椎體的上1/4區(qū)域內(nèi)、中線略偏向擬置釘椎弓根的對側(cè),而在C7則采用中線略偏向擬置釘椎弓根的同側(cè)椎體的上2/4區(qū)域內(nèi),C6進(jìn)釘點位于椎體中線上、椎體上1/4與1/2交界處。置釘?shù)姆较蛟谒捷S位上為外傾38°~45°,C3-C5逐漸增大,C5-C7逐漸減小。同時在矢狀面上,C3、C4為頭傾5°~10°,C5水平,C6、C7為尾傾5°~10°。植入下頸椎前路椎弓根螺釘?shù)倪M(jìn)釘點和進(jìn)釘方向見圖2。1.4圖像、解剖研究和觀察項目的建立1.4.1鋼板兩側(cè)緣與腰椎左緣的距離統(tǒng)計鋼板上緣與椎體上緣的距離SSL(mm),超出椎體上緣為負(fù),未超出為正;鋼板下緣與椎體下緣的距離IIL(mm),超出椎體下緣為負(fù),未超出為正;鋼板左側(cè)緣與椎體左側(cè)緣之間的距離LLL(mm),超出椎體左緣為負(fù),未超出為正;鋼板右側(cè)緣與椎體右側(cè)緣之間的距離RRL(mm),超出椎體右緣為負(fù),未超出為正。觀察螺釘植入后與鋼板螺釘孔之間的匹配程度,是否可以完全被鎖緊。1.4.2ct軸位像上螺釘穿出腰椎弓根皮質(zhì)的情況運用X線片進(jìn)行評估。投照正側(cè)位、雙斜位片,估計螺釘?shù)拈L短、方向是否合適。對于CT軸位像上螺釘穿出椎弓根皮質(zhì)的情況做分度評價:螺釘1mm以內(nèi)的穿出定義為1度,1~2mm穿出定義為2度,2~3.5mm至螺釘剛好完全穿出椎弓根皮質(zhì)定義為3度,螺釘不在椎弓根內(nèi)(>3.5mm)定義為4度。1.4.3解剖觀察對于影像學(xué)發(fā)現(xiàn)植入穿破皮質(zhì)的標(biāo)本進(jìn)行解剖學(xué)觀察,進(jìn)一步揭示螺釘損傷血管、脊髓、神經(jīng)根的情況。1.5保證各節(jié)段間的差異運用SPSS13.0軟件行統(tǒng)計學(xué)分析,采用t檢驗方法比較SSL與IIL在不同節(jié)段間的差異,以及LLL與RRL在不同節(jié)段間的差異。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。2鋼板螺釘植入的距離和ct重建像提示32個FSU共計植入下頸椎前路椎弓根螺釘64枚,所有螺釘順利植入,無術(shù)中植入困難者。鋼板與椎體之間適應(yīng)性測量數(shù)據(jù)見表1。鋼板上緣與椎體上緣的距離SSL(mm)平均為1.8mm,在C3,4節(jié)段有1例超出椎體上緣,記為-1mm,其余均未超出椎體上緣,節(jié)段越下,距離椎體上緣越遠(yuǎn);鋼板下緣與椎體下緣的距離IIL(mm),均未超出椎體下緣,平均為3.5mm,節(jié)段越下,距離椎體下緣越近;鋼板左側(cè)緣與椎體左側(cè)緣之間的距離(LLL)平均距離椎體左緣2.3mm,節(jié)段越下,距離越遠(yuǎn);鋼板右側(cè)緣與椎體右側(cè)緣之間的距離(RRL)平均3.9mm,節(jié)段越下,距離越小。螺釘植入后與鋼板螺釘孔之間的匹配程度好,未見難以鎖緊的情況出現(xiàn)。IIL不同節(jié)段間相互比較,差異均無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。SSL與IIL比較,差異在各個節(jié)段均有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)。RRL在不同節(jié)段間相比較,差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。RRL與LLL比較在C3,4及C4,5節(jié)段差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05),在C5,6及C6,7節(jié)段則差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。模擬植入標(biāo)本后攝正側(cè)位及雙斜位X線片提示32枚下頸椎前路椎弓根螺釘植入位置滿意、長短合適。CT橫斷位像提示有2枚螺釘在下頸椎椎弓根內(nèi)側(cè)皮質(zhì)1度穿破,2枚螺釘1度外側(cè)緣皮質(zhì)穿破累及橫突孔內(nèi)側(cè)緣,未見螺釘2度以上穿破椎弓根。CT重建像提示植骨重建位置滿意。模擬植入后攝X線片(圖3);CT平掃見螺釘位置滿意(圖4)。對于影像學(xué)發(fā)現(xiàn)植入穿破皮質(zhì)的標(biāo)本進(jìn)行解剖學(xué)觀察,2枚下頸椎前路椎弓根內(nèi)側(cè)皮質(zhì)1度穿破的患者,解剖發(fā)現(xiàn)僅有椎管內(nèi)椎弓根內(nèi)側(cè)的靜脈叢累及,未見硬膜囊受壓,未見神經(jīng)根受累。4枚1度外側(cè)緣穿破的患者有1枚橫突孔內(nèi)椎靜脈的累及,未見椎動脈穿破累及的情況,但其中1枚螺釘緊挨椎動脈而行。3討論3.1選擇選擇節(jié)能型螺釘固定的路徑和術(shù)后方式確定固定方式近年來,下頸椎前路椎弓根螺釘重建固定已逐漸成為國內(nèi)外研究的熱點,相關(guān)報道不斷涌現(xiàn)。對于老年性骨質(zhì)疏松患者、頸椎多節(jié)段減壓后患者、強直性脊柱炎患者,運用經(jīng)典的前路單皮質(zhì)椎體固定螺釘鋼板強度往往較差,容易導(dǎo)致內(nèi)固定的松動失敗。文獻(xiàn)報道,多節(jié)段頸前路椎間盤切除減壓融合術(shù)患者內(nèi)固定松動失敗概率可高達(dá)20%~50%,而由于內(nèi)固定失敗需要再次手術(shù)的概率可高達(dá)10%~20%。而對于下頸椎骨折脫位患者,原則上常需要行前后聯(lián)合入路手術(shù),前路有效減壓內(nèi)固定結(jié)合后路的椎弓根螺釘、側(cè)塊螺釘或經(jīng)關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)螺釘固定。多數(shù)頸椎病患者常常存在多節(jié)段主要來自前方的硬膜囊受壓,這使得前路減壓成為必須要完成的步驟,而經(jīng)典的前路內(nèi)固定融合方式難以提供可靠的穩(wěn)定性。加用后路手術(shù)的方式有其固有的缺點:增加了手術(shù)時間;增加了感染的風(fēng)險;增加了手術(shù)的費用;增加了后路內(nèi)固定相關(guān)的并發(fā)癥,例如神經(jīng)、血管的損傷。而且多數(shù)老年骨質(zhì)疏松患者由于全身臟器代償功能較差,難以承受前后聯(lián)合入路的創(chuàng)傷打擊。下頸椎前路椎弓根螺釘技術(shù)的出現(xiàn)為這類患者帶來了希望,單純前路手術(shù)既可以解決減壓徹底的問題,又可以解決固定穩(wěn)定性的問題。Aramomi等首先報道了2節(jié)段頸椎減壓后植入下頸椎前路椎弓根螺釘,選擇了9例患者,行前路徹底減壓后,移植患者自身腓骨并運用2枚前路椎弓根螺釘將其牢固地固定在減壓后的下頸椎骨槽中,經(jīng)2年隨訪,所有患者獲得骨性融合,術(shù)后神經(jīng)功能明顯改善,平均JOA評分(JapaneseOrthopaedicAssociationscore)由術(shù)前的9.4改善到末次隨訪時的14.0,平均改善率為64.4%,術(shù)后未出現(xiàn)神經(jīng)脊髓以及椎動脈損傷等并發(fā)癥,但部分患者出現(xiàn)咽喉部不適。Yukawa等也報道6例多節(jié)段頸椎病的患者行下頸椎前路椎弓根螺釘結(jié)合AXIS鋼板固定,在減壓后運用自體髂骨植骨,結(jié)合鋼板運用3枚下頸椎前路椎弓根螺釘固定,術(shù)后隨訪7~21個月發(fā)現(xiàn)所有患者獲得了滿意的骨愈合,術(shù)后神經(jīng)功能有一定程度恢復(fù),平均JOA評分從術(shù)前的12.0改善到術(shù)后的14.7,末次隨訪時JOA的平均改善率為51.4%,但有2例發(fā)生吞咽困難,認(rèn)為可能為螺釘釘帽突起刺激食管引起。本課題組于2011年在國內(nèi)首先報道了ATPS的解剖學(xué)研究和22例臨床病例的應(yīng)用經(jīng)驗,采用的是AXIS鋼板結(jié)合前路椎弓根螺釘固定,同樣也有1例術(shù)后出現(xiàn)聲音嘶啞,2例出現(xiàn)吞咽不適。綜合目前臨床應(yīng)用的報道,筆者推測術(shù)中牽拉以及前路椎弓根螺釘與所使用的鋼板不配套導(dǎo)致螺釘帽外露刺激周圍的食管等組織,是目前并發(fā)癥發(fā)生的主要原因。前路椎弓根螺釘?shù)倪M(jìn)釘方式與傳統(tǒng)的前路和后路椎弓根螺釘固定的方法不一致,為了達(dá)到一次前路手術(shù)解決減壓和重建這兩個問題的目的,采用了與前路椎體螺釘和后路椎弓根螺釘不同的釘?shù)?。ATPS螺釘需要穿過椎體、椎弓根,到達(dá)背側(cè)的側(cè)塊,因為釘?shù)捞厥?目前的“釘-板”系統(tǒng)以及“椎弓根釘-棒”系統(tǒng),很難滿足ATPS的置釘要求。設(shè)計和生產(chǎn)一套下頸椎前路椎弓根螺釘鋼板系統(tǒng)成為運用下頸椎前路椎弓根螺釘行固定重建的必需。3.2下腰椎婦人下椎弓根螺釘植入孔的選擇下頸椎前路椎弓根螺釘固定方式的優(yōu)點主要在于其良好的生物力學(xué)固定性能,螺釘可以從頸椎椎體的前緣經(jīng)椎弓根直達(dá)后方側(cè)塊后側(cè)皮質(zhì)。Koller等研究表明下頸椎前路椎弓根螺釘?shù)目拱纬隽εc椎體螺釘比較明顯增強,約為2.5倍;而下頸椎前路椎弓根螺釘固定系統(tǒng)(前路椎弓根螺釘結(jié)合鋼板)的比較試驗也證實這種固定方式有非常可靠的生物力學(xué)性能。運用下頸椎前路椎弓根螺釘鋼板系統(tǒng)重建下頸椎穩(wěn)定性恰恰解決了加用后路手術(shù)帶來的相關(guān)臨床問題。該套下頸椎前路椎弓根螺釘配套鋼板系統(tǒng)主要優(yōu)點為:下頸椎前路鋼板適合厚度,適應(yīng)下頸椎前路椎弓根螺釘?shù)闹踩?限制性板釘結(jié)構(gòu)。板體設(shè)有2個與下頸椎前路椎弓根螺釘配套的下頸椎前路椎弓根植入孔,下頸椎前路椎弓根植入孔與板體矢狀面呈30°至60°外傾夾角、水平面呈0°至15°活動夾角。下頸椎前路椎弓根螺釘釘帽位于下頸椎前路椎弓根植入孔內(nèi),且下頸椎前路椎弓根螺釘與板體自鎖配合。板體上還設(shè)有椎體螺釘植入孔及備用固定孔,具有結(jié)構(gòu)簡單、使用安全、用途廣泛、能與下頸椎前路椎弓根螺釘配套使用的優(yōu)點。該研究表明,下頸椎前路椎弓根螺釘鋼板系統(tǒng)適應(yīng)下頸椎前路重建,螺釘鋼板系統(tǒng)植入FSU后,下頸椎前路椎弓根螺釘均順利植入,經(jīng)X線片及CT掃描后未見螺釘2度以上椎弓根穿破,螺釘尾部與鋼板適應(yīng)性好,均得以限制性鎖定,螺釘尾部未超過鋼板表面,鋼板2mm厚度的設(shè)計及限制性鎖定裝置的運用,有望解決吞咽困難和螺釘松動、鋼板脫出的問題。本研究測量結(jié)果同時驗證了螺釘鋼板與頸椎椎體的適應(yīng)性。在本組試驗中,鋼板上緣與椎體上緣的距離節(jié)段越下,距離椎體上緣越遠(yuǎn);鋼板下緣與椎體下緣的距離IIL(mm),節(jié)段越下,距離椎體下緣越近;鋼板左側(cè)緣與椎體左側(cè)緣之間的距離(LLL),節(jié)段越下,距離越遠(yuǎn);鋼板右側(cè)緣與椎體右側(cè)緣之間的距離,節(jié)段越下,距離越小。頸椎椎體從上到下逐漸增大,根據(jù)解剖學(xué)及影像學(xué)研究結(jié)果,椎弓根位于椎體上半部分,從頭側(cè)到尾側(cè)矢狀位上椎弓根尾傾角逐漸增大,而頸椎椎體上的投影即最佳下頸椎前路椎弓根螺釘進(jìn)釘點逐漸下移。這在本研究中進(jìn)一步得以驗證。從本研究的統(tǒng)計學(xué)結(jié)果分析,下頸椎前路螺釘鋼板系統(tǒng)距離椎體上緣更近(SSL<IIL,P<0.05),而在下頸椎節(jié)段越下,鋼板離椎體上緣距離越遠(yuǎn)(C3,4<C4,5<C5,6<C6,7,P<0.05)。筆者在設(shè)計這套螺釘鋼板系統(tǒng)時,必須考慮到下頸椎前路椎弓根的植入,因此適應(yīng)下頸椎前路椎弓根螺釘?shù)闹踩肟仔枰挥阡摪宓纳暇?在C3,4節(jié)段可能會出現(xiàn)螺釘植入后鋼板的上緣超出椎體的上緣,測量為負(fù)值,而鋼板上緣距離椎間盤的距離越近,造成鄰椎病的可能性將加大。而在下頸椎椎間孔內(nèi),神經(jīng)根的走行位于椎弓根的上緣,所以在植入前路椎弓根螺釘時,在C3,4或C4,5節(jié)段可以適當(dāng)降低進(jìn)釘點,這樣一方面可以減少鄰椎病的發(fā)生率,另一方面可以減少神經(jīng)根損傷的概率。在C5,6及C6,7節(jié)段,則沒有這方面的擔(dān)憂。LLL及RRL的測量發(fā)現(xiàn)鋼板完全位于椎體內(nèi),由于筆者均從右側(cè)椎弓根植入螺釘,故在C3,4及C4,5發(fā)現(xiàn)鋼板稍偏左側(cè),這與椎弓根的投影研究也有其一致性。而在C5,6及C6,7節(jié)段由于椎弓根投影逐漸移向中線,而且椎體逐漸增大,鋼板更向中心方向移動。該組試驗中6例有1度的椎弓根內(nèi)外的穿破,而無椎弓根上下的穿破,這可能與椎弓根的解剖有關(guān),椎弓根的高度大于寬度。雖然2例穿破了椎弓根內(nèi)側(cè),并未見硬膜囊及神經(jīng)根受壓,4例穿破椎弓根的外側(cè)壁,進(jìn)入橫突孔,但并未造成椎動脈的損傷。Zhao等的研究表明椎動脈在橫突孔中有相對“充裕”的空間,1度橫突孔的累及很少