长节段椎弓根钉系统内固定与个性化截骨方法治疗强直性脊柱炎后凸畸形

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2013.52.010

摘要/Abstract

摘要：

背景：生物力学的观点认为：强直性脊柱炎的矫形在后凸的顶点处截骨最佳，但术中脊髓损伤的风险大。
目的：分析联合应用椎板间截骨+椎体截骨+长节段椎弓根钉系统内固定治疗强直性脊柱炎后凸畸形的临床效果。
方法：强直性脊柱炎患者共36例，均采用PSO(Pedicle Subtraction Osteotomy)截骨+SPO(Smith-Peterson Osteotomy)联合截骨治疗。随访时间3个月至2年。
结果与结论：36例患者未发现植入物修复后矢状位失平衡者，矢状位失衡的改善率为64%。患者植入物修复后胸腰椎后凸角的到恢复，改善率为60%；颌眉角的改善率为98%，疼痛症状缓解程度为64%，ODI指数95%；均未发生拔钉、断钉、断棒现象。说明选择性截骨矫形技术+长节段内固定手术能够获得稳定的内固定疗效，防止出现矢状位失平衡，以及强直性脊柱炎因骨质疏松导致的拔钉、断钉、断棒现象的发生。

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

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关键词: 骨关节植入物, 脊柱植入物, 强直性脊柱炎, 经椎弓根截骨, 椎体截骨, 内固定, 矢状位平衡, 植骨融合

Abstract:

BACKGROUND: Orthopedic osteotomy at the apex of kyphosis is best for treatment of ankylosing spondylitis from a biomechanical aspect, but there is a high risk for intraoperative spinal cord injury.
OBJECTIVE: To explore the clinical efficacy of vertebral plate osteotomy + vertebra osteotomy +long-segment pedicle screw fixation in the treatment of ankylosing spondylitis with kyphotic deformity.
METHODS: Thirty-six patients with ankylosing spondylitis were subjected to pedicle subtraction osteotomy and Smith-Peterson osteotomy, and then followed up for 3 months to 2 years.
RESULTS AND CONCLUSION: After implantation, sagittal imbalance did not occur in 36 patients, and the improvement rate of sagittal imbalance was 64%. The improvement rates of thoracolumbar kyphosis and chin-brow vertical angle were 60% and 98%, respectively. The pain relief rate was 64%, and the Oswestry Disability Index was 95%. There were no pulled nails, broken nails and broken robs after implantation. These findings indicate that the combination of selective osteotomy technique and long-segment internal fixation can achieve stable fixation effects, prevent sagittal imbalance, and avoid the occurrence of pulling nails, breaking nails and breaking robs caused by osteoporosis.

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Key words: spondylitis, ankylosing, osteotomy, internal fixators, spinal fusion

中图分类号:

R318

王晓平，陆明，马华松，周建伟，袁伟，陈阳，牛晶，任冬云，秦柳花，郑蕊，张敬. 长节段椎弓根钉系统内固定与个性化截骨方法治疗强直性脊柱炎后凸畸形[J]. 中国组织工程研究, 2013, 17(52): 8999-9004.

Wang Xiao-ping, Lu Ming, Ma Hua-song, Zhou Jian-wei, Yuan Wei, Chen Yang, Niu Jing, Ren Dong-yun, Qin Liu-hua, Zheng Rui, Zhang Jing. Long-segment pedicle screw fixation and individual osteotomy in the treatment of ankylosing spondylitis with kyphosis[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2013, 17(52): 8999-9004.

图/表（结果） 5

2.1 参与者数量分析 纳入患者36例，全部病例均获随访，随访时间3个月-2年，平均1.24年。

2.2 效果评价 见表1。

临床评价结果显示：术后疼痛程度及性质平均降低2.8级，由经常性、较严重疼痛，降低为每年数次钝痛；工作情况平均降低2.6级，由术前经常不能工作，改善为基本从事一般工作；社交活动改善明显，平均降低3.2级，由术前仅参加少量社交活动改善为社交活动很少受限。

2.3 患者治疗后X射线观察结果 本组病例患者治疗后X射线显示所有患者内固定位置良好，无断钉、断棒和松动。患者身高由治疗前的(157.2±13.1) cm 增至治疗后(162.4±12.8) cm(P < 0.05)。未发现术后矢状位失平衡患者，矢状位失衡的改善率为64%。患者治疗后胸腰椎后凸角得到恢复，改善率为60%；颌眉角的改善率为98%。患者对矫形后的外观满意。疼痛症状缓解程度为64%，ODI指数95%。患者的平均身高增长5.2 cm，截骨部位骨融合，术后患者腰背症状消失或大部缓解；均能平视行走及水平仰卧睡眠，可以从事一般工作，社交活动改善明显，工作及生活质量明显改善。

治疗前后以及随访时目测类比评分(VAS)、ODI指数、胸腰椎成角、矢状位失平衡、颌眉角、骨盆倾斜角的变化见表2。

2.4 植入物生物相容性 本组病例中未发生椎间置入物和置入的椎弓根螺钉周围骨溶解现象，所有病例随访2年时均达到骨性融合。

2.5 不良反应、术后并发症及采取的相关处理措施 最终随访时截骨面愈合满意，无延迟愈合或不愈合。无下肢深静脉栓塞及感染。矫形角度无丢失、未出现神经症状。植入物置入后术中出血1 700-2 500 mL，平均 2 100 mL。3例患者术中硬膜破裂，术中予以修补，未出现脑脊液漏。术后发生麻痹性肠梗阻1例，经胃肠减压后恢复；发生下肢疼痛、肌力减弱2例，经脱水、神经营养等治疗于2周后消失。

2.6 典型病例

例1：男，26岁，强直性脊柱炎病史8年。治疗前全脊柱X射线正侧位片显示：脊柱成竹节样变，轻度骨质疏松，胸腰椎后凸65°；治疗后全脊柱正侧位片显示：胸腰椎后凸角30°，见图1-4。

例2：女，38岁，强直性脊柱炎病史16年。治疗前全脊柱X射线正侧位片显示：胸腰椎后凸成角130°；治疗后全脊柱正侧位片显示：胸腰椎后凸成角32°，见图5-8。

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引言

材料方法

设计：回顾性病例分析。

时间及地点：病例来源于2010年1月至2013年1月解放军306医院治疗的强直性脊柱炎患者。

对象：选择同期本院进行手术治疗的强直性脊柱炎患者共36例，其中男31例，女5例；年龄25-56岁，平均(39.7±11.2)岁；后凸角53°-74°，平均(55.5±17.5)°。随访时间3-24个月，平均14.88个月。治疗方法为选择性PSO(Pedicle Subtraction Osteotomy)截骨+SPO (Smith-Peterson Osteotomy)联合截骨。治疗后随访时间3个月-2年，平均1.24年。所有患者术前术后均拍摄全脊柱正侧位片。

诊断标准：患者的临床症状同时符合1984年修订的《纽约AS的诊断标准》和2009年《欧洲脊柱关节病研究组(ESSG)制定的脊柱关节病分类标准》，诊断明确。

纳入标准：①胸腰椎后突畸形，形成严重驼背。②出现下颌顶住胸部，头部不能抬高，双眼不可平视。③所有患者术前红细胞沉降率连续2次检查在正常范围， C-反应蛋白阴性。

排除标准：严重心脑血管疾病，重症感染，其他重症代谢性疾病，恶性肿瘤、转移癌，诊断不明确的患者，伴有重度骨质疏松症的强直性脊柱炎患者。

手术指征：强直性脊柱炎患者，脊柱矢状位失平衡者，但髋关节屈伸活动良好，脊柱后凸进展导致躯干前倾，且后凸成角大于50°，严重的脊柱后凸导致患者视力范围下降者。

方法：

手术方法的选择：强直性脊柱炎患者颈椎的屈伸、旋转活动受限，视野局限在前下方。根据患者颌眉角(chin-brow vertical angle，CBVA)的大小来决定手术矫形的角度，以保证患者术后视力范围的改善。同时还要考虑患者的职业特点，如长期伏案工作的患者，截骨角度应小于颌眉角，这样可以满足患者特殊工作和生活的需要。

SPO+PSO截骨：全麻生效，气管插管成功后，患者俯卧位置于手术台上。以后凸顶点为中心，沿背部后正中线行脊柱后正中切口。显露椎体及两侧小关节。C臂X射线机下定位确认手术节段，根据术前方案设计，采用Weinstein法置入双侧椎弓根螺钉。

SPO截骨：于T₁₀-L₂_、₃之间做椎板截骨。截骨范围：上、下椎体部分棘突、相应椎板和小关节突。

PSO截骨：在后凸顶椎行椎体截骨：用咬骨钳咬除顶椎棘突、上下棘突间韧带，椎板，显露硬脊膜，找到顶椎椎体右侧椎弓根，沿右侧椎弓根向前方及左侧继续切除顶椎椎体，切除椎体右侧壁及椎弓根内侧壁，显露椎管前方，用反向刮勺清除椎体后壁，自脊髓下方向前方截骨，再找到左侧椎弓根，沿左侧椎弓根向前方及右侧方继续切除顶椎椎体，切除椎体左侧壁及椎弓根内侧壁，显露椎管前方，用反向刮勺清除椎体后壁，形成开口向后方的“V”形截骨。此时探查脊柱活动度，见间隙可闭合并后凸明显矫正。截骨完成后，用持骨钳夹住截骨两端棘突缓慢加压，抽出躯体下方垫高的垫子致合适高度。使楔形截骨面逐渐对合。

植入物选择：采用椎弓根螺钉内固定，通过连接杆拉拢使截骨面对合。安装各螺钉尾帽，于顶椎截骨和椎板截骨处适度加压合拢矫正后凸畸形。术中探查脊髓、神经无明显压迫，锁死各钉尾帽。术中唤醒试验显示患者双下肢获得良好。两棒之间上下各用一付横连固定。大量生理盐水、碘伏冲洗切口，见无活动性出血后用骨刀在两侧椎板制作骨床，放置自体骨+同种异体骨混合充分植骨。放置伤口引流管。逐层缝合伤口。无菌敷料包扎完整。术毕。

术后处理：术后24-48 h拔除引流管, 常规予脱水、消肿、抗生素等药物，指导患者尽早功能锻炼。根据患者骨质情况卧床7-14 d，佩戴硬质胸腰椎支具下床，定期复查。

效果评价指标：所有患者术前、术后8周和最后随访时(至少18个月以上)均行脊柱全长X射线片检查，以测量胸椎后凸角、腰椎前凸角、骶骨水平角及骶骨后上角至脊柱矢状轴线的距离，并评定植骨愈合情况、内固定位置及手术并发症。按Bridwell-Dewald脊柱疾患疼痛及功能评定标准进行手术前、后疗效评价，包括患者疼痛程度、性质、工作情况和社交限制情况等4项，每项按其程度分为0-5级，0级为基本正常，5级为最严重^[5]。

统计学分析：采用SPSS 11.0统计软件包进行分析。采用t 检验方法对手术前后数据资料的改变进行分析，P值< 0.05为差异有显著性意义。

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讨论

强直性脊柱炎患者由于脊柱后凸畸形的逐渐加重，引起脊柱结构发生改变，主要表现为颌眉角和骨盆倾斜角以及髋膝关节的生物力学改变。极大地限制了患者的工作、生活活动范围，及危害了患者的身心健康^[5-7]。有效的治疗方法是采取各种截骨手术改变脊柱畸形的结构，恢复脊柱矢状位的平衡，使脊柱的生物力学结构在尽可能的情况下得到改善和恢复，缓解疼痛。目前常用的手术方式有：Smith-Petersen 截骨及PSO截骨。Smith-Petersen 截骨切除后方关节突，以中柱为支点，闭合后柱而达到矫形目的，据报道其矫正度数为5°-20°。当过多节段切除后方结构纠正后凸畸形达30°时，往往伴有前方结构的张开和前柱的延长，容易造成截骨面不愈合和前方大血管、胸腹腔脏器损伤，此外单纯的手法和器械复位并不能使前纵韧带和前方纤维环撕裂，无法达到较好的矫正角度。

脊柱如同一个大的弹簧，能缓冲震荡。脊柱的生理曲度扩大了躯干重心在基底的面积，从而加强了直立姿势的稳定性。有曲度的脊柱比没有曲度的脊柱更加稳定。腰椎生理曲度前凸，对负重及维持腰部稳定甚为重要。脊柱胸段和骶尾骨向后弯曲，增加了胸、盆腔的容积，其内部脏器可有活动余地。脊柱的曲度并非固定不变。当脊柱曲度发生异常改变后，脊柱的内在平衡丧失，载荷力线与异常弧度顶点间的垂直距离随时间延长而加大，很明显，这是由于畸形逐渐加重引起的，其畸形程度与致畸载荷之间呈正反馈。当然，在这一过程中人体会动用一切力量恢复脊柱的稳定平衡，如肌肉的代尝性增粗等。理想的情况是畸形发展的速度减慢并终止在某一位置，从而达到新的平衡。但是，脊柱结构的改变会引起骨盆及双下肢位置的改变。通常状态下健康人正常站立时躯干的重心落在髋轴上，骨盆呈中立位^[8-9]。强直性脊柱炎患者，发生脊柱后凸畸形的同时，身体的重心会改变。为适应新的脊柱结构和重心的改变，患者会通过伸髋屈膝以及后旋骨盆来代偿，也就是骨盆参数的改变，包括：骨盆倾斜角(pelvic tilt PT)的增大和骶骨倾斜角(sacral slope SS)的减小来代偿。患者的骨盆旋转程度和脊柱的畸形程度，特别是后凸畸形的程度成正比。也就是后凸越重，骨盆代偿性后旋越明显(PT值越大，SS值越小)，其直立行走活动的能力越差。因此，通过手术治疗改善脊柱后凸成角和骨盆倾斜角，能够有效矫正骨盆结构。改善患者的脊柱关节功能，改善患者生活治疗。

由腰椎管的生理解剖学决定了腰椎椎管相对粗大，马尾神经活动性较大，因此行腰段三维立体截骨相对安全，可以减少脊髓损伤的可能，同时加长截骨上段力臂，以发挥截骨矫形的最大效应；另外，腰椎椎体大，可做较大角度的楔形截骨，且其椎弓根粗大利于行坚强内固定^[10-13]。强直性脊柱炎引起的后凸顶椎多为胸椎，以胸腰段最常见^[14-15]，本组28例后凸畸形顶椎位于胸腰段，8 例位于腰椎。理论上讲选择顶椎截骨才能达到最佳的矫形效果，但考虑到强脊患者个体差异，本组的手术方法中增加了对L₂及L₃椎板截骨来达到脊柱矢状面上的平衡，并非单纯在上位的畸形顶椎部进行截骨，而是通过人为地增大腰椎前凸，以代偿脊柱上部的后凸畸形，改善患者外观。本组患者中SPO截骨的同时辅助PSO截骨：截骨节段L₁ 1例、L₂ 4例、L₃ 3例，腰椎前凸角与术后及最后随访时相比，平均矫正角度为36.5°，骶骨水平角平均增加角度为20.3°，临床疗效评价中，发现患者的疼痛程度及发作频率较术前明显好转，工作和社交能力亦有很大提高，表明该手术方式可行有效。

本组患者平均矫正度数为34.5°，患者对后凸畸形的矫正均满意，这与国内外报道一致。整个截骨操作经椎弓根在椎体内进行，保留椎弓根的内壁和椎体后壁在最后切除，降低损伤脊髓、神经根的可能。由于通过椎体前壁为支点闭合截骨矫形，前纵韧带作为铰链，避免了前方大血管、胸腹腔脏器损伤的可能。本组仅2例发生下肢疼痛、肌力减弱，于2周后症状消失。未发生严重脊髓、血管及内脏损伤，提示本技术较为安全。通过术中补充植骨，术后脊柱三柱均有大量的松质骨接触，具有良好的骨愈合潜力，术后假关节发生率较低。本组患者植骨愈合满意，无延迟愈合或不愈合。长节段内固定技术通过后路手术即可完成矫形、减压、固定等，避免前路手术，减少创伤。术后1年随访时本组病例腰背症状消失或大部缓解，患者主观感觉对后凸畸形的矫正均满意。选择性截骨矫形技术+长节段内固定手术能够获得稳定的内固定疗效，防止出现矢状位失平衡，以及强直性脊柱炎因骨质疏松导致的拔钉、断钉、断棒现象的发生。另外，术前周到细致的术前准备能够降低手术风险，缩短有效治疗时间。

全脊椎截骨神经损伤并发症的预防：腰椎截骨因位置较低，脊髓损伤的风险较小，但仍应注意保护神经根。截骨前充分显露神经根及通道，用明胶海绵保护，同时起到对椎管内静脉丛压迫止血的作用。截骨及复位过程中尽量避免神经根的牵拉，复位后进行神经根探查，防止截骨面闭合后骨端对神经根造成嵌压。在胸段和胸腰段行顶椎的全椎体截骨过程中，容易造成脊髓间接损伤的情况往往由于：在脊椎两侧截骨即将完成时，截骨端处于相对不稳定状态，手术操作中可能会出现局部异常活动，如此时截骨端无任何固定，在安置连接棒或行椎管减压时，截骨端的左右或前后位移会对脊髓产生剪切损伤。因此，在完成脊椎一侧截骨后，应用连接棒行同侧临时固定；另外，截骨后对畸形进行矫正过程中，随着截骨端之间的角度位移，脊髓发生皱缩，如椎管减压不充分，截骨端的椎体后缘与对应的椎板边缘可对脊髓产生“夹击”损伤。因此，在畸形矫正前，应行椎管广泛减压和椎体后上缘切除。

强直性脊柱炎骨化程度较严重，后凸畸形较大，顶椎楔形变或压缩骨折的重度后凸畸形，是本术式的最佳适应证选择，较之单独全脊椎截骨或椎板关节突截骨，不但降低了手术风险，更有利于重度后凸畸形的矫正及脊柱生理曲度的恢复。

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