经伤椎椎弓根钉内固定与跨伤椎内固定联合经皮椎体成形治疗胸腰段椎体骨折的比较

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.0232

摘要/Abstract

摘要：

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文题释义：
经伤椎椎弓根钉内固定：是指在传统椎弓根螺钉内固定基础上，通过在伤椎建立支点并打入椎弓根钉治疗胸腰段椎体骨折的强化内固定微创脊柱外科手术，伤椎置钉以后，形成了三维支撑结构，有效地缩短了力矩，增加了生物力学强度，可有效避免传统椎弓根钉内固定术“平行四边形效应”与“悬挂效应”，增强了内固定的稳定性与复位效果；适用于AO分型的A型单椎体骨折且至少单侧伤椎椎体下半部及下终板无爆裂。Denis分型的单节段爆裂骨折，退行性腰椎间盘突出伴节段腰椎不稳者，禁忌证为多发椎体骨折、邻近的椎弓根骨折及严重骨质疏松患者。

经皮椎体成形术：是指经皮通过椎弓根或椎弓根外向椎体内注入骨水泥以达到增加椎体强度和稳定性，防止塌陷，缓解疼痛，甚至部分恢复椎体高度为目的一种微创脊椎外科手术。适用于经药物治疗无效的骨质疏松性椎体压缩骨折、与骨坏死相关的疼痛性椎体骨折、不稳定的压缩性骨折、慢性创伤性骨折伴有骨折不愈合或内部囊肿改变、无神经症状的急性创伤性骨折。禁忌证为目标椎体有骨髓炎患者、对骨水泥过敏者、骨折引起的严重椎体塌陷或椎管压迫、3个及以上椎体骨折。

摘要

背景：4钉2棒内固定联合经皮椎体成形与经伤椎5钉或6钉强化内固定是治疗胸腰段椎体爆裂性或压缩骨折的常用修复方案。

目的：比较经伤椎椎弓根钉加强内固定与跨伤椎内固定联合经皮椎体成形治疗胸腰段单节段椎体骨折的疗效，优化手术方案。

方法：纳入2013年7月至2015年12月收治的76例胸腰段单节段椎体骨折患者，根据内固定方式分为2组，A组39例患者予经皮伤椎椎弓根钉加强内固定治疗，B组37例予跨伤椎经皮椎弓根钉内固定联合经皮椎体成形治疗。比较2组手术相关指标、治疗前后椎体前缘高度变化、后凸矫正程度、疼痛改善情况及术后并发症发生情况。

结果与结论：①所有患者顺利实施手术，2组术中出血量、术后开始下床活动时间及住院时间差异均无显著性意义(P > 0.05)，A组手术时间显著长于B组(P < 0.05)；②2组患者术后椎体高度、脊柱生理弯曲、疼痛程度均不同程度恢复或减轻，自术后3个月始，伤椎椎体高度无明显丢失；2组术后7 d、1个月、3个月、12个月伤椎高度压缩率、高度恢复率、椎体后凸角、后凸矫正率、目测类比评分差异均无显著性意义(P > 0.05)；③B组术后有2例(5%)出现骨水泥外漏，但均未漏入椎管；随访期间2组均未出现内固定失效及神经损伤病例；B组术后有1例(3%)发生邻近椎体骨折，A组未出现临近椎体骨折病例；④提示经伤椎椎弓根钉加强内固定与跨伤椎内固定联合经皮椎体成形治疗胸腰段椎体骨折疗效相当；经伤椎椎弓根钉加强内固定不存在骨水泥外漏风险，对邻椎影响较小。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程
ORCID: 0000-0003-0176-3440(张财义)

关键词: 椎体骨折, 经伤椎椎弓根钉加强内固定, 经皮穿刺椎体成形术, 椎体塌陷, 骨水泥外漏, 国家自然科学基金

Abstract:

BACKGROUND: Four screws plus two bars internal fixation combined with percutaneous vertebroplasty and strengthened pedicle screw internal fixation (five or six screws) are commonly surgical procedures for thoracolumbar burst or compression fractures.

OBJECTIVE: To compare clinical efficacy between strengthened transvertebral pedicle screw internal fixation and internal fixation plus percutaneous vertebroplasty in treatment of single thoracolumbar vertebral fractures, and to optimize operation scheme.

METHODS: Totally 76 patients with thoracolumbar vertebral fracture treated from July 2013 to December 2015 were respectively studied, who were divided into A (39 cases) and B (37 cases) groups according to different surgeries. Group A received strengthened transvertebral pedicle screw internal fixation scheme; group B received conventional internal fixation plus percutaneous vertebroplasty scheme. Operation indexes, variations on anterior and posterior vertebral height, kyphosis correction, pain degree and postoperative complications were compared between the two groups.

RESULTS AND CONCLUSION: (1) All patients were operated successfully. Intraoperative blood loss, time of out-of-bed activity postoperatively and hospital stay were significantly different between the two groups (P > 0.05). Operation time was significantly longer in the group A than in group B (P < 0.05). (2) Postoperative vertebral height, spinal curvature and pain degree were reduced to different degrees in both groups. Since 3 months after operation, no obvious vertebral height loss appeared in both groups. At postoperative 7 days, 1, 3 and 12 months, vertebral height compression rate, height recovery rate, posterior convex angle, kyphosis correction rate and Visual Analogue Scale were not significantly different between the two groups (P > 0.05). (3) Bone cement leakage occurred in two cases (5%) in group B, but it did not leak into spinal canal. During follow-up, there were no internal fixation failure or nerve injury cases in both groups. In group B, one case (3%) developed adjacent vertebral fracture. There was no adjacent vertebral fracture in group A. (4) These findings confirmed that strengthened transvertebral pedicle screw internal fixation and conventional internal fixation plus percutaneous vertebroplasty had similar efficacies in treatment of thoracolumbar single vertebral fracture, and the former had no risk of bone cement leakage and had less influence on adjacent vertebra.

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

Key words: Spinal Fractures, Kyphoplasty, Internal Fixators, Tissue Engineering

中图分类号:

R318

张财义，左才红，陶忠亮，张庆，王绍刚，汪胜，戴涟生. 经伤椎椎弓根钉内固定与跨伤椎内固定联合经皮椎体成形治疗胸腰段椎体骨折的比较[J]. 中国组织工程研究, 2018, 22(23): 3640-3646.

Zhang Cai-yi, Zuo Cai-hong, Tao Zhong-liang, Zhang Qing, Wang Shao-gang, Wang Sheng, Dai Lian-sheng. Comparison of strengthened transvertebral pedicle screw internal fixation and internal fixation plus percutaneous vertebroplasty in the treatment of thoracolumbar vertebral fractures[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2018, 22(23): 3640-3646.

图/表（结果） 4

2.1 参与者数量分析 纳入76例新鲜胸腰椎单椎体压缩性骨折或爆裂性骨折患者为研究对象，按照不同手术方案分为2组，A组39例行经伤椎加强内固定治疗，B组37例行跨伤椎椎弓根钉内固定联合PVP治疗，术后1年2组均获得随访，无脱落病例。

试验流程图见图6。

2.2 手术相关指标比较 2组术中出血量、术后开始下床活动时间及住院时间差异均无显著性意义(P > 0.05)，A组手术时间显著长于B组(P < 0.05)，见表2。

2.3 术后疗效比较 2组患者椎体高度、脊柱生理弯曲、疼痛程度均不同程度恢复或减轻；自术后3个月始，2组伤椎椎体高度无明显丢失；2组术后7 d、1个月、3个月、12个月伤椎高度压缩率、高度恢复率、椎体后凸角、后凸矫正率、目测类比评分差异均无显著性意义(P > 0.05)，见表3。

2.4 典型病例

典型病例1：男，62岁，L₂椎体压缩性骨折，术前目测类比评分9分，椎体高度压缩率58.4%，椎体后凸角22°；术后7 d目测类比评分3分，高度压缩率11.1%，高度恢复率73.7%，后凸角14°，后凸矫正率80.6%；术后3个月目测类比评分2分，高度恢复率71.9%，后凸矫正率78.8%；术后12个月目测类比评分1分，高度恢复率71.3%，后凸矫正率78.1%，见图7。

典型病例2：女，56岁，L₁椎体爆裂性骨折，术前目测类比评分8分，椎体高度压缩率41.3%，椎体后凸角20°；术后7 d目测类比评分2分，高度压缩率8.5%，高度恢复率78.5%，后凸角11°，后凸矫正率83.3%；术后3个月目测类比评分1分，高度恢复率75.3%，后凸矫正率81.0%；术后12个月目测类比评分0分，高度恢复率74.5%，后凸矫正率81.0%，见图8。

2.5 并发症比较 术后2组切口均一期愈合。B组术后CT检查有2例(5%)出现少量骨水泥漏至椎体外缘，1例漏向椎体左前方，1例漏入椎间盘，未发现漏入椎管病例。随访期间2组均未出现钉棒松动、断裂及脱落现象，也未出现神经根损伤及迟发性神经功能障碍病例。B组术后有1例(3%)发生邻近椎体骨折，后经PVP治疗，疼痛解除，A组未出现临近椎体骨折病例。

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引言

材料方法

1.1 设计 对比观察试验。

1.2 时间及地点 于2013年7月至2015年12月在宣城市人民医院骨一、骨二科完成。

1.3 材料 Sino脊柱后路内固定系统购自山东威高，批号：170800260，型号：gb1z-1(6.5×45、6.5×50、6.0×45、6.5×40)，选用Gb/T 13810中规定的Tc4钛合金或纯钛(Ta3)材料制造，表面状态为本色状态或表面阳极氧化状态。

骨水泥厂家为Tecres S.P.A(意大利)，型号：1230，批号：ab2173，材质包括粉体、聚甲基丙烯酸甲酯、硫酸钡及过氧化苯甲酰。

1.4 对象

1.4.1 病例纳入与排除标准手术方案获得患者本人知情同意。

纳入标准：年龄<70岁，腰背部疼痛明显，CT或MRI确诊为新鲜性胸腰椎单椎体压缩性或爆裂性骨折，椎体高度丢失≥25%或伤椎后凸角大于20°，伤椎至少一侧椎弓根完整，胸腰椎损伤分型及评分系统TLICS评分≥4分，骨密度-2.5<T值<-1者。

排除标准：多节段椎体骨折，椎体塌陷>70%者，合并椎间盘损伤、椎体后纵韧带断裂，骨结核、强直性脊柱炎、脊柱肿瘤、骨髓瘤、全身感染性疾病、精神病、凝血功能障碍及严重疏松者。

1.4.2 临床资料纳入2013年7月至2015年12月宣城市人民医院脊柱外科收治的76例胸腰段椎体骨折患者，根据不同手术方式分为2组。A组39例采用经伤椎加强内固定治疗，其中男15例，女24例；年龄48-69岁，平均(57.1±5.4)岁；累及节段T₂ 5例、T₄ 6例、T₅ 9例、T₆ 4例、L₁ 5例、L₂ 2例、L₃ 2例、L₄3例、L₅ 3例；爆裂性骨折12例，压缩性骨折27例。B组37例采用跨伤椎椎弓根钉内固定联合PVP治疗，其中，男18例，女19例，年龄47-68岁，平均(58.6±6.2)岁；累及节段T₂3例、T₄5例、T₅ 10例、T₆ 3例、L₁2例、L₂ 2例、L₃2例、L₄ 6例、L₅ 4例；伤椎压缩程度27%-65%；爆裂性骨折15例，压缩性骨折22例。2组患者基础信息构成差异无显著性意义(P > 0.05)，见表1。

1.5 手术方法

1.5.1 A组采用经伤椎加强内固定治疗。具体为：全麻，取卧位，C型臂X射线机透视下定位，标记伤椎与上下位椎体椎弓根中心点体表投影，于伤椎、上下位椎体椎弓根体表投影处各做1.5 cm切口(图1)，通过多裂肌间隙暴露邻近椎体的关节突和横突根部，在X射线透视引导下将13号(腰椎选用11号)穿刺针经多裂肌与最长肌间隙椎弓根“眼睛”外侧缘中点置入伤椎上位椎体前1/2处，通过穿刺针置入螺钉导针，而后攻丝拧入椎弓根钉；同侧伤椎椎弓根完整者打入1根椎弓根钉，伤椎置钉后，下位椎体采用同样步骤置钉，对侧采用同样步骤。而后行C臂X射线引导，通过置棒器皮下穿棒安放预弯的连接棒连接同侧螺钉，先锁紧伤椎顶丝，适度上下撑开复位，矫正后凸畸形，而后锁紧上下位主体各顶丝，最终，伤椎椎弓根两侧均完整者行6钉加强内固定(图2)，1侧完整者行5钉加强内固定(图3)。

39例患者中有32例行6钉强化内固定，7例行5钉强化内固定。术后使用抗生素预防感染，抗骨质疏松治疗，3 d后鼓励下床活动，佩戴腰围4周，并辅助进行腰背肌功能训练，术后2年取出内固定。

1.5.2 B组采用跨伤椎椎弓根钉内固定联合PVP治疗，全麻下，于伤椎上下位椎体椎弓根体表投影处各做1.5 cm切口，通过多裂肌间隙暴露邻近椎体的关节突和横突根部，置钉步骤同A组，在伤椎上下位邻椎各打入1组椎弓根钉。皮下穿棒连接椎弓根钉，撑开复位伤椎，锁紧顶丝，最终行4钉2棒内固定(图4)。而后在C型臂X射线机透视定位后用穿刺针穿入伤椎椎弓根，直至椎体前中1/3处，用5 mL注射器取对比剂椎体内注射，确认无椎管内渗漏后，用 20 mL加压注射器经穿刺针注入3-7 mL磷酸钙骨水泥(图5)，同时注意监测血压、心率等生命体征。术后处理同A组。

1.6 主要观察指标

1.6.1 手术指标记录患者手术时间、术中出血量、开始下床时间及住院时间。

1.6.2 术后疗效指标记录患者术前与术后7 d、1个月、6个月、12个月椎体高度压缩率、高度恢复率、椎体后凸角、后凸矫正率等影像学指标、疼痛程度及术后并发症。

椎体高度压缩率=(H-H₀)/H[H=(H₁+H₂)/2，H₁为伤椎上位椎体前壁高度，H₂为伤椎下位椎体前壁高度，H₀为伤椎前壁高度]；

椎体高度恢复率=(术前压缩率-术后压缩率)/术前压缩率；

椎体后凸角即Cobb角，站立位X射线侧位片上伤椎上位椎体上终板与下位椎体下终板延长线的交角；

椎体后凸矫正率=(术前后凸角-术后后凸角)/术前后凸角。

疼痛程度采用疼痛目测类比评分评估，评分范围0-10分，得分越高，主观疼痛程度越高。

术后并发症主要指骨水泥有无外漏、手术是否出现神经损伤、术后有无钉棒松动、断裂、脱出及邻近椎体有无骨折等情况。

1.7 统计学分析 所有数据经EPIDATA 3.1软件建立数据库，采用SPSS 19.0软件进行分析，定量数据经检验均符合正态分布，组间定量数据比较采用t 检验，定性数据比较采用χ²检验，不满足χ²检验条件的四格表数据比较通过fisher精确概率法直接求取P 值，P < 0.05为差异有显著性意义。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

讨论

胸腰段椎体骨折造成伤椎椎体高度丧失，严重的胸腰椎椎体爆裂性或压缩性骨折会导致伤椎上位椎脱位、脊髓损伤等并发症，甚至造成患者瘫痪。胸腰段椎体骨折治疗需要重建椎体的稳定性，恢复脊柱正常的力学结构^[5]。目前，经后路椎弓根螺钉内固定、PVP、经皮球囊扩张椎体后凸成形术等已成为治疗椎体爆裂性或压缩骨折骨折的主要手段^[6]。

3.1 经伤椎椎弓根钉加强内固定较常规4钉2棒内固定的优势 经后路4钉2棒内固定术在伤椎上下位椎体各置入2对短节段椎弓根螺钉，术中可间接撑开压缩椎体及椎间隙，复位伤椎并解除神经压迫，但复位后伤椎与邻近椎体间空隙较大，则椎体后柱的承载力多集中于钉棒系统，随时间延长，伤椎易出现螺钉松动、移位、钉棒断裂等现象，进而矫正的椎体高度丢失、椎间隙变窄及发生迟发性后凸畸形^[7]。同时，该方式在失去后纵韧带和椎间盘纤维环的牵拉作用时往往难以满意复位，且若椎体为严重爆裂性或压缩性损伤，复位后椎体仍存在继续位移倾向及内固定取出后伤椎高度丢失概率^[8-9]。为此，该术式常需借助椎体中柱植骨来复位塌陷的终板，若伤椎内存在较大骨质缺损空隙，植骨并不能完全重建前中柱的稳定性^[10-11]。

传统观点认为经伤椎内固定会增加伤椎损伤的概率，增加应激反应，不利于复位^[12-13]。动物造模实验表明，绵羊椎体经伤椎置入螺钉内固定在轴向压缩、屈伸和扭转实验中能提高劈裂椎弓根内固定的稳定性^[14]。基础研究显示，经伤椎加强内固定较跨伤椎内固定治疗单节段胸腰椎骨折载荷-应变关系增加 12%、载荷-位移关系、轴向刚度、扭转力分别增加 11%^[15-17]；另有研究显示经伤椎加强内固定较跨伤椎内固定的轴向承重能力增加160%，抗屈曲能力增加48%，抗扭转能力增38%^[18]。上述结果表明，经伤椎6钉或5钉加强内固定可以改善螺钉应力分布，较常规4钉2棒跨伤椎内固定能获得更好的生物力学稳定性。作者认为，该术式通过在伤椎建立支点，可更好地紧张前纵韧带，使骨折椎获得良好的轴向复位，能有效避免伤椎与下位椎体椎间盘的牵拉损伤。此次研究中A组患者采用经伤椎加强内固定，自术后3个月始，伤椎椎体高度无明显丢失，术后12个月内均无内固定失败病例与神经损伤病例，有效维持了后凸畸形的矫正效果。

3.2 常规椎弓根钉内固定联合PVP治疗胸腰段骨质疏松椎体骨折的优势 PVP及由此发展而来的经皮球囊扩张椎体后凸成形术是借助穿刺针向病变椎体注入骨水泥的微创外科技术。PVP可发挥内固定及类似椎体空隙植骨的作用，增强伤椎的刚度与强度，增加固定节段脊柱的抗疲劳能力^[19-20]，但近年报道，PVP术后1个月椎体高度恢复率与后凸矫形率均低于椎弓根钉内固定手术^[21]；且骨水泥漏入椎管或椎间孔会出现神经压迫症状及迟发型神经功能缺损的发生，重者需行椎管减压^[22-23]。目前学术界已公认，将椎弓根钉内固定与PVP联合用于胸腰段椎体骨折，既可增加伤椎抗压强度，预防蛋壳椎改变，又能减小椎弓根钉的应力，降低内固定失败率，此外，胸腰椎骨折时在PVP基础上联合椎弓根钉内固定还可以防止PVP后再骨折的发生概率^[24-26]。此次研究B组患者在实施传统4钉2棒内固定后，在C型臂X射线机引导下对伤椎行PVP治疗，手术成功率100%，术后仅有2例出现轻微骨水泥外漏，并未出现神经症状，术后3个月以后椎体高度与后凸畸形矫正未明显丢失，随访期内也未出现内固定失败病例，也说明该联合术式亦具备较高可行性。

3.3 手术注意事项 经伤椎微创椎弓根钉加强内固定适用于至少一侧椎弓根完整且不需要椎管减压的不稳定性骨折病例^[27]；伤椎置钉过程中必须在X射线引导下注意把持住导针深度，切勿在攻丝过程中造成导针的纵深移位，避免椎体前血管损伤；经伤椎内固定拧紧螺钉会直接对伤椎进行复位，在选用伤椎椎弓根钉时要选择较正常椎弓根钉短1 cm的短钉，拧紧时以伤椎椎弓根钉末端距椎弓根 0.5 cm为宜，既要确保能向前推移伤椎，避免压迫脊髓神经，又要防止过分向前推移椎体，矫枉过正^[28-29]。其禁忌证为多发椎体骨折、邻近的椎弓根骨折及严重骨质疏松患者。伤椎在PVP手术后，相邻椎体的椎间盘应力增加了19%^[30]，骨水泥渗漏会增加邻近椎体继发骨折的发生率^[31]。渗漏主要与严重椎体压缩性骨折的伤椎椎体过扁增加穿刺难度及加压注射骨水泥压力过大有关^[32-33]。对此，在穿刺时一要务必确保进针位置的准确性，一定要在椎弓根内穿刺，穿刺针最终位置达到伤椎椎体的前1/3，穿刺针太靠前，注入骨水泥有损伤前方腹主动脉、下腔静脉及肺脏的风险^[34]。二要对于体质量指数过大者尽量采用双侧椎弓根穿刺，骨水泥填充量不足会造成复位后椎体高度的丢失^[35-36]。三要加压注射时控制注射速度与骨水泥用量。对椎体前缘破坏严重者，选择骨水泥在拉丝后期缓慢注入；对胸椎骨折患者骨水泥注入量维持在3.0-4.0 mL，腰椎则维持6.0- 7.0 mL，当X射线下骨水泥接近椎体后缘时立即停止注射，避免神经损伤^[37-38]。既往认为该术式多用于单节段椎体压缩性骨折^[36^，^39]，作者团队认为对后韧带完整、无椎间盘损伤及椎管内大幅占位、椎体高度丢失<70%的爆裂性骨折同样适用；而对后纵韧带断裂、椎间盘损伤、伤椎后壁损伤、脱位的病例则需要行椎管减压，不适用经伤椎内固定联合PVP手术。

该研究比较了经伤椎加强内固定与常规跨伤椎内固定联合PVP治疗胸腰段单节段椎体骨折的疗效，结果表明除手术时间前者略长外，其余手术指标相近；术后2组内固定牢靠，椎体高度恢复率与后凸畸形矫正率无明显差异，说明二者均有助于脊柱形态与生物力学的恢复，手术疗效相当；经伤椎椎弓根钉加强内固定不存在骨水泥外漏风险，对邻椎的影响较小。此次研究仅对12个月随访期的术后效果进行了比较，内固定拆除后的远期疗效仍需要进一步观察。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程