经伤椎椎弓根螺钉置入内固定修复胸腰椎骨折：3年随访效果评价

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2015.22.015

摘要/Abstract

摘要：

背景：既往研究大多采用回顾性、小样本分析应用椎弓根置钉技术修复胸腰椎骨折的近期临床效果，结论较为单薄。同时有学者提出经伤椎置入螺钉可进一步稳定椎体，减少断钉断棒、矫正度丢失等情况。
目的：评价经伤椎椎弓根螺钉置入内固定修复胸腰椎骨折的远期效果。
方法：选取2010年2月至2012年2月广州市番禺区第二人民医院骨科收治的36例胸腰椎骨折患者，应用经伤椎椎弓根螺钉置入内固定治疗。治疗前伤椎前缘高度比平均36%，脊柱后凸角(Cobb角)25°，椎管正中矢状径60%，神经功能按Frankel分级：A级2例，B级6例，C级10例，D级9例，E级9例。比较患者治疗前和治疗后的伤椎前缘高度比、脊柱后凸角(Cobb角)、椎管正中矢状径以及神经功能Frankel分级情况。
结果与结论：治疗后随访3-3.5年，36例患者治疗后疼痛明显缓解，治疗后平均伤椎前缘高度比恢复到95%，脊柱后凸角(Cobb角)为3.5°，椎管正中矢状径恢复到96%，治疗前后患者的上述指标差异有显著性意义(P < 0.05)。治疗后神经功能恢复情况：A级1例，B级2例，C级3例，D级4例，E级26例。治疗后骨折均获得复位，未发生内固定断裂、松动，矫正丢失等并发症。提示经伤椎椎弓根螺钉置入内固定修复胸腰椎骨折能让骨折获得满意复位，增强脊柱的抗压稳定性，减少内固定断裂和椎体高度丢失，远期效果良好，说明植入物与宿主具有良好的生物相容性。

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

关键词: 植入物, 脊柱植入物, 胸腰椎骨折, 椎弓根置钉技术, 经伤椎置入螺钉, 内固定, 随访研究, 伤椎前缘高度, 脊柱后凸角

Abstract:

BACKGROUND: Many previous retrospective small-sample studies analyzed the short-term effects using pedicle screw placement to repair thoracolumbar fracture. Conclusions are relatively thin. Simultaneously, screw placement in the injured vertebra can further stabilize the vertebral body, and reduce screw and rod breakage and loss of correction.
OBJECTIVE: To evaluate the long-term effects of pedicle screw placement fixation through the injured vertebra in the repair of thoracolumbar fracture.
METHODS: From February 2010 to February 2012, 36 patients with thoracolumbar fracture, who were treated in the Department of Orthopedics, Guangzhou Panyu District Second People’s Hospital, were selected. They were
treated by vertebral pedicle screw placement fixation. Height ratio of preoperative injured vertebral leading edge was averagely 36%. Kyphosis angle (Cobb angle) was 25°. Sagittal diameter of the center of the vertebral canal was 60%. Nerve function was classified according to Frankel classification: grade A, 2 cases; grade B, 6 cases; grade C, 10 cases; grade D, 9 cases; grade E, 9 cases. The height ratio of injured vertebra, kyphosis angle (Cobb angle), sagittal diameter of the center of the vertebral canal and Frankel classification of nerve function were compared before and after treatment.
RESULTS AND CONCLUSION: The postoperative follow-up was 3-3.5 years. Pain was obviously alleviated postoperatively in 36 patients. Average height ratio of injured vertebra was 95%. Kyphosis angle (Cobb angle) was 3.5°. Sagittal diameter of the center of the vertebral canal was 96%. Significant difference was found in the above indexes before and after treatment (P < 0.05). Postoperative neurologic recovery: grade A in 1 case, grade B in 2 cases, grade C in 3 cases, grade D in 4 cases, and grade E in 26 cases. Postoperative fractures were reset. Complications such as breakage, loosing or correction loss were not found. These findings suggest that pedicle screw placement fixation through the injured vertebra in the repair of thoracolumbar fracture can make a satisfactory reduction, enhance the pressure stability of the spine, reduce the internal fixation of fracture and vertebral height loss, and have good long-term effects, indicating that the implant and host have good biocompatibility.

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Key words: Thoracic Vertebrae, Lumbar Vertebrae, Fractures, Bone, Internal Fixators, Fracture Healing

中图分类号:

R318

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Zhou Zhuo-peng, Fan Jian-wen, Zhi Wei-hong. Pedicle screw placement fixation through the injured vertebra in the repair of thoracolumbar fracture: 3-year follow-up [J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2015, 19(22): 3519-3524.

图/表（结果） 3

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引言

近年来，因社会的进步与科技的发达，人们所从事活动的危险性也增高不少，因此，发生于脊椎的创伤(trauma)在临床门诊有越來越多的趋势。常见于脊椎的创伤包括压迫性骨折(compression fracture)或是爆裂性骨折(burst fracture)，其中爆裂性骨折较压迫性骨折更易使脊柱产生不稳定^[1]。据统计，爆裂性骨折受伤原因以高处跌落(62%)为最多，车祸占第2位，受伤部位多位于胸腰椎接合处(T₁₁-L₂)，根据临床资料统计，发生率从52%至70%不等。胸腰椎骨折常造成脊髓神经的受伤，如瘫痪、感染、压疮或括约肌功能障碍等，并会导致椎体的不稳定_[2]，治疗不当，可进一步加重病情。既往的保守治疗不能有效的缓解临床症状，且可能加重患者病情，严重降低生活质量。早期手术治疗已经成为该类疾病的统一认识，可以有效恢复脊柱的生理解剖功能，解除神经功能障碍。临床上对于胸腰椎骨折的处理，可以分成前方处理或后方处理，将不稳定之椎体予以固定。随着临床经验的不断积累发现，前路手术可能造成严重的创伤，且术后并发症多，价格高，难度大，均给手术的广泛开展带来一定的限制。

但是临床上基于安全性与并发症的考量，通常都以后方内固定器予以固定_[3]。手术治疗的目的，期望通过内固定器装置，回复骨折后椎体产生的变形，固定受伤不稳定的椎体，并使受压迫的神经达到最大限度的损伤恢复_[4]。并且随着内固定物的不断完善，临床中常见的内固定物弯曲、松动或断钉、断棒及由此所致的椎体高度的丢失、脊柱后凸畸形等也有一定程度的缓解。有学者提出“脊柱载荷评分系统”，量化损伤程度，以得分超过7分预测后路经椎弓根短节段内固定后较高的后凸矫正丢失及内固定失败率，得到了普遍的肯定，为内固定效果的评价和内固定后效果的评估提供了较好的量化工具_[5]。

既往研究大多采用回顾性、小样本分析应用椎弓根置钉技术修复胸腰椎骨折的近期临床效果，结论较为单薄。同时，有学者提出经伤椎置入螺钉可进一步稳定椎体，减少断钉断棒、矫正度丢失等情况。其中3椎体6钉内固定相对于传统4钉内固定对脊柱骨折具有更好的生物力学稳定性及临床效果。严格掌握手术适应证，详细的修复前影像学检查和修复方案的评估，对修复入路、器械选择及准确的评估修复后效果和远期预后均有重要的意义。

基于此，文章采用前瞻性、自身对照试验，于2010年2月至2012年2月对36例胸腰椎骨折患者采用经伤椎椎弓根螺钉置入内固定治疗，评价患者治疗前后的伤椎前缘高度比、脊柱后凸角(Cobb角)、椎管正中矢状径以及神经功能Frankel分级情况，结果显示远期效果明显。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

材料方法

设计：前瞻性、自身对照试验。
时间及地点：于2010年2月至2012年2月在广州市番禺区第二人民医院骨科完成。
对象：
诊断标准：①明显的胸腰部外伤史。②骨折部位明显肿胀、疼痛，有叩击痛。③影像资料显示骨折部位椎体呈现楔形或后凸畸形。
纳入标准：①符合胸腰椎不稳定骨折的诊断标准。 ②患者年龄>18岁，≤70岁。③签署知情同意书。
排除标准：①多节段胸腰椎体骨折，联合颈部、骶尾部或骨盆骨折。②血流动力学不稳定，合并严重肝肾功能障碍、凝血障碍等。③拒绝该研究的患者。
选取2010年2月至2012年2月广州市番禺区第二人民医院骨科收治的36例胸腰椎骨折患者，其中男20例，女16例；年龄28-68岁，平均51.3岁。致伤原因：重物砸伤10例，高处坠落伤16例，交通伤7例，其他原因3例。脊髓和神经损伤情况按照Frankel分级标准评定[5]：A级2例，B级6
例，C级10例，D级9例，E级9例。
材料：应用的椎弓根螺钉、连接棒材质为钛合金，螺钉直径4.0-7.5 mm，长度30-55 mm；连接棒直径6.0 mm，长度50-500 mm，生产厂家：山东威高骨科材料有限公司，生产许可证：鲁食药监械20040022号。系统特点：①完全顶部安装、顶部锁紧，操作简单、安全。②低切迹、完全符合胸腰段后路固定要求。③锯齿形螺纹设计，有效防止返松。④万向螺钉，无须精确弯棒，实现术中自由调整。⑤应用蛙式复位钳，螺钉提拉准确、便捷。⑥高品质医用钛合金材料，便于CT/MRI随访。
方法：所有患者均应用经伤椎椎弓根螺钉置入内固定技术进行治疗(图1)。在俯卧全麻状态下有时骨折可以有部分复位，在拧入伤椎椎弓根螺钉过程中，由于向前推压的力量也可有复位作用，但仍需利用伤椎椎弓根螺钉进行复位。

复位方法：用椎弓根T形扳手2把，分别套在伤椎椎弓根螺钉的尾端，利用杠杆作用(以椎弓根为支点)进行撬拔，使钉尾向尾侧、钉尖向头侧撬动，从而起到直接复位作用。另外，利用向腹侧推压的力量使伤椎前侧的前纵韧带、腰大肌及膈脚等组织伸展、紧张，使椎体前缘高度恢复，向前推压还可牵动后纵韧带，从而使突入椎管内的骨折块复位。如果椎弓根间距加宽，也可以调整椎弓根螺钉间距使之与上下相邻椎弓根螺钉在一条直线上，以利安装联结系统。
在复位完成后，拧下伤椎椎弓根螺钉，用异体干燥冷冻骨(最好是松质骨)或自体髂骨松质骨自椎弓根螺钉的钉道置入，边置入边用椎弓根锥填压塞实，以便植骨进入椎体内。植骨完成后，再拧入椎弓根螺钉。术前仔细检查有无合并神经症状，术中对椎管内游离骨片或脊髓受压的情况，给予骨片复位或切除部分椎板等方法。
主要观察指标：观察和评价患者治疗前和治疗后的伤椎前缘高度比、脊柱后凸角(Cobb角)、椎管正中矢状径(图2)以及神经功能Frankel分级情况。

Frankel脊髓损伤分级标准：A级，损伤平面以下感觉及运动功能完全丧失；B级，损伤平面以下无运动功能，仅存某些感觉功能；C级，损伤平面以下仅存一些无用的运动功能；D级，损伤平面以下存在有用的运动功能，但不完全；E级，感觉、运动及括约肌功能正常。
统计学分析：采用统计软件SPSS 19.0对收集的数据进行整理与统计分析，P < 0.05为差异有显著性意义。

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讨论

胸腰椎骨折以男性青壮年外伤后多见，约占56.7%。老年患者多因内分泌水平的下降、骨质疏松、复合多脏器功能衰退、代谢降低等也常常是发病的高峰，约占45.8%。其中胸腰段(T₁₁-L₂)为骨折的高发节段，可能原因是：胸腰段成为活动的腰椎与固定的胸椎之间的转换点，躯干活动应力易集中于此；胸椎生理后突，腰椎生理前突，胸腰段为两曲度的衔接点，肩背负重应力易集中于此；关节突关节面的朝向在胸腰段移行等。

根据Denis脊柱骨折分型可有压缩性、爆裂性、Chance骨折和骨折脱位型损伤4中类型。其中以压缩性骨折的发病概率最高，为68%-76%。如果前柱椎体压缩达到50%以上，或造成30°以上的后凸畸形，此时就属不稳定型。爆裂性与不稳定压缩性骨折往往不易鉴别，常规CT和MRI检查可直接显示韧带损伤的部位与程度从而对爆裂骨折的严重程度做出准确的判断，并为治疗选择提供可靠依据。

骨折破坏整个椎体(anterior-posterior column)，且造成骨碎片(bone chip)钳入脊椎管腔内，有可能会导致脊髓神经功能缺损。其受损脊髓支配的以下平面的感觉和运动功能可有不同程度的减低甚至丧失。目前影像学检查在诊断胸腰椎骨折中发挥越来越重要的作用，不仅可以清晰显示受损椎体的节段、临近椎体有无牵连、前缘的肌肉和韧带、后缘的椎管和脊髓有无受压等，早期的充血水肿高信号和中晚期的变性、增生、重建的低或(高)信号，均可对诊断、治疗和预后提供很好的依据。手术治疗的目的是解除受损椎骨、游离骨片及淤血，最大可能恢复椎管的正常解剖部位，重塑其生物力学功能，改善受压脊髓后出现的运动、感觉功能障碍，增加受损椎管后的有效正中内径和脊髓内径及容积，增加骨折的稳固性，改善伤段脊髓血液循环，为伤段脊髓功能的恢复创造条件。安全带式骨折则为配戴安全带，因车行中突然变速造成，通常是椎体后半部受损_[6]。而脱臼并骨折为最严重的骨折，骨折处完全脱位，神经功能常严重受损，造成病患下半身瘫痪现象[7]。临床上对于胸腰椎骨折的处理，若经保守治疗，如经药物或物理治疗等方式，仍未达到有效的防止脊椎不稳定和疼痛的消除，则会通过外科手术来处理[8]。外科手术处理通过内固定器系统(fixation system)来获得术后脊柱立即性的稳定并恢复原有的生理曲度(alignment)。术前严格把握手术指征，需考虑椎体后方韧带符合结构的完整性和患者脊柱神经功能状态。植骨块和内固定器械直接重建前中柱骨折的椎体和破裂椎间盘的负重功能，而且所受的力矩小，力臂短、有利于脊柱稳定，减少了内固定物松动和疲劳断裂的机会。

脊椎内固定器为一机械元件，利用机械力量的作用于脊椎上，以矫正脊椎的变形或作解剖复位(anatomical reduction)，并提供作为术后初期骨融合尚未产生时脊椎的稳定度。胸腰椎骨折临床很常见，治疗方法也很多，对不同修复方法与入路的选择应基于术前对骨折损伤程度正确而全面的分类和评估_[9]。

后路经伤椎椎弓根螺钉复位内固定治疗胸腰椎骨折是近年来较为流行的修复方式，孟祥玉等_[10]比较经伤椎与不经伤椎椎弓根螺钉复位固定治疗胸腰椎骨折的临床效果，27例胸腰椎单一椎体骨折患者，其中12例采用骨折椎加用椎弓根螺钉固定，15例采用传统双平面固定，观察患者后凸畸形(Cobb角)及伤椎高度恢复情况。结果经伤椎椎弓根螺钉使骨折椎向腹侧移动复位，术后Cobb角及前柱高度恢复较佳。认为对胸腰椎单一椎体骨折，有条件地应用伤椎椎弓根螺钉有利于矫正后凸畸形和恢复伤椎前缘高度，并增强胸腰椎骨折后路短节段内固定系统的牢固性和维持矫正效果_[11-12]。有研究研究指出，胸腰椎骨折受伤不稳定的病患，进行3年的追踪评估，指出使用椎足螺钉固定治疗是安全可以避免伤害神经的固定方式，且可以提供有效的稳定结果以利骨融合的产生_[13]。而有学者根据其10年以上的长期追踪结果，也说明椎弓根螺钉固定有相当好的功能作用_[14-28]。

本组资料显示，通过对胸腰椎骨折患者应用椎弓根植螺钉技术结合经伤椎置入螺钉进行治疗能让骨折获得满意复位，增强脊柱的抗压稳定性，减少内固定断裂和椎体高度丢失，是一种治疗胸腰椎骨折的有效方法，值得临床推广应用。

有报道后路短节段固定后55%患者在骨折愈合期内即发生>10°的矢状面塌陷，而内固定失败率更高达50%。因而，有学者开展后路单节段椎弓根钉固定技术，即将两对椎弓根钉分别固定于骨折椎及其相邻的正常椎体中，并应用于临床，经实践表明经伤椎椎弓根螺钉内固定技术均取得了满意的治疗效果。其不同之处在于3椎体6钉椎弓根螺钉内固定技术即在短节段固定基础上，再将伤椎两侧椎弓根各置入1枚椎弓根螺钉；后路单节段椎弓根钉固定技术即将两对椎弓根钉分别固定于骨折椎及其相邻的正常椎体中。较传统后路短节段4钉内固定减轻了断钉断棒、矫正度丢失等并发症，取得了较满意的治疗效果。有学者认为6钉固定较4钉固定优越，在伤椎拧入螺钉，可起到前推动力作用，并通过“三点固定”降低传统4钉固定的平行四边形效应，进而矫正脊椎后凸畸形_[29-40]。

该试验在借鉴前人工作的基础上，提出应用经伤椎椎弓根螺钉置入内固定修复胸腰段不稳定骨折的方法，针对本院选择有适应证的患者，采用该技术，并通过较为严格的测量术前和术后的伤椎前缘高度比、脊柱后凸角(Cobb角)、椎管正中矢状径以及神经功能按Frankel的分级情况，通过中长期的临床随访得出，其改善力学指标和功能重建方面效果明显，且无明显的手术并发症。该试验仍有不足之处，样本量仍较少，未涉及与其他修复方式的临床指标比较，不是临床随机对照试验，得出的结论仍有一定的局限性，未能进一步涉及其根本的生物力学理论依据，相关的机制还需要进一步的基础实验和大规模临床随机对照试验加以验证。

综上所述，针对胸腰段椎体不稳定性骨折伴部分或完全性神经功能障碍的患者，严格把握手术指征，详细的术前影像学资料评估，对指导修复入路、内固定物的置入节段和程度及术后的功能学指标评价，都至关重要。经过较多的临床实践和相关的动物学实验提示，应用经伤椎椎弓根螺钉置入内固定技术进行治疗可显著改善临床效果，从生物力学、解剖和功能方面评价都较其他修复方式效果显著；且可进一步减少因内置固定物导致的断钉断棒和畸形愈合等不良并发症，该方案值得临床应用推广。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