胸椎椎弓根应用解剖对椎弓根钉置入方法的影响

王 璐 赵 琳 刘伯锋 王航辉 阮彩莲

(延安大学医学院解剖教研室，陕西 延安 716000)

自1959年Boucher采用长螺钉经椎板、椎弓根达椎体固定腰骶关节取得成功以来，经椎弓根脊柱固定术已经在世界范围内广泛应用，成为脊柱外科后路最常用的内固定方法。随着人们对这一技术认识的不断深入，应用范围逐渐扩大，在胸椎，乃至颈椎疾患的治疗上也越来越多地采用椎弓根螺钉技术。经椎弓根内固定的技术关键是掌握好螺钉的进钉点和进钉角度。由于脊柱解剖结构复杂，错误地进钉常可导致严重的并发症，如椎弓根皮质破裂或穿透、脊髓及神经根损伤、深部感染、大血管损伤、硬脊膜破裂以及脑脊液漏等。为避免和减少上述并发症的发生，国内外许多学者进行了卓有成效的基础研究，提出了多种定位定向方法，为确定椎弓根螺钉的进钉点和角度提供了理论依据。本文着重探讨胸腰椎椎弓根解剖学特征及其对进钉方法的影响。

1 材料与方法

1.1 材料 2010年8～10月于延安大学医学院解剖实验室。对所选成人干燥脊柱尸体骨胸椎进行相关参数测量，并对获得数据进行统计。选用取自延安大学医学院解剖教研室的成人干燥脊柱尸体骨54具(男30具，女24具)，共计642块胸椎骨。标本死亡年龄29～65岁，身高157～178 cm，平均身高166 cm，生前无脊柱相关疾病记录，无脊柱外伤历史。脊柱大体形态及X片检查无明显病变及畸形，无严重骨质疏松，无明显骨质缺损。

1.2 方法 用最小刻度0.1 mm的游标卡尺及最小刻度0.1°的角度测量仪，由三位工作人员分别对每块椎骨椎弓根形态进行测量，并记录测量数据。

1.3 主要观察指标 椎弓根宽度(PW)、椎弓根高度(PH)、椎弓根后缘皮质到椎体前缘皮质距离、椎弓根间距、椎弓根矢状面夹角、椎弓根-椎板夹角、椎弓根内、外、上、下缘皮质厚度(MCT、LCT、SCT、ICT)、椎弓根内部松质骨高度及宽度(SBW、SBH)。

2 结果

2.1 胸椎椎弓根大体形态 椎弓根是椎弓的一部分，起于椎体后上部，短而厚，与椎体方向垂直向后方突起，其外形呈弧性，与椎体、关节突和椎板融合在一起，椎弓根是组成椎间孔的组成部分，其上方有一较浅的切迹构成椎间孔的下壁，椎弓根下方有一较深的椎弓根下切迹构成椎间孔的上壁。上胸椎椎弓根截面较窄其内松质骨含量少，皮质骨较薄;下胸椎椎弓根横截面呈椭圆形或泪滴形，其内松质骨呈椭圆型或肾型。

2.2 胸椎椎弓根相关重要参数及其变化规律 PW从T1至T5逐渐减小，从T5至T12逐渐增大，T12的PW约为(8.5±1.4)mm。男女之间具有统计学差异，男大于女。PH自T1至T3逐渐增大，从T4至T6逐渐减小，自T7开始又逐渐增大，T12的矢状径约为(17.1±1.3)mm。男女之间具有统计学差异，男大于女。椎弓根后缘皮质到椎体前缘皮质距离:T1至T9逐渐增加，T9至 T12变化不大，最大距离为 T9:(43.3±2.6)mm。男女之间具有统计学差异，男大于女。椎弓根间距:自T1至T6逐渐减小，之后开始逐渐增加，T1与T12变化不大，最大间距为T12:(20.4±1.8)mm。男女之间具有统计学差异，男大于女。见表1。椎弓根矢状面夹角:从T1至T8逐渐减小，T10以下为负角。最大正角为T1:(33.3±3.1)°;最大负角为T12:(－10.1±4.9)°。男女之间具有统计学差异，男大于女。见表2。椎弓根-椎板夹角:从T1至T10椎弓根轴线基本与椎板垂直，T11、T12分别与椎板成(84.9±3.3)°及(82.3±3.7)°。见表2。椎弓根拟进钉点:椎弓根拟进钉点T1与T12位于横突中点(M)，T2及T11位于横突根部中上1/3点，余节段位于横突根部上缘(H)，及横突上缘与椎板交界处。椎弓根内部结构参数:SCT＞ICT、MCT＞SCT。SBW与SBH分别与PW及PH变化趋势一致，SBH＞SBW，T12的SBW为(4.4±0.9)mm。见表3，表4。

表1 PW、PH、椎弓根后缘到椎体前缘距离、椎弓根间距测量结果(mm

表1 PW、PH、椎弓根后缘到椎体前缘距离、椎弓根间距测量结果(mm

1)与女性比较:P＜0.05，下表同

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表2 椎弓根矢状面夹角及椎弓根-椎板夹角测量结果

表2 椎弓根矢状面夹角及椎弓根-椎板夹角测量结果

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表3 MCT、LCT、SCT、ICT 测量结果(mm

表3 MCT、LCT、SCT、ICT 测量结果(mm

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表4 SBW及SBH情况(mm

表4 SBW及SBH情况(mm

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3 讨论

与腰椎椎弓根形态相同，胸椎椎弓根亦为椭圆形结构，由于PH均明显大于PW，因此PW决定了置入螺钉的直径，本文数据 T12的 PW 约为(8.5±1.4)mm，SBW 约为(4.0±0.8)mm，螺钉置入后包绕椎弓根螺钉的主要是椎弓根的皮质骨和压缩的松质骨，此时如果松质骨不发生破裂，螺钉的稳定性为最佳，因此胸椎椎弓根螺钉直径不宜超过4.5 mm〔1〕。临床实践中，椎弓根螺钉深度一般以钉尖到达椎前皮质后方5～8 mm为宜，因本文列举的是椎弓根后缘皮质到椎体前缘的长度，因此，在实际操作中所选择的螺钉长度应较测量值短5～8 mm〔2〕。胸椎椎弓根明显小于腰椎，加之胸椎椎管相对狭小，初期制约了椎弓根螺钉技术在胸椎的使用。近年来，椎弓根螺钉技术在胸椎的使用有所增加，但是，椎弓根螺钉放置的技术标准尚未确立。根据文献报道，胸椎椎弓根螺钉的进钉点的确定有以下几种方法:(1)Roycamille〔3〕首先提出以胸椎横突中轴线与关节突关节中线交点为进钉点的方法。(2)Vaccaro等〔4〕研究发现T4～T9椎弓根中心位于横突上缘而不在横突中轴线上，与 Suk等〔5〕结果一致，提倡采用横突基底上缘为进钉点。(3)直视下植入法:Xu等〔6〕提出切除部分椎板，直视下植入椎弓根螺钉。(4)Ebraheim等〔7〕通过影像学研究，指出不同节段胸椎其进钉部位也存在一定的差异。T1～T2椎弓根中心位于上关节突外缘内7～8 mm，横突中线上3～4 mm;T3～T12在上关节突外缘内4～5 mm，横突中线上5～8 mm。(5)Magerl等〔8〕与Roycamille的观点相似，提倡以横突中轴线与关节突外缘连线的交点为进钉点。(6)An等〔9〕建议的进钉点位于关节突中部下方1 mm。(7)Louis等〔10〕倡导的方法为不同节段采用不同的进钉点，T3以上在上位胸椎下关节突下3 mm和关节突外缘内3 mm;T4～T 10位于关节突外缘更内侧一些。Ebraheim等〔11〕基于对胸椎标本的观察，认为术中上关节突外缘较难看到，因为它位于相应下关节突外缘前面，故下关节突外缘可用于内外平面上胸椎椎弓根轴投射点的定位。McCorrnack等〔12〕研究发现胸椎椎弓根到横突基底中点在头尾方向上的距离，T1横突在椎弓根的头侧(5.45±1.2)mm。这种关系在胸椎水平下降时逐渐变化，到T 12，横突在椎弓根尾侧(6.6±2.4)mm;在T6～T7水平相齐，故尽管横突在腰椎弓根定位中是可靠的外标记，但这种关系在胸椎变化较大，仅有中等可靠性。

与腰椎相似的是不同节段胸椎的进钉亦存在差异。由于胸椎椎弓根与矢状面常有一向前内走向的夹角(即椎弓根矢状面夹角)，此夹角总的来说T1～T 12逐渐减小。所以，在不同胸椎平面，植钉的方向有一定的不同。Magerl等〔8〕建议在上胸椎与矢状面呈 10°～20°的内斜角。Louis等〔10〕认为在上胸椎有15°～20°的内斜角，中下段胸椎螺钉直向前。An等〔9〕也赞成上胸椎需多一些内斜角。根据Ebraheim等〔7〕的数据，T1～T2为30°～40°，T3 ～T 11为20°～35°，T 12为 10°。

本文结果显示从上胸椎到下胸椎，随着横突在椎体上的位置下移及PH的增大，椎弓根后缘中点与相应横突根部的关系也发生着规律性变化:在上胸椎(T1～T2)，椎弓根及横突均位于椎体上半部，椎弓根中点对应于横突中点;在中段胸椎(T3～T10)，横突位置逐渐下移到椎体中1/3部分，由于椎弓根位置未变(仍位于椎体上半部分)，因此，椎弓根中点对应于横突上缘;在下胸椎 (T11～T12)，由于椎弓根矢状径明显增加，加之椎体高度的增加，造成横突位置相对上移，致使椎弓根中点再次对应于横突中点。

椎弓根轴线与冠、矢状面夹角决定着椎弓根螺钉的进钉方向。实践中多以椎弓根螺钉与棘突之间夹角作为螺钉的矢状面夹角(即椎弓根外展角)。由于上胸椎椎弓根矢状面夹角较大(＞20°)，为操作方便，可将进钉点稍内移，同时减小矢状面夹角。在下胸椎(T11～T12)，椎弓根矢状面夹角为负角，如按此角度进钉，则进钉深度浅，螺钉易穿透椎体外侧骨皮质。为避免此类现象发生，同时增加螺钉在椎体内的固定长度，选择进钉点时可适当向外，同时增大进钉时的矢状面夹角。螺钉与冠状面之间夹角(即椎弓根螺钉后倾角)较难确定，尤其当脊柱发生三维畸形时。对此，可选择椎板来确定螺钉与冠状面之间夹角，即从T1到T10节段，螺钉方向基本与椎板垂直，在T11、T12，螺钉尾端后倾与椎板成80°～85°夹角。除上述重要参数外，进行椎弓根螺钉固定时还应注意同一节段两侧进钉点间距，了解椎管横径的变化规律，避免螺钉过于靠内进入椎管。本组测量结果显示:T3～T10椎管横径明显小于其上下胸椎，T5～T6最窄(15.3±1.1)mm。如果在术前对拟置钉椎体椎弓根进行CT扫描并摄胸椎X线侧位片，测量前述相应参数值，将对进钉点及进钉角度的选择大有裨益。

椎弓根螺钉系统的生物力学优越性和其广泛的适应证决定了它必然在脊柱内固定方面发挥重要作用。现行的进钉方法，存在不同程度地穿钉失败率，特别是在胸椎和颈椎，有报道可高达66.6%〔13〕。即使直视下穿钉亦有相当的螺钉穿出率。考虑到个体差异和畸形，单纯依靠解剖标志定位的方法，难以解决椎弓根螺钉植入的安全问题。X线C臂监测定位是目前保证穿钉安全的有效方法。但是，即使术中使用X线C臂定位，仍有一定的穿钉失败率。计算机三维导航系统通过行螺旋CT检查及图像三维重建，得到胸椎标本的三维图像，通过旋转和切割进行图像处理并测量，模拟出拟置钉椎体 的椎弓根形态，根据CT测量得到的椎弓根实际投照点进行调整，即横断面上椎弓根轴线与矢状位上椎弓根轴线的交点，在确定进钉点时选择下关节突为参照物，选用合适直径的螺钉进行植钉〔14〕。该技术为我们带来了福音，但目前，这一技术尚不完善，价格昂贵，有待于相关专业密切配合，共同研究开发。

1 石 锐，刘 浩，袁 元 ，等.不同节段椎弓根内部结构的测量和比较〔J〕.中国临床解剖学杂志，2005;23(5):458-62.

2 李筱贺，张宝林，李志军.脊柱胸腰段经椎弓根螺钉固定应用解剖学进展〔J〕.内蒙古医学院学报，2006;28(12):132-5.

3 Roycamille R，Saillant G，Mazel C.Plating of thoracic，thoraoclumbar and lumbar injuries with pedicle screw plates〔J〕.Orthop Clin North Am，1986;17(1):147-59.

4 Vaccaro AR，Rizzolo SJ，Balderston RA，et al.Placement of pedicle screws in the thoracic spine.PartⅡ:Anatomical and radio-graphic assessment〔J〕.Bone Joint Surg(Am)，1995;77(8):1200-6.

5 Suk SI，Lee CK，Min HJ，et al.Comparison of cotrol-dubousset pedicle crews and hooks in the treatment of idiopathic socliosis〔J〕.Int Orthop，1994;18(6):341-6.

6 Xu R，Ebraheim NA，Qu Y，et al.Anatomic considerations of pedicle screw placement in the thoracic spine.Roy-camille technique versus open-lamina technique〔J〕.Spine，1998;23(9):1065-8.

7 Ebraheim NA，Xu R，Ahmad M，et al.Projection of the thoracic pedicle and its morphometric analysis〔J〕.Spine，1997;22(3):233-8.

8 Magerl FP.Stabilization of the lower thoractic and lumbar spine with external skeletal fixation〔J〕.Clin Orthop，1984;189(10):125-30.

9 An HS，Gordin R，Renner K.Anatomic consideration for plate screw fixation of the cervical spine〔J〕.Spine，1991;16(10):548-51.

10 Louis R.Spine internal fixation with louis instrumentation.In An HS，Cotler JM eds.Spine Instrumentation〔M〕.Baltimore:Wiliams and Wilkins，1992:183-96.

11 Ebraheim NA，Jabaly G，Xu R，et al.Anatomic relations of the thoracic pedicle to the adjacent neural structures〔J〕.Spine，22(14):1553-7.

12 McCormack BM，Benzel EC，Adams MS，et al.Anatomy of the thoracic pedicle〔J〕.Neurosurgery，1995;37(2):303-8.

13 阮狄克，徐建强，蔡福金，等.经椎弓根内固定的形态与生物力学研究〔J〕.中国矫形外科杂志，2000;7(6):562-4.

14 乔国勇，关凤英，耿瑞鹏，等.基于椎弓根三维形态测量实施个体化置钉技术〔J〕.中国组织工程研究与临床康复，2007;26(11):5183-5.