胸腰椎骨折前路手术中导针定位椎体螺钉置入

黄 山，李祥志

约90%的脊柱骨折发生在胸腰段，如果接受不适当的非手术治疗，可能导致椎体逐渐塌陷和晚期后凸[1]。在这种情况下，神经发生隐匿缺损并逐渐恶化。手术被认为是治疗胸腰椎骨折的适当方法。其中，前路胸腰椎手术是临床常用的手术方法之一，通过植入椎体螺钉固定一方面可将肌肉剥离和失血减到最少，有效避免感染，进而缩短住院时间并改善患者预后[2]；另一方面更加有助于胸腰椎生理曲度恢复和椎体高度重建，复位骨折块，达到三维固定的目的[3]。然而，由于缺乏传统的开放式手术技术所提供的触觉和视觉反馈，并且胸腰椎骨折患者存在多种不同的形态计量学特征，包括椎弓根大小和椎体旋转的差异，这增加了螺钉错位的潜在风险[4-5]。研究发现，利用克氏针定位法极大提高了植入椎体螺钉角度的准确性，且其操作简单，减少了手术时间和辐射量[6]。因此，本研究重点分析胸腰椎骨折前路手术中椎体螺钉置入时应用克氏针定位的临床和影像学结果，明确其应用效果。

临床资料

1一般资料

前瞻性研究(伦理编号：LC120617)2013年6月—2016年6月连续67例单胸腰椎骨折且神经系统无损伤患者。排除先天性畸形、特发性脊柱侧弯、无胸弯患者共14例，最终53例患者纳入研究。根据美国脊髓损伤协会(American spinal cord injury association，ASIA)评分，患者均在D或E级。术前椎体前缘高度为45%～73%(平均58.6%)，Cobb角为15°～34°(平均23.7°)，平均术前负荷分配分类法评分为4.8。本研究的手术指征是无神经系统损伤，椎管占位<50%，椎体压缩>50%，或局部后凸畸形>25°。采用随机数字表法将患者随机分为两组：术中克氏针定位组(28例)和非定位组(25例)。克氏针定位组男性19例，女性9例；平均年龄(42.3±8.5)岁；植入222枚椎弓根螺钉，平均椎弓根螺钉数量为(8.0±1.9)枚。非定位组男性18例，女性7例；平均年龄(39.8±7.9)岁；植入193枚椎弓根螺钉，平均椎弓根螺钉数量为(7.7±1.7)枚。两组患者临床特征差异无统计学意义(P>0.05)，见表1。手术均由2名资深外科医师完成。

组别后凸角(°)椎体前缘高度比例(%)术前负荷分配分类法评分克氏针定位组(n=28)24.97±2.3361.4±9.44.2±1.9非定位组(n=25)25.33±1.5563.1±8.25.1±2.1P值0.8670.2340.057

2手术方法

手术在全身麻醉下进行，并用定位器和C型臂X线机确定骨折部位。患者均行左侧前外侧腹膜后入路单次全切除椎体次全切，减压，重建脊柱。在诱导全身麻醉和静脉内施用抗生素后，将患者气管插管并取右侧卧位。所有压力点被填充以防止周围神经麻痹和皮肤破裂。当手术预计持续2h以上时，放置导尿管。获得适当的正中前后位图像，在指标水平上显示水平的平行终板和与可视化良好的椎弓根等距的中心棘突。在椎弓根外侧缘3cm处，标记一个2cm长的纵向切口，其起始点确保针头正确对接至侧面上方小关节和横突的接合处，远离并避免小关节受伤。采用单极电烙器行纵向筋膜切开术，以使包括扩张器在内的器械更容易通过。将一根椎弓根探针通过肌肉组织到达侧关节和横突之间的交界处。探头向内倾斜，然后用木槌敲入椎弓根和椎体。当探头接近椎体-椎体连接处时，应位于椎弓根的中心位置，以避免内管破裂。插入后，探针的手柄和内探针被移除。随后，依次将较大的扩张器放置在探头上，然后是最外部扩张器。外部扩张器的尖端呈锯齿状，并且被插入皮质开口处。当用手握住外侧扩张器时，移出内部扩张器和探头。克氏针定位组使用1.5mm克氏针，通过1～2次透视引导克氏针进针位置和角度，缓缓进入椎弓根松质骨内。然后在椎弓根管道中置入螺钉。非定位组在这个阶段不使用克氏针进行定位，仅以可视的终板为标准确定椎体螺钉的进钉点。最后，去除外扩张器，将螺钉留在原位。在其他层面重复上述完全相同的步骤。术后至少3个月限制活动，6个月禁止体育和重体力劳动。

3螺钉位置的术后评估

术后1周，由2名神经放射学医师独立使用轴位、冠状位和矢状位重建对所有椎弓根螺钉置入的准确性进行CT评估，其分级如下[7]：0级，无螺钉穿孔；1级，穿孔<2mm；2级，穿孔≥2mm但<4mm；3级，穿孔≥4mm。2级和3级视为穿孔(图1)。椎弓根的内侧、外侧、上方或下方合格。任何临界位置均会自动降级(即从0级到1级，从1级到2级等)，以给出最坏情况。另外，沿螺钉轴线以mm为单位测量前椎骨皮质的任何穿孔。

a b c

图1 术后CT扫描评估椎弓根螺钉位置。a.0级，无穿孔，螺钉完全包含在椎弓根；b.1级，穿孔<2mm；c.2级，穿孔≥2mm但<4mm(a箭头，无穿孔； b、c箭头，穿孔)

4检验指标

末次随访观察视觉模拟疼痛评分(VAS)和Oswestry残疾指数(ODI)等临床结果。VAS评分总分为10分，0分代表无痛，1～3分代表轻度疼痛，4～6分代表中度疼痛，7～10分代表重度疼痛。ODI的总分为50分，分数越高表明残疾程度越高。从手术记录中检查手术时间和失血量。在末次随访的CT检查中，以椎体前皮质骨为基础，对体高塌陷(%)进行评估。用Cobb角方法测量后凸角，定义为在骨折线上方的椎体上端板与椎板下端板平行于骨折的下端板平行绘制的角度。在轴向CT图像中测量了管道侵蚀(%)，显示了骨碎片的最大侵蚀。笔者计算了骨块最大直径与相邻椎管的平均直径的比值。

5统计学分析

应用SPSS 13.0统计软件进行分析。采用χ2检验比较性别、骨折类型、损伤部位等特点，Studentt检验用于比较年龄、体高度塌陷、手术时间、失血量、VAS与ODI。采用方差分析比较两组局部后凸角的变化。P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

1椎弓根螺钉置入的准确率

两组均没有发现3级穿孔。在克氏针定位组患者中，222枚椎弓根螺钉置入中194枚(87.4%)为0级，22枚(9.9%)为1级，6枚(2.7%)为2级。在非定位组患者中，193枚椎弓根螺钉置入中152枚(78.8%)为0级，27枚(14.0%)为1级，14枚(7.2%)为2级。克氏针定位组和非定位组的穿孔率分别为2.7%和7.2%，组间比较差异有统计学意义(P<0.05)。此外，克氏针定位组中植入椎弓根螺钉的0级枚数显著多于非定位组(P<0.05)。见表2。

2X线影像结果

克氏针定位组术前局部后凸角为(24.97±2.33)°，非定位组为(25.33±1.55)°(P=0.867)。克氏针定位组后凸角度术后即刻为(1.71±0.49)°，末次随访时为(3.38±0.44)°。非定位组后凸角在术后即刻为(2.22±0.71)°，末次随访时为(4.59±0.67)°。 两组间比较差异有统计学意义(P=0.043,表3)。典型病例见图2。

3两组临床结果比较

克氏针定位组手术时间为(252.60±14.62)min，显著长于非定位组(210.83±16.16 )min(P<0.001)。在末次随访时，克氏针定位组手术部位VAS评分为(1.18±0.25)分，显著低于非定位组(1.64±0.42)分(P=0.038,表4)。

克氏针定位组和非定位组分别有1例和3例术后发生神经功能缺损。在随访中，该4例的运动和感觉神经功能障碍均有所改善，其中3例能够行走，另外1例脊髓损伤不全的患者能够拄拐移动，但下肢疼痛持续至末次随访。

表2 两组螺钉位置的分布[n(%)]

表3 两组术前、术后和末次随访时的后凸角变化

表4 两组临床结果和预后比较

a b c d

图2 患者男性，63岁，L2爆裂性骨折。采用克氏针定位。 a、b.术前身体前部高度的比率为55.3%，Cobb角为21°；c.术后身体前部高度的比率为100%，Cobb角为1.8°；d.末次随访身体前部高度的比率为96.8%，Cobb角为3.2°

讨论

由椎弓根螺钉提供的生物力学强度是其广泛用于刚性固定由各种脊柱疾病引起的不稳定脊柱的推动力。在经皮椎弓根固定系统开发之前，严格通过开放技术放置椎弓根螺钉。这种技术依赖于中线暴露与广泛的侧向解剖和肌肉回缩，并允许一个足够的横向到内侧轨迹植入螺钉[8]。已证实，未使用术中引导系统的开放技术导致椎弓根破裂率为6%～39%[9]。最近，几项借助计算机导航的研究显示，椎弓根破裂率降低至0～19%[10-11]。但是这项技术也存在着一些不足，如与手术中失血、肌肉坏死和萎缩显著相关，这意味着术后疼痛和住院时间增加[12]。

经皮椎弓根螺钉植入首先由Magerl于1977年描述，用于脊柱外固定，Foley等首次将其应用于经椎间孔入路椎间融合微创[2]。现在通常将经皮螺钉植入应用于各种椎间融合技术中，并用于恢复与创伤性和肿瘤性病变有关的脊柱稳定性。已经证明经皮椎弓根螺钉的安置既安全又有效，同时比传统的开放式手术技术具有明显的优势，这些优点包括较小的切口、较少的肌肉剥离，因此降低了肌肉坏死和萎缩发生率[13]。经皮螺钉置入技术需要时间和耐心，外科医师必须学会以最小的触觉反馈进行操作，同时依靠X线影像显示脊柱解剖标志。

本研究使用克氏针定位经皮螺钉系统，有两大优点[14]：一是进针力度小，不会对骨皮质造成侵害；二是提醒操作者按照克氏针的弯曲变化完成操作。本研究结果显示克氏针定位组中222枚植入螺钉中有216枚被放置在椎弓根的内部，整体穿孔率为2.7%，明显低于未使用克氏针定位的非定位组(整体穿孔率为7.2%)。这与其他已发表的报道一致[15]。因此，克氏针定位法在胸腰椎椎弓根螺钉置入中具有较好的精确性和安全性。

由于脊柱具有复杂的三维解剖结构和重要的神经系统，并且与血管和内脏结构之间存在亲密关系，经皮椎弓根螺钉置入的准确性与开放技术一样受到了一些尸体和临床研究的影响。在Chiu等[15]研究中，经皮置入880枚椎弓根螺钉，CT扫描显示其穿透率为2.5%；绝大部分穿透是内侧，并且大部分影响S1椎弓根。Park等[16]报道了60枚经皮椎弓根螺钉的总穿透率为23%，严重穿透率为3.3%，并且1例需要再次手术治疗S1神经根疾病，这是由于内侧错位的螺钉所致。已经证明，在腰椎中有一个2mm的“安全区”，代表了硬膜外区域，引起神经损伤的风险很小，而>2mm则会引起神经系统后遗症[17]。在一项研究中，151例患者在透视引导植入了601枚椎弓根螺钉，其中22枚明显>3mm(3.7%)，有2例伴有异常螺钉置入引起的短暂性神经根病[18]。综上，误放经皮椎弓根螺钉引起的神经损伤范围在2%～12.5%。本研究中，53例患者中有4例术后出现神经功能缺损，发生率为7.5%；其中克氏针定位组发生率为3.4%，非定位组为12.0%。由此可见使用克氏针定位有效提高了椎体螺钉置钉方向的准确性，避免术中错位的螺钉所致神经功能损伤。

当然，在实际应用过程中克氏针定位亦存在局限性，包括克氏针弯曲和断裂，拉拔导致手术时间增加，并可能导致X线透视时间延长。本研究中，克氏针定位组手术时间显著长于非定位组，这主要是由于克氏针定位所致，同时使外科医生和手术室工作人员接触更多的电离辐射。此外，克氏针迁移可能导致神经、血管或内脏损伤，特别是在骨骼质量较差的患者。这种伤害大多不严重，然而，克氏针和锥形端尖锐可能增加通过椎骨的皮层边界迁移的可能性。笔者认为，克氏针迁移可能发生在临时覆盖无菌毛巾的领域，以验证X线透视的正确位置。Mobbs和Raley[10]报道了7例椎体前部克氏针定位，其中2例发生了腹膜后血肿和肠梗阻，但均不需要输血或手术干预。虽然本研究中尚未发现与克氏针定位相关的并发症，但血管和(或)肠道损伤可能是其潜在的并发症，在定位过程中必须小心谨慎。

总之，本项前瞻性病例对照研究证实胸腰椎骨折前路手术中椎体螺钉置入术中应用克氏针定位有效降低了穿孔率，避免术中错位的螺钉所致神经功能损伤。