皮质骨轨迹螺钉固定技术在腰椎手术中的应用

郑武 林院 黄少辉

【摘要】 目的：探討皮质骨轨迹（cortical bone trajectory，CBT）螺钉固定技术在腰椎手术中的应用优势和临床疗效。方法：回顾性分析2016年6月-2017年8月在本院应用皮质骨螺钉固定技术行腰椎融合术的12例患者资料，患者术前均摄胸腰椎正侧位X线片，并行CT扫描及MR检查。记录手术时间、术中出血量、手术并发症等。应用视觉模拟评分法（visual analogue scale，VAS）记录术前、各次随访时腰腿痛情况，应用Oswestry功能障碍指数（Oswestry disability index，ODI）问卷表，评估患者手术后功能改善情况。结果：12例患者手术时间130～320 min，平均（205.4±45.4）min；术中出血100～500 mL，平均（275.0±105.5）mL。1例术中腰椎皮下血肿，术后予清创缝合等治疗后，切口愈合，无双下肢疼痛无力，其余患者无术中和术后并发症。术前VAS腰痛评分（4.1±1.0）分，末次随访为（1.9±0.6）分，比较差异有统计学意义（t=8.006，P<0.01）；术前VAS腿痛评分（3.2±0.3）分，末次随访为（0.7±0.2）分，比较差异有统计学意义（t=4.855，P<0.01）；术前ODI评分（34.2±2.1）分，末次随访（10.8±2.9）分，比较差异有统计学意义（t=20.642，P<0.01）。所有患者腰腿痛症状均获得缓解，躯体功能改善满意。结论：CBT螺钉固定技术在腰椎手术中可获得良好疗效，可作为腰椎疾病外科治疗的补充内固定技术。

【关键词】 皮质骨螺钉； 腰椎手术； 内固定； 临床疗效

【Abstract】 Objective：To investigate the advantages and clinical effects of cortical bone trajectory screw fixation in lumbar surgery.Method：The data of 12 cases of lumbar interbody fusion with cortical bone screw fixation in our hospital from June 2016 to August 2017 were analyzed retrospectively.All patients underwent chest and lumbar lateral and anteroposterior X-ray films，CT scan and MR examination.The operative time，intraoperative blood loss and operative complications were recorded.The visual analogue scale （VAS） was used to record the lumbago and leg pain before and after the operation.The Oswestry disability index （ODI）questionnaire was used to evaluate the postoperative function improvement of the patients.Result：The operation time of 12 patients ranged from 130 to 320 minutes，with an average time of （205.4±45.4） minutes；intraoperative bleeding ranged from 100 to 500 mL， with an average of （275.0±105.5） mL.One case of intraoperative lumbar subcutaneous hematoma was treated with debridement and suture after operation.The incision healed without pain of both lower limbs，and the rest of the patients had no postoperative complications.The follow-up period was 8-21 months，with an average of （16.8±4.6）months.The preoperative VAS score of low back pain was （4.1±1.0） scores and the last follow-up was （1.9±0.6） scores，the difference was statistically significant （t=8.006，P<0.01）.The preoperative VAS score of leg pain was （3.2±0.3）scores and the last follow-up VAS score was （0.7±0.2）scores，the difference was also statistically significant （t=4.855，P<0.01）.The preoperative ODI score was （34.2±2.1） scores，the last follow-up was （10.8±2.9） scores，the difference was statistically significant （t=20.642，P<0.01）.All patients were relieved of symptoms of lumbago and leg pain，and their physical function were improved satisfactorily.Conclusion：Cortical bone trajectory screw fixation technique can achieve good results in lumbar surgery， and can be used as a supplementary internal fixation technique in the surgical treatment of lumbar diseases.

【Key words】 Cortical screw； Lumbar surgery； Internal fixation； Clinical efficacy

First-authors address：Fujian Medical University Fujian Provincial Hospital，Fuzhou 350001，China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2018.31.035

椎弓根螺钉内固定技术能贯穿脊柱前、中、后三柱，起到三维矫形和固定作用，目前已在脊柱外科中广泛应用。但是传统椎弓根螺钉置入时，为暴露骨性标志而对肌肉剥离的程度较大，尤其在下腰椎和骶骨进行操作时，则需更充分地暴露。对于骨质疏松患者，因骨量减少、骨组织结构退化容易导致螺钉松动导致内置物稳定性下降，对于二次翻修或常规椎弓根螺钉置钉失败后进行重新置钉更是一种挑战。2009年，文献[1-2]报道了一种崭新的置钉方法—皮质骨螺钉技术（cortical bone trajectory，CBT）。CBT通过偏外及上倾置钉可更大程度地利用椎弓根复合体的皮质骨部分，保证螺钉更多表面部分与皮质骨相互嵌合，大大增加螺钉在钉道中的把持力，取代了传统椎弓根钉道（traditional trajectory，TT）利用椎弓根长轴作为通道，对于二次翻修或常规椎弓根螺钉置钉失败后补救性置钉提供了一种新的思路。本研究应用CBT螺钉固定技术治疗患者12例，回顾性分析患者的临床和影像学结果，目的在于探讨CBT螺钉技术在腰椎内固定手术中的优势，探讨其手术过程中的操作技巧及探讨应用皮质骨轨迹螺钉技术的并发症和预防措施。

1 资料与方法

1.1 一般资料 回顾性分析2016年6月-2017年8月在本科采用皮质骨螺钉固定技术行腰椎内固定的患者12例，其中男9例，女3例；年龄35～84岁，平均（62.2±13.9）岁。手术原因：腰椎管狭窄5例（41.7%），邻椎病3例（25%），腰椎间盘突出伴严重骨质疏松3例（25%），强直性脊柱炎伴Anderson病变1例（8.3%）。其中L4/5节段7例，L3～5 3例，L5～S1和L3～5～S1各1例。（1）纳入标准：①腿痛明显，伴有神经根压迫症状，保守治疗无效，临床症状与影像学表现一致，诊断明确；②应用皮质骨螺钉固定技术行腰椎内固定手术的患者。（2）排除标准：①严重脊柱创伤病史；②脊柱感染、严重畸形等；③既往脊柱手术病史等。本研究得到福建省立医院伦理委员会的审核批准，所有患者知情并同意。

1.2 术前准备 完善术前常规检查，排除手术禁忌证。完善术前腰椎正侧位X线片、过伸过屈位X线片、腰椎电子计算机断层扫描、腰椎磁共振检查，了解腰椎稳定性、椎管、椎间孔狭窄、神经根受压情况以明确诊断。术前1周练习深呼吸、咳嗽、排痰及床上大小便。吸烟者戒烟。术前半小时预防性使用抗生素1次。

1.3 手术步骤 患者全身麻醉，俯卧于手术床，腹部悬空。以腰椎病变节段作后正中切口，逐层切开皮肤、皮下组织、腰背筋膜，沿棘突向双侧剥离椎旁肌。头端椎体后方的椎旁肌仅需将其剥离到椎板峡部的外侧，尾端椎体后方一般需剥离到关节突关节外侧缘。使用椎弓根探子确定横突基底部和峡部的交点后，以该交点内侧约3 mm作为CBT螺钉的进钉点。用磨钻小心去除表面坚硬的皮质，确定进针方向为头倾25°～30°、外倾10°～20°，用钻头进行钉道准备。全程在“C”型臂X线机透视下完成，并根据透视结果调整角度。为避免近端螺钉对减压操作的影响，用骨蜡封闭近端两个钉道口，暂不植入螺钉。根据减压要求，行单侧或双侧椎板、下关节突和部分上关节突切除减压，彻底清除变性的椎间盘髓核组织，完全刮除上下椎体的软骨终板。椎间隙前部填实颗粒状自体骨块相应大小含有自体骨的cage一枚，随后，顺着减压前准备好的CBT轨迹，置入CBT螺钉，安装连接杆，适当加压固定，恢复腰椎局部生理弧度，对于上位或下位椎体置入常规椎弓根螺钉。整个手术过程在显微镜下完成，常规行脊髓神经电生理监测。

1.4 术后处理 手术后选择性置管引流，24～48 h后拔除引流管。术后第3天摄腰椎正侧位X线片，以确认融合器及内固定位置，并可在腰围保护下下床活动。术后3个月内佩戴腰围，禁止腰部扭转和弯曲活动。

1.5 随访及疗效评价 所有患者术后1周、3、6、12、24个月随访，以手术节段为中心摄正侧位X线片或CT扫描，评估骨折愈合、植骨融合和内固定情况。应用视觉模拟评分法（visual analogue scale，VAS）记录术前、各次随访时腰腿痛情况，应用Oswestry功能障碍指数（Oswestry disability index，ODI）問卷表，评估患者手术后功能改善情况。

1.6 统计学处理 使用SPSS 20.0统计软件进行分析，计量资料采用（x±s）表示，比较采用t检验，以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 手术一般情况 12例患者均顺利采用皮质骨轨迹螺钉固定，手术时间130～320 min，平均（205.4±45.4）min；术中出血100～500 mL，平均（275.0±105.5）mL。1例术后出现腰椎皮下血肿，予清创缝合等治疗后，切口愈合，无双下肢疼痛无力，其余患者无术中和术后并发症。所有患者术中未见明显神经、血管、脊髓、输尿管损伤，神经电生理监测提示减压过程中SEP波幅无明显下降，MEP波幅未见消失，EMG未出现连续爆发性的肌肉收缩反应。

2.2 随访结果 本组随访时间8～21个月，平均（16.8±4.6）个月。术前VAS腰痛评分（4.1±1.0）分，末次随访为（1.9±0.6）分，比较差异有统计学意义（t=8.006，P<0.01）；术前VAS腿痛评分（3.2±0.3）分，末次随访为（0.7±0.2）分，比较差异有统计学意义（t=4.855，P<0.01）；术前ODI评分（34.2±2.1）分，末次随访（10.8±2.9）分，差异有统计学意义（t=20.642，P<0.01）。术后切口全部I/甲愈合，切口长度（8.0±1.6）cm。住院天数5～16 d，平均8 d。术后所有患者均复查腰椎X线正侧位片，随访期间，未见螺钉松动、移位，未见明显融合器沉降、移位。随访期间未见术前受压神经根遗留明显麻痛，未出现对侧神经根受压症状，无下肢肌力下降、麻痛等并发症。

2.3 典型病例 80岁男性患者因“腰痛伴左下肢疼痛5个月”入院，诊断：（1）腰椎管狭窄症（L4～5）；（2）骨质疏松症。术前MRI影像及术后8个月随访的X线片见图1、2。

3 讨论

2009年，Santoni等[1]报道了应用皮质骨轨迹（cortical bone trajectory，CBT）螺钉行腰椎椎弓根内固定的技术。他们在尸体生物力学的研究表明，CBT螺钉轴向拔出力高于传统椎弓根置钉。传统技术置钉采用松质螺钉，而CBT螺钉技术则选用长度短、直径小而螺纹更紧密的皮质螺钉，这一设计充分与皮质骨集中区域接触，可增加骨-螺钉界面强度。因此，无法明确哪一种因素导致传统与CBT螺钉技术对椎体的固定强度存在差异。Ueno等[3]在猪的尸体腰椎标本上进行研究比较，结果发现皮质螺钉虽然可提高固定强度，但未显著增加轴向拔出力，无论采用何种类型螺钉，CBT螺钉技术拔出力、刚度均较大。因此，传统与CBT螺钉对椎体的固定强度不同，主要影响因素为钉道而非螺钉类型。而且螺钉通过椎弓根在矢状面由下向上，在横断面由内向外侧置钉，改变了传统通过椎弓根解剖轴置钉的方式，减少侵犯椎管的风险。

3.1 CBT螺钉技术应用腰椎翻修手术 腰椎手术的广泛开展导致越来越多的翻修和二次手术病例，接受腰椎融合术的患者，5年内再手术率高达20%[4-6]。由于初次手术中常规植入的椎弓根钉，再次手术时常需要首先拆除内固定再进行减压和固定，不仅增加了手术时间和创伤，也增加了输血和感染的风险。CBT螺钉不同于传统椎弓根螺钉，二次腰椎手术时可在初次手术螺钉存在的基础上植入CBT螺钉，实现同一椎弓根区域置留两组螺钉（1枚传统椎弓根螺钉和1枚CBT螺钉）[7-11]。本组3例邻椎病患者，均在保留初次手术内固定的前提下，完成CBT螺钉植入。由于初次手术形成的瘢痕不易牵开，第二次置入常规椎弓根钉时非常困难，常需更广泛的显露，增加创伤。而CBT螺钉的钉道方向由内向外，因此无须广泛剥离即可实现满意暴露，对于椎间盘切除术后和动态内固定植入术后的翻修患者，也可充分利用原有的手术切口，完成CBT螺钉操作，避免对骨与软组织的二次损伤。

3.2 CBT螺钉技术应用于骨质疏松患者 骨质疏松患者常伴有骨量的严重丢失，且主要发生于松质骨。这种情况无疑大大降低了以松質骨把持面积为主的传统椎弓根螺钉的抗拔出力和稳定性[12-15]。因此，在人口老龄化日趋严峻的今天，骨质疏松患者的椎弓根钉内固定强度成为腰椎手术中的一项挑战。Sterba等[16]发现相较于传统方式置钉，头倾置钉可把持更多骨性椎管内侧壁的骨皮质，使螺钉获得更大的抗拔出力。CBT螺钉进一步完善了上述置钉角度的改变，将进钉点适当下移，向前、向上、略微外偏方向置钉，在螺钉行进线路上得以把持进钉处椎板、椎管内侧、椎弓根外侧及椎体上终板或外侧壁的4处骨皮质，最大程度地利用椎弓根复合体骨面，维持内固定的生物力学强度[17-18]。本组3例骨质疏松患者，应用CBT螺钉技术，术后复查均获得良好的稳定性。

3.3 CBT螺钉技术应用于普通腰椎手术患者 Lee等[19]对79例腰部病变但无骨质疏松的患者进行前瞻性随机非劣效性试验，比较传统与CBT螺钉技术应用于单节段PLIF的效果，发现融合率和疗效相似，但CBT螺钉技术对小关节损伤较轻。且由于CBT螺钉钉道与传统钉道不同，减少侵袭椎管的危险。尽管CBT螺钉技术具有其应用的优势，但缺点也需关注。首先，与传统椎弓根螺钉比较，由于整个钉道轨迹为皮质骨且需钻头开路，缺少传统椎弓根螺钉植入过程中的手感，同时存在新技术学习曲线，因此CBT螺钉植入过程中需要更多的射线暴露[20-21]。本组6例腰部病变但无骨质疏松应用CBT螺钉技术，术后稳定良好，术后1例患者出现皮下血肿，予以清创后切口愈合良好。本组病例与传统皮质骨螺钉相比较，CBT螺钉技术增加手术时长，可能增加相应手术风险。CBT螺钉在生物力学测试中的结果令人满意，遗憾的是缺乏长期的临床观察评估，并且远期随访的文献报道不多。因此CBT螺钉技术可作为传统椎弓根螺钉补救措施，然而暂不能常规应用。

CBT螺钉技术的独特优势在骨质疏松，尤其是部分腰椎翻修病例，极具明显的技术优势，作为目前腰椎疾病外科治疗的补充技术已显出其良好的应用前景。但是其远期效果如何还需要更大样本和更长时间的随访研究。

参考文献

[1] Santoni B G，Hynes R A，McGilvray K C，et al.Cortical bone trajectory for lumbar pedicle screws[J].Spine J，2009，9（5）：366-373.

[2] Phan K，Hogan J，Maharaj M，et al.Cortical bone trajectory for lumbar pedicle screw placement：A review of published reports[J].Orthop Surg，2015，7（3）：213-221.

[3] Ueno M，Sakai R，Tanaka K，et al.Should we use cortical bone screws for cortical bone trajectory[J].J Neurosurg Spine，2015，22（4）：416-421.

[4] Tobert D G，Antoci V，Patel S P，et al.Adjacent segment disease in the cervical and lumbar spine[J].Clin Spine Surg，2017，30（3）：94-101.

[5] Lee C S，Hwang C J，Lee S W，et al.Risk factors for adjacent segment disease after lumbar fusion[J].Eur Spine J，2009，18（11）：1637-1643.

[6] Kawaguchi Y，Ishihara H，Kanamori M，et al. Adjacent segment disease following expansive lumbar laminoplasty[J].Spine J，2007，7（3）：273-279.

[7] Matsukawa K，Yato Y，Kato T，et al.In vivo analysis of insertional torque during pedicle screwing using cortical bone trajectory technique[J].Spine （Phila Pa 1976），2014，39（4）： E240-E245.

[8] Matsukawa K，Taguchi E，Yato Y，et al.Evaluation of the fixation strength of pedicle screws using cortical bone trajectory：What is the ideal trajectory for optimal fixation[J].Spine （Phila Pa 1976），2015，40（15）：E873-E878.

[9]席焱海，王洋，余将明，等.应用皮质骨轨迹螺钉联合椎弓根螺钉内固定技术治疗老年骨质疏松腰椎退变性疾病的临床疗效[J].第二军医大学学报，2016，37（7）：879-883.

[10]杨洋，王洋，叶晓健.椎弓根皮质骨轨迹螺钉固定技术的研究进展[J].中国脊柱脊髓杂志，2015，25（7）：659-662.

[11]高海，李惠民，陈银河，等.皮质骨螺钉固定与椎弓根螺钉固定在腰椎后路融合术中应用效果比较的Meta分析[J].中国脊柱脊髓杂志，2017，27（11）：977-984.

[12] Braillon P M，Lapillonne A，Ho P S，et al.Assessment of the bone mineral density in the lumbar vertebrae of newborns[J].Skeletal Radiol，1996，25（8）：711-715.

[13]王春生，蘇峰，张春玲，等.不同骨密度对胸腰椎椎弓根内固定早期稳定性的生物力学研究[J].中国骨质疏松杂志，2016，22（1）：36-40.

[14]唐杞衡，陈建海，姜保国，等.椎弓根螺钉把持椎弓根皮质骨对其固定强度的影响[J].中国脊柱脊髓杂志，2005，15（7）：429-432.

[15]黄海珊，马航展，李波.骨质疏松椎体中不同螺钉内固定方式的生物力学有限元分析[J].中国医学创新，2018，15（9）：121-124.

[16] Sterba W，Kim D G，Fyhrie D P，et al.Biomechanical analysis of differing pedicle screw insertion angles[J].Clin Biomech，2007，22（4）：385-391.

[17] Matsukawa K，Yato Y，Nemoto O，et al.Morphometric measurement of cortical bone trajectory for lumbar pedicle screw insertion using computed tomography[J].J Spinal Disord Tech，2013，26（6）：E248-E253.

[18] Senoglu M，Karadag A，Kinali B，et al.Cortical bone trajectory screw for lumbar fixation： A quantitative anatomic and morphometric evaluation[J].World Neurosurg，2017，103：694-701.

[19] Lee G W，Son J H，Ahn M W，et al.The comparison of pedicle screw and cortical screw in posterior lumbar interbody fusion： a prospective randomized noninferiority trial[J].Spine J，2015，15（7）：1519-1526.

[20]王燕燕，张建锋，范顺武，等.皮质骨轨迹螺钉固定技术在腰椎翻修中的应用[J].中华骨科杂志，2017，37（18）：1143-1149.

[21]余伟波，梁德，叶林强，等.3种不同后路内固定方式及其横连治疗胸腰段骨折的力学性能比较[J].医用生物力学，2016，31（2）：142-147.

（收稿日期：2018-08-01） （本文编辑：周亚杰）