枢椎支点螺钉设计与其在寰枢椎脱位修复中的应用

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2509

中国组织工程研究 ›› 2020, Vol. 24 ›› Issue (9): 1348-1352.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.2509

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枢椎支点螺钉设计与其在寰枢椎脱位修复中的应用

葛苏^1，2，邹小宝²，马向阳^1，2，王宾宾²，杨浩志²，张双²，倪菱^1，2，陈育岳²，夏虹²，吴增晖²

¹广州中医药大学，广东省广州市 510504；²中国人民解放军南部战区总医院，广东省广州市 510010

收稿日期:2019-07-03 修回日期:2019-07-04 接受日期:2019-08-23 出版日期:2020-03-28 发布日期:2020-02-12
通讯作者: 马向阳，博士，主任医师，博士生导师，广州中医药大学，广东省广州市 510504；中国人民解放军南部战区总医院，广东省广州市 510010
作者简介:葛苏，男，江西省于都县人，汉族，广州中医药大学在读硕士，主要从事脊柱外科方面的研究。
基金资助:
广州市科技计划项目(201803010046)

Design and application of fulcrum screws for atlantoaxial dislocation

Ge Su^{1, 2}, Zou Xiaobao², Ma Xiangyang^1,
2, Wang Binbin², Yang Haozhi², Zhang Shuang², Ni Ling^{1, 2}, Chen Yuyue², Xia Hong², Wu Zenghui²

¹Guangzhou University of Chinese Medicine, Guangzhou 510504, Guangdong Province, China; ²General Hospital of Southern Theater Command of PLA, Guangzhou 510010, Guangdong Province, China

Received:2019-07-03 Revised:2019-07-04 Accepted:2019-08-23 Online:2020-03-28 Published:2020-02-12
Contact: Ma Xiangyang, MD, Chief physician, Doctoral supervisor, Guangzhou University of Chinese Medicine, Guangzhou 510504, Guangdong Province, China; General Hospital of Southern Theater Command of PLA, Guangzhou 510010, Guangdong Province, China
About author:Ge Su, Master candidate, Guangzhou University of Chinese Medicine, Guangzhou 510504, Guangdong Province, China; General Hospital of Southern Theater Command of PLA, Guangzhou 510010, Guangdong Province, China
Supported by:
the Science and Technology Program of Guangzhou, No. 201803010046

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：
寰枢椎脱位：是指先天畸形、创伤、退变、肿瘤、感染炎症和手术等因素造成的寰椎与枢椎(第一和第二颈椎)骨关节面失去正常的对合关系，发生关节功能障碍和(或)神经压迫的病理改变。
枢椎支点螺钉：利用杠杆原理将常规颈椎螺钉的钉槽底部加高，其产生的提拉复位能力较常规颈椎螺钉强，在寰枢椎脱位某些需行经口松解手术中，可应用枢椎支点螺钉的提拉复位能力直接行后路手术，从而避免行经口手术，降低感染、患者痛苦、术中改变体位等造成医源性损害的风险，可广泛应用于寰枢椎后路钉棒内固定。

背景：寰枢椎脱位常需要手术复位，后路钉棒固定融合是最常用的术式，但目前的钉棒固定系统常通过加大连接棒的弯曲度来增加复位效果，导致置棒操作困难，增加了脊髓损伤概率。

目的：评价枢椎支点螺钉应用于寰枢椎脱位治疗的初步效果。

方法：选择2017年1月至2018年12月中国人民解放军南部战区总医院收治的寰枢椎脱位患者11例，其中男4例，女7例，年龄8-51岁，均进行后路钉棒固定融合治疗：在寰椎双侧植入常规颈椎后路螺钉，枢椎双侧植入枢椎支点螺钉。记录手术前后的寰齿前间隙及颈椎JOA评分，术后定期随访复查X射线、CT检测以评价复位、内固定及植骨融合情况。试验方案经中国人民解放军南部战区总医院伦理委员会批准。

结果与结论：①11例患者均顺利完成手术，术中未发生椎动脉及脊髓神经损伤；②术后随访3-12个月，平均6个月，所有患者术后颈部疼痛及神经功能障碍的症状均不同程度改善；所有患者均获寰枢椎间骨性融合，平均融合时间为6个月；③术后1周X射线片及CT检查显示寰枢椎复位满意，内固定位置良好；④11例患者末次随访时的寰齿前间隙明显低于术前[(6.8±1.5)，(2.4±0.9)mm，t=17.854，P=0.000]，颈椎JOA评分明显高于术前[(14.1±1.3)，(15.9±0.9)分，t=-10，P=0.000]；⑤随访期间无松动及断裂等并发症发生，无复发脱位；⑥结果表明，在后路钉棒固定融合术中应用枢椎支点螺钉治疗寰枢椎脱位的复位效果良好，临床初步疗效满意。

ORCID: 0000-0002-5790-4030(葛苏)

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: 枢椎支点螺钉, 寰枢椎脱位, 钉棒, 固定融合, 提拉复位, 后路手术, 疗效, 翻修

Abstract:

BACKGROUND: Atlantoaxial dislocation often needs surgery for reduction, and posterior screw-rod fixation fusion is the most commonly used surgery. However, the current screw-rod fixation system often increases the reduction effect by increasing the degree of curvature of connecting rod, causing great difficulty of placing rod, which increases the probability of spinal cord injury.

OBJECTIVE: To evaluate the preliminary results of fulcrum screws for atlantoaxial dislocation.

METHODS: From January 2017 to December 2018, 11 patients with atlantoaxial dislocation were selected from General Hospital of Southern Theater Command of PLA, including 4 males and 7 females, at the age of 8-51 years. All patients were treated with posterior screw-rod fixation fusion: Conventional posterior cervical screws were implanted on both sides of the atlas and pivot screws were implanted on both sides of the axis. Atlantodental interval and Japanese Orthopaedic Association scores were recorded before and after operation. Patients were followed up and underwent X-ray and CT to estimate reduction, fixation and bone graft fusion. This study was approved by the Ethics Committee of General Hospital of Southern Theater Command of PLA.

RESULTS AND CONCLUSION: (1) Eleven patients underwent operations successfully without vertebral artery or spinal nerve injury. (2) All patients were followed up for 3-12 months, with an average of 6 months. The symptoms of neck pain and neurological dysfunction were improved in varying degrees. All patients obtained atlantoaxial bone fusion, with an average fusion time of 6 months. (3) At postoperative 1 week, X-ray and CT images showed that atlantoaxial reduction was satisfactory and internal fixation was in good position. (4) Atlantodental interval reduced from preoperatively (6.8±1.5) mm to postoperatively (2.4±0.9) mm (t=17.854, P=0.000). Japanese Orthopaedic Association score increased from preoperatively (14.1±1.3) to postoperatively (15.9±0.9) (t=-10, P=0.000). (5) No complication occurred during follow-up, without recurrence or dislocation. (6) These results showed that using fulcrum screw in posterior screw-rod fixation fusion has an effective reduction for treating atlantoaxial dislocation and its preliminary clinical effects are satisfactory.

Key words:

fulcrum screw, atlantoaxial dislocation, screw-rod, fixed fusion, pull reset, posterior surgery, efficacy, revision

中图分类号:

葛苏, 邹小宝, 马向阳, 王宾宾, 杨浩志, 张双, 倪菱, 陈育岳, 夏虹, 吴增晖. 枢椎支点螺钉设计与其在寰枢椎脱位修复中的应用[J]. 中国组织工程研究, 2020, 24(9): 1348-1352.

Ge Su, Zou Xiaobao, Ma Xiangyang, Wang Binbin, Yang Haozhi, Zhang Shuang, Ni Ling, Chen Yuyue, Xia Hong, Wu Zenghui. Design and application of fulcrum screws for atlantoaxial dislocation[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2020, 24(9): 1348-1352.

图/表（结果） 4

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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2017年1月至2018年12月在中国人民解放军南部战区总医院骨科医院脊柱外科完成。

1.3 对象选择中国人民解放军南部战区总医院骨科医院寰枢椎脱位患者11例，其中男4例，女7例；年龄8-51岁，平均37岁。术前颈椎正侧位、张口位、动力位X射线片示11例患者均为可复性寰枢椎脱位，术前寰枢椎CT平扫三维重建示2例患者合并游离齿状突，11例患者均无骨质疏松症，术前MRI检查均可见不同程度的脊髓受压。临床表现为颈项部疼痛8例(73%)，四肢麻木乏力7例(64%)，行走不稳2例(18%)。术前JOA评分平均为(14.1±1.3)分，术前寰齿前间隙平均为(6.8±1.5)mm。试验方案经中国人民解放军南部战区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”。

纳入标准：存在寰枢椎脱位，未施行过寰枢椎手术，无寰枢椎先天发育畸形，无寰枢椎骨质破坏及缺损者。

排除标准：先天性寰枢椎畸形、肿瘤、感染等患者，既往施行过寰枢椎手术者。

1.4 材料常规椎弓根螺钉购自山东威高骨科材料股份有限公司，批号：180512936871。枢椎支点螺钉由马向阳教授设计，专利号：CN201620746909.6，并委托山东威高骨科材料股份有限公司生产，见表1。

1.5 方法所有手术均由马向阳教授(南方医科大学博士生导师)及其助手完成，按照寰枢椎脱位金标准术式(寰枢椎后路钉棒内固定)行寰枢椎复位融合内固定手术。

1.5.1 后路钉棒复位固定融合手术气管插管全身麻醉后取俯卧位，颈椎为适度前屈位，维持4 kg颅骨牵引，沿枕后隆突至C₂棘突的颈后正中切口，长约8 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棘突的附着^[6]。以枢椎侧块中线与寰椎后弓相交处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°^[7]，备好双侧寰椎椎弓根钉道(若术前CT扫描显示或术中操作时置入椎弓根螺钉困难，可采用寰椎部分经椎弓根螺钉或侧块螺钉代替)，以枢椎侧块内上象限的中点为枢椎椎弓根螺钉进钉点，方向为内斜20°-25°，上斜25°-30°^[8]，备好双侧枢椎椎弓根钉道(若术前CT扫描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，可采用枢椎椎板螺钉代替)。然后，寰椎双侧置入常规颈椎后路螺钉，枢椎双侧置入支点螺钉，见图1。以高速磨钻打磨寰椎后弓、枢椎椎板准备植骨床。置入轻度预弯的连接棒，拧紧螺帽，通过钉棒提拉复位寰枢椎，C形臂X射线机透视显示复位满意。髂后上棘取髂骨松质颗粒骨植骨，放置负压引流后逐层严密缝合切口。

1.5.2 术后处理术后48 h内根据引流量拔除负压引流管。术后1周常规摄颈椎正侧位、张口位X射线片，观察内固定及寰枢椎复位情况；行寰枢椎CT扫描检查，明确螺钉钉道情况及复位情况；行颈椎MRI检查，以确定脊髓压迫解除情况。术后颈托固定保护3个月。术后随访3-12个月。

1.6 主要观察指标记录术后的寰齿前间隙及颈椎JOA评分。寰齿前间隙为侧位X射线中寰椎前弓后缘中点到枢椎齿状突前缘的水平距离。JOA评分包括上肢运动功能、下肢运动功能、感觉功能、膀胱功能4个方面，评分0-17分，得分越低说明功能障碍越明显。

1.7 统计学分析采用SPSS 19.0统计软件对数据进行统计学分析。计量资料以x(_)±s表示，手术前后的寰齿前间隙及颈椎JOA评分比较采用配对t 检验，P < 0.05为差异有显著性意义。

讨论

寰枢椎脱位常由创伤、先天畸形、退变、肿瘤、炎症或手术等因素造成，可导致延脊髓受压，轻则四肢麻木无力，重则呼吸困难、瘫痪甚至死亡，常需要手术进行复位以解除脊髓压迫，缓解神经功能障碍症状^[1]。

根据脱位的复位难易程度可将寰枢椎脱位分为可复性、难复性及不可复性脱位，指导手术治疗方式的选择^[9]。对于可复性脱位，常采用单纯后路钉棒复位固定融合术^[10-14]；对于难复性脱位，采用经口前路松解联合后路钉棒固定融合或经口前路松解前路经口寰枢椎复位钢板固定融合^[15-20]；对于不可复性脱位，根据术前寰枢椎间骨性融合的范围来决定手术方案，点状融合型采用融合点松解后再行前路经口寰枢椎复位钢板或后路钉棒复位固定融合，而广泛融合型则采用直接骨性压迫结构切除^[21]。

由于前路经口寰枢椎复位钢板技术的高难度及高风险性，无论何种类型的寰枢椎脱位，后路钉棒固定都是临床上首选的固定术式，也是寰枢椎的金标准固定术式^[22]，其不仅具有可靠的生物力学稳定性，同时寰椎、枢椎的独立置钉及多种置钉方式使其具有良好的组合应用灵活性，适用人群广^[23]。国内外已有大量文献报道了后路钉棒固定所具有的优良生物力学稳定性，其治疗寰枢椎脱位的满意疗效^[2-5^，^24-28]。

后路钉棒系统是依靠枢椎螺钉经连接棒对寰椎螺钉产生提拉作用来达到复位效果的，需要枢椎螺钉与寰椎螺钉间有一定的落差才能起到提拉复位作用，但实际手术中这种落差并不明显，为了获得满意的复位，需通过加大连接棒弯曲度来增加复位力量及幅度，而弯曲度增加的连接棒置入钉槽后旋紧螺帽时易发生旋转，并且难以把持方向，同时寰枢椎后方的操作空间有限，使得连接棒置入困难加大，显著延长了手术时间，增加了感染等并发症的发生率，同时反复调整操作可能误损伤脊髓，导致严重后果。但若连接棒弯曲度不够，提拉复位的力量及幅度不够可能造成手术复位失败，需要二次翻修手术，对患者造成更大的伤害^[29-30]。目前有学者设计了自行防旋转寰枢椎钉棒内固定系统^[31]，但其只是改良了连接棒，虽可简化连接棒的放置，但不能提升复位能力。

为了克服上述的不足，根据钉棒系统复位的杠杆原理研制了枢椎支点螺钉，将钉槽底部加高，其具有一定的应用优势：①增加枢椎螺钉钉槽底部高度，即增加了与寰椎螺钉间的落差，即提供更高的提拉复位支点，进而产生更大的复位力量及幅度；②避免过度弯曲连接棒，简化连接棒置入操作；③避免反复调整连接棒弯曲度，缩短手术时间；④增加复位成功率，降低需再次手术翻修的患者比例。此外，对于难复性寰枢椎脱位来说，由于瘢痕及软组织等的阻碍，经口前路松解是获得满意复位的可行方法，但是经口手术操作的技术难度大、风险高，切口感染、肺部感染等并发症的发生率高^[32-33]，临床上很多外科医生不愿意应用，而只是采取单纯后路复位固定手术，这也是导致有些难复性寰枢椎脱位患者手术复位效果差而需二次翻修的原因之一。枢椎支点螺钉的设计增加了单纯后路钉棒固定系统的复位能力，在一定程度上提高了单纯后路手术的复位成功率，降低需经口松解操作的患者比例，减少并发症，降低前后路联合手术对患者造成的创伤。目前在临床上只初步应用了钉槽底部加高2 mm的枢椎支点螺钉，理论上钉槽底部越高能提供的复位力量越大，但是后路钉棒系统本身必然存在可以承受最大复位力量的极限，故仍需进一步相关的生物力学研究及与普通椎弓根螺钉的对比研究，以获得最佳的设计优化。

总之，枢椎支点螺钉应用于后路钉棒复位固定融合术中治疗寰枢椎脱位的临床初步效果满意，具有一定的复位优势，应用前景广阔，但仍需更多病例及长期随访的进一步研究，以更加详细地评估其临床效果。

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

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