双侧椎弓根螺钉置入内固定修复腰椎间盘突出：椎间高度恢复的影像学评估

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2015.26.018

摘要/Abstract

摘要：

背景：腰椎融合是治疗腰椎滑脱、腰椎管狭窄或伴畸形的常规有效措施。目前双侧椎弓根螺钉置入内固定是公认为处理各类脊柱疾病的标准方案，其具有生物力学及临床优势。
目的：从影像学角度评估双侧椎弓根螺钉置入内固定修复腰椎间盘突出症恢复椎间高度的效果。
方法：回顾性分析42例腰椎间盘突出症患者的临床资料，均采用双侧椎弓根螺钉置入内固定治疗。螺钉置入前、置入后即刻及置入后1个月分别进行疼痛评估(下腰痛日本骨科协会评分、目测类比评分)。随访时影像学检查常规X射线摄片(包括腰椎正侧位片)及MRI，并采用CT验证螺钉置入及并发症发生情况。
结果与结论：42例患者均获得随访，随访时间3-6个月。与螺钉置入前比较，置入后即刻JOA评分和目测类比评分均有显著改善(P < 0.01)；但置入后1个月与置入后即刻JOA评分差异无显著性意义(P > 0.05)。置入后即刻及置入后1个月时椎间盘高度均显著高于置入前(P < 0.01)。全部病例固定后症状均减轻，生活质量提高，1个月后X射线及CT提示内固定螺钉无松动、断裂、移位，椎间高度恢复较好。全部患者均未见不良事件发生。提示双侧椎弓根螺钉置入内固定修复腰椎间盘突出症可有效恢复椎间高度，改善临床症状，具有生物力学及临床优势。

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, 椎弓根螺钉, 双侧, 腰椎间盘突出症, 腰椎退行性变, 内固定, 椎间狭窄, 椎间高度, 影像学评估

Abstract:

BACKGROUND: Lumbar fusion is a conventional effective measure to treat spondylolisthesis, spinal stenosis or with deformity. Bilateral pedicle screw fixation is recognized as the standard treatment for various spinal disorders, and has biomechanical and clinical advantages.
OBJECTIVE: To evaluate the effects of bilateral pedicle screw fixation in the repair of lumbar disc herniation to restore disc height from the angle of imaging.
METHODS: Clinical data of 42 patients with lumbar disc herniation were retrospectively analyzed. They all received bilateral pedicle screw fixation. Pain was evaluated before implantation, immediately and 1 month after implantation using Japanese Orthopaedic Association score of lower back pain and visual analog scale score. X-ray including anteriorposterior and lateral films of lumbar spine and MRI were used. CT was utilized to verify screw placement conditions and complications.
RESULTS AND CONCLUSION: A total of 42 patients were followed up for 3-6 months. Compared with pre-implantation, Japanese Orthopaedic Association score and visual analog scale score were significantly improved immediately after implantation (P < 0.01). There was no significant difference in Japanese Orthopaedic Association score between 1 month and immediately after implantation (P > 0.05). The height of intervertebral
discs was significantly higher immediately and 1 month after implantation than pre-implantation (P < 0.01). The symptoms were lessened after fixation in all cases, and their qualities of life elevated. At 1 month, X-ray films and CT images revealed that no screw loosening, breakage or displacement occurred. The height of intervertebral discs was perfectly restored. No adverse events appeared in patients. These data indicate that bilateral pedicle screw fixation for lumbar intervertebral disc herniation can effectively restore the height of intervertebral discs, improve clinical symptoms and have biological and clinical superiority.

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: Lumbar Vertebrae, Intervertebral Disk Displacement, Internal Fixators, Follow-Up Studies

中图分类号:

R318

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Xu De-li, Lin Hao, Tao Hai-ying. Bilateral lumbar pedicle screw fixation for lumbar intervertebral disc herniation: recovery of the height of intervertebral discs [J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2015, 19(26): 4191-4196.

图/表（结果） 4

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引言

腰椎间盘突出症是较为常见的疾患之一，尤其是髓核，有不同程度的退行性改变后，可导致相邻脊神经根遭受刺激或压迫，从而产生腰部疼痛，一侧下肢或双下肢麻木、疼痛等一系列临床症状，腰椎间盘突出症以L_4-5、L₅-S₁发病率最高^[1-2]。保守治疗是治疗腰椎间盘突出症的基本疗法，对于合并有明显腰椎不稳定的腰椎间盘突出患者，手术时需要切除突出的椎间盘、扩大狭窄的神经根管以解除对腰神经根的压迫，同时需要选用适当的内固定结合植骨融合的方法，恢复脊柱的稳定性，从而解除不稳定因素刺激压迫腰神经根而引起的腰腿痛症状。或者手术减压范围较大，术后可能会引起腰椎不稳定，要考虑做内固定治疗。但由于椎间盘为脊柱运动单元的生物力学稳定装置，学者认为椎间盘切除后节段不稳为残余腰痛和椎间盘突出复发的危险因素_[3]。目前有多种融合技术，包括后路腰椎椎体间植骨融合、经腰椎间孔入路腰椎椎间植骨融合，这些新技术融合了原发性椎间盘突出节段。

椎弓根螺钉技术由于其在脊柱三柱固定生物力学方面的优越性，使得它在脊柱外科手术中被广泛应用。随着医学影像学和计算机辅助技术及内窥镜技术相结合，它开始被更多地应用于腰椎滑脱、脊柱骨折、慢性下腰痛、脊柱肿瘤的外科诊断和治疗，在恢复椎间高度、维持脊柱生理弯曲体现出了一定优势_[4-5]，目前它已经逐渐成为微创脊柱外科的基本技术手段之一。

单纯X射线平片不能直接反映是否存在椎间盘突出，但X射线片上有时可见椎间隙变窄、椎体边缘增生等退行性改变，是一种间接的提示，部分患者可以有脊柱偏斜、脊柱侧凸。CT检查可较清楚地显示椎间盘突出的部位、大小、形态以及病变，对本病有较大的诊断价值，目前已普遍采用_[6-7]。MRI无放射性损害，对腰椎间盘突出症的诊断具有重要意义。MRI不仅可以全面地观察腰椎间盘是否病变，并通过不同层面的矢状面影像及所累及椎间盘的横切位影像，清晰地显示椎间盘突出的形态及其与周围组织的关系，另外可鉴别是否存在椎管内其他占位性病变[8-9]。由于MRI对不同成分的软组织及液体有高度分辨率，因此可观察椎间盘变性及不同程度的突出。

文章采用以上3种检查方法对腰椎间盘突出患者进行诊断及临床观察，并对双侧椎弓根螺钉置入修复椎间盘突出进行影像学评估。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

设计：回顾性病例分析。
时间及地点：于2010年11月至2014年10月在武汉大学湖北省人民医院骨科完成。
对象：纳入收治的腰椎间盘突出症患者42例，男23例，女19例；年龄29-72岁；病程6个月-10年，均为反复腰痛或腰痛伴一侧坐骨神经放射痛，或腰痛伴典型的神经原性跛行，节段：L₃-L₄ 7例，L₄-L₅ 22例，L5-S1 13例。
适应证：①症状严重，影响正常生活，经保守治疗3-6个月无效者。②出现马尾综合征伴有明显神经功能损害，腿痛及麻木的难忍程度大于腰痛程度者。③合并腰椎峡部裂及腰椎滑脱或腰椎不稳者，伴有严重间歇性跛行。④有腰椎管狭窄症或CT显示椎管狭窄症。⑤高位腰椎间盘突出症，极外侧腰椎间盘突出症，伴有软骨板破裂者。
诊断标准：行腰椎X射线平片、过伸过屈位片、CT和MRI检查明确诊断^[10]，病变椎间隙高度下降、椎间盘向四周膨出、部分病例病变椎间盘有真空症样改变。
纳入标准：①下腰椎单节段病变。②伴同侧骨赘形成或侧隐窝狭窄、椎间高度丢失者。③经严格保守治疗3个月症状不缓解甚至加重。④所有患者均签署知情同意书，试验方案经过医学伦理委员会批准。
排除标准：①既往有椎间盘手术史。②合并有不能耐受手术的严重基础疾病。③合并脊柱其他疾病。
材料：椎弓根螺钉内固定系统购于武汉德骼拜尔外科植进物有限公司，国食药监械(准)字2005第3460474号。该产品由椎弓根钉、椎体钉(或角度钉)、螺纹棒(或调节套筒)、钩、连接棒组成。材料采用Ti6Al4V钛合金。生物相容性良好，临床应用多年未见不良反应。
方法：
治疗前准备：所有患者常规行血象指标、肝肾功能检查，心电图以及脊柱X射线平片了解患者重要脏器的功能情况以及有无手术禁忌证。
腰椎间盘突出位置及诊断：患者取仰卧位，双下肢屈曲呈一定角度，采用日本东芝64排螺旋CT扫描仪，常规对L₃-L₄，L₄-L₅，L₅-S₁椎间盘行横断扫描，扫描条件：通过矩阵512×512，层距5.0 mm，120 kV，251 mA，1.0 s，
窗宽300-400，根据腰椎多排螺旋CT及腰椎X射线正侧位片测量拟固定节段椎板关节突钉道长度、椎板厚度、椎板外斜角、椎板下倾角等参数作为术中操作参考文献[5]，见图1。

双侧椎弓根螺钉置入方法：均采用全麻，取俯卧位。充分显露病变椎棘突，椎板，双侧小关节突和横突根部人字嵴。采用“人字嵴顶点法”在相应腰椎峡部有一隆起的峡部嵴与上关节突跟部后外侧的副突嵴汇合处，设置椎弓根钉进钉处[11]。剥离双侧竖脊肌，保留棘上和棘间韧带, 显露椎板及关节突关节，经两侧扩大椎板间隙入路行椎管减压，咬骨钳咬除切开的黄韧带及部分上下椎板，髓核钳及刮匙取除病变椎间隙内的髓核，在瞄准器引导下经一侧棘突基底经对侧椎板、下关节突、下位椎体上关节突至横突钻入导针，对应完成病变节段双侧经椎弓根钻孔、放入4枚椎弓根螺钉，安装连接杆，加压并锁紧椎弓根螺钉内固定系统。双侧小关节面及对侧上下椎板骨皮质咬除或从髂后上棘取髂骨咬成碎骨块，进行椎间植骨融合。置入后24-48 h常规拔除硬膜外负压引流管，常规应用抗生素、止血药、激素及脱水剂等药物，第1天可以翻身，置入后约1周逐渐下地活动，胸腰护具保护3个月。
疗效评价：螺钉置入前、置入后即刻及置入后1个月分别进行疼痛评估。
下腰痛日本骨科协会(Japanese Orthopaedic Association，JOA)评分：满分29分，< 10分为差；10-15分中度；16-24良好；25-29为优。
目测类比疼痛评分中“0”分代表无痛，“10”分代表难以忍受的最剧烈的疼痛，让患者根据自己的疼痛评出分数。
主要观察指标：螺钉置入前后分别进行疼痛评估。随访时影像学检查常规X射线摄片(包括腰椎正侧位片)及MRI，所有患者行CT来验证螺钉置入情况，以示椎弓根钉位置，内置无物是否有松动、断裂等并发症。
统计学分析：由第一作者采用SPSS 13.0统计软件对螺钉置入前、后进行JOA评分及目测类比评分统计，计量资料以x(_)±s表示，采用t 检验，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

众所周知，腰椎间盘在脊柱的负荷与运动中承受强大的压应力，随着年龄的增长，椎间盘开始退变并构成腰椎间盘突出症的基本病因，引起腰椎间盘突出症的诱发因素较为复杂，临床上关于腰椎间盘突出的治疗方法也较为多见。近年来出现了许多新的手术治疗方案，治疗的目的大多是通过融合重建脊柱的稳定性^[12-13]，减少病变节段的活动，减轻或消除患者的疼痛，并防止脊柱畸形的进一步发展。

至1993年“三柱学说”以来，人们对于脊柱稳定性有了进一步研究，椎弓根螺钉作为一种重要的脊柱稳定技术逐渐应用于临床，目前临床上使用椎弓根螺钉治疗腰椎退行性变，主要在于椎弓根螺钉钉棒系统的稳定性^[14-15]。在下腰椎病变采用椎弓根螺钉内固定并植骨融合的治疗方式中，椎弓根螺钉所发挥的作用为：①增强病变节段的稳定性。②为病变节段提供静力环境，创造有利于植骨融合的条件，维持椎间高度。

近年来，国内很多学者在单侧椎弓根螺钉固定腰椎间盘突出方面做了一系列研究，谭健等^[16]回顾性分析16例高位腰椎间盘突出症患者临床资料，均采用经椎间孔行腰椎间融合单侧椎弓根螺钉固定治疗，随访12-52个月所有患者均无神经损伤和脑脊液漏并发症发生，优良率为93.75%，末次随访时行X射线检查，均无内固定失效和椎间不融合发生。认为经椎间孔行腰椎间融合联合单侧椎弓根螺钉固定术治疗高位腰椎间盘突出症疗效满意，具有创伤小、并发症少、费用低的优点。王刚等^[17]采用单侧固定椎间融合治疗极外侧型腰椎间盘突出症16例，随访3-36个月患者伤口均愈合良好，无围手术期并发症、随访期并发症发生。所有患者的神经功能均有不同程度的恢复，末次随访时JOA评分与术前比较明显改善，ODI比术前有明显降低。认为采用单侧固定椎间植骨融合手术治疗极外侧型腰椎间盘突出症，增加了融合节段的即刻稳定性，恢复和维持了椎问高度。刘立华等^[18]分析单侧椎弓根螺钉内固定结合cage植骨融合治疗椎间盘突出症合并腰椎失稳患者32例，随访6-24个月优21例，良7例，中4例，差0例，优良率为87.5%，复查DR及CT片显示椎弓根螺钉、Cage位置良好，螺钉无松动及断钉现象、Cage亦无松动或移位，全部病例植骨融合。

单侧椎弓根螺钉固定即可椎间的轴向压力载荷，又分担了椎弓根螺钉的应力，使脊柱前、中柱稳定性提高，而椎弓根螺钉又有效控制了节段间的伸、屈运动^[19]，使脊柱的后柱稳定，符合Denis三柱理论，避免应力遮挡导致的融合椎体骨量丢失及临近节段的加速退变，从而稳定椎体，减缓退行性疾病的复发。

临床很多学者认为单侧椎弓根螺钉固定减少了椎体手术一半显露时间，出血少，固定时间短，同时保留了棘突、棘上、棘间韧带等后部结构，对脊柱破坏小，稳定性高，对神经根和硬膜囊干扰小^[20-22]。但双侧椎弓根螺钉固定融合被公认为处理各类脊柱疾病的标准方案，其具有生物力学及临床优势^[23]，双侧椎板关节突螺钉固定联合椎间融合器置入具有与双侧椎弓根螺钉固定联合椎间融合器置入相同的力学稳定性，增加脊柱的稳定性。王斌等^[24]比较了单侧和双侧椎弓根螺钉内固定治疗腰椎间盘突出症的临床疗效，随访过程中两组病例均未出现螺钉松动、移位、断裂等现象，亦未发现椎间融合器移位或沉陷。两组病例末次随访时目测类比评分、ODI、术后改善率及融合率差异均无显著性意义(P > 0.05)。认为采用单侧椎弓根螺钉内固定较之采用双侧椎弓根螺钉内固定可以取得同样满意的临床疗效。何蔚等^[25]通过新鲜成人尸体标本生物力学测量分析了腰椎间盘双侧/单侧椎弓根螺钉固定和单枚融合器椎间融合差异，结果发现双侧椎弓根螺钉固定和单枚融合器融合在各项指标测量方面与单侧差异无显著性意义，说明单侧固定与双侧固定都能使腰椎获得良好的稳定性。

本试验采用了双侧椎弓根螺钉置入内固定的方法治疗腰椎间盘突出症，患者切除突出椎间盘组织的同时需行相应节段的融合术，通过影像学手段评估结果显示，减压效果良好、并维持脊柱的稳定性、融合未见任何并发症。但本试验只是单一样本纵向观察，没能采用与单侧椎弓根螺钉对照比较，随访时间较短，因此具有一定局限性^[26-27]。

本试验纳入病例采用腰椎间盘突出症融合，通过椎板切除和关节突关节大部切除，有效的解除了同时合并的中央管狭窄和侧隐窝狭窄，使硬膜囊和神经根有了缓冲空间，为切除前方巨大椎间盘组织创造了条件，对高位腰椎间盘突出者和合并马尾综合征者意义尤大[28-29]；另外，椎间盘组织切除彻底，椎间植骨融合恢复椎间高度，重建前、中柱稳定性，更符合生物力学要求，融合率高[30-32]；椎板和关节突关节切除所得减压骨即可满足椎间植骨的需求，无需其他部位取材，更具有良好的融合效果[33-34]。

本试验采用影像学做为腰椎间盘突出内固定疗效的主要评估手段，腰椎间盘突出症的影像学特征比较明显，由于在椎间盘变性基础上的髓核疝出，其X射线表现及CT/MRI表现有其基本特性。X射线平片以腰椎间隙不均匀变窄、椎体边缘骨质增生以及Schmorls结节有其特征[35]，本试验患者术前正侧位及过屈过伸侧位均有体现；而CT表现更具有特征，轴状面易见椎间盘后缘局限性突起。其MRI表现T1加权象信号强度与高信号强度的硬膜外脂肪及低信号强度的硬膜囊形成鲜明对比，为诊断意义及预后评估的最佳手段。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