腰椎脊柱侧凸矫正中电钻驱动与克氏针加叩击法技术置钉精确性与安全性的比较研究

闫煌 刘臻 伍伟飞 朱泽章 邱勇



腰椎脊柱侧凸矫正中电钻驱动与克氏针加叩击法技术置钉精确性与安全性的比较研究

闫煌 刘臻 伍伟飞 朱泽章 邱勇

【摘要】目的 比较电钻驱动法和徒手克氏针加叩击法在腰椎椎弓根（lumbar pedicle screw，LPS）螺钉置入中的精确性和安全性。方法 回顾性分析 2008 年 1 月至 2011 年 12 月，于我院行后路椎弓根螺钉内固定矫形技术治疗的腰椎结构性脊柱侧凸患者 157 例，其中男 48 例，女 109 例；年龄 9～19 岁，平均（14.6± 5.8）岁。其中采用克氏针加叩击法技术置钉 85 例（徒手组），电钻驱动法置钉 72 例（电钻组）。两组患者术后均行 CT 扫描，记录螺钉穿透骨皮质的数目、位置和距离，以比较两组置钉精确性及凸侧与凹侧置钉精确性的差异。结果 两组共置入 LPS 螺钉 1118 枚，总皮质穿破率为 9.3%。徒手组共置入 642 枚螺钉，其中 64 枚穿破皮质（穿破率 10.0%）；电钻组共置入 476 枚螺钉，其中 40 枚发生皮质穿破（穿破率 8.4%）。两组皮质穿破率比较差异无统计学意义（P＞0.05）。电钻组凸侧穿破率 9.7%（23/236），凹侧 7.1%（17/240），徒手组凸侧穿破率 8.8%（28/317），凹侧 11.1%（36/325），两种方法凸、凹侧比较差异无统计学意义（P＞0.05）。所有患者术中和术后均无神经、血管或内脏损伤等并发症。结论 在脊柱侧凸矫形手术中，应用电钻驱动辅助行 LPS螺钉置入与传统徒手克氏针加叩击法相比，同样有较高的精确性和安全性。

【关键词】腰椎；脊柱侧凸；骨螺丝；矫形外科手术；置钉技术

椎弓根螺钉内固定系统具有其它腰椎固定系统无法比拟的三维稳定性，近年来在脊柱侧凸矫形手术中得到越来越广泛的应用[1]。但由于腰椎椎弓根（lumbar pedicle screw，LPS）的解剖特点，在腰椎使用椎弓根螺钉的置钉危险性和难度大大增加[2-4]。精确地置入椎弓根螺钉可以有效减少血管、神经的损伤，而良好的钉道准备是精确置钉的前提。目前，临床上普遍应用徒手克氏针加叩击法和电钻驱动法制备钉道[5]。由于这两种技术所依赖的驱动力量来源不同，两种置钉方法是否影响螺钉的精确性，目前还没有相关的文献报道。2008 年 1 月至 2011 年12 月，我院行后路椎弓根螺钉内固定矫形技术治疗腰椎结构性脊柱侧凸患者 157 例，对照性分析徒手克氏针加叩击法和电钻驱动法在腰椎椎弓根置入中的精确性与安全性。

资料与方法

一、一般资料

本组 157 例，其中男 48 例，女 109 例；年龄9～19 岁，平均（14.6±5.8）岁。根据螺钉通道制备方式分为徒手克氏针加叩击组（徒手组）和电钻驱动组（电钻组）。徒手组 85 例，其中男 26 例，女 59 例；年龄 9～19 岁，平均（13.9±4.6）岁；术前腰椎冠状面 Cobb's 角 30°～83°，平均（53.8± 17.5）°。电钻组 72 例，其中男 22 例，女 50 例；年龄 9～18 岁，平均（14.8±5.3）岁；术前腰椎冠状面 Cobb's 角 37°～79°，平均（49.8±14.8）°。两组侧凸类型分布：特发性脊柱侧凸徒手组 61 例，电钻组 53 例；先天性脊柱侧凸徒手组 15 例，电钻组 11 例；神经源性脊柱侧凸徒手组 4 例，电钻组6 例；神经纤维瘤伴脊柱侧凸徒手组 5 例，电钻组2 例（表 1）。

二、手术方法

所有的手术均由同一团队高年资医生完成，两组医生均具有 10 年以上的手术经验，其中 2 名医生使用电钻置钉，2 名医生使用徒手置钉。所有患者拍摄全脊柱正侧位、Bending 位 X 线片、CT 扫描+三维重建及全脊髓 MRI 检查，确定椎弓根螺钉固定的椎体以及融合范围。

手术技术：（1）患者气管插管全麻，俯卧位，常规显露需要矫正固定节段的棘突，关节突关节及胸椎横突，严格骨膜下剥离椎旁肌。清理小关节后方的关节囊，充分显露，彻底止血，保证创口内解剖结构清晰；（2）术中根据 Roy-Camille 等[6]介绍的定位方法确认进针点位置，咬去部分横突，开路器在进针点开口；（3）椎弓根通道制备：① 徒手克氏针法：双手握住椎弓根探子（1.5 mm 克氏针），用腕力徐徐插入椎弓根松质骨内，插入时所用的力量要均匀，避免暴力；② 电钻法：双手握住电钻手柄，钻头插入皮质开口处，打开电钻开关。根据椎弓根的方向调整钻头的角度（图1e）；（4）应用探子探触 5 个不同的骨性面：底壁以及椎弓根 4 个壁（内侧、外侧、上壁和下壁），确认通道的内壁均为骨性结构后，以直径不同的钝头椎弓根扩孔器逐渐扩大孔道；（5）将螺钉沿着通道直线慢慢从椎弓根置入椎体，先于凹侧置矫形棒，再于凸侧置入稳定棒，锁紧所有螺钉。所有螺钉均经术中 C 型臂 X 线机侧位透视确认定位针方向良好、长度适宜后再置入。术中常规行大脑皮层体感诱发电位/运动诱发电位（somatosensory- and motor-evoked potential，SEP/MEP）全程脊髓神经电生理监护。

表1　157 例腰椎结构性侧凸患者术前临床资料Tab.1 Pre-operative baseline clinical data for 157 patients with structural lumbar scoliosis

三、皮质穿破的测量方法

内侧皮质穿破：螺钉内侧缘沿线与同侧椎弓根内侧缘的最大距离；外侧皮质穿破：螺钉外侧缘沿线与同侧椎弓根外侧缘的最大距离；椎体前外壁穿破：螺钉外侧缘沿线与同侧椎体外侧缘的最大的距离；椎体前壁穿破：螺钉尖穿出椎体前缘的长度[7]。

四、评价方法

记录术中和术后出现的血管、神经、内脏损伤等并发症。术后行平卧位 X 线和 CT 扫描，评价螺钉的位置，记录螺钉穿透椎弓根壁的数目和位置，并测量螺钉穿透骨皮质距离。所有的测量均由同1 名医生独立完成，螺钉穿破皮质的距离采用 mm表示。根据皮质穿破的侧别分为凸侧和凹侧皮质穿破。根据皮质穿破的部位分为内侧、外侧或前外侧和椎体前皮质穿破。根据皮质穿破的程度分为3 级[8]：I 级：穿破距离＜2 mm，II 级：穿破距离为 2～4 mm，III 级：穿破距离＞4 mm。如果螺钉内侧穿破距离＜4 mm 或者外侧穿破距离＜4 mm 并且没有神经内脏血管的损伤，则认为螺钉是可以被接受的。

五、统计学分析

采用 SPSS 19.0 软件进行统计处理。徒手组和电钻组计量资料以 x-±s 表示，比较采用 t 检验；率的比较使用 X2检验。P＜0.05 为差异有统计学意义。

结　　果

本组共置入螺钉 1118 枚，腰椎总皮质穿破率为 9.3%。其中 38 枚（3.4%）穿破内侧皮质，48 枚（4.3%）穿破外侧皮质，18 枚（1.6%）穿破椎体前缘。无螺钉穿破椎体上、下终板。徒手组 85 例共置钉 642 枚，其中 64 枚穿破皮质，穿破率为 10.0%；电钻组 72 例置钉 476 枚，其中 40 枚（8.4%）发生皮质穿破。两组皮质穿破率差异无统计学意义（X2= 0.794，P=0.373）。电钻组前缘 I、II 级穿破率分别为 1.5% 和 0.4%，略高于徒手组的 0.8% 和 0.3%，但两组间前、内、外侧不良置钉比率及穿破程度差异无统计学意义（P＞0.05）（表 2）。可接受螺钉比例电钻组为 99.37%，徒手组为 98.60%，两组间差异无统计学意义（P=0.257）。徒手组凸侧置钉 317 枚，其中 28 枚（8.8%）螺钉穿破皮质；电钻组凸侧置钉236 枚，其中 23 枚（9.7%）螺钉穿破腰椎皮质。电钻组凸侧皮质穿破率略高于徒手组，两组间差异无统计学意义（X2=0.135，P=0.714）（表 3）。电钻组凹侧共置钉 240 枚，其中 17 枚（7.1%）发生皮质穿破；徒手组凹侧置钉 325 枚，其中 36 枚（11.1%）发生皮质穿破。电钻组皮质穿破率高于徒手组，但两组间差异无统计学意义（X2=2.590，P=0.108）（表 3）。所有患者术中和术后均未出现神经、血管或内脏损伤等并发症。典型病例见图1。

讨　　论

既往研究表明，椎弓根螺钉内固定系统与传统的内固定器械相比，对于治疗腰椎各种疾病具有明显的临床优势，尤其在侧凸的矫治手术中，椎弓根螺钉的结构强度明显高于钩结构，且钉-棒结构矫正侧凸的效果与安全性均显著高于钩-棒结构，手术时间也更短[1，9-10]。椎弓根螺钉内固定系统具有其它内固定系统无法比拟的优越性，使得其近年来在脊柱侧凸矫形手术中得到越来越广泛的应用。然而，由于脊柱侧凸椎弓根的异常以及椎体的旋转等，螺钉的置入更加困难[11-12]。螺钉置入位置不佳或误置不仅影响矫形疗效，也会导致神经、血管及内脏损伤等严重的并发症。精确的椎弓根螺钉置入可以有效地减少血管、神经的损伤。椎弓根螺钉置入的精确性依赖于钉道的制备，临床中常用徒手克氏针加叩击法和电钻驱动法制备椎弓根钉道[13]。由于这两种方法在螺钉通道的制备过程中依靠的器械以及动力来源不同，一种采用克氏针并且需要手动加压叩击；另一种借助于电流提供持续的动力支持，在提高钉道制备效率的同时，可能会对钉道的制备精确性产生一定的影响。然而，目前尚无研究对两种制备螺钉通道方法是否影响螺钉的精确性进行评估。因此，本研究回顾性分析一组运用椎弓根螺钉内固定矫形技术治疗腰椎结构性脊柱侧凸患者的临床和影像学资料，旨在比较这两种方法置入腰椎椎弓根螺钉的精确性及安全性。

表3　徒手组与电钻组凸、凹侧螺钉精确性比较Tab.3 Comparison of the accuracy of pedicle screw placement at the convex and concave side of scoliosis between the free-hand group and electric drill-assisted group

表2　徒手组与电钻组螺钉穿破皮质的部位和程度比较（枚，%）Tab.2 Comparison of the effects of cortical bone perforation between the free-hand group and electric drill-assisted group（screws， %）

图1　患者，女，14 岁，青少年特发性脊柱侧凸（Lenke V 型），左腰弯 42° a～b：术前正、侧位 X 线片；c～d：术后正、侧位 X 线片；e：术中使用电钻驱动辅助行腰椎椎弓螺钉置入；f：矫形术后 CT 扫描显示 L2右侧椎弓根螺钉穿破内侧皮质 1.87 mm；左侧螺钉完全位于椎弓根内Fig.1 A female AIS（Lenke V）patient， 14 years old， left lumbar curve 42° a - b： Pre-operative standing coronal and sagittal radiographs of the the spine； c - d： Post-operative standing coronal and sagittal radiographs of the spine； e： All pedicle screws were instrumented with the electric drill -assisted method； f： a Medial breach（1.87 mm）of pedicle screw at the right side of L2vertebrae. The left L2screw was ‘In'

徒手克氏针加叩击法是目前临床上最常用的制备螺钉通道方法[14-16]，其利用 1.5 mm 直径的克氏针钝头，凭手感钻探形成钉道。手术者可有良好的反馈，且进入椎弓根没有多大阻力，也没有落空感，再用探测器探测孔内四周骨壁及孔底。由于克氏针具有很好的弹性和柔韧性，当针头碰到钉道的骨皮质时钉体会发生弯曲，这样有两个好处[15]：一是降低了进针力度，不会破坏钉道侧方的骨皮质；二是提醒操作者改变进钉方向，使得整个操作过程在克氏针的弹性指导下完成。而电钻驱动法由于受电钻钻孔时存在的惯性影响，不能有效控制其进入深度，可能使椎体前壁较传统置钉法更易受损。本研究结果显示，电钻组前缘 I、II、III 级穿破率分别为 1.5%、0.4%、0.2%，徒手组为 0.8%、0.3%、0.2%，两组间比较前壁破壁率和穿破程度均无显著性差异。

Amiot 等[17]通过回顾性分析 100 例行椎弓根螺钉内固定患者，螺钉的误置率为 15%，神经并发症的发生率为 7%。Lonstein 等[12]通过分析 875 例与螺钉相关的并发症发现，腰椎螺钉的误置率为 5.1%，其中约 1.0% 的螺钉导致相关的神经损伤，大部分由内侧皮质的穿破引起。本组研究通过术后 CT 检查发现，腰椎总皮质穿破率为 9.3%，徒手组置钉精确性为 90.0%（可接受置钉 99.37%）。电钻组置钉精确性为 91.6%（可接受置钉 98.60%），置钉精确率均高于既往研究报道且两组间比较差异无统计学意义。此外，电钻组内侧 II、III 级穿破率略低于徒手组，外侧 I、II、III 级穿破徒手组略高于电钻组，两组中的不良置钉无论是穿破程度还是穿破部位分布亦无明显差别。因此，电钻法在脊柱侧凸腰椎椎弓根螺钉置入中具有与传统法一致的精确性和安全性。

对于脊柱侧凸患者，椎体旋转及压缩使得椎弓根的形态及结构发生改变，凹侧椎弓根变细，到硬膜距离变小，增加了进钉点及角度的准确判断难度。因此，凹侧置钉更困难也更危险。既往研究亦证实凹侧皮质穿破率明显高于凸侧[4，11，18]。本组研究结果显示，在腰椎侧凸中徒手组凸侧与凹侧皮质穿破率分别 8.8% 和 11.1%，电钻组为 9.7% 和 7.1%，无论是总体的凸、凹侧间还是两组间凸、凹侧间均无显著差异。此可能是由于凹侧置钉的风险较凸侧增加，矫形医生在手术中习惯性地对凹侧的置钉更加仔细。

综上所述，在脊柱侧凸矫形手术中应用电钻驱动辅助行腰椎椎弓螺钉置入是一种安全的腰椎椎弓螺钉置入方法，与传统徒手克氏针置钉技术在精确性和安全性上无明显差异。外科医生可以根据自己的习惯和经验选择合适的置钉方法。

参 考 文 献

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（本文编辑：王萌）

. 论著 Original article .

DOI：10.3969/j.issn.2095-252X.2016.06.011中图分类号：R682.3

基金项目：国家自然科学基金面上项目（81371912）

作者单位：210008 江苏，南京大学医学院附属鼓楼医院脊柱外科

通信作者：邱勇，Email: scoliosis2002@sina.com

收稿日期：（2015-06-09）

Comparative research of Kirschner wire technique and electric drill-assisted pedicle screw installation in lumbar scoliosis

YAN Huang， LIU Zhen， WU Wei-fei， ZHU Ze-zhang， QIU Yong.

Department of Spine Surgery， Drum Tower Hospital， Nanjing University Medical School， Nanjing， Jiangsu， 210008， PRC
Corresponding author： QIU Yong， Email： scoliosis2002@sina.com

【Abstract】Objective To evaluate the accuracy and safety of the “electric drill -assisted” technique in placing lumbar pedicle screw（LPS）， comparing with the conventional “freehand” technique. Methods A total of 157 patients（48 males and 109 females）with lumbar scoliosis were included in the study from January 2008 to December 2011. The average age was（14.6 ± 5.8）years（range： 9 - 19 years）. The patients were divided into Kirschner wire（free hand）group（n = 85）and electric drill-assisted group（n = 72）according to different methods of canal preparation. Post-operative computed tomography（CT）was acquired to determine the distribution of the cortical perforation and the distance between the screw tip and cortical perforation. X2test was performed to compare the differences of 2 groups on the convex side and concave side. Results All 1118 lumbar pedicle screws were inserted in 157 patients with scoliosis. The incidence of cortical perforation was 9.3%. Sixty-four of 642 screws（10.0%）perforated cortices in the free hand group， 40 of 476 screws（8.4%）perforated cortices in the electric drill-assisted group. No signifcant differences of the perforation rate were found between the 2 groups（P ＞ 0.05）. In the electric drill-assisted group，the incidence of cortical perforation was 9.7%（23/236）on the convex side and 7.1%（17/240）on the concave side. In the free hand group， the incidence of cortical perforation was 8.8%（28/317）on the convex side and 11.1%（36/325）on the concave side. There were no statistical differences between the 2 groups（P ＞ 0.05）. No neurological， vascular， or visceral complications caused by LPS placement occurred in both groups. Conclusions The electric drill-assisted technique shows similar accuracy and safety in placing LPS， comparing with the conventional Kirschner wire technique.

【Key words】Lumbar vertebrae； Scoliosis； Bone screws； Orthopedic procedures； Screw-setting technique