经伤椎置钉并人工骨复合物修复胸腰椎骨折：伤椎高度及Cobb角评价

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2015.26.013

摘要/Abstract

摘要：

背景：胸腰椎体骨折传统的治疗方法为经后路短节段椎弓根钉内固定，该方法主要通过撑开复位机制，利用伤椎周围软组织的牵拉，能使移位骨块复位，恢复椎体的外形和高度。但通过长期随访发现，部分病例存在伤椎椎体前缘高度丢失、脊柱Cobb角矫正度的丢失，椎弓根钉断裂、松动等并发症。
目的：探讨经伤椎置钉并植入人工骨复合物对胸腰椎骨折的修复效果，并与常规椎弓根内固定进行对比。
方法：选取烟台山医院2011年3月至2014年5月收治的80例胸腰椎骨折患者，随机分为两组，试验组实施经伤椎置钉并植入人工骨复合物，对照组实施常规椎弓根内固定。记录两组患者治疗前、治疗后6个月疼痛目测类比评分，评价治疗后疼痛缓解情况；测量两组患者治疗前、治疗后1，12个月的伤椎椎体高度(上下正常椎体前缘高度与伤椎前缘高度和的平均值之比乘以100%)和矢状面Cobb角(以X射线片矢状面测量)。治疗后6个月根据国内外常用的用的分级式评价标准，对患者的预后进行评价，分为基本治愈、显效、有效、无效。
结果与结论：治疗后6个月，试验组及对照组疼痛目测类比评分分别为2.4分和3.7分，差异有显著性意义 (P < 0.05)。治疗前两组患者在伤椎高度和Cobb角方面对比，差异无显著性意义(P > 0.05)；治疗后1，12月伤椎高度、Cobb角对比，试验组优于对照组(P < 0.05)。治疗后6个月，试验组患者治疗有效率为90%，对照组为73%，两组差异有显著性意义(P < 0.05)。提示经伤椎置钉并植入人工骨复合物修复胸腰椎骨折可固定骨折处复位，有效恢复受伤椎体高度，防止治疗后出现Cobb角丢失，从而提高治疗有效率。

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, 胸腰椎骨折, 置钉, 人工骨复合物, 伤椎高度, Cobb角

Abstract:

BACKGROUND: The traditional treatment for thoracolumbar vertebral fractures is posterior short-segment pedicle screw fixation. This method uses vertebral soft tissue stretch through distraction reduction mechanism, makes shift bone reset, and restores shape and height of vertebral body. Long-term follow-up found that part of cases experience complications such as vertebral height loss, loss of spinal correction of Cobb angle, the pedicle screw breakage and loosening.
OBJECTIVE: To explore clinical effects of pedicle screw fixation combined with the implantation of artificial bone composite for the treatment of thoracolumbar fractures, and to compare with conventional pedicle screw.
METHODS: A total of 80 patients with thoracolumbar fractures, who were treated in the Yantaishan Hospital from March 2011 to May 2014, were randomly divided into two groups. In the experimental group, patients received pedicle screw fixation combined with the implantation of artificial bone composite. In the control group, patients received routine pedicle fixation. Pain visual analog scale score was evaluated before treatment and at 6 months after treatment in patients of both groups, and easement of pain was evaluated after treatment. Vertebral body height (normal anterior flange height and up and down the front cone height and the ratio of the average multiplied by 100%) and sagittal Cobb angle (sagittal measurements of X-ray film) were measured in patients of both groups before treatment and at 1 and 12 months after treatment. According to conventional hierarchical evaluation criteria used all over the world, prognosis was assessed at 6 months after treatment, including basic cure, powerfully, effectively, and invalid.
RESULTS AND CONCLUSION: At 6 months after treatment, significant differences in pain visual analog scale scores were detected in the experimental group (2.4 points) and control group (3.7 points) (P < 0.05). No significant difference in height of the injured vertebra and Cobb angle was detected between the two groups before treatment (P > 0.05). The height of the injured vertebra and Cobb angle were better in the experimental group compared with the control group at 1 and 12 months after treatment (P < 0.05). Significant differences in treatment efficiency were detectable between the experimental group (90%) and the control group (73%) at 6 months after treatment (P < 0.05). These data indicate that pedicle screw fixation combined with the implantation of artificial bone composite in the treatment of thoracolumbar fractures can be used to fix fracture reduction, effectively restore height of injured vertebral body, prevent postoperative Cobb angle loss, and improve the treatment efficiency.

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: Thoracic Vertebrae, Lumbar Vertebrae, Fractures, Bone, Bone Nails, Fracture Fixation

中图分类号:

R318

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Wang Jian-hang, Sun Tao, Jiang Hai-ping. Pedicle screw fixation combined with implantation of artificial bone composite for thoracolumbar fractures: vertebral height and Cobb angle[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2015, 19(26): 4164-4168.

图/表（结果） 4

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引言

材料方法

设计：随机对照试验。
时间及地点：于2011年3月至2014年5月在烟台山医院完成。
对象：选取烟台山医院2011年3月至2014年5月收治的80例胸腰椎骨折患者，其中男48例，女32例；年龄21-63.5岁，平均43.3岁；伤后至手术时间为3-7 d。致伤原因：高处坠落伤26例，重物压伤12例，交通事故伤42例；骨折部位：L₁椎体28例，L₂椎体10例，L₃椎体3例，T₁₁椎体8例，T12椎体31例；脊髓神经功能定按Frankel分级标准^[12-13]：C级4例，D级31例，E级45例；所有患者均有腰痛感觉，目测类比评分为6-10分，平均8.7分。
纳入标准：①胸腰椎患者。②患者对治疗方案知情同意。③行经伤椎置钉并植入人工骨或椎弓根内固定治疗。④病例资料完整。
排除标准：①患者2个节段及以上椎体骨折、脊髓神经功能损伤严重(Frankel分级为A级和B级)、胸腰椎骨折脱位。②患者双侧椎弓根破裂。
将所有患者按随机数字表法分为试验组和对照组，每组40例，试验组实施经伤椎置钉并植入人工骨复合物，对照组患者实施常规方法椎弓根内固定。
材料：试验中所使用椎弓根螺钉生产厂家为百仕通医药有限公司，其材质为钛合金，型号为56-2001锁定帽，具有较好的抗氧化性及腐蚀性。该材料不被腐蚀且对生物体不产生毒副作用的特性与能力。其抗性主要涵盖了细胞吸附性、无抑制细胞生长性、细胞激活性、抗细胞原生质转化性、抗类症性、无抗原性、无诱变性、无致癌性、无致畸性等，以及血液相容性，如抗血小板血栓形成、抗凝血性、抗溶血性、抗白血细胞减少性、抗补体系统亢进性、抗血浆蛋白吸附性和抗细胞因子吸附性等。
Β-磷酸三钙人工骨生产厂家为 Switzerland Synthes GmbH，其结构特性和生物力学特征更接近松质骨结构，具有三维立体多孔结构，钙磷成分与正常骨无机成分相似，有良好的骨传导能力及生物相容性，有利于细胞的渗入及发育成骨，能作为骨髓干细胞的良好载体。Β-磷酸三钙人工骨易于吸收，可以完全生物降解，利于新生骨长入^[14]。
方法：
试验组修复方法：对试验组患者实施全麻后，使患者俯卧于脊柱手术托架上，为避免压迫，腹部悬空。通过C型臂X射线机透视确定手术节段，以骨折段为重的后面正中处作为切口，依次切开关节的突关节和双侧椎板，在伤椎临近上、下椎椎弓根置入4枚螺钉，置入长度以进入椎体80%为好。确认完好后，置入椎弓根螺钉，钉棒预弯的弧度依据患者的生理弧度加Cobb角。安装连接棒，一端锁固，逐个撑开间隙、锁固。C型臂X射线机监视Cobb角恢复情况、椎体高度及伤椎后缘骨块复位情况。复位满意后，取出伤椎椎骨根螺钉及一侧连接棒，C型臂X射线机监视下由伤椎椎弓根通道注入调成糊状的β-磷酸三钙人工骨。螺钉重新置入，然后依次安装纵棒、撑开、锁固。术中C型臂X射线机确认椎弓根螺钉锁固、位置良好，伤椎高度恢复良好。最后依次闭合筋膜切口和皮肤切口。
对照组修复方法：对照组患者实施常规治疗方法椎弓根内固定，首先全身麻醉，取俯卧位，以伤椎为中心做后正中的切口，显露出伤椎和椎板，确定椎骨根，置入螺钉，复位固定，之后用患者的椎板碎骨进行横突间的植骨融合。
两组患者手术结束后，为预防感染，进行抗生素治疗，同时严密监控两组患者的治疗过程，确保患者生命体征的稳定性^[4-5]。
主要观察指标：记录两组患者治疗前、治疗后6个月目测类比评分、手术时间及失血量，通过目测类比评分评价治疗后疼痛缓解情况。目测类比评分评估标准：0-10分，0分：无痛；3分以下：有轻微的疼痛；4-6分：患者疼痛并影响睡眠，尚能忍受；7-10分：患者有渐强烈的疼痛，疼痛难忍。
测量两组患者治疗前、治疗后1个月及治疗后12个月的伤椎椎体高度(上下正常椎体前缘高度与伤椎前缘高度和的平均值之比乘以100%)和矢状面Cobb角(以X射线片矢状面测量)。
治疗后6个月对患者的预后进行评价，分为基本治愈、显效、有效、无效。基本治愈：患者骨折处愈合，疼痛缓解，体征和症状消失。显效：骨折处有较大程度的愈合，疼痛缓解明显，体征和症状明显消失。有效：骨折处有所愈合，疼痛缓解，体征和症状有所消失。无效：骨折处无愈合，且有加重趋势，疼痛无缓解，体征和症状无消失。
统计学分析：数据处理采用SPSS 10.0软件，计量资料采用t 检验，计数资料采用χ2检验，P < 0.05表示差异有显著性意义。

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讨论

胸腰段是位于活动度大的腰椎和相对固定的胸椎交汇处，是应力集中的部位，易发生骨折疾病，给患者带来极大的痛苦。损伤的稳定程度与脊柱所承受的生理载荷应力有关，临床中发生的胸腰椎骨折大部分属于A型和B1、B2型，其共同特点是伤椎的前柱高度短缩，后柱相对延长，前柱承受压缩应力，后柱承受牵张应力，符合脊柱的生物力学^[15]。根据生物原理，经后路椎弓根螺钉内固定已成为治疗胸腰椎骨折的一种理想有效方法，后路椎弓根螺钉内固定具有三维矫正和三柱固定稳定作用，能使伤椎压缩高度和矢状面成角获得良好恢复。跨节段椎弓根螺钉内固定容易出现矫正角度丢失及后凸畸形等并发症^[16-18]。采用伤椎置钉克服了传统后路置钉出现的弊端，并能获得较好的即时复位效果。本院采用经伤椎置钉并植入人工骨取得了较好的临床效果。

经伤椎置钉主要通过伤椎骨固定纵向撑开恢复椎体高度，同时结合固定杆间的撑开、压缩、上下相邻椎弓根置入的螺钉，还可使前纵韧带被牵张突入椎管内的骨块复位。另外脊柱生理弧度与预弯后固定棒的放置方向相反，可提供一个复位杠杆支点，加上两端螺钉向后产生的牵引力，可有效恢复移位、压缩、变形的椎体，提高椎体的抗应力能力，增强脊柱的稳定性。相对于传统的后路固定技术，经伤椎置钉可改善螺钉的应力分布，减少4钉承受的抗弯矩负载力，降低平行四边形的效应，使稳定性增加^[19-22]，保证和维护了脊柱正常序列和形态，避免了术后出现Cobb角丢失及凸畸形状况，内固定失败发生率降低^[23-24]。

胸腰椎骨折经过经伤椎置钉后，恢复了伤椎的高度，但长期临床研究表明，术后椎体内逐步出现椎体高度丢失、“空壳”现象、钉棒断裂现象，认为是由于缺乏充分、有效的植骨、融合导致的^[25-27]。通过人工植骨可恢复椎体内骨小梁支架结构，形成伤椎体蛋壳样改变^[28-29]，使蛋壳样骨缺损愈合，利于前柱的重建，维持已矫正好的椎体高度，分担内固定承受的应力，避免出现断裂、松动等现象。人工骨作为一种良好的植骨材料来源广泛，本院采用的β-磷酸三钙人工骨具有三维立体结构，从生物力学特征和结构特性方面与松质骨成分非常接近，正常骨无机成分与磷酸成分相似，有良好的生物相容性及骨传导能力，利于发育成骨及细胞的渗入，同时该物质易于吸收，可以完全生物降解，利于新生骨的长入。

修复手术过程中，患者俯卧位于脊柱支架托，腹部悬空，放低支架腰桥，使胸腰段处于紧张的生理前凸力学环境，椎体前柱的压缩及后凸畸形能自动通过体位得到部分复位及矫正，加之利用钉棒的顶推及牵拉，可使伤椎得到有效恢复。螺钉应选用短钉，钉尾稍高于相邻的上下螺钉，这样可增加顶推力度。对于是否椎板减压应根据术前有无神经症状及椎管变形受压情况决定。临床实践证明，经伤椎置钉并植入人工骨复合物治疗胸腰椎骨折可固定骨折处复位，有效恢复受伤椎体高度，防止术后出现Cobb角丢失，提高患者治疗的有效率，值得临床推广应用。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