椎弓根钉棒系统置入复位内固定胸腰段椎体爆裂骨折的椎管形态变化

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2013.22.009

摘要/Abstract

摘要：

背景：目前胸腰椎爆裂骨折在椎弓根器械复位固定后观察指标为椎体基本形态的影像学检查，对于复位后椎管形态变化的研究鲜有报道。
目的：分析胸腰段椎体骨折予以椎弓根钉棒系统内固定复位治疗后椎管形态变化的规律。
方法：对28例胸腰段椎体爆裂骨折予以椎弓根钉棒系统内固定复位的患者进行治疗后随访，所有患者分别于治疗前、治疗后1周，治疗后1年及治疗后2年拍胸腰椎正侧位X射线片，所有患者术前均行伤椎上下椎体的CT断层扫描，其中26例获得了治疗前、治疗后1周，及治疗后1年左右的CT横断扫描影像资料，2例部分影像学资料丢失。先于胸腰椎侧位X射线片上辨别椎体后缘有无骨折块突入椎管，同时观察椎体形态变化；CT横断扫描影像资料上测量椎管正中矢状径表示椎管占位程度。
结果与结论：28例侧位X射线片上可看出椎体后缘骨块突入椎管者治疗前有18例(64.2%)，治疗后6例(21.4%)，治疗后1年时2例(7.1%)，至治疗后2年1例(3.5%)；治疗前正中矢状径平均为42.6%(n=28)。有完整随访影像学资料的26例中治疗后CT片正中矢状径平均为75.2%(P < 0.05)，治疗后1年平均正中矢状径为91.2%(n=26)。提示胸腰段椎体爆裂骨折行椎弓根钉棒系统内固定及复位治疗后椎管占位复位作用明显，治疗后远期观察椎管形态基本可恢复正常。

关键词: 骨关节植入物, 脊柱植入物, 胸腰椎骨折, 椎体, 椎弓根钉棒系统, 椎弓根钉, 椎管, 形态, 内固定, 正中矢状径, X 射线, CT

Abstract:

BACKGROUND: At present, the observation index of the thoracolumbar burst fracture after pedicle instrument reset is the imaging examination of vertebral body basic form, and the reports on the changes of morphology of spinal canal after reduction are rare.
OBJECTIVE: To analyze the changes of morphology of spinal canal after thoracolumbar fractures treated with pedicle screw rod system fixation and reduction.
METHODS: Twenty-eight cases of thoracolumbar burst fracture treated with pedicle screw rod system fixation and reduction were followed-up after operation, and all patients took the thoracolumbar anteroposterior and lateral X-ray film before treatment, 1 week, 1 and 2 years after operation. All the patients underwent CT scans of the upper and lower vertebral body, of which 26 patients obtained the image data of CT scan before treatment, 1 week, 1 and 2 years after operation, and partial image information of two patients lost. Whether the fracture block of the posterior margin of vertebral body went into the spinal canal or not was identified on the thoracic and lumbar spine lateral X-ray film firstly, and the changes of spinal canal morphology were observed; the spinal median sagittal diameter measured based on the CT scanning image data represented the spinal space-occupying degree.
RESULTS AND CONCLUSION: Lateral X-ray films of the 28 cases showed the fracture block of the posterior margin of vertebral body of 18 cases (64.2%) went into the spinal canal before operation, fracture block of six cases (21.4%) went into the spinal canal after operation, two cases (7.1%) at 1 year after operation, one cases (3.5%) at 2 years after operation; the average spinal median sagittal diameter was 42.6% (n=28) before operation. The spinal median sagittal diameter of the 26 cases with complete follow-up imaging data was 75.2% (P < 0.05), and the median sagittal diameter at 1 year after operation was 91.2% (n=26). The occupying reduction effect of spinal canal is obvious after thoracolumbar burst fracture treated with pedicle screw rod system fixation and reduction, the postoperative long-term observation shows the spinal canal morphology can be restored to normal.

Key words: bone and joint implants, spinal implants, thoracolumbar fractures, vertebral body, pedicle screw rod system, pedicle screw, spinal canal, morphology, internal fixation, median sagittal diameter, X-ray, CT

中图分类号:

R318

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图/表（结果） 3

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引言

胸腰段指T₁₁ -L₂脊椎节段，它是后凸的胸椎与前凸腰椎的衔接点，活动的腰椎与相对固定胸椎的转折点，由于解剖结构的特点导致胸腰段脊椎应力集中，更容易发生损伤。脊柱骨折每年发生率约为30/10万，而胸腰段骨折占57.2%，其中21%胸腰段骨折患者合并不同程度神经损伤肢感觉^[1] 、运动功能障碍、尿便失禁等症状，严重影响生活。胸腰段骨折既往主要采取体位复位支具外固定或卧床避免脊柱负重的非手术方法治疗，患者需要长期卧床，并且骨折复位差，神经受压无法完全解除，常常遗留腰背部后凸畸形及慢性疼痛等后遗症着人们对骨折损伤机制^[2] ，脊柱解剖功能单位的进一步认识以及手术技术、内固定材料的不断发展完善，手术治疗胸腰段骨折已经逐渐取代非手术治疗。通过手术可使胸腰段骨折得到满意复位，脊柱生理前凸得以重建，神经受压获得解除；同时坚强的内固定可以提供即时稳定性，减少术后卧床时间，明显改善腰背疼痛症状。

胸腰段骨折手术治疗分为前、后路不同的手术方式和长节段固定与短节段固定不同的固定方法。前路手术是通过椎体前方切口显露骨折椎体并进行减压、复位、相邻椎体内固定，具有暴露充分减压彻底、植骨量大、融合率高等优点，能在解除神经压迫不损伤后柱结构同时恢复前中柱稳定性。然而前路暴露复杂，术中有可能损伤腹主动脉、下腔静脉等大血管，对胸腹腔脏器干扰严重，如果合并后方关节脱位、绞锁往往需要加做后路切口。后路手术是采取脊柱后方正中切口经棘突两侧显露椎板、关节突等结构，通过后方完成对伤椎复位内固定、椎管减压。后方入路具有解剖简单、显露迅速、出血少、骨折复位充分、固定牢固等优点。自1986年Roy-camille等^[3]采用后路短节段椎弓根钉内固定技术治疗脊柱骨折取得良好临床效果以来，该项技术得到广泛开展并不断完善，现已成为胸腰段骨折主要治疗方法。后路短节段椎弓根钉内固定不但具有后方入路的优点，而且能通过椎弓根螺钉将矫正力传导至脊柱三柱，在三维空间六个自由度方向矫正畸形、复位骨折，使胸腰段骨折复位更加满意。生物力学研究后路短节段椎弓根内固定系统通过三柱固定能有效恢复脊柱连续性及即刻稳定性^[4] ，采用后路椎弓根钉棒系统复位内固定治疗胸腰段骨折是目前国内外应用最广泛的治疗方法之一。自2009年以来，作者对无明显神经损伤的胸腰段爆裂骨折用钉棒系统复位内固定，并间接对椎体及椎管复位减压，获得满意疗效。通过对28例患者进行为期2年的随访，其中26例获得了术前及术后椎管变化的CT资料，目的为了研究胸腰段椎体骨折行椎弓根钉棒系统内固定复位治疗后观察椎管形态变化的规律。

材料方法

设计：病例分析。
时间及地点：实验于2009年9月至2011年10月在无锡市第九人民医院完成。
对象：选择2009年9月至2011年10月无锡市第九人民医院骨科收治的因外伤所致无神经损伤胸腰段(T₁₂- L₂)爆裂骨折患者28例，男18例，女10例；年龄34-58岁，平均42岁；术前住院时间3-7 d，平均5 d；骨折节段分布：T₁₂ 4例，L11 8例，L₂6例。所有患者分别于术前、术后1周，术后1年及术后2年拍胸腰椎正侧位X射线片，所有患者术前均行伤椎上下椎体的CT断层扫描，其中26例获得了术前、术后1周及术后1年左右的CT横断扫描影像资料，2例部分影像学资料丢失。手术均采用经后路椎弓根钉棒系统椎体撑开、复位及内固定。
诊断标准：根据患者外伤史及影像学资料确诊。
纳入标准：①T12-L2椎体之间的骨折。②患者无神经损伤症状。
排除标准：①T12-L2椎体之外的椎体骨折或复合椎体骨折。②患者有神经损伤症状。
材料：
内固定系统：椎弓根钉棒系统由苏州市欣荣博尔特公司生产，批号：11032059T，材料主要构成为钛合金材料，其理化性质主要体现在如下几个方面：①强度高。钛合金具有很高的强度，其抗拉强度为686-1 176 MPa，而密度仅为钢的60%左右。②硬度较高。钛合金(退火态)的硬度HRC为32-38。③弹性模量低。钛合金(退火态)的弹性模量为1.078×10-1.176×10 MPa，约为钢和不锈钢的一半。④高温和低温性能优良。在高温下，钛合金仍能保持良好的性能，且工作温度范围较宽，目前新型耐热钛合金的工作温度可达550-600 ℃；在低温下，钛合金的强度反而比在常温时增加，且具有良好的韧性，低温钛合金在-253 ℃时还能保持良好的韧性。⑤钛的抗腐蚀性强。钛在550 ℃以下的空气中，表面会迅速形成薄而致密的氧化钛膜，故在大气、海水、硝酸和硫酸等氧化性介质及强碱中，其耐蚀性优于大多数不锈钢。此材料使用寿命不少于30年。
方法：
患者X射线片观察：所有患者分别于治疗前、治疗后1周，治疗后1年及术后2年拍胸腰椎正侧位X射线片。于胸腰椎侧位X射线片上来辨别椎体后缘有无骨块突入椎管，以了解椎管占位情况，以此评估椎弓根钉棒系统减压作用，同时观察骨折椎体形态变化，以评估对椎体爆裂骨折的整复。
患者CT观察：CT片上可明确显示出椎体后骨块在椎管中的占位情况。以椎管正中矢状径表示椎管占位程度(正中矢状径越大表示椎管占位越轻，正中矢状径越小表示椎管占位越严重)，同时观察术前及术后不同时期椎管形态的变化。正中矢状径的计算方法如下：

主要观察指标：伤椎及伤椎上下椎椎管正中矢状径。
统计学分析：由本文作者采用SPSS 17.0软件处理进行t 检验。

讨论

3.1胸腰椎爆裂骨折椎弓根钉棒系统复位固定后椎管变化规律 椎弓根钉棒系统的复位原理是利用脊柱的前后纵韧带和纤维环的牵张作用，使椎管内和椎体前缘的骨折块复位，在一定程度上缓解或完全解除了骨块对脊髓的压迫，从而达到椎管内间接减压的目的，为脊髓损伤的恢复创造良好的内环境^[5] 。有些作者描述，在胸腰段脊椎爆裂骨折治疗过程中，如果韧带(尤其是后纵韧带)未完全断裂，恢复生理前突并撑开可以使突入椎管的骨块复位^[6] 。由脊柱内固定器产生的经由纤维环与终板的连接而传导的作用力及后突畸形的矫正对椎管壁的恢复起作用。在手术即刻通过完好脊柱韧带及间盘，椎弓根器械矫正后突与撑开作用联合时，可以通过韧带整复而增加椎管空间^[7] ，从而获得间接减压。

Gertzben等^[8]研究结果表明，通过椎弓根钉棒系统的内固定撑开作用，椎管占位术后佳品术前明显改善。Deklerk等^[9]对外伤引起的椎管占位进行了回顾性分析，研究结果显示椎管占位无神经损伤的患者未经手术治疗，但占位椎管经一段时间后具有明显的自行重塑现象。为了了解胸腰椎爆裂骨折后突入椎管骨块在手术后的变化规律，作者对接受椎弓根器械复位固定未行直接减压的椎管变化过程进行了研究。胸腰椎爆裂骨折由屈曲、轴向压缩、旋转和剪力等暴力所致，不稳定性是三维的而且多数发生椎体中柱受累骨块突入椎管，致使椎管狭窄对脊髓损伤的影响无论在原发或继发损伤过程中均起重要作用，椎弓根内固定系统通过椎弓根能够稳定脊柱三柱符合结构而提供坚强内固定获得三维稳定同时通过纵向撑开和后伸使椎管内骨块复位[^10] ，研究显示，通过矫正以及椎弓根钉棒系统的撑开力作用，侧位X射线片显示椎管占位消失的患者明显增多，术后12个月时继续增多，到24个月时只有3.5%的患者有椎管占位。它提示椎管的这种变化主要发生在椎弓根器械复位固定后，随后的重塑改变主要在最初的12个月内，其后1年内椎管形态有继续改善。CT观察结果也基本一致，至术后24个月时椎管形态基本恢复正常。

3.2 椎管间接减压与重塑在胸腰椎爆裂骨折治疗中的意义 影像学的进步特别是CT及MR的普及应用，使人们对胸腰椎爆裂骨折后椎管内骨块占位的诊断非常明确，目前临床有为数不少的医生即使是占位无明显神经损伤，给予钉棒系统复位后仍进行椎管切开减压，其理由是可能是考虑单纯椎弓根钉棒系统内固定后可能会引起椎管狭窄，影响神经功能的恢复^[11] 。作者研究显示，不仅椎弓根钉棒系统复位固定可以获得椎管间接减压，而且椎骨与其他骨骼一样，具有自行重塑功能，随着时间的推移椎体形状及椎管形态可以进一步恢复。因此，作者认为，在神经功能正常或仅有轻微损伤的胸腰椎爆裂骨折的患者手术直接减压是不必要的。但也应该指出，这种骨骼重塑的过程是缓慢的。

3.3 无神经损伤胸腰段爆裂骨折治疗的探讨 通常认为在骨折椎体上置入螺钉会使骨折块进一步分离影响椎管内骨块的复位纵向撑开时螺钉可能在椎体内移位切割椎体，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%的轴向刚度，而椎体松质骨仅提供了15%-20%的拔出力强度，可见椎弓根对螺钉的把持起主要作用，只要椎弓根完整骨折椎椎弓根螺钉就能产生生物力学稳定^[12] 。Reid等^[13]认为椎体骨折不伴有神经损伤者，当后椎体后突畸形不超过35°时，无论椎管狭窄程度如何，均无手术适应症。

目前对于胸腰椎爆裂骨折无神经损伤的治疗方案，争议颇多^[14-46] 。有的认为可以保守治疗；有的认为椎体爆裂骨折，骨块向椎管内移位，椎管狭窄，患者虽然没有明显神经损伤症状，以后可能出现继发性神经损害，故建议行后路减压固定并植骨，同时复位骨块；还有的认为虽无神经压迫症状，只要CT片看出有骨块突入椎管超过50%，都需要减压，甚至行前路减压，同时矫正畸形稳定脊柱。作者认为，鉴于胸腰椎爆裂骨折在椎弓根器械复位固定后椎管内骨块的间接减压特性及远期的椎管重塑特性，对于无明显神经损伤的胸腰椎爆裂骨折要以脊柱的稳定性为考虑和治疗的重点，而不能仅以椎管骨块占位程度作为决定是否手术的依据。只要没有明显神经损害表现，仅解决脊柱稳定性即可。作者认为爆裂骨折出现椎管内骨块占位者一般需要手术治疗，目的是增加脊柱稳定性，因为椎管内占位的骨块在椎体不稳的情况下可能引起神经损伤。在这种情况下后路椎弓根钉棒系统复位固定可以解决绝大部分问题，一般无需再行椎板切开减压甚至前路减压。对于无神经损伤的胸腰椎爆裂骨折，刻意去减压不仅不利于脊柱的完整和稳定，而且会造成甚至加重神经损伤^[47] 。

应用后路椎弓根钉棒系统复位固定手术治疗无明显神经损伤的椎体爆裂骨折后能够明显提高骨折后凸畸形矫正率，并降低高度丢失和内固定失败机率，明显减少了后凸矫正度数丢失，改善了固定强度和应力分布，促进骨愈合，是治疗胸腰段骨折无明显神经损伤的理想方法之一，但最好在外伤后2周内施行，以期获得最好的复位及间接减压效果。