椎间盘损伤的胸腰椎骨折患者修复后易出现严重后凸畸形

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2016.17.007

中国组织工程研究 ›› 2016, Vol. 20 ›› Issue (17): 2481-2487.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.2016.17.007

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椎间盘损伤的胸腰椎骨折患者修复后易出现严重后凸畸形

魏晓东，宋宏亮，龚维明，贾堂宏

山东大学附属济南市中心医院骨科，山东省济南市 250013

收稿日期:2016-03-16 出版日期:2016-04-22 发布日期:2016-04-22
通讯作者: 贾堂宏，博士，主任医师，教授，山东大学附属济南市中心医院骨科，山东省济南市 250013
作者简介:魏晓东，男，1987年生，四川省巴中市人，汉族，山东大学在读硕士，主要从事脊柱外科方面研究。
基金资助:
济南市卫生局科技计划(2009-39)

Severe kyphosis in thoracolumbar fracture patients with injured intervertebral disc after posterior fixation

Wei Xiao-dong, Song Hong-liang, Gong Wei-ming, Jia Tang-hong

Department of Orthopedics, Jinan Central Hospital Affiliated to Shandong University, Jinan 250013, Shandong Province, China

Received:2016-03-16 Online:2016-04-22 Published:2016-04-22
Contact: Jia Tang-hong, M.D., Chief physician, Professor, Department of Orthopedics, Jinan Central Hospital Affiliated to Shandong University, Jinan 250013, Shandong Province, China
About author:Wei Xiao-dong, Studying for Master’s degree, Department of Orthopedics, Jinan Central Hospital Affiliated to Shandong University, Jinan 250013, Shandong Province, China
Supported by:
the Science and Technology Project of Health Bureau of Jinan City, No. 2009-39

摘要/Abstract

摘要：

文章快速阅读：

文题释义：
胸腰椎骨折：传统分类及手术方法常忽视了胸腰椎骨折伴随的椎间盘损伤，椎间盘是一个重要的维持活动节段高度的成分，在胸腰椎力学成分中占有重要地位，不同形式的损伤和愈合都会对脊柱的长期稳定性产生影响。
后路椎弓根螺钉内固定：为胸腰椎骨折的标准术式，单纯后路短节段内固定手术对骨折椎临近损伤的椎间盘未予处理，保留了其活动度，可以减少了临近节段的负荷，显著减少了邻椎病的发生。

背景：胸腰椎骨折多伴有临位椎间盘的损伤，传统后路短节段内固定术对损伤的椎间盘未予处理，它可能是是术后导致患者后凸畸形的主要原因。

目的：探讨椎间盘损伤对单椎体胸腰椎骨折患者行后路单纯短节段内固定后后凸畸形角度的影响。

方法：分析2009年1月到2014年6月济南市中心医院收治的单椎体胸腰椎骨折患者40例，分别于术前、术后2，12个月和内固定取出后6个月进行随访，获得X射线和MRI资料。根据术前MRI影像按椎间盘损伤与未损伤分为观察组17例和对照组23例，对两组患者各随访时间点椎体楔变角、矢状位后凸角、骨折椎上位椎间盘角、矢状位比例指数和骨折椎上位椎间盘退变分级数据进行分析。平均随访23.6个月(18-30个月)。

结果与结论：①影像学参数：两组患者在内固定取出后6个月矢状位后凸角均显著大于术后2个月(P < 0.05)；观察组患者矢状位后凸角、骨折椎上位椎间盘角、矢状位比例指数在术后12个月和内固定取出后6个月时均显著大于对照组(P < 0.05)；②椎间盘退变分级：观察组患者骨折椎上位椎间盘Pearce退变分级在术后12个月和内固定取出后6个月时显著高于对照组(P < 0.05)；③结果说明：胸腰椎骨折患者行单纯后路短节段内固定后，均会发生后凸畸形，而椎间盘损伤会导致更为严重后凸畸形。
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
ORCID: 0000-0002-0915-5805(魏晓东)

关键词: 骨科植入物, 脊柱植入物, 椎间盘, 损伤, 胸腰椎骨折, 预后, 后凸畸形, 角度, 退变, 短节段内固定, 椎间盘, 后路手术, 评分, 核磁共振

Abstract:

BACKGROUND: Thoracolumbar fracture often accompanies with the injury of adjacent intervertebral disc. Traditional posterior short-segment fixation does not deal with the injured intervertebral disc, which may be the main reason for kyphosis in patients after surgery.

OBJECTIVE: To investigate the effect of injured intervertebral disc on kyphosis angle in patients with single vertebral thoracolumbar fracture after treated with posterior short-segment fixation alone.

METHODS: From January 2009 to June 2014, 40 cases of thoracolumbar fractures were treated in Jinan Central Hospital. They were followed-up at preoperation, 2 and 12 months after operation and 6 months after internal fixation removal. Data were obtained from X-ray and MRI scanning. According to the preoperative MRI images, cases were assigned to observation group (17 cases) and control group (23 cases) according to injury and non-injury intervertebral disc. Data of vertebral wedge angle, sagittal plane kyphosis, proximal intervertebral disc angle, sagittal index and degeneration classification of proximal intervertebral disc angle from two different groups were analyzed at each follow-up time point (18-30 months, averagely 23.6 months).

RESULTS AND CONCLUSION: (1) Imaging parameters: sagittal plane kyphosis was significantly severer at 6 months than that at 2 months in both groups (P < 0.05). Sagittal plane kyphosis, proximal intervertebral disc angle and sagittal index were greater in the observation group than in the control group at 12 months after surgery and 6 months after fixator removal (P < 0.05). (2) Degeneration classification of proximal intervertebral disc angle: Pearce degeneration grade of proximal intervertebral disc was significantly higher in the observation group than in the control group at 2 months after surgery and 6 months after internal fixation removal (P < 0.05). (3) Results suggested that kyphosis may appear in the patients with thoracolumbar fracture after a posterior short-segment fixation alone, and the injured disc may lead to more severe kyphosis.
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

Key words: Tissue Engineering, Spine, Intervertebral Disk

魏晓东，宋宏亮，龚维明，贾堂宏. 椎间盘损伤的胸腰椎骨折患者修复后易出现严重后凸畸形[J]. 中国组织工程研究, 2016, 20(17): 2481-2487.

Wei Xiao-dong, Song Hong-liang, Gong Wei-ming, Jia Tang-hong. Severe kyphosis in thoracolumbar fracture patients with injured intervertebral disc after posterior fixation[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2016, 20(17): 2481-2487.

图/表（结果） 5

2.1 患者数量分析纳入的40例患者均手术顺利，平均随访23.6个月(18-30个月)，术后随访资料全部获得，无脱落病例。按意向性分成2组，40例患者全部进入结果分析。

2.2 基线资料比较两组患者基线资料比较差异无显著性意义(P > 0.05)，具有可比性，见表1。

2.3 两组患者骨折椎椎体楔变角和矢状位后凸角比较及矢状位后凸角时间走势两组患者术后骨折椎椎体楔变角均复位至正常范围，术后都有少许增大的趋势，观察组患者骨折椎椎体楔变角在4个随访时间点均略大于对照组患者，各随访时间点均差异无显著性意义(P > 0.05)；两组患者矢状位后凸角情况类似于骨折椎椎体楔变角，在各随访时间点，观察组患者矢状位后凸角均大于对照组，但观察组患者矢状位后凸角在术前、术后12个月和内固定取出后6个月均显著大于对照组(P < 0.05)，见表2。术后观察组患者矢状位后凸角进展速度快于对照组，观察组增加多，对照组只有少许增加，两组的差值逐渐增大，内固定取出后6个月时，两组患者矢状位后凸角均显著大于术后2个月时(P < 0.05)，见表2。

2.4 两组患者骨折椎上位椎间盘角度和矢状位比例指数比较及时间走势两组患者骨折椎上位椎间盘角度在术后2个月时均小于1°，在4个随访时间点观察组患者骨折椎上位椎间盘角度均大于对照组，但与对照组行独立样本t检验结果提示：观察组患者骨折椎上位椎间盘角度在术前、术后12个月和内固定取出后6个月显著大于对照组(P < 0.05)，术后2个月时无显著差异(P > 0.05)；矢状位比例指数情况同骨折椎上位椎间盘角度，观察组患者在术前、术后12个月和内固定取出后6个月骨折椎上位椎间盘占矢状位后凸角的比重均显著大于对照组(P < 0.05)，术后2个月时，观察组患者矢状位比例指数略小于对照组(P < 0.05)，见表3。观察组患者骨折椎上位椎间盘角度变化较大，在术后12个月时已经超过术前，内固定取出后6个月时显著大于术后2个月(P < 0.05)，术后呈明显增大趋势；而对照组患者骨折椎上位椎间盘角度较为平缓；观察组患者骨折椎上位椎间盘角度占矢状位后凸角的比重术后逐渐增大，在术后12个月时达到46%，内固定取出后6个月更是到了50%，内固定取出后6个月时显著高于术后2个月(P < 0.05)，而对照组变化较为缓和，徘徊在10%的较低水平。

2.5 两组患者骨折椎上位椎间盘退变情况及比较两组患者骨折椎上位椎间盘退变分级均呈现增长趋势，退变高级别病例数术后逐渐增多，见表4。两组患者在术前、术后2个月时椎间盘退变分级情况差异无显著性意义(P > 0.05)，但在术后12个月和内固定取出后6个月时，观察组患者退变分级情况显著高于对照组(P < 0.05)，见表5。

2.6 不良反应评价纳入研究的40例患者术后无感染、无内固定排异反应发生，所有患者均嘱适当功能训练，避免过度负重及重体力劳动。术后12个月内均无内固定松动或脱出发生。

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引言

胸腰椎骨折种类繁多，治疗手段各异，但传统分类及手术方法常忽视了骨折伴随的椎间盘损伤。椎间盘是一个重要的维持活动节段高度的成分，在胸腰椎力学成分中占有重要地位，不同形式的损伤和愈合都会对脊柱的长期稳定性产生影响。椎间盘血供较差，被认为是机体内最大的相对无血管结构^[1]，损伤后很难愈合，同时，损伤的椎间盘使骨折椎体复位困难或不充分，在治疗过程中，人们常重视椎体的复位和固定，却忽视了椎间盘损伤的诊断和治疗，这可能是临床治疗胸腰椎骨折长期疗效差异巨大的一个重要原因。

椎间盘损伤学术上尚无统一的分型标准，在一些胸腰椎骨折分型中都鲜有提及。目前，椎间盘损伤分型多以MRI影像表现来区分，它在早期诊断胸腰椎骨折合并椎间盘损伤中具有重要的价值^[2]，Oner等^[3]通过胸腰椎骨折的MRI影像和前中后椎间盘形态及生物力学改变将椎间盘损伤分为6种类型，并提出传统的AO分类不能恰当的描述脊柱骨折合并的椎间盘损伤情况，胸腰椎骨折骨折类型和严重程度与椎间盘损伤程度没有明确的相关性。此椎间盘损伤分型详细，但是比较复杂，各型不易区分，临床应用性不强。Sander等^[4]根据102例患者204个椎间盘MRI影像提出将椎间盘的损伤程度由轻到重分为4级，简单明了，值得推广，但其临床指导意义有待进一步验证。近期尚琦松等^[5]通过研究也认为，MRI影像是判断椎间盘损伤的重要手段。但其长期疗效，特别是迟发性后凸畸形及其治疗越来越引起国内外学者的关注^[7-14]。后凸畸形为影响患者手术预后的最重要因素，与患者生活质量密切相关。关于手术后发生的迟发后凸畸形，国内外有大量相关文献。Martiniani等^[13]对219例胸腰椎骨折患者进行随访，发现在一些患者中后路手术并不能保持脊柱稳定性和预防后凸畸形。Leferink等^[15]通过临床观察，认为胸腰椎骨折后凸畸形进展以及后路内固定后后凸畸形复发的主要原因为椎间盘高度的丢失。Jeanneret等^[16]则研究认为，胸腰椎爆裂型骨折均伴有骨折椎体上位椎间盘损伤。同样Shi等^[17]对52例胸腰椎爆裂骨折患者进行了长达7年的术后随访，他们也发现术后矫正角度的丢失主要由骨折椎上椎间隙丢失引起，下椎间隙和骨折椎体高度的丢失则相对较小。因此，胸腰椎骨折患者术后矫正角度的丢失大多由骨折椎体上位椎间隙高度丢失引起基本达成共识。

很早以前学者们就发现椎间盘退变与其损伤密切相关^[18]。Iatridis等^[19]研究表明，纤维环局部损伤会使椎间盘内压力降低，细胞结构及代谢发生变化，导致椎间盘的退变。Osti等^[20]通过组织学研究发现，即使保持内层纤维环的完整，切开纤维环外层也会导致整个椎间盘的退变。相关研究均集中于动物模型等基础研究，临床工作中未引起足够的重视。胸腰椎骨折后，骨折椎临近损伤的椎间盘是否会加速退变，退变是否与手术预后有关，这些都值得探讨。

目前临床上关于椎间盘损伤的相关报道，多集中手术时对损伤的椎间盘处理方面。苏兵等^[21]认为，重度椎间盘损伤的患者经后路复位固定椎间融合治疗后，复位效果好、损伤小、融合率高、椎体高度丢失少。尚琦松等^[5]对90例椎间盘损伤患者通过研究认为，单纯后路固定并不能防止椎间隙的塌陷，需清除损伤的椎间盘组织并行牢固的椎间植骨融合。周成洪等^[22]和官建等^[23]研究了椎间盘融合的不同植骨方式的优良。他们对患者后凸畸形的评价都采用高度丢失和矢状位Cobb角方面。对于损伤椎间盘未融合处理患者术后损伤椎间盘角度变化对后凸畸形的影响以及术后椎间盘损伤与退变相关性的文献尚未发现。

文章采用回顾性研究，选择临床诊断明确、手术方式一致的患者，根据术前有无椎间盘损伤分组，控制其它参数的一致性，引入矢状位后凸角这一概念来反映后凸畸形^[24]，分析椎间盘损伤这一变量对患者后路手术预后后凸畸形的影响，同时评价椎间盘的退变情况，从而为手术时是否需要对损伤的椎间盘进行处理提供参考依据。
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

1.1 设计对比观察测量学实验。

1.2 时间及地点于2009年1月至2014年6月在山东大学附属济南市中心医院完成。

1.3 对象选取2009年1月至2014年6月期间收治的新鲜单椎体胸腰椎(T₁₁-L₃)骨折患者40例。

纳入标准：①年龄≤ 55岁。②脊柱损伤TLICS评分4-5分^[25-26]。③椎管占位< 50%，无神经功能的损伤，无后纵韧带复合体严重损伤。④行后路短节段椎弓根螺钉内固定手术，未植骨，未融合；术后12个月内无断钉和断棒发生。⑤无全身性疾病、急慢性感染和糖尿病病史，既往无胸腰椎骨折及椎间盘药物治疗史。

排除标准：①年龄> 55岁。②陈旧性骨折、骨质疏松性骨折及病理性骨折。③典型的腰腿痛等神经功能损害症状。④伤椎置钉及微创手术患者。⑤X射线片及MRI影像不完整的患者。

1.4 方法

1.4.1 分组采用椎间盘损伤Sander分级标准^[4]：0级：T1WI和T2WI没有明显信号和形态学改变，无明显损伤；1级：T1WI无明显信号改变，T2WI信号增高，主要特点是椎间盘水肿，轻微损伤；2级：T1WI等强度高信号，T2WI低信号伴病灶周围高信号，其特点是椎间盘破裂伴随椎间盘内出血；3级：T1WI等强度高信号，T2WI低信号伴病灶周围高信号，其特点是椎间盘侵犯到椎体，纤维环撕裂或者疝入终板。

根据术前骨折椎体上位椎间盘MRI影像，按Sander椎间盘损伤分级标准：0级23例，1级5例，2级9例，3级3例。1-3级为有椎间盘损伤，把他们归为观察组(椎间盘损伤组)，把0级归为对照组(椎间盘未损伤组)。

1.4.2 内固定方法患者麻醉后取俯卧位，腹部悬空。以骨折椎为中心取后正中切口，分层暴露骨折椎及上、下邻椎的棘突、双侧椎板至小关节突关节。取“人字嵴”为进针点，在骨折椎上、下邻椎分别置入1对长度合适的非万向椎弓根螺钉。调整手术床，适当抬高床头和床尾，间接复位骨折(参照骨折椎体上下临椎椎体前缘高度为骨折椎体复位标准，参照骨折椎体上下临椎4个椎间盘高度为椎间盘复位标准)。把连接杆据伤椎处脊柱生理曲度进行预弯，将各枚椎弓根螺钉固定在连接杆。对于少数体位复位后骨折椎体前缘高度或椎间隙高度仍不理想的患者，可用撑开器适度撑开。最后锁定钉棒，经确认复位满意后连接横连。所有操作均在“C形臂”X射线透视机引导下完成。

1.4.3 术后处理术后常规应用抗生素预防感染，1-3 d内拔除引流管，2周后在腰围保护下开始下床活动，12个月后取出内固定。

1.4.4 测量并记录指标利用MB-Ruler，Image-Pro Plus软件，在标准侧位X射线平片上测量患者术前、术后2，12个月和内固定取出后6个月相关数据，获得：①骨折椎椎体楔变角(vertebral wedged angle，VWA)：为损伤椎体上、下终板延长线的夹角。②矢状位后凸角(sagittal plane kyphosis，SPK)：定义为骨折椎上位椎体的上终板与骨折椎下终板延长线的夹角(图1的α角)^[13^，^24]，对单椎体损伤而言，更能反映矢状面畸形程度。③骨折椎上位椎间盘角度(proximal intervertebral disc angle，PIA)：骨折椎上位椎间盘角度≈矢状位后凸角-骨折椎椎体楔变角。④矢状位比例指数(sagittal index，SI)：为骨折椎上位椎间盘角度占矢状位后凸角的比例指数，即矢状位比例指数=骨折椎上位椎间盘角度/矢状位后凸角，可反映损伤的椎间盘对后凸畸形的影响情况。⑤在MRIT2加权图像上按Pearce分级标准评价骨折椎上位椎间盘退变分级情况^[27]。

1.5 主要观察指标各组影像学参数及骨折椎上位椎间盘Pearce分级情况。

1.6 统计学分析数据经由Office Excel 2010软件录入，采用SPSS 19.0中文版(for windows)统计学软件进行数据处理，计量资料用x(_)±s表示，组间角度和比例指数差异比较采用独立样本t 检验，组内前后比较采用配对样本t 检验，椎间盘退变分级情况采用Mann-Whitney U秩和检验，P < 0.05表示差异有显著性意义。

讨论

利用矢状位后凸角反映后凸畸形的相关文献，中文文献尚未见报道，外文文献也不是很多^[11^，¹³^，^24]。试验根据已有的研究共识，锁定骨折椎上位椎间盘，利用矢状位后凸角和骨折椎楔变角来反映其角度变化。通过术前椎间盘MRI影像分组，比较随访时组间角度及比例指数差异。组内比较内固定取出后6个月与术后2个月时相关角度和比例指数差异情况，来反映末次随访同术后短期的疗效差异。同时观察骨折椎上位椎间盘退变情况，了解术后两组患者椎间盘退变差异情况。

椎间盘为一力学性质十分稳定的组织，在未损伤的情况下，其角度在负重及重体力劳动情况下都不会发生明显变化。试验中两组患者椎间盘在术后2，12个月时均在坚强的内固定之下。但两组患者矢状位后凸角、骨折椎上位椎间盘角、矢状位比例指数和骨折椎上位椎间盘退变在术后12个月时均有显著差异，说明损伤后椎间盘变得不稳定，损伤是导致差异显著的重要原因。

后凸畸形严重影响患者预后，为胸腰椎骨折患者术后常见并发症。试验中两组患者矢状位后凸角在内固定取出后6个月时均显著大于术后2个月时，都发生了后凸畸形，与既往研究相符。而在内固定取出后6个月末次随访时，观察组矢状位后凸角显著大于未损伤组，有统计学差异，说明椎间盘损伤后，如果对其不予处理，在行单纯短节段内固定术后会发生更为严重的后凸畸形。

脊柱骨折复位后角度丢失，传统认为是复位后椎体内蛋壳样改变，不能承受正常纵向压缩负荷，引起迟发性后凸畸形。试验中观察组患者骨折椎楔变角在各随访时间虽都大于未损伤组，但经检验差异均无显著性意义，说明骨折椎体角度的变化并不是引起两组患者术后矢状位后凸角差异较大的主要原因。这与近年来否认椎体因素导致迟发性后凸畸形的研究相符。试验中观察组患者骨折椎上位椎间盘角和矢状位后凸角在术后12个月和内固定取出6个月时均显著大于对照组。两组患者骨折椎体楔形角各随访时间均无明显差异，骨折椎上位椎间盘角与矢状位后凸角各随访时间差异一致。而矢状位后凸角由骨折椎体楔形角和骨折椎上位椎间盘角构成。因此，骨折椎上位椎间盘角度的差异导致了矢状位后凸角的差异。同时，观察组患者矢状位比例指数在术后12个月和内固定取出6个月时均显著大于对照组也是一个有力的证明。矢状位比例指数为骨折椎上位椎间盘角占矢状位后凸角的比例，试验中两组患者矢状位比例的差异情况同骨折椎上位椎间盘角和矢状位后凸角，结合术后观察组患者矢状位比例指数逐渐增大到50%，因此不难猜测，椎间盘损伤患者骨折椎上位椎间盘角度是导致患者术后后凸畸形进展的主要原因。

椎间盘损伤与退变密切相关。未损伤的椎间盘在行坚强内固定后，一般不易发生退变^[28]。试验中两组患者术前、术后2个月时骨折椎上位椎间盘退变分级情况无差异，多集中于Pearce分级的Ⅰ，Ⅱ级，属于基本正常的椎间盘；而在术后12个月和内固定取出后6个月时观察组患者骨折椎上位椎间盘退变分级显著高于未损伤组，观察组患者多集中于Ⅱ-Ⅴ级，而未损伤组患者多集中于Ⅰ-Ⅲ级，Ⅲ-Ⅴ级属于退变的椎间盘。所以损伤显著加速了椎间盘的退变。两组患者骨折椎上位椎间盘退变差异情况与骨折椎上位椎间盘角、矢状位后凸角的差异情况一致。由此不难猜想，两组患者椎间盘的退变的差异可能是导致椎间盘角度差异的原因，也就是说，退变可能是导致椎间盘损伤患者发生更为严重后凸畸形的原因。由于椎间盘退变比较复杂，涉及职业、力学、微环境等诸多因素，加上文章所限，此方面有待进一步研究。

综上所述，胸腰椎骨折患者行单纯后路短节段内固定后，均会发生后凸畸形，而椎间盘损伤会导致更为严重后凸畸形的发生。损伤椎间盘的角度变化是导致患者术后后凸畸形进展的主要原因。损伤后的椎间盘更容易发生退变，退变可能是导致该椎间盘角度变化的原因。至于手术时是否需要对损伤的椎间盘进行融合处理，作者认为试验尚不能给出答案，需要进一步研究。试验尚有许多局限性，后凸畸形为影响患者预后的重要因素，但其他主观因素如腰背部疼痛、神经感觉功能、个人满意度情况等都对患者预后产生一定影响，但试验并未对这些因素进行系统分析。同时，试验中椎间盘退变Pearce分级标准参考了椎间隙的变化，这与文章讨论的角度变化有重叠的地方，所以文章中椎间盘退变分级可能存在偏差。文章仅对影像学角度和椎间盘退变情况进行分析，要全面了解椎间盘损伤对后路手术预后的影响还需要更大样本的超长期临床综合随访或前瞻性研究。
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

椎间盘损伤的胸腰椎骨折患者修复后易出现严重后凸畸形

Severe kyphosis in thoracolumbar fracture patients with injured intervertebral disc after posterior fixation

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