脊柱外固定和椎体成形注入骨水泥治疗老年胸腰椎骨折

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2013.04.003

摘要/Abstract

摘要：

背景：胸腰椎骨折多采用传统开放复位内固定，其出血多、创伤大。而脊柱外固定器的应用作为微创新技术受到了人们广泛关注。
目的：观察新型脊柱外固定联合经皮椎体成形骨水泥注入治疗老年胸腰椎骨折的临床疗效。
方法：选择2009年1月至2012年1月治疗的新鲜老年胸腰椎压缩骨折患者33例，先行脊柱外固定器复位，后行经皮椎体成形骨水泥注入。根据影像学资料计算患者治疗前后和末次随访时伤椎前缘高度比、后凸Cobb角、椎管占位率和目测类比疼痛评分，随访观察临床疗效。
结果与结论：33例患者治疗后、末次随访时伤椎前缘高度比，后凸Cobb角、椎管占位率和疼痛目测类比评分较治疗前明显改善，差异有显著性意义(P < 0.01)。末次随访与治疗后比较各项指标(除目测类比疼痛评分)差异无显著性意义(P > 0.05)。有4例不同程度骨水泥漏，1例脑脊液漏(严密缝合后愈合)。结果可见联合应用脊柱外固定和经皮椎体成形骨水泥注入治疗老年胸腰椎骨折创伤小，且安全有效。

关键词: 骨关节植入物, 脊柱植入物, 脊柱骨折, 经皮椎体成术, 老年, 外固定器, 骨水泥, 胸腰椎压缩骨折, Cobb角, 伤椎前缘高度比, 椎管占位率, 目测类比疼痛评分, 省级基金

Abstract:

BACKGROUND: Treatment of thoracolumbar fracture with open reduction and internal fixation has been used widely. It is bleeding and injury. As a new technology in the field of minimally invasive, application of external fixation has been aroused wide concern in spinal fractuers.
OBJECTIVE: To explore the clinical effect for the treatment of thoracolumbar fracture of the elderly with external fixation and percutaneous vertebroplasty.
METHODS: Thirty-three patients of thoracolumbar compression fractures of the elderly were treated by using spinal external fixator and percutaneous vertebroplasty from January 2009 to January 2012. The patients were treated with spinal external fixator and then treated with percutaneous vertebroplasty. The changes of Cobb angle, anterior height of the vertebral body, the rate of spinal stenosis and visual analogue scale score were measured before and after operation and last follow-up. The clinical effect was observed during follow-up.
RESULTS AND CONCLUSION: The anterior height of the vertebral body, Cobb angle, rate of spinalstenosis and visual analogue scale score post-operation and last follow-up were improved when compared with those pre-operation, and the difference was significant (P < 0.01). There were no significant differences in the indicators above (except visual analogue scale score) between post-operation and last follow-up (P > 0.05). Four patients had bone cement leakage; one had cerebro-spinal fluid leakage (healing after tight suture). Spinal external fixator combined with percutaneous vertebroplasty is a safe and an effective mini-trauma method for the treatment of thoracolumbar fracture of the elderly.

Key words: bone and joint implants, spinal implants, spinal fractures, percutaneous vertebroplasty, elderly, external fixator, bone cement, thoracolumbar compression fracture, Cobb angle, anterior height of the vertebral body, rate of spinal stenosis, visual analogue scale score, provincial grants-supported pap

中图分类号:

R318

彭成忠，周春芳，曾钊，张勇军. 脊柱外固定和椎体成形注入骨水泥治疗老年胸腰椎骨折[J]. 中国组织工程研究, 2013, 17(4): 582-587.

Peng Cheng-zhong, Zhou Chun-fang, Zeng Zhao, Zhang Yong-jun. External spinal fixation and percutaneous vertebroplasty using bone cement for thoracolumbar fracture in the elderly[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2013, 17(4): 582-587.

图/表（结果） 5

参考文献

[1] Liu H,Wang WJ,Song XZ,et al. Yixue Linchuang Yanjiu. 2006; 23(2):148-150. 刘洪,王文军,宋西正,等.新型脊柱外固定器的研制和生物力学测试[J].医学临床研究, 2006,23(2):148-150.

[2] State council of the People’s Republic of China. Administrative Regulations on Medical Institution.1994-09-01. 中华人民共和国国务院.医疗机构管理条例.1994-09-01.

[3] Wang WJ,Lu LY,Song XZ,et al. Zhongguo Jizhu Jisui Zazhi. 2006;16(9):663-666. 王文军,陆凌云,宋西正,等.经皮椎弓根钉外固定系统联合椎体成形术治疗胸腰椎骨折[J].中国脊柱脊髓杂志,2006,16(9): 663-666.

[4] Peng XZ,Chen M,Wu ZG,et al. Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu yu Linchuang Kangfu. 2011;15(8):1515-1518. 彭小忠,陈明,武振国,等.经皮椎体成形102例中22例骨水泥渗漏原因[J].中国组织工程研究与临床康复,2011,15(8):1515-1518.

[5] Hashimoto T, Kaneda K, Abumi K. Relationship between traumatic spinal canal stenosis and neurologic deficits in thoracolumbar burst fractures. Spine (Phila Pa 1976). 1988; 13(11):1268-1272.

[6] Xu JC,Bai JP, Xilin Baoleri,et al. Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu yu Linchuang Kangfu. 2011;15(13):2366-2370. 徐建成,白靖平,锡林宝勒日,等. 注入骨水泥椎体成形与非手术治疗骨质疏松性椎体压缩骨折的Meta分析[J].中国组织工程研究与临床康复,2011,15(13):2366-2370.

[7] Magerl F.External skeletal fixation of the lower thoracic and the lower spine. In Uhthoff HK(ed).Current concepts of external Fixation of fracture.Berlin:Heidelberg, Springer-verlag. 1982:353.

[8] Olerud S, Sjöström L, Karlström G,et al. Spontaneous effect of increased stability of the lower lumbar spine in cases of severe chronic back pain. The answer of an external transpeduncular fixation test. Clin Orthop Relat Res. 1986;(203):67-74.

[9] Xu YJ,Zheng ZG,Wang YJ,et al. Zhongguo Jizhu Shunshang Zazhi. 1994;4(4):152-156. 徐又佳,郑祖根,王以进,等.经椎弓根外固定器的设计和生物力学分析[J].中国脊柱损伤杂志,1994,4(4):152-156.

[10] Jin ZS,Wang DX,Fan WM,et al. Jiangsu Yiyao. 2005;31(2): 102-105. 金正帅,王道新,范卫民,等.脊柱外固定复位器在胸腰椎骨折的应用[J].江苏医药, 2005,31(2):102-105.

[11] Galibert P, Deramond H, Rosat P,et al. Preliminary note on the treatment of vertebral angioma by percutaneous acrylic vertebroplasty. Neurochirurgie. 1987;33(2):166-168.

[12] Paúl L, Santonja C, Izquierdo E. Complete necrosis of a spinal giant cell tumor after vertebroplasty. J Vasc Interv Radiol. 2006;17(4):727-731.

[13] Jiang GQ,Ouyang J,Lu B,et al. Zhonghua Chuangshang Zazhi. 2009;25(2):131-133. 蒋国强,欧阳甲,卢斌,等. 经皮椎体成形术治疗重度骨质疏松性压缩骨折[J]. 中华创伤杂志,2009,25(2):131-133.

[14] Song XZ,Wang XD,Wang WJ,et al. Zhongguo Gushang. 2008;21(9):698-699. 宋西正,汪向东,王文军,等.脊柱外固定器的研制及其在胸腰椎骨折微创治疗中的临床应用[J].中国骨伤,2008,21(9):698-699.

[15] Yin ZX,Ding HM,Song XZ,et al. Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu yu Linchuang Kangfu. 2009;13(13):2423-2427. 尹知训,丁红梅,宋西正,等.经皮椎弓根植器械与新型脊柱外固定联合应用的力学评价[J].中国组织工程研究与临床康复,2009, 13(13):2423-2427.

[16] Song XZ,Wang WJ,Song LZ,et al. Jizhu Waike Zazhi. 2012; 10(1):17-21. 宋西正,王文军,宋林章,等.外固定器联合经皮椎体植骨微创治疗胸腰椎爆裂性骨折的影像学评价[J].脊柱外科杂志,2012,10(1): 17-21.

[17] Song XZ, Wang WJ, Wang D, et al. Zhongguo Gushang. 2009;22(10):791-792. 宋西正,王文军,王东,等.经皮椎弓根植骨联合脊柱外固定微创治疗胸腰椎骨折[J].中国骨伤,2009,22(10):791-792.

[18] Yang CY,Luo H,Zhu J,et al. Jizhu Waike Zazhi. 2009; 7(1): 13-17. 杨长远,罗辉,朱军,等.新型脊柱外固定系统联合经皮椎体成形术治疗胸腰椎骨折[J].脊柱外科杂志,2009,7(1):13-17.

[19] Zhang SD,Wang C,Jiang XJ,et al. Zhongguo Jiaoxing Waike Zazhi. 2009;4(2):288-292. 张绍东,王宸,姜星杰,等.硫酸钙骨水泥在胸腰椎爆裂骨折椎体成形术中的生物力学性能[J].中国矫形外科杂志,2009,4(2): 288-292.

[20] Perry A, Mahar A, Massie J,et al. Biomechanical evaluation of kyphoplasty with calcium sulfate cement in a cadaveric osteoporotic vertebral compression fracture model. Spine J. 2005;5(5):489-493.

[21] Wilson DR, Myers ER, Mathis JM,et al. Effect of augmentation on the mechanics of vertebral wedge fractures. Spine (Phila Pa 1976). 2000;25(2):158-165.

[22] Song XZ,Yi GL,Wang WJ,et al. Zhongguo Jizhu Jisui Zazhi. 2011;21(8):659-662. 宋西正,易国良,王文军,等.外固定器整复下经皮椎体成形术治疗伤椎后壁破损的骨质疏松性压缩骨折[J].中国脊柱脊髓杂志, 2011,21(8):659-662.

[23] Chin DK, Kim YS, Cho YE,et al. Efficacy of postural reduction in osteoporotic vertebral compression fractures followed by percutaneous vertebroplasty. Neurosurgery. 2006;58(4): 695-700.

[24] Bedbrook GM.Treatment of thoracolumbar dislocation and fractures with paraplegia. Clin Orthop Relat Res. 1975;(112): 27-43.

[25] Knop C, Fabian HF, Bastian L,et al. Late results of thoracolumbar fractures after posterior instrumentation and transpedicular bone grafting.Spine (Phila Pa 1976). 2001; 26(1):88-99.

[26] Yin QD,Zheng ZG,Dong QR,et al. Zhongguo Jiaoxing Waike Zazhi. 2004;7(4):408-409. 殷渠东,郑祖根,董启榕,等.椎弓根螺钉位置与手术效果的关系[J].中国矫形外科杂志, 2004,7(4):408-409.

[27] Phillips FM, Todd Wetzel F, Lieberman I,et al. An in vivo comparison of the potential for extravertebral cement leak after vertebroplasty and kyphoplasty. Spine (Phila Pa 1976). 2002;27(19):2173-2178.

[28] Soini JR, Seitsalo SK. The external fixation test of the lumbar spine. 30 complications in 25 of 100 consecutive patients. Acta Orthop Scand. 1993;64(2):147-149.

[29] Huang QS,Peng MX,Lin Y,et al. Zhonghua Guke Zazhi. 2005; 25(12):758-760. 黄其杉,彭茂秀,林焱,等.经皮椎弓根螺钉固定治疗胸腰椎骨折[J].中华骨科杂志, 2005,25(12):758-760.

引言

材料方法

设计：回顾性病例分析。
时间及地点：2009年1月至2012年1月湖南师范大学附属湘东医院骨科收治的新鲜外伤所致老年胸腰椎骨折患者。
对象：
诊断标准：有外伤史伴有胸腰背部疼痛，经X射线、CT显示有胸腰椎新鲜压缩骨折。
纳入标准：①年龄>50岁。②创伤所致新鲜胸腰椎骨折，无神经损伤症状体征，无截瘫。③X射线显示胸腰椎压缩骨折，CT，MRI示椎体内骨髓水肿出血、骨小梁骨折，椎管轻中度狭窄，不需要椎管减压。
排除标准：①年龄< 50岁。②有明显神经损伤症状体征，有截瘫。③X射线、CT、MRI示胸腰椎骨折有关节脱位交锁，压缩严重，椎管占位明显达60%以上需行椎管减压者，脊柱中后柱损伤严重者。④病理性骨折。⑤患者全身情况差，不能耐受手术者。
根据以上标准纳入33例老年胸腰椎压缩骨折患者，年龄50-78岁，平均61岁。T₁₁ 5例，T₁₂8例，L₁14例，L₂4例，L₃1例，L₄1例。椎管占位25例，占位< 30% 15例，30%-50% 10例。有2例轻度下肢根性痛，肌力正常。
按照国务院《医院管理条例》规定，向患者及家属告知患者治疗方案及风险，患者及委托人均签署知情同意书^[2]，治疗方案经科室讨论，报医务科批准。
材料：新型脊柱外固定器，南华大学附属第一医院脊柱外科设计，北京市富乐科技开发有限公司生产。由经皮椎弓根螺钉(Schanz针)4根、连接杆和连接块组成。经GSS第3代3D改进而来，通过4根钉棒绞连部件组合。但它只改进了3D的椎弓根螺钉调节结构，并未改变其大体框架和椎弓根螺钉的设计。椎弓根螺钉可以在矢状面40°，冠状面60°范围内自由调节，具有体外撑开复位和弹性固定功能[3]。经皮椎体成形骨水泥注入套装设备，山东冠龙医疗用品有限公司生产(201型，直径3.2 mm)。
丙烯酸树脂骨水泥：天津市合成材料工业研究所生产。丙烯酸树脂骨水泥Ⅲ型组分主要为甲基丙烯酸甲酯类聚物、引发剂和硫酸钡显影剂。适用于关节置换以及作骨科填补和固定材料，通过体内外生物学安全性评价发现其血液相容性、组织相容性良好，无全身毒性和细胞毒性，对皮肤无剌激性，对机体组织无潜在致敏性，具有良好的生物相容性^[4]。
方法：患者入院后完善术前检查，并予以卧硬板床，镇痛、抗骨质疏松药物等处理。有合并高血压、冠心病、糖尿病者请相关科室会诊处理。
连续硬膜外麻醉，俯卧位，胸腹部悬空。手术过程全程C臂监控。先在伤椎上下椎体两侧经皮椎弓根置入4枚Schanz椎弓根螺钉，螺钉位置达椎体前缘，安装脊柱外固定器复位，分别进行纵向撑开和横向提拉复位。复位满意后予以固定。连接棒位于皮外1 cm，剪除多余Schanz钉。然后在伤椎一侧或双侧椎弓根穿剌，穿剌针位于骨折区，椎体前1/3处按丙烯酸树脂骨水泥粉5 g、液料5 mL调配，注入4-6 mL。若发现骨水泥有渗漏趋势，则改变穿剌针方向或停止注射。整个穿剌过程中注意观察生命体征变化和双下肢活动情况。
术后回病房卧床休息，给予抗生素一两天。术后3 d可戴支具下床活动，一两周拆除外固定器。
主要观察指标：拍摄X射线片，测量伤椎前缘高度(伤椎前缘实际高度/伤椎上下椎前缘高度)的百分比，cobb角(伤椎上位椎体上终板与下位椎体下终板直线延长线交角)，椎管占位率(CT测量椎管横切面积后按Hashimoto^[5]方法计算椎管骨块的占位率)，目测类比疼痛评分^[6](VAS评分法)。
统计学分析：采用SPSS 11.0软件进行统计学分析，计量数据采用x(_)±s表示，治疗后及末次随访时与治疗前比较用t 检验，末次随访与治疗后比较采用配对样本t 检验，P < 0.01为差异有显著性意义。

讨论

3.1 相关知识点 对于创伤所致新鲜胸腰椎骨折传统方法多采用开放复位(后路、前路、联合前后方入路、侧前方入路等)短节段脊柱内固定，跨节段融合，需要二次取出内固定，创伤大，出血多，固定时间长。脊柱微创始于1982年由Mager设计并应用于临床^[7]，使得脊柱外固定技术在治疗胸腰椎骨折上取得了很大进步。Olerud等^[8]改良设计新型脊柱外固定器大体框架结构没有明显改变，椎弓根螺钉加庞大而笨重的体外调节装置，容易造成钉道感染，椎体高度丢失。许多经过改良的脊柱外固定不断的应用于临床，而且取得了满意的效果，得到了国内外同行的认可^[9-10]。

经皮椎体成形术是由法国人Galibert等发明的一种脊柱微创手术^[11]，首先是用于C₂椎体侵袭性血管瘤患者，后被应用于骨质疏松性压缩骨折，椎体原发或转移性肿瘤引起的椎体骨折和骨质破坏^[12]。单纯复位或单纯经皮椎体成形术强化椎体，均不能很好解决老年胸腰椎压缩骨折所面临的问题。蒋国强等^[13]在数字减影血管造影术监控下对233例重度骨质疏松椎体压缩骨折行经皮椎体成形骨水泥注入，患者腰背疼痛均明显缓解或消失，但因未恢复伤椎高度，其远期疗效尚不明确。所以有待进一步探讨椎体强化术中伤椎压缩的高度及脊柱后凸畸形恢复对远期疗效的影响。经皮椎体后凸成形术能有效恢复伤椎的高度，但费用昂贵，并且不适用于不能建立工作通道的伤椎。

3.2 联合应用脊柱外固定和经皮椎体成形骨水泥注入治疗老年胸腰椎骨折的优势 南华大学附属第一医院设计的新型脊柱外固定器具有持续性弹性撑开相邻椎体及椎间盘，伤椎前后纵韧带被纵向牵开并产生横向夹持作用，使伤椎椎体及椎间盘达到整体复位，保持张力的弹性固定，对伤椎产生持续复位作用^[14-16]。它属于短期非融合性弹性固定，跨节段外固定时间短，保留了伤椎上下椎间盘，且弹性固定允许小关节微动，避免了长期内固定导致椎间盘及小关节退变。拆除外固定后可保留完整脊柱功能单位，对脊柱活动度无明显影响^[17]。对于老年患者多伴有骨质疏松症，由于各器官功能退变，难以耐受传统开放手术，而经皮椎体成形术式为微创手术，操作简单^[18]。椎弓根螺钉复位后，在爆裂椎体内部，特别是椎体前柱依然有骨缺损，体积约为椎体大小的1/4，形成所谓的“蛋壳椎”、“空心椎”^[19]。Perry等^[20]体外研究表明新鲜脊柱压缩骨折模型上实施经皮椎体成形骨水泥注入后能完全恢复椎体强度(108%)和部分刚度(46%)。经皮椎体成形注射骨水泥固化伤椎，止痛效果好，避免了伤椎的蛋壳样变，可以早期下床活动，也避免了再次手术取出内固定。Wilson等^[21]证明椎体的刚度增强恢复了椎体生物力学的稳定性。

外固定器的弹性固定使软组织紧张牵拉，又使得血管闭塞、痉挛，自然形成一个闭合性囊袋。加上伤椎体内被拉开蛋壳样空腔，此时向伤椎注入骨水泥成形，完全在低压下灌注，发生渗漏机会明显降低^[22]。Chin等^[23]研究表明胸腰椎骨质疏松性压缩骨折先行体位复位再行经皮椎体成形骨水泥注入取得了满意效果。Bedbrook^[24]认为胸腰椎通过复位，前纵韧带牵张，为有效穿剌提供了可能，建立了工作通道。单纯后路手术恢复椎体高度时骨小梁系统不能同时恢复，产生椎体内空洞即蛋壳样变椎体，椎体不具有负重能力。Knop等^[25]认为即使椎体恢复到术前高度并加以固定，椎体内空隙也不会发生骨愈合，而是由纤维组织填充，如果脊柱不能及时重建中前柱稳定性，恢复强度，内固定终将失败，将内固定取出后椎体也会逐渐塌陷而矫正度丢失。

综上所述，脊柱外固定器联合经皮椎体成形骨水泥注入治疗老年胸腰椎骨折优势明显，切实可行。本组病例伤椎前缘高度的百分比，cobb角，椎管占位率，目测类比疼痛评分在治疗后及未次随访较治疗前明显好转，效果满意。其优点在于：①脊柱外固定是一种临时性、非融合性弹性外固定，脊柱的功能单位完整保存，复位良好，操作简单、微创、不输血、不需要二次取出内固定，特别适合老年体弱患者。②外固定器复位后，加上经皮椎体成形骨水泥注入固化伤椎止痛效果好，避免了伤椎的蛋壳样变以及以后椎体再塌陷骨折，稳定了脊柱。

3.3 手术要注意的问题 该技术方法并发症较少。关于脊髓神经损伤的问题，由于腰椎管硬膜外无效腔较大，螺钉靠近或部分通过椎间孔，如神经根逃逸无症状，则不必调整螺钉^[26]。骨水泥漏是常见并发症。由于该术式外固定器复位后形成伤椎椎体内空腔，降低了骨水泥注射的压力，从而降低了骨水泥漏^[27]。其骨水泥栓塞所致并发症如肺栓塞、脑栓塞等均未发生。该术式在硬膜外麻醉下进行，便于观察生命体征和下肢运动感觉。注射骨水泥时有渗漏趋势或压力大时要及时调整和停止。

钉道感染的问题。本组病例钉道感染由于固定时间短，未见发生。Soini等^[28]报道平均固定16周，针道感染率为18%。本组病例钉道口周围络合碘纱布缠绕，外露部件用厚敷料覆盖，建立无菌环境，每次换药时钉孔周围滴医用乙醇，降低了钉道感染。即使有钉道感染也仅为局部软组织感染，注意换药，钉孔处滴医用乙醇，拔钉后很快愈合，不会造成椎体感染。

本方法不足之处是适应证相对较窄，椎体压缩严重，有神经损伤者，椎管狭窄较多均不适宜。对于﹤50岁患者，湖南师范大学附属湘东医院骨科采用脊柱外固定器联合伤椎植骨治疗，韧带复位后张力较小，不及开放椎经根螺钉。黄其杉等[29]研究发现微创治疗脊柱骨折后远期随访有矫正度丢失现象。本组病例发现后期椎体前缘高度亦有较轻度丢失现象，但仍是一种治疗脊柱骨折较为理想的一种方法。

基金资助：湖南省教育厅2012年湖南省高等学校科研项目(2012C0207)。
作者贡献：试验设计及评估为第一作者，资料收集及实施为全体作者。
利益冲突：课题未涉及任何厂家及相关雇主或其他经济组织直接或间接的经济或利益的赞助。
伦理要求：根据国务院《医疗机构管理条例》规定，患者知情同意并签字。治疗方案经医院伦理委员会批准。
作者声明：文章为原创作品，数据准确，内容不涉及泄密，无一稿两投，无抄袭，无内容剽窃，无作者署名争议，无与他人课题以及专利技术的争执，内容真实，文责自负。