寰枢椎脱位不同植骨材料及内固定方式对植骨后融合时间的影响

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2017.11.009

中国组织工程研究 ›› 2017, Vol. 21 ›› Issue (11): 1688-1694.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.2017.11.009

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寰枢椎脱位不同植骨材料及内固定方式对植骨后融合时间的影响

邹小宝^1，2，马向阳^1，2，杨进城²，夏虹²，吴增晖²，王建华²，艾福志²，章凯²，尹庆水²

¹南方医科大学研究生学院，广东省广州市 510515；²解放军广州总医院骨科医院脊柱外科，广东省广州市 510010

修回日期:2017-03-06 出版日期:2017-04-18 发布日期:2017-05-06
通讯作者: 马向阳，博士，主任医师，硕士生导师，脊柱外科，南方医科大学研究生学院，广东省广州市 510515；解放军广州总医院骨科医院脊柱外科，广东省广州市 510010
作者简介:邹小宝，男，1990年生，安徽省寿县人，汉族，南方医科大学在读硕士，主要从事脊柱外科方面的研究。
基金资助:
广东省省级科技计划项目(2015B020233013)

Effects of different graft materials and internal fixation methods on the intervertebral fusion time in atlantoaxial dislocation surgery

Zou Xiao-bao^{1, 2}, Ma Xiang-yang^{1, 2}, Yang Jin-cheng², Xia Hong², Wu Zeng-hui², Wang Jian-hua², Ai Fu-zhi², Zhang Kai², Yin Qing-shui²

¹Graduate School of Southern Medical University, Guangzhou 510515, Guangdong Province, China; ²Department of Spinal Surgery, Orthopedic Hospital of Guangzhou General Hospital of Guangzhou Military Region of Chinese PLA, Guangzhou 510010, Guangdong Province, China

Revised:2017-03-06 Online:2017-04-18 Published:2017-05-06
Contact: Ma Xiang-yang, M.D., Chief physician, Master’s supervisor, Graduate School of Southern Medical University, Guangzhou 510515, Guangdong Province, China; Department of Spinal Surgery, Orthopedic Hospital of Guangzhou General Hospital of Guangzhou Military Region of Chinese PLA, Guangzhou 510010, Guangdong Province, China
About author:Zou Xiao-bao, Studying for master’s degree, Graduate School of Southern Medical University, Guangzhou 510515, Guangdong Province, China; Department of Spinal Surgery, Orthopedic Hospital of Guangzhou General Hospital of Guangzhou Military Region of Chinese PLA, Guangzhou 510010, Guangdong Province, China
Supported by:
the Science and Technology Program of Guangdong Province, No. 2015B020233013

摘要/Abstract

摘要：

文章快速阅读：

文题释义：

寰枢椎脱位：可分为可复性、难复性和不可复性脱位3种类型，其可导致C₁_-₂水平脊髓压迫而造成神经功能障碍症状，多需要进行手术治疗，以后路钉棒固定融合为应用最广泛的手术方式。

寰枢椎后路钉棒固定融合：该技术分别在寰椎、枢椎独立置钉，不仅具有螺钉进钉角度小、适用人群广、固定强度高等优势，而且术中能够通过钉棒提拉以复位寰枢椎，被认为是寰枢椎新的金标准固定术式，再联合后路植骨，使得寰枢椎最终获得骨性融合而达到稳定状态，提高寰枢椎脱位的治疗效果、安全性、适用性和便利性。

摘要

背景：后路植骨融合钉棒内固定是治疗寰枢椎脱位的常用手术方法，寰枢椎间的骨性融合是手术治疗的最终目的。目前，临床中寰枢椎后路手术可应用多种植骨材料及置钉方式，而术后患者获得植骨融合的时间也多有不同。

目的：分析寰枢椎脱位后路不同植骨材料及钉棒内固定方式对植骨后融合时间的影响。

方法：回顾性分析2009年8月至2015年12月286例采用寰枢椎后路植骨融合钉棒内固定并获得寰枢椎间植骨融合的可复性寰枢椎脱位患者。寰椎固定采用完全经椎弓根螺钉，枢椎固定采用椎弓根螺钉或椎板螺钉，后路植骨材料采用自体骨松质骨粒或异体骨松质骨粒。

结果与结论：术后获得植骨融合时间3-24个月，C₁双侧椎弓根螺钉+C₂双侧椎弓根螺钉、 C₁双侧椎弓根螺钉+C₂双侧椎板螺钉、C₁双侧椎弓螺钉+C₂一侧椎弓根螺钉+C₂对侧椎板螺钉3种内固定方式对术后植骨融合时间的影响差异无显著性意义(F=2.134，P=0.120)，自体骨松质骨粒和异体骨松质骨粒2种植骨材料术后植骨融合时间差异有显著性意义(F=83.611，P=0.000)，内固定方式和植骨材料间无交互作用(F =1.036，P=0.356)。说明不同寰枢椎后路钉棒内固定方式均可提供稳定可靠的植骨融合环境，自体骨材料植骨更加有利于术后获得植骨融合，缩短融合时间。

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: 0000-0002-1113-6160(马向阳)

关键词: 骨科植入物, 脊柱植入物, 寰枢椎脱位, 后路, 植骨, 内固定, 骨材料, 钉棒, 融合

Abstract:

BACKGROUND: Posterior screw-rod fixation is a popularized method in the treatment of atlantoaxial dislocation to eventually achieve intervertebral fusion. There are various graft materials and fixation methods that show different fusion time.

OBJECTIVE: To analyze the effect of different graft materials and internal fixation methods on the fusion time in the posterior atlantoaxial dislocation surgery.

METHODS: 286 patients with reducible atlantoaxial dislocation undergoing C_1-2posterior screw-rod fixation and obtaining successful intervertebral fusion from August 2009 to December 2015 were analyzed retrospectively. Complete pedicle screw was used for C₁ screw fixation, and pedicle or laminar screws were for C₂ screw fixation. The graft materials included autogenous or allogeneic grains of cancellous bone.

RESULTS AND CONCLUSION: The fusion time ranged from 3 to 24 months. The fusion time did not differ significantly among fixation methods (F=2.134, P=0.120). There was significant difference in the fusion time between graft materials (F=83.611, P=0.000). Besides, there was no correlation between internal fixation methods and graft materials (F=1.036, P=0.356). These results suggest that different C_1-2 posterior internal fixation methods can provide stable and reliable environment for bone fusion, and autogenous bone is more beneficial for intervertebral fusion and shortens fusion time.

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: Bone Transplantation, Orthopedic implants, Atlanto-Axial Joint, Tissue Engineering

中图分类号:

R318

邹小宝，马向阳，杨进城，夏虹，吴增晖，王建华，艾福志，章凯，尹庆水. 寰枢椎脱位不同植骨材料及内固定方式对植骨后融合时间的影响[J]. 中国组织工程研究, 2017, 21(11): 1688-1694.

Zou Xiao-bao, Ma Xiang-yang, Yang Jin-cheng, Xia Hong, Wu Zeng-hui, Wang Jian-hua, Ai Fu-zhi, Zhang Kai, Yin Qing-shui. Effects of different graft materials and internal fixation methods on the intervertebral fusion time in atlantoaxial dislocation surgery[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2017, 21(11): 1688-1694.

图/表（结果） 3

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引言

材料方法

1.1 设计 回顾性分析。

1.2 时间及地点 试验于2009年8月至2015年12月在解放军广州总医院骨科医院脊柱外科完成。

1.3 对象 收集在解放军广州总医院骨科医院进行治疗的可复性寰枢椎脱位患者。

纳入标准：①符合可复性寰枢椎脱位的诊断标准：颈椎过伸位时或牵引后寰枢椎可复位；②颈椎X射线片、寰枢椎CT及颈椎MRI检查明确无寰枢椎后路结构畸形或缺如；③无骨质疏松，骨密度正常；④入院前均未行手术治疗；⑤术后未发生切口感染等并发症，随访期间无内固定松动、断裂；⑥患者术后获得寰枢椎间骨性融合；⑦患者术后获得完整随访；⑧患者详细了解手术方案，自愿参加试验并签署“知情同意书”。

排除标准：①非可复性寰枢椎脱位，如难复性及不可复性脱位等；②伴有寰枢椎后部结构畸形或缺如；③伴有骨质疏松；④既往有上颈椎手术史；⑤术后有切口感染等并发症或随访期间发生内固定松动、断裂；⑥植骨融合失败；⑦随访资料不完整。

共获得可复性寰枢椎脱位患者286例，包括合并齿状突骨折189例、先天性游离齿状突58例、齿状突发育不良27例、类风湿性关节炎10例、强直性脊柱炎2例；男159例，女127例；年龄15-71岁，平均39岁；采取寰枢椎后路植骨融合钉棒内固定。所有患者术前均常规行寰枢椎三维CT检查以制定寰枢椎置钉固定方案。试验方案经解放军广州总医院伦理委员会批准，试验方案已经患者/家属知情同意并签署“知情同意书”。

1.4 材料 异体松质骨骨粒购自湖北联结生物材料有限公司，许可证：鄂食药监械许20140276号；椎弓根螺钉购自山东威高骨科材料股份有限公司，批号：140500937074。

1.5 方法

1.5.1 寰枢椎脱位后路内固定气管插管全身麻醉后取俯卧位，颈椎适度前屈位，维持3 kg颅骨牵引，取枕后隆突至C₂棘突的颈后正中切口，长约6 cm，向两侧充分显露枕骨、C₁后弓和C₂侧块，保留颈半棘肌在C₂棘突的附丽。准备寰椎和枢椎双侧椎弓根钉道，以枢椎侧块中线上，距寰椎后弓上缘至少3 mm为寰椎椎弓根螺钉进钉点，方向为内斜5°，上斜5°。取枢椎侧块内上象限的中点为枢椎椎弓根螺钉进钉点，显露并探及枢椎椎弓根的内缘及上缘，直视下置入螺钉，方向为内斜20°-25°，上斜25°-30°。如术前影像学检查提示枢椎椎动脉或枢椎椎弓根变异而无法置入椎弓根螺钉时，则采用枢椎椎板螺钉。置入预弯的连接棒，拧紧螺帽，复位并牢固稳定寰枢椎。磨钻仔细打磨出寰椎后弓、枢椎椎板松质骨面以备植骨床，取自体髂骨松质骨粒或异体松质骨粒植骨。手术由有经验的医师完成。

寰枢椎后路内固定共采用3种螺钉固定组合方式(图1)：A1、A2、A3(A1=C₁双侧椎弓根螺钉+C₂双侧椎弓根螺钉；A2=C₁双侧椎弓根螺钉+C₂双侧椎板螺钉；A3=C₁双侧椎弓螺钉+C₂一侧椎弓根螺钉+C₂对侧椎板螺钉)；术中采用2种植骨材料(图2)：B1、B2(B1=自体骨松质骨粒；B2=异体骨松质骨粒)。所有患者根据采用的内固定方式及植骨材料分为6组：①A1+B1组，共123例，采用C₁双侧椎弓根螺钉+C₂双侧椎板螺钉+自体骨松质骨粒；②A2+B1组，共64例，采用C₁双侧椎弓根螺钉+C₂双侧椎板螺钉+自体骨松质骨粒；③A3+B1组，共47例，采用C₁双侧椎弓螺钉+C₂一侧椎弓根螺钉+C₂对侧椎板螺钉+自体骨松质骨粒；④A1+B2组，共25例，采用C₁双侧椎弓根螺钉+C₂双侧椎弓根螺钉+异体骨松质骨粒；⑤A2+B2组，共17例，采用C1双侧椎弓根螺钉+C₂双侧椎板螺钉+异体骨松质骨粒；⑥A3+B2组，共10例，采用C₁双侧椎弓螺钉+C₂一侧椎弓根螺钉+C₂对侧椎板螺钉+异体骨松质骨。

1.5.2 术后处理术后常规给予保护神经、脱水、预防感染、护胃等处理，术后48 h内拔出引流管，术后3-7 d内常规拍摄颈椎X射线片及寰枢椎三维CT明确内固定位置情况，所有患者术后颈托固定保护3个月。

1.5.3 植骨融合的评价以影像学检查显示寰枢椎间形成连续的“骨桥”为判定融合的标准，以影像学判定寰枢椎间植骨融合为术后随访终点，记录终点时间。

1.6 主要观察指标 寰枢椎间融合情况。

1.7 统计学分析 采用SPSS 19.0统计软件进行统计学处理。计量资料以x(_)±s表示，术后寰枢椎间融合时间比较采用两因素的方差分析，P < 0.05为差异有显著性意义。

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

讨论

寰枢椎间植骨融合是寰枢椎脱位患者行寰枢椎内固定融合手术治疗的最终目的。临床上，各种因素可影响寰枢椎后路的植骨融合^[19]，甚至导致植骨不融合，造成手术失败，进而需要二次手术翻修，而后路内固定方式、植骨材料是临床工作中关注较多的2个因素^[18-19]。

3.1 内固定方式坚强可靠的固定是获得植骨融合的必要前提。寰枢椎后路钉棒固定系统是近年来发展而来的一种具有优良生物力学三维稳定性能及应用灵活性的寰枢椎内固定手术方式^[20-24]，其弥补了早期后路Gallie钢丝、Brooks钢丝、Halifax椎板夹以及Apofix椎板钩固定的稳定性较差、Magerl螺钉置钉较困难等问题，而被广泛应用于临床，最大限度保留了颈椎的活动功能。C₁螺钉主要包括C₁椎弓根螺钉^[25-27]、C₁侧块螺钉^[28-31]；C₂螺钉主要有C₂椎弓根螺钉^[32-33]、C₂椎板螺钉^[34-35]、C₂侧块螺钉^[36]。国内外学者生物力学研究表明，C₁椎弓根螺钉拔出力较侧块螺钉强^[37]，C₂椎弓根螺钉与椎板螺钉生物力学性能较侧块螺钉强，而从数值上看椎弓根螺钉强于椎板螺钉^{[36, 38-39]}。而Dimitriev^[40]及马向阳等^[16]研究也表明C₁双侧椎弓根螺钉联合C₂双侧椎板螺钉在生物力学稳定性上较C₁双侧椎弓根螺钉联合C₂双侧椎弓根螺钉弱。因此，由C₁、C₂椎弓根螺钉构成的后路钉棒系统成为临床应用的首选^[41-44]。但由于椎动脉变异、椎弓根过小、横突孔变异等解剖学因素，可导致C₂椎弓根螺钉无法置入^[45-51]。据研究表明，约有20%的患者由于椎动脉孔或椎弓根变异而无法进行C₂椎弓根螺钉固定^[39]。而对于年龄较小的患者，由于其寰枢椎骨骼尚未发育完全，勉强植入椎弓根螺钉危险性也较大^[52]。有学者提出利用C₂椎板螺钉或C₂侧块螺钉替代C₂椎弓根螺钉，但生物力学研究表明C₂椎板螺钉拔出力较C₂侧块螺钉强^[38]。因此，在不适合植入C₂椎弓根螺钉时，C₂椎板螺钉成为可靠的、安全的替代固定方式^[53-57]。临床研究也表明寰枢椎后路多种钉棒组合内固定方式均可达到良好治疗效果^[3]。试验结果显示了3种较为常用的内固定方式术后植骨融合时间差异无显著性意义，也说明了寰枢椎后路钉棒内固定系统的临床应用有效性，不同内固定方式均可为患者提供坚强的后路固定，为植骨融合提供稳定可靠的环境，为患者提供了更多内固定方式的选择。但在试验结果数值上，C_1/2双侧椎弓根螺钉组合固定仍优于另外2组，故寰枢椎置钉应优先考虑固定稳定性最佳的双侧椎弓根螺钉，这也与生物力学研究结果相符。此外，国内外有学者研究表明，寰枢椎后路手术中C₂椎弓根螺钉置钉损伤脊髓神经及椎动脉的风险较C₂椎板螺钉大^[47-48]，C₂椎弓根螺钉适用的人群范围也较C₂椎板螺钉小^[58-59]。试验结果说明了C₂椎板螺钉与C₂椎弓根螺钉的临床手术内固定效果相当，这也为更易掌握、置钉风险更小、适用人群更广的C₂椎板螺钉的应用提供了临床数据支持。

另外，可靠的后路固定还有赖于寰枢椎固定螺钉的准确置入，这也要求手术者需熟练掌握寰枢椎各种固定螺钉的置入技术，针对不同患者的实际情况，灵活选择和应用，提高患者术后植骨融合率。

3.2 植骨材料选择临床上需要进行二次寰枢椎手术翻修的患者中，一部分患者虽术中置入坚强内固定，但因术后长期随访未获得寰枢椎间植骨融合，最终导致内固定松动。植骨材料的不同成为另一个值得重视的影响因素。目前，寰枢椎后路手术所用植骨材料多为自体骨及异体骨，因植入的骨材料无需具备支撑作用，直接平铺在打磨后的寰椎后弓与枢椎椎板之间，自体植骨材料以髂骨松质骨应用最为广泛，对患者损伤较小，而异体植骨材料多采用异体松质骨。有研究表明寰枢椎后路自体髂骨植骨后3个月融合率可达94.3%^[60]，提示虽手术中均使用自体骨材料进行植骨，但术后植骨融合时间也不尽相同。作者所在团队前期随访研究证明使用异体骨材料植骨的患者术后植骨融合率明显低于自体骨植骨^[18]。作者此次试验对使用2种植骨材料术后的植骨融合时间进行了比较，结果显示使用自体骨材料植骨后的植骨融合时间明显小于异体骨；同一内固定方式，使用自体骨术后植骨融合时间也均小于异体骨。提示寰枢椎后路手术应优先考虑使用自体骨材料进行植骨融合，可缩短患者术后获得植骨融合的时间，使患者早日恢复到正常工作劳动中，获得较高的生活质量。而对于必须需要选择异体骨材料进行植骨的情况下，如植骨量较大、可取自体骨量不足、患者抗拒自体取骨、取骨造成感染的风险较大等，马向阳等^[18]认为异体骨中加入自体骨髓有助于提高植骨融合率。

3.3 结论寰枢椎后路钉棒内固定系统可提供坚强的后路内固定，相对于异体骨材料，采用自体骨材料植骨更加有利于术后寰枢椎获得骨性融合，缩短植骨融合时间。临床上应根据患者的个体情况，选择合适的寰枢椎内固定方式及植骨材料，以达到最佳的临床治疗效果。

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

寰枢椎脱位不同植骨材料及内固定方式对植骨后融合时间的影响

Effects of different graft materials and internal fixation methods on the intervertebral fusion time in atlantoaxial dislocation surgery

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