经伤椎椎弓根5钉或6钉强化内固定与跨伤椎椎弓根4钉内固定治疗胸腰椎骨折脊柱稳定性比较

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.1030

摘要/Abstract

摘要：

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文题释义：

跨伤椎内固定：是在伤椎上、下椎体分别打入椎弓根螺钉后，置入钛棒，依靠纵向撑开力使椎间盘纤维环产生牵拉力以及椎旁肌、前后纵韧带间接产生的夹板作用，使伤椎复位，恢复伤椎高度并有效固定，跨伤椎内固定可以有效复位骨折处椎体，起到一定的治疗效果，但与此同时，跨伤椎手术中过度牵拉椎旁肌群，软组织过度剥离，导致患者术后腰背部肌肉发生萎缩，严重影响患者预后，且此法主要通过4枚螺钉与正常椎体进行双平面固定，平行四边形力学结构不稳定，复位力量在伤椎处大幅度减弱，导致伤椎容易发生移位，造成伤椎前缘高度及后凸Cobb角丢失，复位畸形。

经伤椎内固定：是将椎弓根钉拧入伤椎和其上下紧邻的椎弓根及椎体内，该方法通过在伤椎上建立一个支点，椎弓根钉在拧入椎体的过程中，其上方靠近椎体上终板，侧方接近椎体侧缘，这样可以起到向前的推动作用，有利于对伤椎进行直接复位，同时可纵向撑开伤椎与其相邻椎体，更好地紧张前纵韧带，获得韧带轴向复位，不仅有效地避免了椎体应力集中所导致的内固定松动、断裂等问题，提供更为坚强、稳定的固定，而且还恢复伤椎椎体高度，矫正脊柱后凸畸形，对受伤椎体起到推压作用，保证椎管中的脊髓不会受到压迫。术前证实为多发椎体骨折、邻近的椎弓根骨折及严重骨质疏松患者，不宜行经伤椎内固定。

摘要

背景：传统跨伤椎固定治疗后易出现骨折复位再丢失、断钉断棒等并发症，经伤椎置钉固定技术可获得良好的临床疗效，但其中长期效果还需要大量临床资料证实。

目的：比较经伤椎椎弓根5钉或6钉加强内固定与跨伤椎椎弓根4钉内固定治疗胸腰椎单节段椎体骨折的稳定性。

方法：将56例胸腰椎单节段椎体骨折患者按照是否行伤椎置钉分为经伤椎组29例和跨伤椎组27例。经伤椎组患者给予经皮伤椎椎弓根5钉或6钉加强内固定方案，跨伤椎组患者给予跨伤椎4钉经皮椎弓根内固定方案。比较2组患者的手术时间、术中出血量、住院时间，以及术后椎体前缘高度变化、后凸矫正程度、疼痛和日常生活功能改善情况。

结果与结论：①所有患者均获得3年以上随访；②经伤椎组的手术时间长于跨伤椎组(P < 0.05)；③治疗后1周、3个月和末次随访时2组患者椎体高度得到恢复，后凸畸形得到明显改善。末次随访经伤椎组椎体压缩程度及矢状面Cobb角矫正度丢失程度均优于跨伤椎组，差异有显著性意义(P < 0.05)；④治疗后2组患者的腰痛症状、日常生活功能均得到明显缓解，在随访结束时经伤椎组目测类比评分、Oswestry功能障碍指数均优于跨伤椎组(P < 0.05)；⑤随访期间2组均未出现神经根损伤、钉棒松动、断裂及脱落现象。跨伤椎组术后有1例患者发生邻近椎体骨折，经伤椎组未出现临近椎体骨折；⑥结果显示，经伤椎椎弓根加强内固定和跨伤椎椎弓根内固定均能较好地恢复胸腰椎骨折的椎体高度和Cobb角，但是前者可更加有效的重建脊柱生理序列并恢复其稳定性。

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: 0000-0001-6951-7428(周宇)

关键词: 胸腰椎骨折, 单节段椎体, 经伤椎椎弓根内固定, 跨伤椎椎弓根内固定, 脊柱稳定性

Abstract:

BACKGROUND: Lost of reduction and broken nails usually occur following traditional transvertebral fixation. Intervertebral pedicle fixation can obtain satisfactory curative effectiveness, but its medium- and long-term outcomes still need to be testified by abundant clinical trials.

OBJECTIVE: To compare the stability between intervertebral grafting reinforced by five or six augmenting screws and transvertebral grafting reinforced by four augmenting screws in the treatment of single-segment thoracolumbar fractures.

METHODS: Fifty-six patients with single-segment thoracolumbar fractures were divided into intervertebral fixation group (n=29, intervertebral grafting reinforced by five or six augmenting screws) and transvertebral fixation group (n=27, transvertebral grafting reinforced by four augmenting screws). The operation time, intraoperative blood loss, hospitalization time, anterior vertebral height, Cobb angle, pain degree and daily life function were compared between two groups.

RESULTS AND CONCLUSION: (1) All patients were followed up for more than 3 years. (2) The operation time in the intervertebral fixation group was significantly longer than that in the transvertebral fixation group (P < 0.05). (3) The anterior vertebral height and kyphosis at 1 week, 3 months and last follow-up were significantly improved compared with the baseline. The degree of vertebral compression and loss of sagittal Cobb angle in the intervertebral fixation group were significantly superior to those in the transvertebral fixation group at the last follow-up (P < 0.05). (4) The symptoms of low back pain and daily living function in the two groups were significantly relieved after surgery. The Visual Analogue Scale and Oswestry Disability Index scores in the intervertebral fixation group were significantly better than those in the transvertebral fixation group at the last follow-up (P < 0.05). (5) During follow-up, no nerve root injury, or rod loosening, broking or dropping occurred. Only one case in the transvertebral fixation group suffered from adjacent vertebral fracture. (6) Our findings indicate that both the fixation methods can well restore the height of the injured vertebra and the Cobb angle, but intervertebral fixation can effectively reconstruct the spinal physiological sequence and restore its stability.

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: Thoracic Vertebrae, Lumbar Vertebrae, Fractures, Bone, Internal Fixators, Tissue Engineering

中图分类号:

R459.9

周宇，刘跃洪，刘树平，陈曦，覃炜，李其凤. 经伤椎椎弓根5钉或6钉强化内固定与跨伤椎椎弓根4钉内固定治疗胸腰椎骨折脊柱稳定性比较[J]. 中国组织工程研究, 2019, 23(4): 505-511.

Zhou Yu, Liu Yuehong, Liu Shuping, Chen Xi, Qin Wei, Li Qifeng. Spinal stability of intervertebral grafting reinforced by five or six augmenting screws versus transvertebral grafting reinforced by four augmenting screws for thoracolumbar vertebral fractures[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2019, 23(4): 505-511.

图/表（结果） 7

2.1 参与者数量分析 按意向性处理，共纳入56例胸腰椎单节段骨折患者，按照是否行伤椎置钉分为2组，全部进入结果分析，无脱落。

2.2 试验流程 见图1。

2.3 两组患者基线资料比较 2组患者基础资料比较差异无显著性意义(P > 0.05)，见表2。

2.4 两组患者临床相关指标比较 2组患者术中出血量及住院时间比较差异均无显著性意义(P > 0.05)，但经伤椎组手术时间显著长于跨伤椎组(P < 0.05)，见表3。

2.5 两组患者影像学指标比较

2.5.1 伤椎前缘高度术后1周、3个月和末次随访时椎体前缘高度与同组术前相比差异均有显著性意义(P < 0.05)，椎体高度得到恢复。术后3个月与术后1周相比，2组的椎体前缘高度差异无显著性意义，证明2组骨折复位后无较大丢失。术后1周、3个月2组椎体前缘高度组间比较差异无显著性意义(P > 0.05)，但末次随访时跨伤椎组椎体前缘高度丢失大于经伤椎组，见表4及图2。

2.5.2 伤椎后凸Cobb角术后1周、3个月和末次随访时伤椎后凸Cobb角与同组术前相比差异均有显著性意义 (P < 0.05)，后凸畸形得到较好的改善。术后3个月与术后1周相比，2组的伤椎后凸Cobb角差异无显著性意义。术后1周、3个月2组伤椎后凸Cobb角组间比较差异无显著性意义(P > 0.05)，但末次随访时跨伤椎组伤椎后凸Cobb角大于经伤椎组，见表5及图3。

2.6 两组患者功能指标比较 术后2组患者的腰痛症状、日常生活功能均得到明显缓解；术后1个月目测类比评分、Oswestry功能障碍指数与术前相比均明显改善(P < 0.05)，组内差异无显著性意义(P > 0.05)；随访结束时2组的目测类比评分、Oswestry功能障碍指数均进一步改善，与术后1个月相比，差异有显著性意义(P < 0.05)；随访结束时经伤椎组目测类比评分、Oswestry功能障碍指数均较跨伤椎组更优，组间差异有显著性意义(P < 0.05)，见表6。
2.7 不良事件 术后2组切口均一期愈合。随访期间2组均未出现神经根损伤、钉棒松动、断裂及脱落现象。跨伤椎组术后有1例患者发生邻近椎体骨折，经伤椎组未出现邻近椎体骨折。

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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2014年3月至2016年3月在德阳市人民医院骨科完成。

1.3 对象

纳入标准：①年龄≤60岁；②腰背部疼痛明显；③2周以内的新鲜性胸腰椎单椎体压缩性或爆裂性骨折；④伤椎至少一侧椎弓根完整；⑤胸腰椎损伤分类评分≥4分；⑥随访2年以上，临床及影像学资料完整；⑦所有患者均知情同意并自愿参与此次研究。

排除标准：①胸腰椎多发椎体骨折患者；②胸腰椎骨折需行前路或前后路手术患者；③病理性骨折或严重骨质疏松症患者；④有神经功能损伤症状，必须行椎管减压患者；⑤合并心脏、肝脏及肾脏等实质性脏器疾病患者；⑥有全身感染性疾病、精神病患者及凝血功能障碍患者；⑦随访资料不全患者。

共纳入56例胸腰椎单节段骨折患者，其中男38例，女18例；年龄38-60岁，平均(43.8±3.6)岁；累及节段T₁₁ 5例，T₁₂11例，L₁ 21例，L₂ 19例；高处坠落伤23例，车祸伤18例，摔倒6例，砸伤9例；爆裂性骨折17例，压缩性骨折39例。所有入组患者按照是否行伤椎置钉分为经伤椎组和跨伤椎组，经伤椎组29例患者给予经皮伤椎椎弓根加强内固定方案，跨伤椎组27例患者给予跨伤椎经皮椎弓根内固定方案。

1.4 材料 脊柱后路钉棒系统由北京市富乐科技开发有限公司生产，材料学特征见表1。

1.5 方法

1.5.1 经伤椎加强内固定治疗方法手术均在气管插管全麻下进行，取卧位，抬高肩胸部及骨盆，悬空腹部行体位复位。C型臂X射线机透视下体表定位骨折椎体及伤椎上下相邻2个椎体的椎弓根根部，常规消毒铺巾，以伤椎上下相邻椎弓根体表投影点为中心分别作纵向小切口，长度1.5-2.0 cm，依次切开皮肤及筋膜，显露深层肌群，可见内侧多裂肌及外侧最长肌的间隙，通过此间隙可触及关节突关节，沿其向下钝性分离，用电刀显露横突上缘与椎板连接处或腰椎人字嵴处，置入螺钉导针，在C型臂X射线机透视下确认导针位置正确后，攻丝及拧入适宜长度椎弓根钉；同侧伤椎椎弓根完整者打入1枚椎弓根钉，伤椎置钉后，下位椎体采用相同步骤置钉，对侧采用同样步骤，而后行C型臂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，使用特制撑开加压器适度上下撑开复位，矫正后凸畸形，透视伤椎复位满意后锁紧各顶丝，其中伤椎椎弓根两侧均完整者(25例)行6钉加强内固定，一侧完整者(4例)行5钉加强内固定。

1.5.2 跨伤椎椎弓根内固定治疗方法患者麻醉方式、卧位以及入路方式，置钉步骤同经伤椎组。在伤椎上下位邻椎并置入4枚椎弓根钉。C型臂X射线机透视下确认螺钉位置良好后，选取适当的连接棒在上下椎体间进行连接固定，撑开复位伤椎，透视伤椎复位满意后锁紧各顶丝，最终行4钉2棒内固定。

1.5.3 术后处理术后给予广谱抗生素预防感染，术后卧床休息，术后3 d可在胸腰部支具保护下下床活动开始，指导患者进行腰背肌功能锻炼。

1.5.4 随访术后平均12.4个月取出内固定，2组均完成3年以上的随访，进行影像学指标和功能指标评价。

1.6 主要观察指标

1.6.1 临床指标记录患者手术时间、术中出血量、住院时间。

1.6.2 影像学指标术后1周、3个月以及随访结束时在侧位X射线片上测量伤椎及其上下相邻正常椎体的前缘高度、Cobb角。

伤椎前缘高度=伤椎前缘实际高度/伤椎前缘参考高度×100%^[10]。以骨折椎体前缘高度定义为伤椎前缘实际高度，以骨折椎体上下相邻椎体前缘高度平均值定义为伤椎前缘参考高度。

伤椎后凸Cobb角：以伤椎上下终板夹角定义为伤椎后凸Cobb角。

1.6.3 功能指标 ①采用目测类比评分评估2组患者术后1，3个月及随访结束时的疼痛程度，评分范围0-10分，0分为无痛，1-3分为轻度疼痛，4-6分为中度疼痛，7-9分为重度疼痛，10分为无法忍受的剧烈疼痛；②用Oswestry功能障碍指数评估2组患者术后1，3个月及随访结束时的日常生活功能情况，指数越高说明功能障碍越严重。

1.6.4 不良事件观察术中是否出现神经损伤，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 采用SPSS 20.0统计学软件对收集的数据进行处理，组间计量资料比较采用t 检验，计数资料比较采用χ²检验，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

胸腰段是生理性后凸的胸椎与生理性前凸的腰椎的衔接部，又是关节突关节面由冠状面向矢状面转换的移行区，故易遭受旋转负载的破坏。胸腰椎骨折是骨科临床工作中的一种常见损伤，因施工、交通意外及运动等造成的胸腰段骨折日益增多，累及椎体的前、中、后柱，造成伤椎椎体高度丧失、脊柱后凸畸形，常引发腰背部剧烈疼痛。目前，临床对于胸腰椎骨折主要采取手术治疗，目的是恢复脊柱的解剖序列、重建脊柱的稳定性、防治继发性损伤。其中，后路经椎弓根钉内固定系统是通过椎弓根将螺钉拧入椎体中，并与纵向连接棒联合提供三维矫正和坚强的内固定，以恢复脊柱的解剖序列^[11]，已成为临床上治疗胸腰椎骨折的重要治疗策略^[12-13]。

3.1 经伤椎固定与跨伤椎固定的比较自20世纪70年代椎弓根螺钉技术出现以来，后路椎弓根螺钉复位固定已成为胸腰椎骨折的最为经典的手术方式，以往在后路手术中以跨伤椎的4钉2棒内固定方式应用的最多，该术式是在伤椎上、下椎体分别打入椎弓根螺钉后，置入钛棒，依靠纵向撑开力使椎间盘纤维环产生牵拉力以及椎旁肌、前后纵韧带间接产生的夹板作用，使伤椎复位，恢复伤椎高度并有效固定，跨伤椎内固定可以有效复位骨折处椎体，起到一定的治疗效果^[14]，但与此同时，跨伤椎手术中过度牵拉椎旁肌群，软组织过度剥离，导致患者术后腰背部肌肉发生萎缩，严重影响患者预后，且此法主要通过4枚螺钉与正常椎体进行双平面固定，平行四边形力学结构不稳定，复位力量在伤椎处大幅度减弱，导致伤椎容易发生移位，造成伤椎前缘高度及后凸Cobb角丢失，复位畸形。为此，临床工作者进行了一系列改进，主要包括增加固定节段、增加辅助性内固定、植入人工骨或自体骨等，但上述措施并不能完全重建脊柱的稳定性^[15-17]。近年来经伤椎6钉或5钉加强内固定术治疗胸腰椎骨折逐渐得到应用^[18-19]，它是将螺钉拧入伤椎和其上下紧邻的椎弓根及椎体内，该术式通过在伤椎上建立一个支点，椎弓根钉在拧入椎体的过程中，其上方靠近椎体上终板，侧方接近椎体侧缘，这样可以起到向前的推动作用，有利于对伤椎进行直接复位，同时可纵向撑开伤椎与其相邻椎体，更好地紧张前纵韧带，获得韧带轴向复位，不仅有效地避免了椎体应力集中所导致的内固定松动、断裂等问题，提供更为坚强、稳定的固定，而且还恢复伤椎椎体高度，矫正脊柱后凸畸形，对受伤椎体起到推压作用，保证椎管中的脊髓不会受到压迫^[20]。

Hirano等^[21]生物力学实验表明，椎弓根提供了至少60%的拔出力强度及80%的轴向强度，而椎体松质骨仅提供了15%-20%的拔出强度。因此，对于椎弓根基本完整的胸腰椎骨折，采用经伤椎置钉在技术上是可行的，在生物力学方面亦是有效的。Anekstein等^[22]研究表明，附加伤椎置钉时，在屈伸、侧屈和轴向旋转6个运动方向，脊柱节段的刚性显著增加。国内潘兵等^[23]对小牛脊柱标本建立T₁₁-L₃胸腰椎爆裂性骨折模型，分别应用跨节段4枚椎弓根钉固定(4钉组)、伤椎单侧短椎弓根钉固定(5钉组)、伤椎双侧椎弓根钉固定(6钉组)方法观察不同术式治疗的生物力学变化，结果显示，3种固定方式均能提高骨折模型的稳定性及刚度；5钉组、6钉组模型轴向压缩刚度均明显高于4钉组；5钉组、6钉组模型在屈伸、侧弯、旋转6个方向的运动范围均明显低于4钉组；而5钉组与6钉组模型之间的轴向压缩刚度以及三维运动范围方面无差异，说明对于胸腰椎爆裂性骨折，伤椎置钉固定能明显提高脊柱的刚度及稳定性，经伤椎单侧短椎弓根钉固定与伤椎双侧椎弓根钉固定对脊柱刚度及稳定性的影响无明显差异。常锐等^[24]探讨伤椎椎弓根内置短螺钉、伤椎椎弓根内置长螺钉、短节段椎弓根钉内固定伤椎不置螺钉3种不同内固定方式治疗胸腰椎爆裂性骨折的临床疗效，结果显示伤椎短钉组、伤椎无钉组术后矫正率、术后椎管面积改善率均优于伤椎长钉组，伤椎短钉组和伤椎长钉组的远期矫正丢失率和内固定失效率均低于伤椎无钉组，术后疼痛评分伤椎短钉组优于伤椎长钉组和伤椎无钉组，结果表明在后路内固定中增加经伤椎椎弓根内置短螺钉内固定是治疗胸腰椎爆裂性骨折的更有效手段。上述研究均证实了经伤椎加强内固定较跨伤椎内固定能获得更好的生物力学稳定性^[25]。经伤椎加强内固定避免了对正常椎间盘的牵拉，针对受损椎间节段做适当的撑开，由于在伤椎上建立一个支点，可通过提拉使脱位椎体复位。此次研究中2组患者术中出血量及住院时间比较差异均无显著性意义(P > 0.05)，经伤椎组手术时间显著长于跨伤椎组(P < 0.05)，说明经伤椎内固定手术不会导致术中过度失血和增加住院时间，但是经伤椎内固定多出了伤椎置钉的过程，从而使总的手术时间增加。影像学指标表明，术后1周、3个月和末次随访时椎体前缘高度、后凸Cobb角与同组术前相比差异均有显著性意义(P < 0.05)，椎体高度得到恢复，后凸畸形得到较好的改善。术后3个月与术后1周相比，2组的椎体前缘高度、后凸Cobb角差异无显著性意义，证明2组骨折复位后无较大丢失。但末次随访时跨伤椎组较经伤椎组的矫正度丢失较多，原因可能是内固定强度不够以及内固定取出后伤椎椎体蛋壳样改变，很容易出现矫正度的丢失，可见经伤椎加强内固定较跨伤椎固定有降低矫正度丢失的优势。功能指标表明，术后2组患者的腰痛症状、日常生活功能均得到明显缓解，但是在随访结束时经伤椎组目测类比评分、Oswestry功能障碍指数均较跨伤椎组更优，这也证明了经伤椎加强内固定在取得明确治疗效果同时，可以让患者早期减轻疼痛，同时避免了大部分患者后期出现慢性顽固性腰背部疼痛及腰部僵硬不适^[26]。随访期间2组均未出现神经根损伤、钉棒松动、断裂及脱落现象。跨伤椎组术后有1例患者发生邻近椎体骨折，经伤椎组未出现临近椎体骨折。

3.2 经伤椎固定的注意事项研究表明，是否采用经伤椎固定主要从伤椎椎弓根完整情况、成角畸形程度、伤椎压缩高度、椎管占位程度、纤维环及后纵韧带完整性等方面综合考虑^[27-28]，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^[29]，椎体前后纵韧带断裂、纤维环完整性遭到破坏者更适合采用经伤椎固定；该技术对于术者的手术操作要求较高，且术中需要借助C型臂X射线机的帮助，严格控制导针深度，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，在拧入伤椎螺钉时，可预留一两圈螺纹，使伤椎螺钉钉尾稍高于邻椎螺钉钉尾，先固定伤椎螺钉，然后固定邻椎螺钉，即在固定时通过伤椎钉对骨折椎施加一个向前挤压的应力，减少运动时对钉棒系统形成的剪切力作用，减少脱钉、断棒现象^[30-31]。术前证实为多发椎体骨折、邻近的椎弓根骨折及严重骨质疏松患者，不宜行该手术。

此次研究比较了经伤椎加强内固定与跨伤椎内固定治疗胸腰段单节段椎体骨折的疗效，结果表明除经伤椎加强内固定手术时间略长外，随访结束时椎体前缘高度、后凸Cobb角、目测类比评分、Oswestry功能障碍指数均优于跨伤椎内固定，可更加有效重建脊柱生理序列并恢复其稳定性，且腰背痛得到有效控制，日常生活功能明显提高，是临床上治疗胸腰椎骨折切实有效的方法，由于研究病例数量有限，且其真正的临床意义还需要前瞻性的随机对照试验来进一步揭示。

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