胸腰椎B型骨折经伤椎单节段与跨伤椎短节段固定的对比研究

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2014.17.015

摘要/Abstract

摘要：

背景：后路经伤椎单节段固定与跨伤椎短节段固定是治疗胸腰椎B型骨折常用的方法，但两种术式的近远期疗效及各自优缺点尚未明确。
目的：探讨后路经伤椎置钉单椎间椎弓根螺钉复位固定与传统跨伤椎短节段固定治疗创伤性B型胸腰椎骨折，治疗后脊柱稳定性及对固定相邻节段椎间盘退变的影响。
方法：回顾性分析完成随访的AO分型B型胸腰椎骨折患者80例，按照不同的内固定方式分为经伤椎单节段固定组(n=40)和跨伤椎短节段固定组(n=45)。分别对两组患者的疼痛目测类比评分疼痛分级、ASIA脊髓功能分级、椎体前缘压缩率、椎管受堵指数、后凸Cobb角、UCLA相邻节段退变分级进行测量。
结果与结论：两组在ASIA脊髓功能分级、椎管受堵指数、后凸Cobb角的疗效相当。而在手术时间、手术出血量、疼痛目测类比评分疼痛分级、椎体前缘压缩率、UCLA相邻节段退变分级，单节段组要优于短节段组。后路经伤椎单节段固定及传统的短节段固定在治疗胸腰椎B型骨折上都有显著的疗效，而单节段固定组在椎体前缘压缩率的改善及疼痛目测类比评分评分的改善情况要明显优于短节段组。此种手术方式还具有手术时间短、创伤小、减少固定节段以节省脊柱的活动节段，减少固定节段的相邻节段椎间盘退变的优点。

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: 植入物, 脊柱植入物, 椎弓根螺钉, 胸椎, 腰椎, 骨折, 单节段, 短节段

Abstract:

BACKGROUND: Both the posterior monosegment pedicle screw instrumentation and the traditional posterior short segment pedicle screw instrumentation are common surgical methods for treating type B thoracolumbar fractures. However, their advantages, short-term and long-term surgical outcomes are still unclear.
OBJECTIVE: To evaluate the stability of vertebra after posterior monosegment pedicle screw instrumentation and traditional posterior short segment pedicle screw instrumentation in the management of type B thoracolumbar fractures and the effects on intervertebral disc degeneration of adjacent segments.
METHODS: We retrospectively analyzed 80 patients suffered from type B thoracolumbar fractures according to AO classification. The patients were divided into two groups according to the surgery they received. One was the traditional posterior short segment pedicle screw instrumentation group (n=45), and the other was posterior monosegment pedicle screw instrumentation group (n=40). The clinical therapeutic results were evaluated by measuring visual analogue scale score, ASIA classification, vertebral body compression rate, the index of vertebral canal occlusion, Cobb angle and UCLA arthritic grade respectively.
RESULTS AND CONCLUSION: There were no statistical differences between the two groups in the ASIA neurological function classification, the occlusion index and the Cobb angle. However, operation time, bleeding amount, visual analogue scale scores, vertebral body compression rate and UCLA arthritic grade were better in the posterior monosegment pedicle screw instrumentation group than those in the traditional posterior short segment pedicle screw instrumentation group. Both the posterior monosegment pedicle screw instrumentation and traditional posterior short segment pedicle screw instrumentation showed great therapeutic results in the treatment of type B thoracolumbar fracture. The improvements in vertebral body compression rate and visual analogue scale scores were better in the posterior monosegment pedicle screw instrumentation group than those in the traditional posterior short segment pedicle screw instrumentation group. The posterior monosegment pedicle screw instrumentation also has many advantages such as less operation time, little trauma, preserving normal vertebrae segment and reducing intervertebral disc degeneration of adjacent segments.

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Key words: lumbar vertebrae, thoracic vertebrae, fractures, bone, internal fixators, bone nails

中图分类号:

R318

崔尚斌，魏富鑫，刘少喻，王乐，韩国伟，黄阳亮. 胸腰椎B型骨折经伤椎单节段与跨伤椎短节段固定的对比研究[J]. 中国组织工程研究, 2014, 18(17): 2709-2715.

Cui Shang-bin, Wei Fu-xin, Liu Shao-yu, Wang Le, Han Guo-wei, Huang Yang-liang . Posterior monosegment pedicle screw versus short segment pedicle screw instrumentation for type B thoracolumbar vertebral fracture[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2014, 18(17): 2709-2715.

图/表（结果） 7

2.1 参与者数量分析 实验回顾性分析了B型胸腰椎骨折的患者共90例患者，平均随访时间达2.3年。共有5例患者因依从性差或失去联系从随访中脱落，其中单节段组脱落2例，短节段组脱落3例，最终共有40例单节段组患者和45例短节段组进入结果分析。

2.2 纳入患者基线资料分析 见表1。

2.3 椎体前缘压缩率比较 两组患者的椎体前缘压缩率在内固定前差异无显著性意义(P=0.80)，在内固定后1周、内固定后1年和内固定后2年的随访观察中，发现两组椎体前缘高度都有一定的恢复，椎体前缘压缩率都有较好的改善，但单节段组要优于短节段组(P < 0.01)。内固定后1年与内固定后2年相比，两组在椎体前缘压缩率上并没有显著的改变(P > 0.05)，其在长期的随访中得到良好的保持(表2)。

2.4 两组疼痛目测类比疼痛评分比较 两组患者在内固定前、内固定后1周疼痛目测类比评分上差异无显著性意义，内固定后1年和内固定后2年随访时发现单节段的疼痛目测类比评分疼痛评分要低于短节段组，差异有显著性意义(P < 0.01，图1)。单节段组内固定后2年较内固定后1年比较，有了进一步的下降，差异有显著性意义(P < 0.01)。短节段组内固定后1年较内固定后2年比较，差异无显著性意义(表2)。

2.5 UCLA相邻节段退变分级 两组患者在内固定前没有发现伤椎相邻椎体的椎间盘退变，其UCLA分级均为I级，经过1年的随访，发现短节段治疗组有4例患者椎间盘评分为Ⅱ级，2例患者椎间盘评分为Ⅲ级。短节段内固定前后比较，差异具有显著性意义(P=0.012)，表明短节段组的患者发生了相邻节段的椎间盘退变。其内固定后1年的随访结果示单节段组与短节段组比较，差异有显著性意义(P=0.017)，表明单节段与短节段组相比更能预防内固定后相邻椎间盘的退变。内固定后2年时，短节段组Ⅲ级3例，Ⅱ级6例；单节段组Ⅱ1例。两者之间比较，差异具有显著性意义，单节段组要优于短节段组。但内固定后2年与内固定后1年两组比较，差异无显著性意义。表明相邻节段的退变在内固定后1年内发生明显，内固定后2年较内固定后1年并没有明显的变化(表3，表4)。

2.6 Cobb角、椎管受堵指数及脊髓功能评分 两组患者在胸腰椎骨折所致Cobb角后凸畸形、椎管受堵指数及脊髓功能评分中相比较中发现，内固定前两组比较，差异无显著性意义(表2)。而在内固定后1周、内固定后1年和内固定后2年的随访中，两组患者在不同时间点对比分析，差异无显著性意义(P > 0.05)，两组在上述方面治疗效果相当(表5，6)。

2.7 典型病例分析

病例1：男性，27岁，因车祸致L₂椎体骨折并向后方移位(AO分型：B3.2)，采用经伤椎固定，随访3年4个月，效果良好(图2)。

病例2：女性，39岁，因车祸致T₁₂椎体骨折并向后方移位(AO分型：B1.2)采用跨伤椎短节段固定，随访2年7个月，效果良好(图3)。

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引言

胸腰椎骨折是常见的骨折部位，占脊柱骨折30%- 60%^[1]，其中完全性脊髓损伤约占20%，脊髓的不完全性损伤约占15%，严重影响患者的生理功能和生存质量。胸腰椎骨折脱位通常由多种损伤机制共同所致，如屈曲、伸展、轴向压缩、旋转等，其特点为：①常合并前、后纵韧带断裂和椎间盘损伤。②常合并后方小关节骨折或交锁、椎板骨折内陷等后柱损伤。③多伴有后凸畸形、侧方移位及神经功能障碍。AO按损伤机制分为3大类：A类：椎体压缩；B类：双柱牵张损伤；C类双柱旋转损伤。其中的B类又细分为B1后柱韧带伤，B2后柱骨性伤，B3过伸性损伤。

胸腰椎骨折主要特征是椎体前高的降低和后壁骨皮质的连续性发生中断，椎体后缘常常有骨片向椎管内凸入，为不稳定性骨折。由于骨折瞬间骨折块侵入椎管对椎管内脊髓神经组织产生急性压迫和骨折后造成的胸腰椎后凸畸形，临床上30%-90%的患者发生神经损伤^[2]。B型胸腰椎骨折合并神经损伤据统计占32%^[3]。手术的目的是对脊柱骨性结构脱位或损伤引发的神经功能压迫进行充分的减压，在挽救神经功能的前提下，重建脊柱的生理序列并恢复其稳定性。

经后路椎弓根螺钉内固定是常用的手术方式之一，其固定方式又包括长节段固定、短节段固定及经伤椎单节段固定等多种方式。经伤椎单节段固定能减少固定节段，并即时恢复伤椎的高度，减少相邻节段的退变。部分学者报道近期手术效果良好。但随着临床应用的增多，其与固定方式的相关并发症，如内固定的松动及随后发生的矫正度丢等现象日渐多见。经伤椎单节段固定及跨伤椎短节段固定治疗胸腰椎骨折的临床疗效尚未明确，其手术适应证需要进一步的明确。研究通过观察两种内固定方式的近远期疗效并进行对比分析。

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材料方法

设计：回顾性病例分析。

时间及地点：于2003年至2012年5月在中山大学第一附属医院脊柱外科完成。

对象：纳入创伤性胸腰椎骨折患者90例，共有85例患者完成随访，其中单节段组患者40例，短节段组患者45例。两组患者在性别、年龄、住院时间等一般资料方面差异无显著性意义，具有可比性。

胸腰椎骨折诊断标准：①患者存在脊柱外伤的病史，尤其是高处坠落伤和车祸伤。②临床体格检查中可发现胸腰椎棘突间间距不等，存在阶梯感；存在压痛和叩击痛，患者脊柱活动障碍；损伤平面以下的运动和感觉功能的减退，生理反射的消失，病理反射亢进等。③影像学检查如X射线，CT中可发现骨皮质不连续的存在，骨折块的移位，椎管内的占位的表现；脊柱外形和排列的变化；软组织影像的改变如水肿等；MRI可在脊髓损伤平面发现脊髓损伤信号的改变。

纳入标准：①入组患者年龄≥18岁，并≤70岁。②患者无过度肥胖，其体质量指数≤24 kg/m²。③根据AO-ASIF分型，患者的胸腰椎骨折为B型不稳定性单椎体骨折。④伤椎的双侧椎弓根必须完整。⑤椎体未完全爆裂。⑥至少有一侧终板基本完好。⑦椎管受堵指数≤2，且无明显需要大范围切除椎板的神经症状。⑧无明显骨质疏松，患者的骨密度应不小于正常值的-2.5 SD。⑨纳入患者对实验均知情同意并签署知情同意书。

排除标准：①在胸腰椎骨折发生之前存在胸腰椎外伤史或有胸腰椎手术病史的患者。②骨折椎上下终板同时损伤。③骨折椎椎弓根断裂。④多发性椎体骨折。⑤骨折椎为完全爆裂性骨折。⑥病理型骨折的患者。

内固定植入物：椎弓根螺钉系统(商品名：Spinal Fixation System)：为美国 Blackstone Medical Inc.公司产品，该系统包括螺钉、垫片、锁定帽和横向连接器，材料采用Ti6Al4V钛合金，已广泛应用于临床试验，具有良好的生物相容性。

方法：

内固定前处理：所有患者均给予对症处理以减轻脊髓水肿和继发性损害，受伤8 h以内给予大剂量甲基泼尼松冲击治疗；受伤8 h以后，给予地塞米松、甘露醇静脉滴注等对症治疗。所有患者做术前评估，评估指标包括疼痛目测类比评分疼痛分级评分、ASIA脊髓功能分级、椎体前缘压缩率、椎管受堵指数、后凸Cobb角和UCLA相邻节段退变分级进行测量。

内固定置入方法：患者取俯卧位，全身麻醉，先行手法复位。常规后路手术消毒铺无菌巾。后正中入路，以骨折椎为中心做皮肤后正中切口，沿切口方向依次切开皮肤，皮下组织背部筋膜至棘突尖，将软组织向两侧撑开。用电刀和骨膜分离器从远侧向近侧做骨膜下剥离，将肌肉从后部骨性结构上剥离下来。跨伤椎短节段固定术式以骨折椎体为中心，至少显露骨折椎上下各一椎体的后部结构。选取以骨折椎为中心的上下各一正常椎体为椎弓根钉的进钉点。经伤椎单节段固定显露伤椎及与伤椎骨折终板相邻的椎体的后部结构。选取伤椎及相邻的椎体为椎弓根螺钉的进钉点。采用人字嵴或横突定位法在上述进钉点植入椎弓根螺钉。在经伤椎单节段固定术中，若伴有A型骨折则伤椎螺钉拧入向正常终板方向倾斜 5°-10°。对于稳定性稍差的过伸性损伤B3型，可根据病情考虑安放横向连接杆，增加其稳定性。实验在术前、术中评估间接复位的效果，对于不能良好间接复位的患者，行椎板切除，椎管内探查，明确有突入骨块时，将神经根和硬膜囊轻柔向对侧牵开用骨冲将骨块击打复位，确保脊髓压迫解除。再安装连接棒撑开复位。最后在固定节段关节突间及横突间植骨。常规放置伤口引流管，彻底止血，依次缝合伤口。

内固定后处理及随访观察：内固定后给予抗感染、止血、激素、神经营养等药物治疗。于24-48 h后拔出伤口引流管，并开始腰背肌锻炼，12 d后拆线。内固定后3周佩戴支具下地行走，直至内固定后3个月，期间避免固定手术节段过分活动^[4]。内固定后随访的时间定于内固定后1周，内固定后1年，内固定后2年；部分患者的随访时间可达5年。随访的内容与术前评估内容相同。

主要观察指标：影像学指标：如伤椎前缘压缩率、Cobb角、UCLA相邻椎间盘退变的分级、椎管受堵指数。临床指标：疼痛目测类比评分、ASIA神经功能分级。

统计学分析：数据分析使用SPSS 16.0(SPSS Inc.，Chicago， IL，USA)统计学软件包，对于伤椎前缘压缩率、Cobb角、疼痛目测类比评分评分、椎管受堵指数等计量资料采用方差分析(one-way ANOVA)和t 检验。对于ASIA神经功能分级、UCLA相邻节段退变分级非参数资料采用秩和检验，以P < 0.05表示差异有显著性意义。

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讨论

1985年Mahar等^[5]改进了该长节段的钉棒系统并提出短节段固定，该术式相对于长节段内固定而言的优点是：①切口短，创伤小，操作较简单。②运动节段损失减少。③能使患者早期离地活动锻炼，减少手术并发症。SSPI 虽在术后早期能使胸腰椎骨折达到良好的复位，但在恢复的过程中易出现矫形丢失而再次出现腰椎后凸畸形。Alanayetal提示短节段固定有近50%的内固定失败率或矫正度丢失率；Oneretal认为，短节段固定的胸腰椎骨折患者，进行性的脊柱后凸往往提示腰椎不稳，可能为导致慢性腰痛的一个原因^[6]。以“后凸畸形超过10°”或“出现内固定折断”为失败标准，有文献报道其失败率可达40%-50%。且SSPI仍丢失多一个运动节段^[7]。实验中在椎体前缘压缩率上，单节段组在术后的随访中要优于短节段组。传统的跨伤椎固定法是将椎弓根螺钉固定在与伤椎相邻的上下椎体内，通过术中的纵向撑开加压复位，提高后纵韧带的张力，将突入椎管内的碎骨片和破损的椎间盘不同程度的复位，形成对伤椎的间接复位。部分学者报道，后路椎弓根螺钉系统资料胸腰椎骨折，能够起到间接减压的作用。术前骨块椎管内占位平均为34%，术后恢复为13%，证明间接减压作用明显^[8]。虽然患者的外观形态有所恢复，但椎体内骨小梁不能完整的修复，同时应力遮挡效应使得错位的骨小梁不能重新塑形修复，椎体内仍有较大的空隙，仅被纤维结缔组织填充，形成“蛋壳椎”为伤椎高度丢失埋下隐患^[9]。而单节段组通过直接对骨折椎直接操作，对骨折椎进行撑开复位，同时椎弓根钉的置入，对骨折椎也有即时占位的效应，恢复椎体的高度，有效的避免了术后椎体高度丢失的现象。在疼痛目测类比评分上单节段组优于短节段组。其原因如下：单节段的手术切口较小；对正常组织分离较少，只需对一个节段的后方椎体进行显露和手术操作，减少了对肌肉和神经的损伤；固定节段的减少，保留了多一个的正常活动节段，减少了固定节段相邻椎间盘代偿的活动度，椎间盘及小关节应力的改变也相应的减少，因此加速邻近节段退变而引起的疼痛也相应的减少^[10]。在UCLA相邻节段退变分级上，单节段组中直至术后1年，没有发现固定节段相邻节段的退变，而在短节段组中，依照UCLA相邻节段退变分级，在短节段组患者中发现Ⅱ级4例，Ⅲ级2例，其结果与改组术前值比较，差异有显著性意义。内固定后2年时，短节段组Ⅲ级3例，Ⅱ级6例；单节段组Ⅱ1例。两者之间差异具有显著性意义。表明MSPI比SSPI在短期疗效上能更好的预防因固定节段过长而引起的相邻节段退变。在Cobb角、椎管受堵指数及脊髓功能评分上，两种术式具有相同的手术疗效。

单节段固定手术的手术要点：单节段钉棒系统的固定长度短，依靠器械复位程度有限，术前需要利用过伸的体位对患者的骨折椎进行复位。单节段固定时需要把握好椎弓根螺钉置入的方向和深度，矢状面上伤椎置钉的方向应偏向健侧终板5°-10°，以满足复位和应力的需求。螺钉的钉尖应尽量置入伤椎前缘，考虑到伤椎的损伤，固定的螺钉长度以伤椎长度的1/3-1/2为宜，而对于以后方韧带符合体为损伤的主的B型胸腰椎骨折，特别是以椎间盘损伤为主的B1.1、B2.2、B3.1的骨折，椎弓根钉的深度可适当的增加，以1/2-3/4为宜^[11-12]；连接棒的弯曲的弧度应略大于伤椎处原来的正常的生理弧度，使得复位所需的钉棒角的产生，手术中进行适度的撑开、去旋转复位，使得椎体的应力载荷靠近中柱，增加其应力的分担。但应注意用力的程度，避免伤椎的进一步损伤及钉道的松脱^[13]。适当的延长患者术后的卧床时间和腰围佩戴的时间，通过腰围的佩戴使脊柱适当的后仰，减少脊柱前柱的载荷，能有效地避免内固定器械的松脱和矫形角度的丢失。

单节段固定胸腰椎骨折的其特点为：①只需固定一个节段, 最大限度减少了脊柱运动节段的丢失，进而减少相邻节段椎体退变及椎体不稳发生率。②将螺钉置入伤椎，纵向撑开，可即时恢复椎体高度，同时利于骨折椎的复位^[14]。经伤椎固定的单节段组在椎体前缘压缩率和椎体前缘高度的指标上测定要优于短节段组。其原因分析是经伤椎置钉，螺钉在伤椎内增加了椎体的容积，减少了伤椎复位后留下的空隙，避免了蛋壳样椎体的形成。③纵向联接棒缩短，后柱力矩减小，可降低钉棒应力负荷，使内固定折损概率降低，进而减少术后矫正丢失，在治疗屈曲-牵拉型骨折方面，效果较为显著。④多数情况下不需取髂骨植骨，避免了供骨区疼痛，减少了手术创伤^[15-16]。

MSPI在脊柱退行性疾病的融合手术中应用广泛，椎弓根螺钉置入的椎体相对完整，能保证足够的抗拔出力及脊柱稳定性^[17]。以往胸腰椎生物力学研究表明，在轴向压力作用下，皮质骨应力主要集中在椎弓根基底部，单节段固定与双节段椎弓根钉固定术相比稳定性无明显差异，旋转、侧屈抗疲劳性方面，前者虽略逊于后者，但仍可满足临床需要^[18]。

实验按照AO分型，通过资料的长期随访，对临床资料总结并结合前人的经验认为，单节段经伤椎置钉复位胸腰椎骨折适用于B型骨折：B1.1、B2.2，B3.1、B1.2，以上类型以椎间盘损伤及后纵韧带复合体损伤为主，椎体骨质破坏较少，对于单节段经椎弓根置钉可以提供较好的的把持力，满足纠正脊柱的压缩、脱位、后凸畸形的要求。而B3.2和B3.3以过伸性损伤伴脱位为主，宜适当的评估患者的病情是否满足该术式的适应证，对于宜行该术式手术治疗的患者应考虑在左右两侧钉棒系统之间添加横连杆，以增加固定的稳定性，而对B2.1、B2.3特别是伴有椎弓根损伤的患者不适合行该术式治疗^[19-20]。

经伤椎单节段固定术式与传统的跨节段短节段固定及长节段固定相比，具有手术时间短、创伤小、减少固定节段以节省脊柱的活动节段、降低相邻节段退变的发生、节省医疗成本等优点，是治疗胸腰椎B骨折的理想的方法之一。在临床工作中应在掌握手术适应证的前提下，严格的选择手术患者，避免并发症的发生。鉴于实验病例数目相对较少，还需要多中心、大样本、前瞻性的研究及长期的随访以进一步评估此类术式的远期疗效。

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