经皮椎弓根螺钉内固定并伤椎单侧置钉修复单节段胸腰椎骨折

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2016.53.015

摘要/Abstract

摘要：

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文题释义：

经皮椎弓根螺钉内固定修复胸腰椎骨折：可分为2种手术方案：单纯固定伤椎上下正常椎体和固定伤椎上下正常椎体的同时固定伤椎，目前关于上述两种手术方案那种治疗效果最优尚存缺乏高质量的研究。部分学者认为，单纯固定伤椎上下正常椎体易产生“悬挂效应”及“平行四边形效应”，造成矫正度丢失、邻近节段退变等问题，但也有学者认为伤椎置入椎弓根螺钉固定缺乏理论依据，并且手术风险极高。

伤椎置入椎弓根螺钉的优点：①提供良好的三点固定，降低内固定系统的悬挂效应，减少后凸的形成；②降低平行四边形效应，增加稳定性；③避免对正常椎间盘的牵张，有利于伤椎形态的恢复；④分散钉杆连接的应力。

摘要

背景：研究表明，经皮椎弓根螺钉内固定治疗胸腰椎骨折可以获得较好的治疗效果，但对于伤椎是否置入螺钉及单侧还是双侧置入尚存在争议。

目的：观察经皮椎弓根螺钉内固定并伤椎单侧置钉治疗单节段胸腰椎骨折的效果。

方法：纳入单节段胸腰椎骨折患者21例，其中男16例，女5例，涉及T₁₁ 2例、T₁₂ 4例、L₁ 13例、L₂ 2例，均行经皮椎弓根螺钉内固定并伤椎单侧置钉治疗。随访观察治疗前后的目测类比评分、腰椎功能JOA评分、Cobb角及并发症。

结果与结论：①目测类比评分：患者治疗后1周、3个月、6个月、12个月的目测类比评分均低于治疗前(P < 0.001)，治疗后1周的目测类比评分明显低于治疗后3，6，12个月(P < 0.001)；治疗后3，6，12个月目测类比评分比较差异无显著性意义；②腰椎功能：患者治疗后1周、12个月的JOA评分均高于治疗前(P < 0.001)，治疗后12个月的JOA评分高于治疗后1周(P < 0.001)；③Cobb角：患者治疗后1周、12个月的Cobb角均低于治疗前(P < 0.001)，治疗后1周、12个月的Cobb角比较差异无显著性意义；④并发症：治疗中及治疗后均未发生任何并发症；⑤结果表明：经皮椎弓根螺钉内固定并伤椎单侧置钉治疗单节段胸腰椎骨折可快速矫正后凸畸形，改善胸腰椎功能，快速缓解患者腰背部疼痛，具有较高的安全性。

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: 0000-0003-4115-7234(杨刘柱)

关键词: 骨科植入物, 脊柱植入物, 椎弓根螺钉, 胸椎, 腰椎, 骨折, 伤椎单侧置钉, 微创

Abstract:

BACKGROUND: Studies have shown that percutaneous pedicle screw internal fixation for treatment of thoracolumbar fracture has got good clinical results, but for the injured vertebra body, whether pedicle screw should be implanted in injured vertebra body and unilateral or bilateral implanting screw is still controversial.

OBJECTIVE: To investigate the clinical efficacy of the percutaneous pedicle screw internal fixation combined with pedicle screw implanting in injured vertebra body for treatment of single segment of thoracolumbar fracture.

METHODS: Totally 21 patients with single segment thoracolumbar fractures were treated by the percutaneous pedicle screw internal fixation combined with pedicle screw implanting in injured vertebra body, including 16 males and 5 females. There were T₁₁ in 2 cases, T₁₂ in 4 cases, L₁ in 13 cases, and L₂ in 2 cases. The Visual Analog Scale scores (VAS), the Japanese Orthopaedic Association (JOA) disability scores and Cobb’s angle were recorded preoperatively and postoperatively. In addition, complications were also recorded.

RESULTS AND CONCLUSION: (1) The VAS scores at 1 week and 3, 6 and 12 months after treatment were significantly lower than those before surgery (P < 0.001). In addition, VAS scores were lower at 1 week than that at postoperative 3, 6, 12 months (P < 0.001). No significant difference in VAS scores was detected at postoperative 3, 6, 12 months. (2) Lumbar function: JOA scores were significantly higher at postoperative 1 week and 12 months than those before treatment (P < 0.001), and the postoperative JOA scores were significantly higher at 12 months than at postoperative 1 week (P < 0.001). (3) Cobb’s angle was significantly smaller at 1 week and 12 months after surgery than that before treatment (P < 0.001). No significant difference in Cobb’s angle was detectable at 1 week and 12 months after surgery. (4) No complications were found. (5) These results suggest that the percutaneous pedicle screw internal fixation combined with pedicle screw implanting in injured vertebra body for single segment of thoracolumbar fracture can correct kyphosis, improve the thoracolumbar motion, quickly relieve patient’s back pain, and is very safe.

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: Spine, Internal Fixators, Tissue Engineering

中图分类号:

R318

李瑞龙，张强，杨刘柱，罗谨，黄文，冯良恩，粟谋，梁大弟. 经皮椎弓根螺钉内固定并伤椎单侧置钉修复单节段胸腰椎骨折[J]. 中国组织工程研究, 2016, 20(53): 8004-8009.

Li Rui-long, Zhang Qiang, Yang Liu-zhu, Luo Jin, Huang Wen, Feng Liang-en, Su Mou, Liang Da-di . Percutaneous pedicle screw internal fixation combined with pedicle screw implanting in injured vertebra body for treating single segment of thoracolumbar fracture[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2016, 20(53): 8004-8009.

图/表（结果） 1

2.1 参与者数量分析 按意向性分析处理，21例患者均完成治疗后12个月随访，进入结果分析。
2.2 螺钉置入情况 共有21例单节段胸腰椎骨折患者被纳入研究，其中男16例，女5例，年龄(42.5±8.48)岁；共有21个椎体骨折，涉及T₁₁2例、T₁₂4例、L₁13例、L₂2例；共置入105枚椎弓根螺钉，其中伤椎置入的万向椎弓根螺钉为21枚。

2.3 试验流程图 见图1。

2.4 治疗前后目测类比评分变化 治疗前目测类比评分最高，说明患者腰背部疼痛最为剧烈；行经皮椎弓根螺钉内固定并伤椎置钉治疗后，患者腰背部疼痛较治疗前明显减轻，治疗后1周、3个月、6个月及12个月目测类比评分均明显低于治疗前(t₁=22.07，P₁< 0.001；t₃=26.30，P₃< 0.001；t₆=31.78，P₆< 0.001；t₁₂=30.36，P₁₂< 0.001)；治疗后1周目测类比评分高于治疗后3，6，12个月(t₁_，₃=18.86，P₁_，₃ < 0.001；t₁_，₆=10.95，P₁_，₆ < 0.001；t₁_，₁₂=13.35，P₁_，₁₂<0.001)，这说明治疗后1周腰背部疼痛改善尚未达到最好；治疗后3，6，12个月目测类比评分比较差异无显著性意义(P > 0.05)，见图2，这说明治疗后腰背部疼痛缓解可以长期维持。

2.5 治疗前后JOA评分变化 治疗后不同时间点的JOA评分明显高于治疗前(t₁_周=-20.2，P₁< 0.001；t₁₂_个月= -30.56，P₁₂_个月<0.001)；治疗后1周JOA评分低于治疗后12个月(P₁₂< 0.001)，见图3，这说明治疗后1周患者的腰椎功能改善尚未达到最好，治疗后随时间的推移患者的腰椎功能逐渐改善。

2.6 治疗前后Cobb角变化 治疗后1周、12个月Cobb角明显低于治疗前(t₁=12.90，P₁< 0.001；t₁₂=11.97，P₁₂< 0.001)，治疗后1周Cobb角与治疗12个月比较差异无显著性意义(t=-2.06，P=0.053)，见图4，这说明经皮椎弓根螺钉内固定并伤椎置钉可快速矫正胸腰椎后凸畸形，且可以长时间维持腰椎的稳定性。

2.7 并发症 试验中，术中及术后未出现并发症。

2.8 典型病例 45岁男性患者，因车祸致L₁椎体压缩性骨折，治疗前目测类比评分为9，治疗前前JOA评分为10分，治疗前Cobb角为5°，行经皮椎弓根螺钉内固定并单侧伤椎置钉治疗，治疗后12个月目测类比评分为1，腰背疼痛较前明显减轻；治疗后12个月JOA评分为27分，治疗后12个月Cobb角为2°。患者治疗前后影像学图片见图5。

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引言

材料方法

1.1 设计 回顾性病例分析。

1.2 时间及地点 病例来源于贺州市人民医院脊柱骨病关节外科2009年8月至2015年6月行经皮椎弓根螺钉内固定并伤椎单侧置钉治疗的单节段胸腰椎骨折患者。

1.3 对象 纳入21例单节段胸腰椎骨折患者。

纳入标准：腰背部疼痛与伤椎分布具有一致性者；X射线检查提示有椎体骨折压缩程度≥ 1/3者；胸腰椎骨折不伴有神经损伤症状者；椎体骨折为外伤所致者；MRI检查提示骨折为新鲜者。

排除标准：胸腰椎骨折伴有神经损伤症状者；脊髓受压患者；病理性椎体压缩性骨折者；骨折伴脱位者；陈旧性骨折患者；患有严重的心脑血管疾病、血液系统疾病等患者；既往有腰背部疼痛病史者。

1.4 材料 文中所使用的经皮椎弓根螺钉内固定系统在以往研究中已做介绍^[3]，其由厦门大博颖精医疗器械有限公司提供，属于脊柱微创固定系统Ⅱ型，该系统内植物由螺钉、预弯钛棒和螺塞组成，通过系统辅助工具，小切口微创置入体内，起到对椎体压缩性骨折撑开复位及固定的作用，双蕊双线设计，提高螺钉强度和拧入速度，其材质为钛合金，其具有较好的耐腐蚀性及较高的强度，该内固定系统具有较好的组织相容性，在人体不会被腐蚀且不会产生毒副作用，比如致癌性、致畸等，有较高的强度，使置入椎体内的螺钉不容易疲劳断裂。

1.5 方法

螺钉置入方法：经皮椎弓根螺钉内固定的手术方法已在以往研究中介绍过^[3]，具体如下：全身麻醉后，患者俯卧于双横软垫上，使其处于过伸位，以利于骨折椎体复位，在C臂透视下定位病椎及上下椎的椎弓根体表投影，并根据定位网刻度线来标记穿刺部位，然后在椎弓根投影外缘做1.5 cm长纵形切口，切开皮肤、皮下组织、深筋膜并钝性分开肌纤维。以上关节突外缘与横突中线交点处为进针点，插入导针，在C臂透视下确定导针进针点位置的准确性，将导针沿常规进针方向穿刺到椎体中柱，正侧位透视确保导针位置准确。将导向套筒和空心扩张芯组合后沿导针插入，扩开肌纤维，压紧导向套筒使其齿尖棘在骨皮质上并固定，拔出扩张芯，用空心平突锥沿导针插入，磨开关节突皮质并生成开口孔道，沿导针用空心丝攻攻丝，拔出导针，将椎弓根钉与上钉器连接，插入导向套筒，并沿导向套筒内壁进入，钉尖进入开口孔道，按合适角度拧入椎弓根螺钉。伤椎单侧置钉的位置选择伤椎椎弓根较前清楚侧置入，置入的螺钉选择万向螺钉，以利于固定棒的顺利置入。选择长度合适的固定棒，预弯成合适弧度，固定棒固定在持棒器上，通过上位(或下位) 螺钉皮肤切口，用钉尾拉钩拉开切口，将固定棒插至椎旁肌深层，向下位(或上位) 椎弓根螺钉U 槽中穿插，直视下使固定棒置入椎弓根钉U形开口。连接同侧椎弓根螺钉，安装锁紧螺母。先拧紧一端螺母，用撑开加压器两臂分别经小切口垂直插入，两臂U槽骑跨于连接棒上，推动椎弓根钉沿连接棒移动，复位压缩的椎体及上下椎间隙，拧紧螺母进行固定。再次消毒穿刺部位，缝合皮肤切口，无菌敷料覆盖并用医学胶布固定。

术后处理：所有患者术前及术后均不使用抗生素，术后口服伤科接骨片(大连美罗中药厂有限公司)，4片/次，3次/d；静滴骨肽(50 mg/支，长春普华制药股份有限公司)100 mg/d + 9 g/L氯化化钠注射液(100 mL/瓶，四川科伦药业股份有限公司)100 mL/d；术后第1天所有患者均肌肉注射曲马多，以减轻穿刺部位伤口疼痛。术后3-7 d可戴腰围在下地活动。所有患者均在术后第1，2天行胸腰椎X射线检查，以明确螺钉置入情况。住院时间为术后7-9 d。

出院后处理：患者出院后要求戴腰围2个月，口服伤科接骨片，4片/次，3次/d，共治疗1个月。出院后3，6，12个月回院复查。

1.6 主要观察指标 ①目测类比评分：被用来评估患者腰背部疼痛情况，治疗前目测类比评分在入院时立即予以评估，治疗后1周目测类比评分在住院期间评估，治疗后3，6，12个月目测类比评分则通过电话或门诊随访获得。目测类比评分被分为0-10分，“0”分表示无腰背部疼痛；“10”表示非常剧烈的腰背部疼痛；②JOA评分：被用来评估患者术后腰椎功能改善情况，得分越高表示腰椎功能障碍越轻，治疗前及治疗后1周JOA评分住院期间评估，治疗后第12个月JOA评估则通过电话或门诊随访获得；③Cobb角：治疗前及治疗后1周、12个月Cobb角则通过对患者术前及术后不同研究时间点的胸腰椎X射线测量获得；④患者人口学统计，包括性别、年龄、骨折椎体分布情况及术后并发症。

1.7 统计学分析 使用SPSS 21.0(SPSS Inc，Chicago，IL，USA)进行统计学分析。术前及术后不同时间点的目测类比评分、JOA评分、Cobb角之间的比较采用配对t 检验，当P < 0.05时表示差异有显著性意义。

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讨论

胸腰椎骨折是脊柱骨折中最常见的类型，每年有超过16万例患者发生胸腰椎骨折^[10]。对于胸腰椎骨折传统上采用开放性手术治疗，但开放性手术存在出血多、创伤大、住院时间久等缺点，手术对患者的身体状况要求较高。随着脊柱外科技术的不断发展，脊柱微创技术在脊柱相关疾病的应用范围不断扩大^[11]，微创手术具有出血少、创伤小、绝大部分患者能耐受、住院时间短等特点。近年来，经皮椎弓根螺钉内固定被逐渐应用于临床治疗胸腰椎骨折，主要目的是尽可能减轻组织损伤及恢复脊柱稳定性^[11-12]。

在早期，经皮椎弓根螺钉内固定治疗胸腰椎骨折主要是行跨节段固定，即固定伤椎的上下椎体，而不固定伤椎，尽管该种固定方法也取得治疗较好的治疗效果^[1-2^，^13]，但部分学者认为可造成矫正度丢失、邻近节段退变等问题^[8]。但也有学者认为手术风险极高^[9]。叶劲等^[14]利用新鲜脊柱标本造模并进行生物力学研究发现，胸腰椎爆裂骨折经伤椎置入双侧或单侧螺钉，同时在上下椎体置入螺钉均可提供足够的生物力学稳定性，效果优于单纯跨节段固定。梁涛等^[15]通过采用新鲜猪胸腰椎标本研究发现，只要伤椎一侧终板及椎弓根完整，椎弓根螺钉即可通过伤椎的正常区域达到可靠固定，保证固定后的生物力学稳定性，此研究也证实了上述观点，选择正确的伤椎椎弓根置钉是安全，在整个研究中没有发现因伤椎置钉而带来的手术并发症。发现伤椎置入椎弓根后，可快速矫正胸腰椎的后凸畸形，Cobb角在治疗后1周和12个月分别矫正了13.42°、12.90°，尽管治疗后12个月Cobb角大于治疗后1周Cobb角，但两者相比较差异无显著性意义，这就说明治疗后伤椎体高度丢失较少。此外，治疗后1周目测类比评分大于治疗后3，6，12个月，可能的原因是：一方面穿刺部位的伤口没有愈合引起疼痛加重，另一方面是伤椎骨折尚未修复，伤椎受力时导致骨折的微运动而引起疼痛加重。此研究数据提示，经皮椎弓根螺钉内固定并伤椎单侧置钉治疗单节段胸腰椎骨折，可快速矫正后凸畸形，改善胸腰椎活动度，快速缓解患者腰背部疼痛，具有较高的安全性，这一研究结果和先前的研究结果具有一致性^[5^，^16-18]。

Freitag等^[19]通过生物力学研究发现，伤椎置入椎弓根螺钉后可以提供较好的三点固定从而避免悬挂效应，因为伤椎置入椎弓根螺钉后增加了其在轴向负荷、屈伸和扭曲试验中的牢固性。有学者通过计算机模拟进行胸腰椎骨折的结构力学分析表明，在伤椎置入螺钉固定后，其上、下位螺钉所受的弯矩明显减少，为传统4枚椎弓根螺钉固定的50%-70%，可明显改善椎弓根螺钉的应力分布，减少了螺钉负荷。此外，向腹侧适当加压可以克服骨折产生的后凸应力，有利于术后保持固定部位的生理曲度，防止螺钉松动。他们认为伤椎置入椎弓根螺钉具有以下优点：①提供良好的三点固定，降低内固定系统的悬挂效应，减少后凸的形成；②降低平行四边形效应，增加稳定性；③避免对正常椎间盘的牵张，有利于伤椎形态的恢复；④分散钉杆连接的应力。有研究对8具中国人新鲜胸腰段标本进行生物力学研究发现，胸腰段椎体骨折后行单节段伤椎置钉和跨节段固定在生物力学方面会产生明显的差异，轴向刚度相差11%、扭转力相差11%及拔出力相差1.8%、载荷-位移关系相差11%、强度相差18%、载荷-应变关系相差12%。通过对实验数据的分析，他们认为采用经伤椎置钉的固定方式可获得更好的生物力学性能。曾红生等^[16]利用新鲜小牛胸腰椎标本进行伤椎置钉与伤椎不置钉的生物力学研究发现，经伤椎椎弓根螺钉置入内固定治疗胸腰椎骨折可获得较好的生物力学效果，内固定修复后可获得与正常椎体相近的生物力学特性。

为了保障伤椎置钉的正确性及安全性，应注意以下3方面：①术前仔细研究X射线片及CT，选择相对完整的椎弓根，并确保椎弓根螺钉能够通过标目椎弓根的骨性结构；②术中患者经体位复位后，压缩的伤椎可恢复一定程度的高度，此时应选择在C臂透视下显示较清楚的伤椎椎弓根进行置钉；③伤椎矢状面进钉应向正常终板方向稍倾斜，有助于增加椎弓根螺钉的稳定性。此外，研究中在伤椎置入的椎弓根螺钉均为万向螺钉，这有助于棒的置入，有助于减少手术操作时间。

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