椎体减压植入物内固定修复胸腰椎爆裂性骨折：随访验证后路途径更安全

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2015.22.017

摘要/Abstract

摘要：

背景：既往对于严重胸腰椎骨折伴脊髓损伤病例多采用前路修复治疗。而传统后路修复的优势在于具有更强的复位固定效果，但因其难以充分减压，伤椎前中柱也得不到良好地重建，矫正丢失、内固定失败也时有发生。何种修复方法更加理想，目前仍存在争议。
目的：对比分析前路和后路椎体次全切除重建减压内固定修复胸腰椎爆裂性骨折的效果。
方法：回顾性分析2006年5月至2012年12月采用前路和后路椎体次全切除重建减压内固定修复胸腰椎爆裂性骨折的42例患者资料，按修复方式分为两组，前路组23例，后路组19例。至少随访24个月，比较两组患者临床修复结果和影像学结果。
结果与结论：两组患者均未发生内固定松动和断裂，均得到良好骨性融合。前路组手术时间和术中出血量多于后路组，差异有显著性意义(P < 0.05)。后路组肺功能明显优于前路组(P < 0.05)。两组末次随访目测类比评分、日本骨科学会腰背痛评分及Frankel分级均较治疗前有明显改善，但组间差异无显著性意义(P > 0.05)。治疗前、治疗后1周及末次随访时两组间伤椎椎体前缘高度、后凸Cobb角比较差异均无显著性意义(P > 0.05)。治疗后并发症发生率前路组明显高于后路组(P < 0.05)。提示前路和后路椎体次全切除减压内固定均能有效修复胸腰椎爆裂性骨折，但后路修复方案并发症少，对肺功能影响小，是更为安全、与宿主生物相容性好的修复方式。

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, 爆裂性骨折, 前路椎体次全切除, 后路椎体次全切除, 内固定

Abstract:

BACKGROUND: Previously, serious thoracolumbar burst fractures with spinal cord injury were mainly treated by anterior surgery. The superiority of conventional posterior repair lies in strong reduction and fixation effects. However, it is difficult to fully decompression. The anterior and central cylinders of the injured vertebra cannot receive good reconstruction. Loss of correction and internal fixation failure always appear. It remains controversial which repair method is more ideal.
OBJECTIVE: To comparatively analyze the effect of posterior and anterior approaches with subtotal vertebrectomy, decompression, reconstruction of spine, and internal fixation for patients with thoracolumbar burst fractures.
METHODS: The data of 42 patients with thoracolumbar burst fracture treated by anterior and posterior approaches with subtotal vertebrectomy, decompression, and reconstruction of spine from May 2006 to December 2012 was retrospectively analyzed. They were divided into two groups according to the surgical procedures: anterior approach group (n=23) and posterior approach group (n=19). They were followed up for at least 24 months. Repair results and imaging results were compared in patients of both groups.
RESULTS AND CONCLUSION: None patients in the two groups affected fixator loosing or breakage, and
obtained good bone fusion. The intraoperative blood loss was more and operative time was longer in the anterior approach group than in the posterior approach group, showing significant difference (P < 0.05). The pulmonary function was significantly better in the posterior approach group than in the anterior approach group (P < 0.05). Visual Analog Scale score, Japanese Orthopaedic Association score for back pain and Frankel classification were significantly improved during final follow-up compared with pre-treatment in both groups, but no significant difference was found between groups (P > 0.05). No significant difference in the anterior vertebral height and kyphosis Cobb angle was detected before treatment, at 1 week after treatment and during final follow-up (P > 0.05). The incidence of postoperative complications was significantly higher in the anterior approach group than in the posterior approach group (P < 0.05). These findings confirm that subtotal vertebrectomy through anterior approach and posterior approach can effectively repair thoracolumbar burst fractures. However, the complications of posterior approach are less, and posterior approach has few impacts on the pulmonary function, is safe, and has good biocompatibility with the host.

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

中图分类号:

R318

贾金龙，杨庆国，张银顺，李伟，刘广意. 椎体减压植入物内固定修复胸腰椎爆裂性骨折：随访验证后路途径更安全[J]. 中国组织工程研究, 2015, 19(22): 3531-3537.

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图/表（结果） 9

2.1 参与者数量分析 按意向性处理，纳入胸腰椎爆裂性骨折患者42例，根据修复入路方案分为两组，前路组23例，后路组19例。全部进入结果分析，无脱落。分组流程图见图2。

2.2 基线资料比较 两组患者年龄、性别、骨折情况等差异无显著性意义(P > 0.05)，组间具有可比性，见表1。

2.3 临床资料比较 后路组比前路组手术时间短、术中出血量少，差异有显著性意义(P < 0.05，表2)。两组患者治疗前肺功能指标(肺活量、最大肺活量、最大通气量)比较差异无显著性意义(P > 0.05)，治疗后后路组患者肺功能指标均明显高于前路组(P < 0.05，表3)。

2.4 影像学评价 两组治疗后影像学表现均较治疗前明显改善。治疗后随访CT显示两组患者椎管减压彻底，且均达到骨性融合，未出现内固定松动或断裂等情况。治疗前、治疗后及末次随访Cobb角、椎体前缘高度，两组差异均无显著性意义(P > 0.05，见表4)。

2.5 临床功能评价 两组治疗前及末次随访Frankel神经功能分级差异无显著性意义(P > 0.05)。除2例完全性神经损伤患者，两组末次随访较治疗前有平均1.4级改善(见表5)。两组末次随访JOA评分较治疗前有明显提高，目测类比评分较治疗前降低，但组间差异无显著性意义(P > 0.05，见表6)。

2.6 并发症及不良事件 两组患者均顺利完成手术，切口均一期愈合，未出现切口感染等并发症。前路组治疗后发生呼吸道感染5例，血气胸7例，腹胀便秘9例，发生率分别为22%，30%，39%；后路组治疗后呼吸道感染0例，

血气胸1例，腹胀便秘2例，发生率分别为0，5%，11%。另外前路组出现3例肋间神经痛，后路组出现1例肋间神经痛。后路组出现1例神经根损伤，考虑系术中牵拉所致，经脱水消肿等对症治疗后神经根损伤症状好转。并发症发生率前路组明显高于后路组(P < 0.05)。

2.7 典型病例

前路组典型病例：女性患者，58岁，诊断为L1椎体爆裂性骨折，行前路L1椎体次全切除减压加髂骨重建Z形钢板置入内固定，见图3。

后路组典型病例：女性患者，36岁，诊断为L1椎体爆裂性骨折，行后路L1椎体次全切除减压加人工椎体重建T12-L3椎弓根螺钉置入内固定，见图4。

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引言

材料方法

设计：对比观察试验。
时间及地点：于2006年5月至2012年12月在安徽医科大学第一附属医院脊柱外科完成。
对象：选择2006年5月至2012年12月于安徽医科大学第一附属医院脊柱外科行前路和后路椎体次全切除治疗的胸腰椎爆裂性骨折病例42例，年龄18-60岁，损伤节段为T11-L2，多为高处坠落和交通意外受伤，要求尽可能在伤后7 d内进行手术修复治疗，按修复方式分为两组，前路组23例，后路组19例。两组患者基线资料差异无显著性意义，具有可比性。
纳入标准：①单椎体胸腰椎爆裂性骨折。②伴脊髓损伤，且经CT或MRI证实为前方碎骨块压迫椎管。③随访时间至少为24个月，病历、影像学检查及肺功能检测等资料完整。
排除标准：①病理性或骨质疏松性骨折。②有脊柱手术史，伤前存在脊柱畸形、血液性疾病等病变。③合并其他主要部位骨折、严重多发伤或重要脏器损伤。④McCormack载荷分享评分(Load Sharing Score，LSS)< 7分^[13]。
材料：本研究所使用的内固定均采用美国美敦力•枢法模•丹历公司(Medtronic Sofamok Danek)生产的后路椎弓根螺钉内固定系统，前路Z-plate内固定系统。材料为钛合金，弹性模量接近人体骨，具有良好组织相容性，植入后无明显过敏反应，性质稳定，抗氧化性和抗腐蚀性强，耐自身体液电解，且不影响磁共振检查。
椎体重建采用人工椎体或自体髂骨。人工椎体是四川国纳科技有限公司生产的纳艾康人工椎体，该产品是由纳米羟基磷灰石与聚酰胺66复合制成的骨内植入生物材料。纳米羟基磷灰石具有良好的生物相容性和生物活性；其表面带有极性，与人体细胞、多糖和蛋白质能以氢键结合，与机体组织有较强的亲和力，它能引起钙盐沉积的支点作用，诱发新骨的形成，可以直接和人体硬组织形成键合，在骨骼修复中发挥重要作用。聚酰胺66与人体的胶原蛋白在分子结构上十分相似，含有极性酰胺键、羧基以及羟基基团，使其能引导组织细胞生长，促进细胞生成类骨质进而矿化，加快骨创的愈合，和人体组织有良好的相容性。力学性能方面，纳米羟基磷灰石/聚酰胺66具有与人体皮质骨相近的抗弯强度、抗压强度和弹性模量。
方法：
前路组修复方法：患者全身麻醉后，取侧卧位，根据椎体粉碎严重及椎管占位严重一侧决定左侧入路或是右侧入路，伤椎为T11采用经胸入路，T12、L1可选择经胸膜外、腹膜后入路或经胸腹膜后入路，L2采用经腹膜后入路。自竖脊肌外侧缘至腋前线作1个切口，根据伤椎位置及显露要求切除一两根肋骨，于椎体侧前方中点附近结扎并切断伤椎及上下邻椎3个椎体的节段血管。后方显露至伤椎椎弓根及椎间孔，侧方向前暴露至椎体前缘，充分暴露后于伤椎相邻上下椎体安置螺栓，用撑开器分别夹住上下螺栓适度撑开，矫正脊柱畸形。切开伤椎上下的椎间盘纤维环，并切除相应的椎间盘组织。从侧方将骨折的椎体移除，彻底清除椎管周围的碎骨块。通过椎体两侧椎弓根来确定侧方的减压，最后探查椎管确定椎管减压彻底。将取下的自体髂骨或装满碎骨块的人工椎体植入。将钢板与螺栓连接，
适当加压后置入螺钉，X射线C臂机透视并确定伤椎高度恢复及内固定位置满意。手术结束后检查胸膜是否破裂，开胸的患者需复张肺组织，并放置胸腔闭式引流管。切口内彻底止血，置负压引流管，逐层缝合切口。
后路组修复方法：患者全身麻醉后，取俯卧位，以伤椎为中心，经后路正中切口充分显露伤椎及上下椎节，将6枚或8枚椎弓根螺钉准确置入伤椎上下椎体内，安装纵向连接棒并撑开、复位、固定，使椎体高度得到恢复及压迫椎管骨块部分回纳。以椎体粉碎严重、椎管占位严重的一侧作为椎体次全切除减压的入路侧，取下椎管占位重侧的连接棒，另一侧维持固定。切除伤椎棘突，根据椎管占位情况行全椎板切除或半椎板(入路侧)切除。切除入路侧上位椎体的下关节突和下位椎体的上关节突，同时咬断横突，咬除该侧伤椎的椎弓根，显露并牵开保护神经根。潜行扩大椎管，将椎管前方压迫脊髓的骨块下压，并从侧方取出突入椎管的骨块，彻底清除脊髓前方的压迫。切除伤椎上下椎间盘，刮除软骨终板直至骨性终板。采用“蛋壳技术”完成伤椎椎体次全切除，注意保留前纵韧带以及附着在前纵韧带的部分前柱椎体，开槽大小以满足脊髓彻底减压并能放入合适大小的人工椎体为标准(图1)。测量上下椎体间距离，将装满碎骨块的人工椎体或自体髂骨植入。安装纵向连接棒，松开锁紧的连接棒棒，行双侧加压后锁紧固定。透视确认伤椎高度恢复及内固定位置满意后，彻底止血，行后外侧植骨，安装横连，置负压引流管，逐层缝合切口。

围手术期处理：两组患者术中均使用甲泼尼龙静滴；术后常规使用抗生素及脱水剂。切口引流管在术后48-72 h内拔除(24 h引流量< 50 mL)。术后卧床休息4周，期间逐渐行腰背肌及双下肢功能锻炼，4周后佩戴支具逐渐下地行走，支具保护3个月。前路组经胸手术者胸腔闭式引流管放置48-72 h，经查体及胸片证实肺已完全复张且24 h引流量< 50 mL时，予以拔除；术后第2天指导患者行肺功能锻炼。
主要观察指标：本研究所有患者治疗前均行X射线片、CT、MRI检查，治疗后1周及治疗后3个月、半年、1年、2年随访均有行X射线、CT检查。通过影像学检查，判断骨折水平及Denis分型，计算椎管狭窄率，并进行LSS评分。两组患者年龄、性别、骨折原因、损伤水平、骨折分型、椎管狭窄率、LSS评分、受伤至手术时间及随访时间见表1。

LSS评分评估标准：通过X射线及CT成像的3个方面，对椎体压缩程度、骨块位移程度及脊柱后凸畸形程度进行量化评分，每项1-3分，共9分。
记录手术时间和术中出血量，治疗前、后肺功能指标包括肺活量、最大肺活量、最大通气量，并统计治疗后并发症发生情况。
分别在患者治疗前、治疗后1周及治疗后2年X射线侧位片上，测量伤椎Cobb角(伤椎上位椎体上终板与下位椎体下终板的夹角)和椎体前缘高度(即伤椎椎体百分比高度=椎体前缘实际高度/上下位椎体前缘高度的平均值× 100%)。治疗后随访CT检查观察内固定有无断裂或松动、植骨融合、椎管减压等情况。骨性融合评估采用Anjarwalla等[14]的方法，通过对随访CT的矢状面和冠状面图像进行评价，并观察有无假关节和骨不连现象。
使用Frankel分级来评估治疗前的神经损伤程度和末次随访的神经功能恢复状态。使用日本骨科学会(Japanese orthopaedics association，JOA)腰背痛评分及目测类比评分来评估治疗后临床功能恢复情况^[15-16]。
目测类比评分评估标准：患者根据自身的疼痛程度在一长为10 cm的线段上标出，将疼痛强度量化。
JOA腰背痛评分系统评估标准：主要对腰背痛、腿痛兼/或麻木感、步态，直腿抬高试验(包括加强试验)、感觉障碍、运动障碍)、日常活动以及排尿功能7个方面进行评分；最高分为29 分，分数越低表明临床功能越差。
统计学分析：应用SPSS 19.0统计软件进行分析，定量资料用x(_)±s表示，采用两独立样本均数的t 检验；定性资料用例数和百分比表示，采用χ2检验进行比较，P < 0.05表示差异有显著性意义。

讨论

胸腰椎爆裂性骨折是临床常见的脊柱外科疾病，主要是由于高处坠落伤及交通伤所致^[17]。而引起胸腰椎爆裂性骨折的主要原因是脊柱承受过度的轴向负荷。具体表现为椎体受压塌陷，碎骨块向周围迸裂，进而椎体后缘骨块向椎管突入，常造成脊髓神经损伤。对于这些伴发神经损伤且不稳定的胸腰椎爆裂性骨折的患者需要手术干预^[18]。手术治疗的目的应达到：①彻底解除脊髓及神经根的压迫，最大限度地为神经功能恢复创造条件。②重建持久的脊柱稳定性。③恢复椎体高度和序列，矫正后凸畸形^[19-21]。既往对于治疗椎体粉碎严重，椎管占位严重的胸腰椎骨折患者，传统后路手术常发生椎体高度丢失、脊柱后凸畸形，甚至内固定失败的现象^[6]，因此对于严重骨折病例有必要行椎体重建减压内固定治疗。胸腰椎爆裂性骨折胸腰椎修复方式可通过前路、后路、前后联合入路^[7，22-23]，但何种修复方法更加理想尚未达成共识^[24]。

依据McCormack载荷分享评分通过X射线平片和CT三维重建图像^[13]，从椎体压缩程度、骨折块移位程度及后凸畸形程度3方面进行评分，总分≥7分时应考虑前路手术。本科以往采用此评分方法指导临床治疗。对于这些椎体压缩明显的胸腰椎爆裂性骨折患者，许多学者采用前路椎体次全切除减压重建内固定^[25-27]，他们认为大多数胸腰椎爆裂性骨折患者的神经损伤是由于来自脊髓腹侧的压迫，手术减压时前路能提供对硬脊膜腹侧面最佳的暴露视角，可直视下除去椎管前方压迫的骨块，神经减压直接彻底，能为患者神经损伤提供更佳的恢复机会。在本科以往该类病例中均采用前路手术治疗，然而后期作者通过单纯后路也可很好完成椎管前方减压。通过切除椎板及一侧椎弓根，经椎弓根通道从脊髓侧方处理压迫椎管的骨块，从而达到环形减压的效果，神经减压同样彻底。本研究中两组治疗前及末次随访的Frankel分级和JOA评分差异无显著性意义。而两组末次随访Frankel分级较治疗前平均提高1.4级，JOA评分也有明显提高。CT横断面图像显示所有患者椎管减压均彻底，无脊髓压迫情况。因而可以认为，单纯后路能完成与前路一样的减压效果，且患者神经功能恢复良好。

椎体轻度压缩的胸腰椎骨折采取后路手术可取得良好疗效，但对于严重骨折病例，传统后路手术仅行椎板切除+后路椎弓根钉捧内固定，并不能修复椎体前中柱的骨折塌陷[6]。即使在后路撑开复位后伤椎高度暂时得以恢复，椎体内骨小梁和终板等结构也无法完全复位，致使“空壳”现象的发生，此时如果没有进行有效的前中柱稳定性重建，将会导致100%的负荷通过后路内固定系统^[11]，长期作用将产生椎体高度丢失、后凸畸形，甚至内固定失败^[28]。对于椎体压缩严重的胸腰椎骨折，前路手术椎管减压后可在直视下进行脊柱前中柱重建和固定，临床结果也表明前路手术可有效的减少椎体高度丢失和Cobb角增大^[26-27]。然而单纯通过后路、经椎弓根通道同样可完成椎体次全切和椎体重建：椎体次全切除+椎体重建可消除由骨小梁及终板不复位所引发的问题^[25]；前中柱置入cage能够显著减少后路内固定系统的负荷，有效提高固定效果，从而避免螺钉松动、疲劳断裂^[29]，减少椎体高度丢失，预防继发性脊柱后凸畸形。在重建时使用的支撑材料方面，本科以往前路手术主要以自体髂骨为主，使用人工椎体较少，而随着人工椎体应用，近年来的后路手术主要以人工椎体为主，但研究结果表明二者支撑效果均良好，未出现明显椎体高度下降。在内固定强度方面，后路内固定利用椎弓根坚固、强硬的解剖学特点，进行三柱固定，生物力学稳定性较前路钢板的二柱固定更强^[30-31]。复位效果上，后路固定系统对骨折侧方和旋转移位矫正能力也强于前路钢板^[32]。本研究后路组均采用6钉或8钉固定，当患者伴有肥胖、椎体移位严重或骨质疏松等情况时，考虑采用相应更长节段固定。结果显示，后路组未出现螺钉松动、断裂等内固定失败现象，且均达到植骨融合，末次随访Cobb角丢失1°，椎体前缘高度丢失3%。可见后路长节段椎弓根钉棒内固定+前中柱椎体重建是一个可靠的脊柱固定融合方法。

胸腰椎前路修复入路主要分为经胸入路，经胸膜外、腹膜后入路，经胸腹膜后入路和经腹膜后入路。由于胸腹腔内解剖结构复杂，因此前路手术的并发症主要集中在胸腹腔损伤。据报道腰椎前路手术血管并发症发生率为5%-15%不等，主要包括动静脉撕裂伤，血管栓塞等^[33]。血栓栓塞的发生可能是由于术中牵拉血管，加之患者本身存在血液系统异常，促使凝血系统激活，从而引发血栓形成。肺部并发症在前路手术中也较为常见，包括血气胸、肺部感染等，严重影响患者肺功能。此外阳痿、不孕不育，肠道、输尿管、胰腺损伤也均有报道。前路手术时为了移除塌陷椎体，需要结扎节段性血管。而其中Adamkiewicz动脉是最大的脊髓前根动脉，大多起源于T5-L5水平，是脊髓重要血供之一，结扎这些血管可能会引发脊髓缺血性损伤。胸腰椎后路手术技术十分完善，在手术暴露方面相比前路更加安全，手术均在骨性结构内操作，不需要通过肺脏、腹腔脏器和血管，技术要求相对不高。本研究中后路组的手术时间及手术出血量少于前路组，且治疗后血气胸、腹胀和便秘等并发症发生率明显低于前路组。治疗后肺功能方面后路组患者也优于前路组，所以对由于肺部原因无法承受开胸手术的年老、体弱者来说，后路手术更加合适。

此外，如果胸腰椎爆裂性骨折伴发脱位、椎板骨折塌陷，关节突关节绞锁和严重后柱损伤时，前路将被限制，此时只有通过后路才能完成。下腰段骨折，由于血管和髂腰肌的阻挡，前路椎体次全切减压固定完成也十分困难。为了暴露强行切断髂腰肌会导致患者屈髋无力。有学者报道，椎板骨折伴发硬膜囊撕裂占所有爆裂性骨折的32%。因此在尝试脊柱重建前，应通过后方探查并修复硬膜囊撕裂。以上情况单纯行前路手术都会受到限制，一些学者建议通过前后联合入路的方法解决这些问题，为胸腰椎骨折提供最稳定的生物力学重建。但这种方法手术时间长，创伤大，并发症多，许多患者无法耐受。而且前后联合入路治疗对cage内的松质骨有应力遮挡，对骨的融合与重塑有一定影响。没有了前路钉棒或钢板内固定，后路内固定允许一定程度的应力传导，可使植入的松质骨加速融合，提高骨融合率。虽然相比前路增加了融合固定的节段，但后路椎体次全切减压重建内固定可能是一个更为理想的方法，通过单纯后路能一次完成减压、复位和三柱稳定性重建，适应证更广。

本研究局限性体现在：①回顾性对比研究很难建立原因和结果，也难以控制偏倚和混杂因素。②本科后路手术主要在研究后期才开展，所以时间上两组在手术技巧、医疗设备等方面是不同的。③样本量较小也限制了研究的解释力度。

综上所述，后路椎体次全切除重建减压内固定理论上联合了后路的优势(解剖入路熟悉，出血量小)、前路的优势(对负重前柱的重建，完成脊髓前方的减压)、前后路联合的优势(进行环形减压，生物力学稳定)，避免了前路并发症，是严重胸腰椎骨折(LSS≥7)较为理想的修复方法。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