【临床论著】后路前凸弯棒预加压复位固定技术治疗胸腰段不稳定性爆裂骨折
文章来源： 中华骨科杂志,2020,40 (15): 988-995
作者：阎崇楠 王欢 崔少千 姜超
资料与方法
一、纳入与排除标准 纳入标准：①胸腰段急性单节段骨折，2019 AOSpine-Spine Trauma Classification System分型标准的A3型，伤椎节段后凸角>20°；②采用单纯后路前凸弯棒预加压复位固定手术治疗；③主要评价指标包括手术前后影像学测量参数及临床胸腰椎功能恢复状态等；④回顾性随访研究，随访时间超过6个月。 排除标准：①既往存在脊柱畸形、感染、肿瘤等疾病；②存在代谢性骨病，包括DISH病、强制性脊柱炎等疾病；③合并脊柱骨质疏松性骨折、病理性骨折及全身多发骨折；④合并神经损伤或神经疾病者；⑤术前ASIA分级A~D级者；⑥手术前后影像学及临床资料不完整、失访者。 二、一般资料 回顾性收集2017年7月至2019年12月我院收治胸腰段急性创伤并接受手术治疗患者137例，按上述的纳入及排除标准，共33例纳入本研究。男19例，女14例；年龄（43.6±7.6）岁（36~55岁）。损伤节段：T11 3例，T12 10例，L1 16例，L2 4例。致伤原因：高处坠落伤18例，交通事故伤11例，重物砸伤4例。按照2019 AOSpine-Spine Trauma Classification System分型标准，所有纳入患者均为A3型，伤椎节段后凸角> 20°，ASIA分级为E级。 本研究方案获得我院伦理委员会批准（2016PS215K），所有患者在参与研究前均签署了知情同意书。 三、手术方法 （一）麻醉与体位 均采用全身麻醉，患者取俯卧位。于患者胸部及髂前上棘处放置软垫，悬空腹部，使胸腰段脊柱保持在过伸位以利于伤椎体位复位。 （二）椎弓根螺钉植入 体位复位后，沿棘突中线逐层切开并剥离椎旁肌，显露伤椎及邻近上、下位节段的椎板、关节突。采用单轴长尾椎弓根螺钉，按照常规方法对伤椎上、下位节段植入椎弓根螺钉。伤椎置钉时螺钉长轴平行于塌陷的上终板或朝向椎体前下角方向。 （三）预弯连接棒 连接棒预弯前凸角度为10°~25°。预弯角度根据伤椎节段，由T11~L2逐渐增大，T11、T12节段连接棒预弯为10°~15°，L1、L2节段连接棒预弯15°~ 25°。 （四）加压复位 1．第一次加压： 安装预弯的连接棒，锁紧近端、远端正常椎的椎弓根螺钉尾帽；利用前凸预弯的连接棒对伤椎及远端正常椎椎弓根螺钉进行加压，双侧交替进行。加压过程中可以见到伤椎椎弓根螺钉钉尾向远端正常椎椎弓根螺钉尾摆动，由原来的向下倾斜逐渐变为平行于远端正常椎螺钉，同时距离明显缩短。加压后锁紧伤椎螺钉尾帽（图1A~C）。 图1 后路前凸预弯棒加压固定复位技术示意图 A 伤椎植入椎弓根螺钉的方向为椎体前下角或平行于塌陷的上终板方向，安装预弯的连接棒并将近端、远端正常椎螺钉尾帽预锁紧 B 第1次加压，即对伤椎和远端正常椎进行加压，加压过程中伤椎螺钉在连接棒上向远端正常椎靠近，并逐渐摆动至水平位，锁紧尾帽；双侧交替进行 C 第1次加压示意图，即通过对伤椎及远端正常椎的加压，实现伤椎与近端正常椎的相对撑开，同时伤椎椎弓根螺钉将伤椎上终板撬拨复位 C，D 第2次加压，即松开近端正常椎尾帽，对近端正常椎和伤椎进行加压，锁紧尾帽；双侧交替进行 F 第2次加压示意图，即通过对近端正常椎及伤椎的加压，实现近端正常椎与伤椎前中柱充分撑开，同时使后方韧带复合体加压短缩 2．第二次加压： 松开近端正常椎螺钉尾帽，利用前凸预弯的连接棒对近端正常椎及伤椎椎弓根螺钉进行加压，双侧交替进行。加压过程中可见近端正常椎椎弓根螺钉向伤椎螺钉靠拢，加压后锁紧近端正常椎螺钉尾帽（图1D~F）。 全部加压过程通过术者手感感觉螺钉处于弹性固定的位置时停止加压。所有病例均为间接复位，未进行椎管扩大减压和直接复位。 四、术后处理 术后第1天复查胸腰椎正、侧位X线片及三维CT，患者在胸腰椎支具保护下下床活动，病情平稳后出院。佩戴支具6~8周，并进行腰背肌及核心肌群训练。待术后18个月确认骨折愈合良好后取出内固定物。 五、观察指标 记录手术时间及术中失血量，椎弓根螺钉植入准确率采用三维CT进行评估。术后3、6、12和18个月进行随访，随访时采用评分量表进行临床疗效评价，并通过胸腰椎正、侧位X线片评价内固定位置、有无松动、移位、断裂以及后凸角度变化等影像学参数。所有病例测量数据均利用PACS系统手动测量获得。 （一）伤椎中柱高度 中柱高度定义为三维CT影像中矢状位椎体中线剖面椎体后缘的高度（图2），测量精度为mm。数值越低表示中柱高度受外伤暴力影响越明显。 图2 影像学参数测量示意图 A 术前胸腰段CT矢状位重建图像示椎弓根水平椎体后上缘骨块碎裂、塌陷、旋转侵入椎管 B 术后胸腰段CT矢状位重建图像示经加压复位固定后椎弓根水平椎体后上缘骨块逆向旋转复位，伤椎中柱高度（椎体正中矢状位椎体后缘高度）得到恢复 C 术前胸腰段CT示伤椎椎弓根高度中点水平椎体后上缘骨块侵入椎管 D 术后胸腰段CT示伤椎椎弓根高度中点水平侵入椎管的椎体后上缘骨块的面积和椎管侵占率均明显改善，证实加压复位固定的有效性 （二）伤椎骨块侵入面积 骨块侵入面积定义为三维CT影像中轴位伤椎椎弓根高度中点水平骨块侵入椎管的面积（图2），测量精度为mm2。数值越大表示受外伤暴力导致伤椎爆裂骨折进入椎管的骨块越大。 （三）伤椎椎管侵占率 椎管侵占率定义为三维CT影像中轴位伤椎椎弓根高度中点水平骨块侵入椎管的面积占邻近下位椎体相同水平椎管面积的比值（图2）。数值越高表示椎管内爆裂骨折块侵入的程度越大。 （四）节段后凸角 节段后凸角定义为骨折椎上位椎体上终板连线与骨折椎下位椎体下终板连线的垂线所形成的夹角（Cobb法，图3）。Cobb角越大则脊柱后凸越严重，Cobb角越小则脊柱后凸越轻。 图3 节段后凸角测量示意图。分别于术前（A）、术后（B）胸腰椎侧位X线片测量伤椎上位椎体上终板连线与伤椎下位椎体下终板连线的垂线所形成的夹角 （五）疼痛视觉模拟评分（visual analogue scale，VAS） VAS评分为患者对自身疼痛程度的主观评估。VAS评分范围为0~10分，分值越高，疼痛程度越重，反之疼痛程度越轻。在各随访时间点采用VAS评分进行腰背部疼痛程度的评估。 （六）Oswestry功能障碍指数（Oswestry disability index，ODI） ODI问卷是由10个问题组成，包括疼痛的强度、生活自理、提物、步行、坐位、站立、干扰睡眠、性生活、社会生活、旅游等10个方面的情况，每个问题6个选项，得分为0~5分。ODI（%）=（实际得分/5×实际回答问题数×5）×100%。用于评估腰背部疼痛等情况对患者日常生活的影响程度。百分数越高，功能障碍越严重，反之功能越好。 六、统计学处理 本研究为回顾性病例研究。采用SPSS 19.0（SPSS公司，美国）进行统计分析，计量数据均采用（ ±s）表示，术前、术后及末次随访时的影像学参数、VAS评分和ODI的比较采用配对样本t检验，检验水准α值取双侧0.05。
结果
一、手术情况 33例患者手术均获成功，共置入198枚椎弓根螺钉，术后CT评估置钉准确率为98.8%。手术时间为（89.8±20.4）min（68~110 min）；术中出血量为（170±53.7）ml（115~230 ml）。 二、术中所见 所有患者均由手术经验丰富的同一术者完成，手术过程顺利，伤椎邻近上、下节段椎弓根螺钉均为一次置入，伤椎椎弓根螺钉植入前先用定位针预置入，术中'C'型臂X线机透视角度满意后，置入椎弓根螺钉。连接棒预弯、安装及尾帽安装顺利。加压复位时'C'型臂X线机透视见伤椎椎体前缘高度复位良好，中柱高度无短缩。 三、椎弓根螺钉植入相关情况 33例患者术中、术后影像学检查均未见螺钉穿破终板。术后复查显示1例56岁女性患者伤椎一侧椎弓根螺钉穿破内侧壁，少许螺钉侵入椎管，但未见神经损害症状；1例43岁男性患者近端正常椎椎弓根螺钉前端出现轻度向下弯曲，未予特殊处理；其余患者术后复查未见异常表现。 四、伤椎中柱高度 通过对比术前、术后矢状位CT重建片椎体后缘高度的测量值变化，显示33例患者伤椎中柱高度由术前的（17.32±2.02）mm改善至术后的（21.41±3.68）mm，差异有统计学意义（t=-5.59，P=0.000，表1），在术中交替加压复位后伤椎中柱高度有所恢复，伤椎中柱高度增加23.6%。 五、伤椎骨块侵入面积 在三维CT轴位像上测量术前伤椎椎弓根高度中点水平骨块侵入椎管的面积为（101.3±21.67）mm2，术后减少至（68.5±18.2）mm2，差异有统计学意义（t=6.66，P=0.000，表1），骨块突入椎管面积减少（40.2±17.9）mm2。 六、伤椎椎管侵占率 33例患者术前伤椎椎管侵占率为47.66%±19.83%（25.9%~67.8%）改善至术后19.61%±5.75%（12.6%~32.3%），差异有统计学意义（t=13.14，P=0.000，表1），手术后骨块复位减少对椎管的侵占达到58.9%。 七、节段后凸角 伤椎节段后凸角由术前的26.33°±5.68°改善至术后的3.13°±1.25°，差异有统计学意义（t=22.9，P=0.000，表1），术后节段后凸角改善率为88.1%。末次随访时胸腰椎节段后凸角平均为3.49°±1.89°，与术后（3.13°±1.25°）比较，差异无统计学意义（t=0.906，P=0.369，表1），末次随访时节段后凸角改善率为86.7%。 八、VAS评分 33例患者VAS评分由术前（6.42±1.25）分改善至术后（1.85±0.71）分，至末次随访时改善为（1.69±1.21）分。术后及末次随访时VAS评分与术前比较，差异均有统计学意义（t=18.26，P=0.000；t=15.6，P=0.000，表1）；而末次随访与术后VAS评分比较，差异无统计学意义（t=-0.62，P=0.538，表1）。患者术后腰背部疼痛改善率为71.5%，末次随访时腰背部疼痛改善率为73.7%。 九、ODI ODI由术前43.03%±3.46%改善至术后21.88%±4.22%，至末次随访时改善为6.33%±2.31%。手术前后、末次随访与术前、末次随访与术后比较，差异均有统计学意义（t=22.27，P=0.000；t=50.65，P=0.000；t=18.56，P=0.000，表1）。患者术后胸腰椎功能ODI改善率为56.5%，末次随访时ODI改善率为87.5%，提示患者术后随访期间胸腰椎功能持续改善。 十、并发症 术中均未发生大血管或脊髓损伤等严重并发症，术后无切口感染及血肿形成发生。33例患者均获得6个月以上随访，无一例患者发生内固定松动、移位、断裂等并发症。 其中16例患者术后18个月骨折愈合良好，已取出内固定。
讨论
一、后路前凸弯棒预加压复位固定手术技术的生物力学原理及意义 胸腰段急性创伤是脊柱外科最为常见的骨折类型，手术后角度丢失或内固定失效一直是令人头疼的问题。基于脊柱三柱理论，脊柱前柱、中柱承担80%~90%的应力，后柱仅承担10%~20%的应力。当前、中柱损伤后，脊柱失去了前方的有效支撑，椎弓根螺钉系统的三柱固定使得内固定装置出现应力遮挡现象，应力大部分传导至后方内固定装置，悬臂梁作用明显增加，长时间的应力集中于螺钉尾端和连接棒易造成疲劳折断[15,16]。胸腰椎后路手术中张力带原理是一种重要的生物力学原理，在手术中剥离韧带、减压切除棘突和椎板这些操作后，连接棒与关节突关节一同起到了后方复合体的作用，如果将前、中、后柱同时撑开，将明显减小后方张力带的作用。我们将胸腰段手术中常规安装直连接棒的方式，改变为将连接棒适度前凸预弯，在不影响整体矢状位平衡的前提下，'有限过度复位'胸腰段后凸畸形，使前柱充分撑开、中柱复位、后柱短缩，增加关节突重叠面积，增大前柱支撑和后方张力带结构的预应力，形成带有预应力的部分'张弦梁'结构，以对抗胸腰段前方压应力、后方张应力，从而减少内固定系统的应力集中。 二、后路前凸弯棒预加压复位固定手术的有效性及适应证 常规应用体位复位和三柱同时撑开复位能使伤椎骨块在椎管中的侵占率由术前65%降至38%，平均恢复约50%[17,18,19]。本研究团队对胸腰段A2型、A4型、B型、C型骨折病例也使用后路前凸弯棒预加压复位固定技术进行了手术，为明确该技术间接复位的效果和加压后中柱高度不丢失的问题，在本次研究中排除了需要术中扩大椎管直接减压和进行骨块复位的病例。本研究对术前、术后骨块侵入椎管的面积和侵占率进行对比研究，结果显示前凸弯棒预加压复位固定方法可使伤椎骨块平均复位58.9%，椎管容积得到有效恢复，从而达到手术间接减压的目的。对矢状位椎体中线剖面椎体后缘（中柱）高度恢复的测量显示，加压复位后中柱高度并未下降，而是恢复了平均约3 mm，证明伤椎突入椎管的骨块复位时并非完全水平推入伤椎，而是通过后纵韧带的合页作用将翻转骨块逆向翻转推回伤椎。因此，根据我们的临床经验和本研究结果，结合文献报道[20,21]，该手术技术除了可以有效地应用于A3型骨折，也可以应用于需要直接减压的B型、C型骨折。 三、后路前凸弯棒预加压复位固定手术技术的安全性 复位后对伤椎及近端正常椎间进行加压是该手术方法的安全性可能受到质疑的重要原因。如果使用直棒加压，椎间盘和终板将受到整体压力，使损伤骨折的终板将骨块向压力小的方向移动，骨块会再次进入椎管。而使用前凸弯棒进行加压时，利用连接棒的前凸弧度将关节突作为支点，通过螺钉在连接棒上的滑动、角度变化以及后纵韧带和纤维环的合页作用，使伤椎骨块得以复位，此时前柱撑开、中柱的后纵韧带和后方纤维环牵拉复位，后柱加压，螺钉在前凸连接棒上有向前方的预应力，骨块未再次向后推入椎管的应力。对术前、术后中柱高度的测量对比也证实了这一过程。加压后的胸腰段结构整体稳定性更好，出现后凸进展或内固定失效的概率更小。 四、后路前凸弯棒预加压复位固定手术技术的操作要点 （一）适宜的螺钉选择 均采用长尾单轴椎弓根螺钉。术前应根据患者胸腰段三维CT的测量结果，提前预计需要置入螺钉的直径和长度。实际手术中可根据患者年龄和骨质条件，将螺钉直径适当增加0.5至1 mm。术前规划合适尺寸的椎弓根螺钉能增加螺钉置入的准确率，并更大程度上增加复位和固定强度。 （二）椎弓根螺钉置入角度 伤椎邻近上、下节段置入椎弓根螺钉可与上终板平行或轻度尾倾。伤椎置入椎弓根螺钉时应预先置入定位针，术中'C'型臂X线机侧位透视确定定位针为平行于伤椎上终板，前方指向伤椎椎体前下角；沿定位针角度置入椎弓根螺钉后，再次透视确认。该角度置钉是为实现沿前凸弯棒加压过程中，伤椎椎弓根螺钉能够以椎弓根为轴在连接棒上滑动，向前方形成推力，并将塌陷的上终板撬拨，利用前纵韧带和后纵韧带的合页作用，达到恢复椎体前缘高度和反向推回侵入椎管骨块的作用。 （三）连接棒的预弯和安装 由于胸腰段为胸椎后凸向腰椎前凸的过渡区域，胸腰段一般较为平直，但需要承受前方压应力和后方张应力。我们根据伤椎所在节段，T11，12水平将连接棒预弯10°~15°，L1,2水平将连接棒预弯15°~ 25°。连接棒的预留长度比测量模棒的长度短1 cm，避免加压固定后近段连接棒剩余太长干扰周围组织，且影响美观。安装连接棒时可先将连接棒凸侧朝外放置于钉尾内，用大力钳转棒使连接棒固定于前凸位置。 （四）加压复位固定 前凸预弯连接棒放置于螺尾内，锁紧远端螺钉尾帽，预锁紧近端螺钉尾帽，利用加压器两侧交替加压伤椎与远端正常椎螺钉尾端，使伤椎螺钉由置入时向伤椎前下方倾斜，逐渐变为平行于远端螺钉，并与远端螺钉贴近，实现第一次加压。加压过程中用力缓慢柔和，待伤椎螺钉变为平行于远端螺钉时，再适当加压可感觉出现弹性固定，此时可锁紧伤椎尾帽，完成第一次加压。然后松开近端正常椎螺钉尾帽，对近端正常椎与伤椎之间进行第二次加压。本研究结果显示，两次加压在实现伤椎前缘高度恢复和侵入椎管骨块复位两个目的的同时，并未造成伤椎中柱高度的下降，第二次加压不会使复位骨块再次进入椎管。 五、本研究的局限性 本研究是后路前凸弯棒预加压复位固定手术技术早期临床应用的回顾性研究，本组研究对象限定于A3型、节段后凸角>20°的单椎体不稳定性胸腰段爆裂骨折，病例数较少；对后方结构施加预应力，目的是增加关节突关节的重叠面积，使关节突关节分担应力，从而减少钉-棒系统的应力遮挡，但本研究并未对关节突关节重叠面积的变化进行研究；本研究的随访时间较短，无法对去除内固定后和超过24个月仍未去除内固定的患者进行长期疗效和内固定是否失效的评估；本研究针对该手术技术手术前后的影像学、临床疗效进行对比研究，未设立对照组（如直棒撑开组、经皮手术组等），无法排除术者习惯、手术条件等潜在干扰因素。今后尚需进行随机对照研究，并延长随访时间，以及展开多中心研究，最终为该手术技术的临床推广应用奠定坚实的临床数据基础。
参考文献（略）
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