腰椎前路内固定器械的历史与进展

刘列华 兰阳军 周强

腰椎前路内固定器械的历史与进展

刘列华 兰阳军 周强

1964 年 Dwyer 用脊柱前方内固定器械手术治疗脊柱侧弯[1-2]，此后腰椎前路内固定器械相继出现，包括Dunn、Kaneda、Z-plate、University-plate 等。这些器械固定于腰椎的侧前方，在临床上收到了较好的治疗效果、促进了腰椎前路手术的发展。近 10 年来，不断有腰椎正前方内固定器械研发的报道，如 Triangular PYRAMID plate、Unity LX Plates、ATB plate 等。文章主要对腰椎侧前方和正前方内固定器械进行综述。

腰椎侧前方内固定器械

一、Dwyer 和 Zielke

Dwyer 用于脊柱侧凸的矫正、多点固定，是长节段矫形内固定器，通过钢缆捆绑螺钉，增加 Y 轴上的压缩力来纠正冠状面畸形，对 Z 轴、X 轴无作用，其对脊柱缩短而非拉长，减少了脊髓的牵拉性损伤。但不能有效矫正旋转畸形，可能加重脊柱后凸畸形。Zielke 上世纪 70 年代在Dwyer 基础上做了改进，用螺纹棒代替钢缆，具有抗压、抗侧凸、抗旋转功能。

二、Dunn

20 世纪 70 年代 Dunn 设计，1981 年用于临床。分 I、II、III 型，III 型固定的节段短，固定力强，能即刻恢复脊柱前方的稳定性，生物力学测试其抗压和抗折曲的效果和后路双哈氏棒固定相同，抗旋转能力更强。III 型应用最广，由 2 个厚 8 mm 的弧型钢板和 2 根螺棒组成。其钢板和螺帽高出椎体前缘可以接触腹主动脉，动脉搏动反复在金属上摩擦，致动脉壁磨损，久之形成腹主动脉假性动脉瘤，文献上曾报道 1 例。此器械已淘汰，但其设计原理为以后的器械所引用。

三、Kaneda

1984 年日本北海道大学由 Kaneda 设计并应用于临床，Kaneda 装置由椎体钢板、椎体螺钉、椎旁螺纹棒、螺帽及横向连接器组成。它固定在椎体的侧方，通过螺棒内螺帽向上下旋转可以撑开椎间隙，恢复椎间高度、矫正后凸畸形，配合椎间植骨可重建脊柱的稳定性。Kaneda等[3]对 150 例行 Kaneda 固定的患者平均随访 8 年发现：融合率达到 93%，10 例出现假关节；142 例神经功能至少有 1 级的提高。Kaneda 装置设计相对复杂，需要不断旋转螺帽完成安装，前路手术部位深在，加之膈肌、髂嵴、肋骨等的阻挡，暴露有限、手术操作困难，手术时间及出血量增加[4]。Kaneda 器械构件多、结合面多、椎体板与椎体的嵌合作用欠佳，术后易出现复位丢失、侧弯畸形、内固定松动等并发症[5]。Ohnishi 等[6]报道应用 Kaneda 术后20 个月出现迟发性假性动脉瘤 1 例。

四、TSRH

80 年代后期美国德克萨斯州的一所医院 ( Texas Scottish Rite Hospital ) 所推出的一种新型的脊柱三维矫形器械，是在 Zielke 系统的基础上改进的，即 Texas Scottish Rite Hospital Instrumentation ( TSRH )[7]。最初设计是长节段固定器，主要用来矫正脊柱畸形。它可用于脊柱前路矫形，也可用于脊柱后路矫形；还可用于脊柱长节段和短节段固定。椎体螺钉眼螺钉锁紧机制与棒连接锁紧。眼螺钉在预紧状态下，一方面能够允许棒旋转，另一方面同时又能保持螺钉在棒上的轴向位置不变。1991 年 Benzel[8]首次报道应用 TSRH 治疗 28 例胸腰椎骨折平均 9 个月的随访，效果良好、没有内固定失败。TSRH 操作技术比Kaneda 简单，但其稳定性较差。文献上 TSRH 术后有钩的松动、假关节形成、椎板骨折等内固定并发症，Richards等[7]报道 103 例 TSRH 手术后 3 例钩松动，松动率 3%。

五、Ventrofix

Ventrofix 系由瑞士 Mathys 公司提供、国际内固定学会推荐的标准化杆内固定系统。该系统包括固定卡、连接棒及 7.5 mm 的自攻带锁螺钉，连接棒在固定卡中可伸缩移动以调节长度来适应不同的椎体高度。螺钉上有自攻的松质骨螺纹和短机械螺纹，前者使固定卡锚固在椎体上，后者能使螺钉锁紧在固定卡上，在同一椎体内的 2 枚螺钉的角度有交叉。它可以撑开椎间隙以矫正后凸和恢复脊柱矢状序列，同时对椎间植骨可以加压。其设计较简单，组装容易，有利于缩短手术时间，减少出血量。李龙等[9]治疗 19 例胸腰椎骨折，无内固定松动、断裂，植骨块术后4～6 个月融合，骨折椎体高度恢复 90% 者 13 例、80% 者6 例。固定卡最高可固定在 L2椎体水平，如试图固定在 L1椎体水平，由于切口上缘的阻挡，常导致椎体显露不清，盲目上固定卡可能导致位置不佳出现并发症。该系统不足之处在于螺钉的植入方向受到严格的限制[10]，手术体位不当也会影响进钉角度及深度，导致脊髓、神经根及对侧大血管损伤。

六、Z-plate

美国威斯康星大学临床医学中心 Zdeblick 研制，1994年报道用于临床。Z-plate 内固定系统通过 2 根松质骨带锁螺栓与钢板组合，再通过 2 个垫圈使钛板、螺栓、椎体牢固连成一体，具有高度节段稳定性，有助于植骨融合[11]。螺钉钻孔在螺钉导向器的引导下操作，容易控制进钉方向和深度，在确认椎间盘和显示椎体后缘的情况下，不易误入椎间盘或椎管内。Z-plate 具有低侧面、光滑、结构简便、安置方便、节省时间、并发症少等优点。文献报道其临床使用效果优于 Kaneda[12-13]。Ghanayem等[14]使用 Z-plate 治疗了 12 例胸腰段爆裂性骨折，术后患者神经功能恢复较好，融合率为 95%，没发现器械断裂。但是，随访发现有 2 例后凸畸形超过 50° 者复位角度丢失 10° 和 20°。

七、ATLP

Thalgott 研制的胸腰椎前路带锁钢板 ( anterior thoracolumbar locking plate，ATLP )，1997 年报道用于临床。ATLP 装置由 53～103 mm 长度不等的 5 mm 厚钢板及 30～55 mm 长度不等的直径 5 mm 螺钉组成，其材料为纯钛金属。螺钉带有两种螺纹，前部的粗大螺纹用于与椎体的松质骨固定，靠近尾部的细螺纹用于与钢板圆孔上的螺纹进行“锁定”，从而使螺钉和钢板成为一整体结构。Thalgott等[15]对 25 例患者行 ATLP 固定，共发现 3 例共 5 枚螺钉断裂。

八、University-plate

University-plate 系统由钢板、后方垂直于钢板的螺栓和前方控制旋转的螺钉组成。钢板上的三对空穴可提供较大范围的螺栓和螺钉安放空间。螺栓置于钢板的后排孔，螺钉置于前排孔。螺栓和螺钉之间有 8° 角，根据需要可达 15°。钢板基底后侧的螺栓与螺帽匹配良好，保证螺帽拧紧时螺栓与钢板之间的对线关系不发生改变。Howard使用该装置治疗 20 例胸腰椎骨折患者，随访 18 个月，均获骨融合，植骨块无移位，后凸无进展，器械无断裂。An等[16]测试了 Kaneda、TSRH、Z-plate、University-plate 四种装置的生物力学稳定性，如无椎间植骨，Kaneda 系统限制脊柱各方向运动的能力最好；University-plate 可限制前屈、后伸、侧屈方向的运动；TSRH 可限制前屈、侧屈运动；Z-plate 仅限制侧屈运动；椎体间植骨时可以增加内固定对脊柱的稳定性。

出于对椎前大血管安全性的考虑，大多数腰椎前方内固定物均设计为固定于腰椎侧方，以避免大血管损伤并发症的发生。但是，腰椎侧方内固定物的设计与人体结构双侧对称、功能双侧平衡的基本特点相悖。生物力学研究发现侧方固定导致椎体左右两侧固定不平衡[17-18]，后期内固定易松动、移位，甚至断裂。况且，侧前方术后遗留神经功能障碍文献多有报道[19-20]，Sofianos[21]报道侧前入路 ALIF 术后神经功能障碍并发症高达 40%，包括髂腰肌、股四头肌乏力，足下垂及浅感觉障碍等。所以，不少脊柱外科专家主张腰椎正前方固定，以克服椎体侧方固定的缺点。进入 21 世纪，随着医用金属材料的不断发展、制作工艺的不断进步以及腰椎局部解剖研究的深入，国内外不断有腰椎正前方内固定器械研发的报道，主要有以下几种。

腰椎正前方内固定器械

一、 Triangular PYRAMID plate

由枢法模公司生产的 L5～S1前路三角形金字塔钢板[22]，主要用来治疗轻度腰椎滑脱。其特点是在 L5椎体植入 1 颗螺钉，S1椎体植入 2 颗螺钉，该器械可以经腹腔镜下安装，但固定为 3 颗螺钉，稳定性差。2008 年Liquois[23]报道该器械用于 I° 腰椎滑脱及 L5，S1椎间盘退行性疾病手术 40 例，平均 1.5 年随访，融合率 95%，2 例患者出现神经根性疼痛再次行后路翻修手术。

二、PACH

法国 SCIENT’ X 公司设计制造，已形成产品上市应用于临床，其形状符合腰骶椎体前方解剖特点、拥有螺钉安全系统，适用于 L5，S1节段。2006 年引进我国，该钢板为单体双孔板，1 块钢板固定稳定性不够，若植入 2 块钢板则钢板放置的间距及角度无明确标准，生物力学稳定性无法保证。目前国内应用很少。艾建国等[24]对 PACH 进行了改进，谓之改进型腰骶椎前路钢板，其生物力学实验证实其屈曲、后伸、侧屈位移及压缩刚度比同等条件下的PACH 固定更有力学优势。

三、Arch 腰骶钢板

国内刘发平等[25]根据国人腰骶椎前方血管解剖结构设计了一套新型 L5～S1前路钢板内固定系统。文献报道该钉板有一次性锁定装置，可防止内固定松动；通过前入路可一次性完成 L5～S1的椎体间融合内固定术，主要适用于椎间隙感染等。

四、Unity LX Plates

由 Blackstone Medical 研制，其钢板表面有一较大盖板可以同时阻挡 4 枚螺钉后退。2007 年 Johnson 等[26]报道ALIF+ 固定于腰椎正前方的 Unity LX Plates、ALIF+ 固定于腰椎侧前方的 Unity LX Plates 与 ALIF+ 椎弓根螺钉三组比较，结果在屈伸、侧屈、旋转各方向的生物力学稳定性均无明显差异，腰椎前方固定能提供近似或稍弱于后路经椎弓根固定的生物力学稳定性。目前，该内固定器械尚无临床应用的报道。

五、ATB plate

Anterior tension brand ( ATB ) plate，由 Synthes 研制。2005 年 Brian 等[27]和 2008 年 Michael 等[28]报道 ATB plate ( Synthes ) 的生物力学结果，在屈伸、侧屈活动较后路椎弓根螺钉固定略差，但在限制脊柱旋转运动方面有优势，可以有效增强腰椎前路椎间融合的生物力学稳定性。2009年 Freudenberger 等[29]报道用于 L5～S1单节段的前路腰椎融合辅以 ATB 固定 30 例与后路腰椎融合固定 29 例对比研究中发现二组的骨融合率相似、临床功能评分相当，但在缩短手术时间、减少出血量方面前路术式具有优势。前路手术并发症 4 例，2 例髂总静脉损伤予以修复，1 例术后血栓形成，1 例肠梗阻。后路手术组 2 例因血肿再次行血肿清除术，1 例因椎弓根螺钉位置异常翻修。所有并发症没有长期的后遗症。

结 语

腰椎前路手术有独特的优势，是腰椎后路手术所不能取代的。腰椎前路手术的继续发展，对内固定器械的稳定性、安全性提出了更高的要求。当然，不存在一种能适合各种腰椎病损的标准器械。我们在临床应用中应熟悉各种腰椎前方内固定器械的特性，结合腰椎病损情况及达到彻底的神经减压目的来选用内固定器械。理想的内固定器械的材料特性应该和骨组织非常接近，并在骨融合后逐渐被机体降解从而被骨组织完全取代。相信会有更多人致力于腰椎前方内固定器械的研发，以期能够为腰椎前路手术提供固定牢稳、高度安全的内固定器材，从而促进腰椎前路手术在临床上的应用及发展。

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( 本文编辑：马超 )

History and progress of anterior lumbar internal fxation instruments

LIU Lie-hua, LAN Yang-jun, ZHOU Qiang. Department of Orthopaedics, Southwest Hospital, the third Military Medical University, Chongqing, 400038, PRC

Anterior lumbar surgery has a long history. The development of anterior lumbar surgery is promoting with the ontinuous emerging of new anterior lumbar internal fixation instruments, and the therapeutic effects are clinically satisfactory. Early anterior lumbar internal fxation instruments are fxed on the anterolateral side of the lumbar. However, in recent 10 years, there has been constantly appearing some literatures about lumbar internal fxation instruments which are fxed on the lumbar right ahead. Lumbar internal fxation instruments are fxed on the anterolateral and anterior side of the lumbar are mainly reviewed in this article.

Internal fxators; Lumbar vertebrae; History

10.3969/j.issn.2095-252X.2014.01.013

R687.3

400038 重庆，第三军医大学西南医院骨科 ( 刘列华，周强 )；第三军医大学基础部外科应用解剖与手术学教研室 ( 兰阳军 )基金项目：重庆市科技攻关计划项目 ( CSTC，2010AB5118-4 )

周强，Email: zq_tlh@163.com

2013-06-07 )