自制椎弓根螺钉角度定位仪在腰椎弓根螺钉内固定术中的应用

罗小平 翁新茫 徐伟峰 陈荣华 王东煜 叶海龙 王靖

[摘要] 目的 探讨一种自制椎弓根螺钉定位仪对椎弓根螺钉进钉方向的指导价值。 方法 选择需行椎弓根螺钉内固定术的患者70例，随机分为研究组和对照组，每组35例。研究组借助自制椎弓根螺钉定位仪辅助置钉，对照组借助解剖标志定位结合术中透视置钉。术中记录各螺钉的钉道准备时间，术后复查CT观察螺钉位置并分级评估，统计两组中突破椎弓根内、外侧及椎体前缘皮质的螺钉数。术前及术后1周对两组患者进行疼痛评分。比较两组间螺钉的钉道准备时间、螺钉位置的准确率、穿破各侧皮质的螺钉数以及疼痛评分有无差异。 结果 研究组共置入256枚螺钉，钉道准备时间为（53.09±5.50）s，螺钉位置优228枚，良26枚，差2枚，且各有1枚螺钉穿破椎弓根内、外侧皮质，无螺钉穿破椎体前缘皮质。对照组共置入242枚椎弓根螺钉，钉道准备时间为（92.97±9.37）s，螺钉位置优181枚，良33枚，差28枚，有13枚螺钉突破椎弓根内侧皮质，16枚突破椎弓根外侧皮质，32枚突破椎体前缘皮质。两组螺钉的钉道准备时间、螺钉位置的准确率、穿破椎弓根内、外侧皮质及椎体前缘皮质的螺钉数以及疼痛评分比较，差异均有统计学意义（P<0.05）。 结论 借助自制椎弓根螺钉角度定位仪置钉的准确率较传统术式置钉的准确率有明显提高，并能有效减少术中并发症。

[关键词] 脊柱；定位；椎弓根螺钉；内固定术

[中图分类号] R687.3 [文献标识码] A [文章编号] 1673-9701（2016）08-0004-04

近年来，随着经济建设和交通的飞速发展，因高处坠落及车祸导致的腰椎骨折也日益增多。腰椎骨折有多种内固定治疗方式，而短节段椎弓根螺钉内固定系统因具有良好的生物力学特性且能最大限度保留脊柱运动节段等[1，2]优点被广泛应用于胸腰椎内固定术中[3-6]，但以往根据解剖标志定位置入椎弓根螺钉存在20%～30%的误置率[7]，有的误置率甚至达40%[8，9]，并因此损伤邻近的神经和血管[10，11]。为了提高椎弓根螺钉植入的准确率，减少手术并发症，研究组自制了一种简易的椎弓根螺钉角度定位仪，用以指导临床医师在术中快速、准确地把握椎弓根螺钉的进钉方向，提高椎弓根螺钉植入的准确性。

1 资料与方法

1.1 一般资料

自2012年1月～2015年1月间选择因腰椎骨折需行椎弓根螺钉内固定术的患者，并排除腰椎后柱结构有明显发育异常者，最终将70例患者纳入研究，其中男40例，女30例，年龄19～65岁，平均（43.73±8.62）岁，按随机数字表法[12]将其分为研究组、对照组，每组35例，研究组男19例，女16例，平均年龄（43.2±9.0）岁；对照组男21例，女14例，平均年龄（42.9±9.8）岁。两组患者在性别（χ2=1.657，P>0.05）、患病年龄（t=0.682，P>0.05）方面差异均无统计学意义。所有患者均签属知情同意书并经过伦理部门批准。

1.2 影像检查方法

术前研究组患者行CT容积扫描后，根据手术方案在相应的CT图像上测量出每个需置钉的椎弓根的矢状位角（sagittal section angle，SSA）、水平位角（transverse section angle，TSA）、椎弓根长度（pedicle length，PL）、宽度（pedicle width，PW）及高度（pedicle height，PH）[13]。对照组不测量以上参数。

1.3 手术方法

1.3.1 研究组 采用俯卧位、腰椎后正中入路，全身麻醉后，沿后正中线切开皮肤及皮下、腰背筋膜，剥离椎旁肌，显露腰椎的棘突、椎板、上下关节突及横突根部等后柱骨性结构。术中根据术前所测得的TSA、SSA调整椎弓根角度定位仪的水平角度盘及矢状位角度盘上的角度，并将扩孔器套入定位仪上的引导套筒内，以人字嵴顶为进钉点，将扩孔器尖端对准进钉点后固定定位仪防止扩孔器移动，扩孔后再植入椎弓根螺钉。

1.3.2 对照组 采取的体位、麻醉方式、手术入路、进钉点均与研究组相同，仅在进钉时采用传统盲法徒手置钉，术中借助C形臂X线机透视引导进钉方向。

1.4 观察指标

术中记录每枚螺钉的钉道准备时间，研究组自调整定位仪角度开始计时，至钉道准备完成结束计时；对照组自椎弓根钻子开始钻孔时计时，至钉道准备完成结束计时。术后复查CT观察椎弓根螺钉的位置及可能引起的危险，参考国际分级标准[14，15]将螺钉位置分为：位置优，螺钉完全位于椎弓根内；位置良，螺钉局部穿破椎弓根皮质，但对邻近大血管、神经、脊髓无危险；位置差，螺钉明显穿出椎弓根皮质，可能对邻近大血管、神经、脊髓造成损伤。对两组中穿破椎弓根内、外侧皮质、椎体前缘皮质的螺钉分别计数。采用视觉模拟评分（VAS）[16]于术前及术后1周对两组患者分别进行疼痛评分。

1.5统计学处理

采用SPSS21.0软件分析数据，采用单向有序的二维列联表资料的Ridit分析比较两组椎弓根螺钉位置的优良，计量资料采用两样本t检验，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 钉道准备时间

研究组钉道准备时间平均为（53.09±5.50）s，对照组钉道准备时间平均为（92.97±9.37）s，两组比较差异有统计学意义（t=-449.027，P<0.05）。

2.2 螺钉位置情况

研究组35例患者共植入256枚椎弓根螺钉，位置优的螺钉228枚（封三图1），位置良的螺钉26枚，位置差的螺钉2枚；对照组35例患者共植入242枚椎弓根螺钉，位置优的螺钉181枚，位置良的螺钉33枚，位置差的螺钉28枚。两组间螺钉位置优良比较差异有统计学意义（u=5.210，P<0.05），见表1。术后CT图像显示研究组各有1枚螺钉穿破椎弓根内、外侧皮质，无螺钉穿破椎体前缘皮质，对照组有13枚螺钉穿破椎弓根内侧皮质（封三图2），16枚螺钉穿破椎弓根外侧皮质（封三图3），32枚螺钉穿破椎体前缘皮质（封三图4），两组间穿破椎弓根内、外侧皮质及椎体前缘骨皮质的螺钉数差异均有统计学意义（χ2=11.536、14.912、36.176，P<0.05），见表2。

2.3 VAS评分

术前研究组患者VAS评分为（7.14±1.12）分，对照组患者VAS评分为（6.97±1.24）分，两组间比较差异无统计学意义（t=0.606，P>0.05）。术后1周研究组患者VAS评分为（2.14±0.85）分，对照组患者VAS评分为（3.06±0.57）分，两组VAS评分差异有统计学意义（t=-4.453，P<0.05），见表3。

3讨论

因传统椎弓根螺钉置钉方式存在较高的误置率，遂有学者对辅助椎弓根螺钉的置入作了相关研究，如脊柱手术导航系统、术中C臂透视等[17-19]。最近脊柱椎弓根定位数字化3D打印导航模板也成功研发并应用于临床[20-22]，这些辅助椎弓根螺钉置入的先进技术让椎弓根螺钉的误置率大大降低，但这些技术都需要较高的设备成本，且操作过程繁琐，手术时间长，有些甚至对腰椎弓根螺钉置钉帮助不大[23，24]。

椎弓根是脊柱内固定术的重要通道，腰部椎弓根的下方有神经根通过，腰椎前方有下腔静脉、腹主动脉等大血管，如术中器械突破椎弓根的外表面或椎体前缘骨皮质，则可能损伤邻近的神经、大血管[10，11]。椎弓根的进钉通道与角度变化是紧密相关的，进钉点、进钉角度与椎弓根通道中心轴是动态的对应关系，只要进钉点确定，其相应的最佳进钉通道即确定，从而在进钉角度、螺钉长度及直径上有所限制。螺钉长度及直径可根据PL、PW、PH来确定，进钉点以人字嵴顶点确定，唯独进钉角度不能在术中准确把握。因此，课题组自制了一种椎弓根螺钉角度定位仪，该定位仪采用不锈钢制成，主要包括支撑杆、支撑板、水平角度盘及垂直于水平角度旁的矢状位角度盘，矢状位角度盘可绕着支撑板上的连接轴转动，矢状位角度盘中央连接有引导套筒，套筒可在矢状位角度盘面上以矢状位角度盘的圆心为中心旋转，根据所测的TSA、SSA值旋转矢状位角度盘及引导套筒到相应的刻度并固定，即确定了螺钉的进钉方向。

本次研究组35例患者借助自制椎弓根螺钉定位仪共植入256枚螺钉，钉道准备平均用时（53.09±5.50）s，术后复查CT观察螺钉位置，其中优228枚，良26枚，差2枚，无椎弓根螺钉穿破椎体前缘骨皮质，优良率达99.22%；对照组35例患者按传统解剖定位盲法置钉共植入242枚螺钉，钉道准备平均用时（92.97±9.37）s。术后复查CT观察螺钉位置，其中优181枚，良33枚，差28枚，且有32枚椎弓根螺钉穿破椎体前缘骨皮质，优良率为88.43%。两组相比，研究组运用自制椎弓根螺钉定位仪辅助进钉后，其钉道准备时间明显缩短，究其原因，可能在于研究组在自制椎弓根螺钉角度定位仪引导下能一次性钻出钉道，术中不用通过X线透视来调整进钉方向，简化了传统徒手置钉的步骤，从而缩短了钉道准备时间。研究组采用个性化进钉，术前根据每个椎弓根的PL、PW、PH选择长短、粗细合适的椎弓根螺钉，使得该组无一枚椎弓根螺钉穿破椎体前缘骨皮质。研究组在术中借助自制椎弓根螺钉角度定位仪辅助进钉，只需根据所测的TSA、SSA值旋转矢状位角度盘及引导套筒到相应的刻度并固定，便能在术中快速、准确地确定椎弓根螺钉的进钉方向。对照组根据腰椎X线侧位片来测量椎弓根长度并选择螺钉，而X线片有一定的放大作用，使得根据X线片所选择的椎弓根螺钉有可能过长，从而穿破椎体前缘骨皮质。对照组术中借助C臂X线机透视来调整进钉方向，如果患者体位不完全中立对称或操作中导致患者在体位架上出现移动，均会影响椎弓根的影像效果，进而出现置钉偏移[23]。术前两组患者的疼痛评分差异无统计学意义，但两者患者术后疼痛评分均明显减低，且研究组患者的术后疼痛评分较对照组低，与研究组螺钉位置较对照组螺钉位置更精准及因此带来的良好的生物力学支撑有一定关系。

综上所述，该自制椎弓根螺钉定位仪取材方便，操作简单，运用该自制椎弓根螺钉定位仪辅助进钉，既能缩短手术时间，又能提高椎弓根螺钉置入的准确率，有效避免或减少了手术并发症。

[参考文献]

[1] Parker JW，Lane JR，Karaikovic EE，et al. Successful short-segment instrumentation and fusion for thoracolumbar spine fracture：A consecutive 41.2-year series[J]. Spine，2000，25（9）：1157-1169.

[2] 谭伟. 后路短节段椎弓根钉棒内固定治疗胸腰椎爆裂骨折并不全瘫的疗效观察[J]. 中国现代医生，2013，51（12）：67-68.

[3] 邱贵兴，李书纲，翁习生，等. 通用型脊柱椎弓根内固定系统的研制及临床初步应用[J]. 中华医学杂志，2003， 83（23）：2040-2044.

[4] 申勇，范顺武，马宏庆，等. 全国腰椎退行性失稳与滑脱专题座谈会会议纪要[J]. 2009，29（8）：793-795.

[5] 叶晓健，何海龙，谢宁，等. 腰椎多节段椎弓根及椎体骨折伴腰椎滑脱的治疗[J]. 中华创伤杂志，2009，25（8）：687-689.

[6] 耿登峰. 经椎弓根钉固定治疗胸腰椎不稳定骨折疗效研究[J]. 中国现代医生，2014，52（25）：143-145.

[7] Richter M，Amiot LP，Puhl W. Computer navigation in dorsal instrumentation of the cervical spine：an in vitro study[J].Orthopade，2002，31（4）：372-377.

[8] Castro WH，Halm H，Jerosch J，et al. Accuracy of pedicle screw placement in lumbar vertebrae[J]. Spine，1996，21（11）：1320-1324.

[9] Haaker RG，Eickhoff U，Schopphoff E，et al. Verification of the position of pedicle screws in lumbar spinal fusion[J].Eur Spine J，1997，6（2）：125-128.

[10] 陈志祥. 后路钉棒系统内固定治疗胸腰椎骨折临床疗效分析[J]. 中国现代医生，2015，53（8）：56-58.

[11] 李严兵，王爱平，彭田红，等. 腰椎椎弓根通道不同外偏角方向变化规律的数字解剖学研究[J]. 中国临床解剖学杂志，2007，25（2）：113-117.

[12] 孙振球. 医学统计学[M]. 北京：人民卫生出版社，2002：540.

[13] 罗小平，滕红林，陈荣华，等. 多层螺旋CT对腰椎峡部裂手术治疗的指导价值研究[J]. 中国骨伤，2011，24（4）：299-303.

[14] MattesMT，Cakir B. Computer-assisted posterior instrumentation of the cervical and cervico-thoracic spine[J]. Eur Richter Spine J，2004，13（1）：50-59.

[15] Gertzbein SD，Robbins SE. Accuracy of pedicle screw placement in vivo[J]. Spine，1990，15：11-14.

[16] Dworkin RH，Turk DC，Farrar JT，et al. Core outcome measures for chronic pain clinical trials：IMMPACT recommendations[J]. Pain，2005，113（1-2）：9-19.

[17] 李书纲，盛林，赵宏，等. 计算机导航技术在脊柱椎弓根钉固定中的应用[J]. 中华医学杂志，2009，89（11）：736-739.

[18] 陈晓明，肖增明，宗少晖，等. 计算机导航引导下脊柱后路椎弓根螺钉置入内固定：准确性及安全性[J]. 中国组织工程研究，2015，19（13）：2119-2124.

[19] 齐鹏，肖嵩华，张西峰，等. 术中三维 CT 导航下微创治疗单节段腰椎退行性疾病的疗效评价[J]. 中国矫形外科杂志，2015，23（3）：220-228.

[20] Kawaguchi Y，Nakano M，Yasuda T，et al. Development of a new technique for pedicle screw and magerl screw insertion using a 3-dimensional image guide[J]. Spine，2012，37（23）：1983-1988.

[21] 严斌，张国栋，吴章林，等. 3D打印导航模块辅助腰椎椎弓根螺钉精确植入的实验研究[J]. 中国临床解剖学杂志，2014，32（3）：252-255.

[22] Sugawara T，Higashiyama N，Kaneyama S，et al. Multistep pedicle screw insertion procedure with patient-specific lamina fit-and-lock templates for the thoracic spine：Clinical article[J]. J Neurosurg Spine，2013，19（2）：185-190.

[23] 张啟维，张耀南，孙常太，等. 计算机导航下椎弓根置钉与徒手置钉的对比[J]. 中国组织工程研究，2013，17（9）：1579-1585.

[24] 叶斌，孟祥龙，刘玉增，等. 徒手置钉技术在脊柱畸形矫正中的准确性与安全性研究[J]. 脊柱外科杂志，2014， 12（1）：25-34.

（收稿日期：2015-10-13）