膨胀式椎弓根螺钉与普通椎弓根螺钉治疗骨质疏松性胸腰段爆裂骨折的疗效分析

曹春风，王群波，张铭华，卢旻鹏，霍 理，李正云

随着我国人口老龄化加剧，骨质疏松性脊柱骨折在临床上越发多见，其中胸腰段脊柱爆裂骨折因其稳定性差，多伴有椎管占位，常常需要手术治疗而备受关注。普通椎弓根螺钉(conventional pedicle screw，CPS)在骨质疏松椎体中易发生螺钉松动、拔出及断钉、断棒，导致内固定失败。笔者科室采用膨胀式椎弓根螺钉(expandable pedicle screw,EPS)治疗合并骨质疏松症的胸腰段爆裂性骨折取得良好临床疗效，本文旨在比较膨胀式椎弓根螺钉与普通椎弓根螺钉治疗合并骨质疏松症的胸腰段爆裂性骨折的疗效。

临床资料

1 一般资料

回顾性研究2009年1月—2011年12月诊断为合并骨质疏松症的胸腰段爆裂性骨折的老年患者51例，采用后路膨胀式椎弓根螺钉结合伤椎普通螺钉内固定治疗25例(膨胀钉组)，男性9例，女性16例；年龄56～66岁，平均63岁；致伤原因：坠落伤8例，重物砸伤3例，道路交通伤14例；骨折部位：T11～L2椎体分别为2例、10例、10例和3例；按Denis爆裂骨折分型中A、B、E型分别为5例、18例和2例；术前双能X线骨密度测量仪测定骨密度T值：(-2.63±0.12)SD。采用普通椎弓根螺钉内固定治疗26例(普通螺钉组)：男性12例，女性14例；年龄54～66岁，平均61岁；致伤原因：坠落伤5例，重物砸伤6例，道路交通伤15例；骨折部位：T11～L2椎体分别为5例、7例、11例和3例；按Denis爆裂骨折分型A、B、E型分别为6例、17例和3例；术前双能X线骨密度测量仪测定骨密度T值：(-2.67±0.16)SD。术前根据美国脊髓损伤协会(ASIA)神经损伤分级膨胀钉及普通螺钉组均为E级。

纳入标准：(1)术前行骨密度检测明确骨质疏松程度(>-2.5SD)；(2)脊柱CT检查确定为单节段胸腰段脊柱爆裂骨折，椎体高度丢失50%～75%，且脊柱后柱完整，伴或不伴后凸畸形；(3)所有患者受伤时间均<2周，MRI提示为新鲜骨折；(4)椎管占位<30%，术中不需行后路直接椎管减压，ASIA分级为E级；(5)术后至少完整随访18个月以上。

2 手术方法

51例均采用静吸复合麻醉，气管插管，取俯卧位，架空腹部以降低腹压。手术以脊柱后正中入路，暴露至进针点即可。依次用开口椎、开路锥确定钉道位置、角度，并用弯、钝头探针探查椎弓根内钉道壁是否完整，C臂透视下予以适当调整、修改。确定钉道位置后置入合适长度、直径的椎弓根螺钉(螺钉长度以侧位片超过椎体1/2，但不超过4/5为准)，安装已预弯的连接棒。膨胀螺钉(重庆市科威医疗器械有限公司提供，图1)置钉确定无误后需插入、拧紧中心钉，使螺钉前端膨胀撑开约2mm，然后再行安装已预弯的连接棒，伤椎置钉均采用普通螺钉。两组病例均未直接减压，同种异体骨与自体骨混合后于相应节段椎板间、关节突关节等处植骨，注意去皮质化及剔除关节突关节间隙软骨等减少植入不融合因素。

3 术后处理及观察指标

两组患者术后处理无异，常规应用48h抗生素，绝对卧床休息4周，第6周开始在胸腰支具保护下下床，并持续佩戴至术后12周左右。术后常规予以抗骨质疏松治疗，包括口服抗骨质疏松药及低频脉冲电磁疗等，出院后继续口服药物治疗。

术后拔除引流管后复查腰椎平片，同一医生测量并记录椎体前缘高度、椎体后缘高度、椎体Cobb角，复查腰椎CT明确椎管占位骨块的复位情况等；术后1个月及末次随访时仍包括X 线及CT检查。螺钉稳定性及脊柱融合情况采用Burkus及Singh方法评估[1-2]，并记录Beaujon-Lassale功能评分[3]；同一护士记录患者术前视觉疼痛评分(VAS)，并在术后1周及末次随访时记录VAS评分变化情况，并在末次随访评估神经功能恢复情况(ASIA 分级系统)；术后放射检查发现螺钉明显移位、钉道周围骨质吸收存在透亮带或者螺钉尖端与椎体前缘、终板距离发生改变以及椎体高度明显丢失等均需考虑螺钉松动[4]。

图1 膨胀式椎弓根螺钉

4 统计学分析

结 果

1 两组手术情况

本研究共51例患者，其中膨胀钉组25例，手术时间75～140min，平均112.5min；普通钉组26例，手术时间70～140min，平均111.2min。膨胀钉组术中出血100～500mL，平均268mL；普通钉组术中出血100～500mL，平均270mL；术中所有患者均输血，术后无确切伤口并发症。

2 两组术后随访情况

本研究51例患者随访18～31个月，平均26.5个月。膨胀钉组及普通螺钉组均有术后返院要求取出内固定病例，其中膨胀钉组5例，普通螺钉组16例，均为个人因素。至末次随访无死亡及失访病例，所有病例均未发现内固定失败现象。普通螺钉组2例患者末次随访发现螺钉松动，但均未诉腰背痛及根性症状，膨胀钉组螺钉松动发生率低于普通螺钉组(P<0.05)，螺钉稳定性及脊柱融合具体情况见表1、2。术前两组患者组间VAS评分差异无统计学意义(P>0.05)；术后1周两组患者VAS 评分较术前均明显降低(P<0.05)；末次随访亦较术后1周明显好转(P<0.05)，两组间VAS评分差异无统计学意义(P>0.05)。术前两组间患者椎体前缘高度、椎体后缘高度及脊柱后凸Cobb 角度差异无统计学意义(P>0.05)，术后1周两组椎体前缘高度、椎体后缘高度及脊柱后凸Cobb角均较术前明显纠正(P<0.05)，且膨胀钉组所纠正高度及度数优于普通钉组，但差异无统计学意义(P>0.05)，至末次随访时，两组病例脊柱后凸Cobb角、椎体前缘高度及椎体后缘高度则差异有统计学意义(P<0.05)(见表3)。两组末次随访神经功能均为E级。典型病例见图2。

表1 术后螺钉稳定性评分

表2 术后脊柱融合评分

表3 不同时间点各项指标评价结果

a b c d e

图2 患者女性，68岁，交通事故致L2椎体爆裂骨折。a.术前X线片；b.术前CT；c.术后1周X线片；d.术后1周CT片；e.术后26个月X线片

讨 论

胸腰段脊柱爆裂骨折通常累及脊柱前、中二柱甚至达后柱，脊柱稳定性较差，且常有骨折块凸入椎管压迫脊髓，常需要手术干预，手术的目的主要为重建脊柱序列、恢复椎管容积，允许患者尽早下床活动，减少并发症，提高老年人的生存质量。经皮椎体成形术/后凸成形术可以使受伤椎体迅速稳定并解除患者疼痛，一定程度上恢复椎体高度，但对于椎体爆裂骨折伴后壁破损的病例，易并发骨水泥过敏、中毒、渗漏等[5]。经椎弓根内固定技术可提供良好的脊柱稳定性，撑开复位时韧带牵拉作用可复位或部分复位突入椎管的骨折块，解除椎管占位。但老年人骨质疏松，骨量持续丢失，传统椎弓根螺钉系统在长时间的纵向、横向、旋转等负荷作用下，容易出现诸如螺钉松动、拔钉、断钉及椎体高度再丢失等情况，最终导致内固定失败[6]。

前期的研究表明，螺钉的稳定性主要取决于螺钉结构和钉道周围骨质强度，增加椎弓根螺钉的长度、直径可以一定程度上增加螺钉的轴向拔出力，但植入的螺钉横截面积超过相应椎体椎弓根横截面积的70%～90%，将增加椎弓根爆裂的风险[7]，而且螺钉长度发生并发症的概率大幅增加，如血管、神经损伤等[8]。膨胀式椎弓根螺钉(EPS)可在不增加手术时间、不添加生物材料的前提下扩大螺钉局部直径，增加“钉-骨界面”，增强螺钉的轴向拔出力。国内外学者通过大量的体内外生物力学实验证实了其在骨质疏松条件下能达到普通螺钉在正常骨质中的稳定性[9-10]。Chen等[11]通过对比研究发现，膨胀式螺钉在骨质疏松椎体中可以提供相当于2mL骨水泥注入联合螺钉内固定所能提供的抗拔出力，拥有良好的稳定性，而且避免了骨水泥外漏的风险。临床上应用EPS治疗合并骨质疏松症的各种腰椎疾患以及翻修手术均得到了较为满意的临床疗效，不仅提高了螺钉在骨质疏松椎体中的固定强度，还为脊柱融合提供了良好的局部稳定环境[12-13]，而且相对普通螺钉大大降低了螺钉在骨质疏松椎体中的松动发生率[10]。本研究51例骨质疏松性胸腰段脊柱爆裂性骨折患者，采用膨胀式椎弓根螺钉系统治疗组(膨胀钉组)25例均未发生螺钉松动，采用普通椎弓根螺钉系统治疗组(普通钉组)26例中发生螺钉松动2例(共2枚螺钉)，未出现断钉、断棒，无相应临床症状，两组对比无统计学差异。松动螺钉均出现在固定节段的头端椎体，考虑与固定节段头尾端承受较多运动负荷有关。

本组病例中膨胀式椎弓根螺钉与普通椎弓根螺钉均出现了不同程度的伤椎Cobb角再丢失，但前者明显少于后者(P<0.05)，可见膨胀钉在维持伤椎高度、脊柱生理曲度方面表现出了良好的优越性。李宏伟等[14]回顾分析了48例经膨胀与普通椎弓根螺钉治疗胸腰段脊柱爆裂性骨折合并骨质疏松症患者并比较术后椎体前缘压缩率及Cobb角，也得出了相同的结论。对于骨质疏松的患者，增加内固定强度利于维持椎体高度及生理曲度，尤其是由于内固定的应力遮挡导致固定节段骨质丢失加快的椎体，因此膨胀钉在骨质疏松椎体中良好的把持力以及抗疲劳性能显得尤为重要。另外，伤椎置钉可以增加固定强度，提高复位程度，利于减少椎体高度和后凸矫正丢失[15]，同时对周围骨质起挤压作用，一定程度上防止椎体"空壳"现象，也起到维持椎体高度的作用。结合文献，作者认为为了尽可能提高膨胀式椎弓根螺钉固定强度以及手术疗效，需要注意：(1)膨胀式椎弓根螺钉是提高螺钉稳定性及维持椎体高度的有效途径，但并非所有膨胀螺钉均可膨胀增加最佳的2mm直径的程度，术后分析可能与不同患者的骨密度(BMD)有关，所以对于严重骨质疏松(T值<-3.7SD)的患者，尽量不使用膨胀式螺钉；(2)为防止在EPS膨胀后挤压移位骨块加重椎管占位出现不良后果，伤椎置钉时应使用普通椎弓根螺钉，但目前并无相关报道证实膨胀钉加重爆裂骨折而出现相应临床症状；(3)反复修改钉道会减弱膨胀式螺钉的“挤压力量”，影响其稳定性，所以术中尽量不用攻丝，适当的透视避免盲目修改钉道；(4)术后长期规律的抗骨质疏松药物和物理治疗，以及适当的功能锻炼均可有效改善骨质疏松，提高患者的骨质条件，增加骨密度，从而提高手术临床疗效。

综上所述，膨胀式椎弓根螺钉加强了“钉-骨界面”的强度，较之普通椎弓根螺钉固定在骨质疏松椎体中具有更好的稳定性，有效地降低了内固定松动、断裂以及椎体高度再丢失等情况在骨质疏松性胸腰段脊柱爆裂骨折中的发生率，在维持骨折椎体高度及胸腰段脊柱曲度方面更有优势，是治疗合并骨质疏松症的胸腰段爆裂性骨折安全、有效的治疗手段，但长期疗效尚待进一步观察。

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