球形探针技术在胸腰椎椎弓根螺钉置钉中的应用

李忠伟，贺 苗，程 浩，张树文，努尔哈那提·沙依兰别克，赵东明，杨新明

1.新疆医科大学第一附属医院骨科，乌鲁木齐 830054

2.新疆医科大学护理学院，乌鲁木齐 830054

3.华中科技大学同济医学院附属同济医院骨科，武汉 430030

椎弓根螺钉内固定术的出现为解决脊柱疾病提供了技术保证［1］，丰富了脊柱外科治疗手段，提升了脊柱外科手术水平，为众多脊柱疾病患者解除了痛苦［2］。近年来，随着人工智能和数字化骨科技术的快速发展，以计算机导航技术、3D 打印技术等为代表，均能很大程度上提高置钉的准确性和安全性。但上述技术设备价格昂贵，制作费用高，全面普及面临诸多困难［3-5］。目前，徒手置钉技术应用传统开路锥行椎弓根穿刺仍是脊柱外科医师使用的最为普及的方法之一［6-7］，但因椎弓根结构的差异，即使经验丰富的脊柱外科医师也不可避免发生椎弓根螺钉的误置。因此，本研究组收集新疆医科大学第一附属医院骨科2016年1月—2017年2月采用球形探针技术或传统开路锥技术穿刺行胸腰椎椎弓根螺钉内固定的患者106 例，旨在探讨在胸腰椎椎弓根螺钉置钉中应用球形探针技术的准确性、安全性及其应用价值，现报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

纳入标准：胸腰椎骨折、结核，胸椎黄韧带骨化（OLF）、椎管肿瘤，及腰椎椎间盘突出、椎管狭窄、滑脱等腰椎退行性疾病。排除双能X 线骨密度检测为严重骨质疏松及脊柱发育畸形者。根据上述标准共纳入患者106 例。56 例采用直径2.5 mm球形探针进行穿刺（球形探针组），其中男24 例，女32 例；年龄18 ～ 74 岁，平均49.5 岁。其余50 例采用传统开路锥技术进行穿刺（传统组），其中男22 例、女28 例；年龄20 ～ 72 岁，平均49.0 岁。2 组患者性别、年龄、体质量指数（BMI）、疾病构成等基线资料差异无统计学意义（P ＞ 0.05，表1），具有可比性。

表1 一般资料Tab. 1 General data

1.2 球形探针技术

球形探针材质为医用不锈钢，由金属球形头端、杆、柄组成，本研究选择直径为2.5 mm 的球形探针。球形探针工作原理：金属球形头端较钝而光滑，杆部兼具弹性和硬度，在椎弓根进针处开口器穿刺顺利的情况下，球形探针在杆的硬度作用下可穿透椎弓根、椎体的松质骨，圆滑金属球形头端直达椎体前壁且不会穿透骨皮质，可自行在松质骨内寻找钉道；穿刺不顺利的情况下，钝而光滑的金属球形头端碰到椎弓根各壁骨皮质，在杆部的弹性作用下，金属球形头端会弹开，重新选择方向进入椎弓根松质骨，直达椎体前壁骨皮质（图1）。

图1 球形探针外观（直径2.5 mm）Fig. 1 View of ball tip probe（diameter of 2.5 mm）

1.3 手术方法

球形探针组：患者全身麻醉后取后正中入路，依次切开皮肤、皮下组织、沿棘突骨膜下剥离两侧椎旁肌至横突外缘。以胸椎上关节突外缘与横突中线的交点为穿刺点，开口器钻透骨皮质3 mm。球形探针调整好矢状角及头尾倾方向后，左手紧握探针柄部，右手轻压探针柄部尾端。穿刺顺利时，在椎弓根、椎体的松质骨快速通过直达椎体前方，球形探针探查四壁完整性后，定位针临时固定，透视位置、方向满意后以骨锥沿穿刺通道扩大钉道，再以丝锥攻丝穿刺通道，再次用球形探针探查四壁完整无误后，置入合适大小的椎弓根螺钉；穿刺不顺利时，球形探针缓慢穿刺或以锤子轻敲，探针头端可自行改变方向沿皮质骨内侧滑过椎弓根，寻找到椎弓根松质骨道，其余步骤与前一致。腰椎剥离至关节突外缘，显露人字嵴顶点并穿刺，其他过程同胸椎操作。

传统组：患者全身麻醉后常规暴露后方结构，按胸腰椎椎弓根标准进钉点穿刺，开口器钻透骨皮质，右手持开路骨锥的手柄部向下顺行穿刺，左手持开路骨锥的杆部与柄连接部向上保护，开路骨锥杆部前方弯曲部分朝向椎弓根的外侧穿刺，穿刺深度约30 mm，将骨锥在穿刺钉道内旋转拧出，探针探查钉道四壁完整性后，定位针临时固定，透视位置、方向满意后，穿刺钉道以丝锥攻丝，再次以探针探查四壁完整无误后，置入合适大小的椎弓根螺钉（图2）。

图2 开路骨锥开口器外观可见杆部前方弯曲（白色箭头）Fig. 2 View of bone awl and open-access opener with anterior curvature（white arrow）

1.4 评价指标

记录2 组患者术中出血量和术后并发症发生情况。术后2 组患者双下肢运动、感觉良好时，于术后第3 天行CT 平扫评价椎弓根螺钉置钉准确率；术后2 组患者出现双下肢肌力下降等情况则立即行CT 平扫检查。螺钉穿透椎弓根内侧、外侧及椎体前壁骨皮质均判定为置钉不良。

1.5 统计学处理

采用SPSS 20.0 软件对数据进行统计学分析。数据采用表示，置钉准确率比较采用χ2检验；以P ＜ 0.05 为差异有统计学意义。

2 结 果

球形探针组共置入296 枚椎弓根螺钉（中上胸椎42 枚、下胸椎92 枚、腰椎162 枚）置钉准确率为97.64%；7 枚置钉不良，其中1 枚（0.34%）穿透椎弓根内侧骨皮质，3 枚（1.01%）穿透椎弓根外侧骨皮质，3 枚（1.01%）穿透椎体前壁骨皮质；3 枚位于中上胸椎、2 枚位于下胸椎、2 枚位于腰椎。

传统组共置入264 枚椎弓根螺钉（中上胸椎34 枚、下胸椎76 枚、腰椎154 枚）置钉准确率为83.71%；43 枚置钉不良，其中6 枚（2.27%）穿透椎弓根内侧骨皮质，19 枚（7.20%）穿透椎弓根外侧骨皮质，18 枚（6.82%）穿透椎体前壁骨皮质；14 枚位于中上胸椎、13 枚位于下胸椎、16 枚位于腰椎。

2 组患者置钉准确率及螺钉穿透椎弓根内侧、外侧骨皮质、椎体前壁骨皮质比例比较，差异均有统计学意义（P ＜ 0.05）。2 组术中出血量相比差异无统计学意义［（172.52±68.05）mL vs. （168.12±42.22）mL，P ＞ 0.05］。传统组术后1 例出现L5神经根损伤致足下垂；球形探针组术中、术后均未出现神经、血管、脑脊液漏及内脏损伤等并发症。术后2 组出现切口浅层感染各2 例，3 例经置管冲洗后愈合，1 例经VSD 负压引流后痊愈。球形探针在穿刺过程中前方杆部偶尔发生轻度弯曲，经调整后恢复原状，未出现断针现象。2 组典型病例影像学资料见图3。

3 讨 论

3.1 椎弓根螺钉置钉技术特点

传统开路锥置钉技术遵循椎弓根螺钉置入的四要素原则［8］，即正确选择螺钉进钉点、置入方向（螺钉在矢状位上的倾斜角度及椎弓根中心轴线与椎体上下终板的头尾倾斜角度）、直径及长度才能准确置钉。这种标准化的置钉技术需要大量病例积累、长时间学习才能熟练掌握，标准化置钉积累的经验和详细观测椎弓根螺钉置入的影像学资料可为后期处理脊柱畸形中解剖结构变异、椎体旋转、椎弓根与椎体发育不对称等情况的变异椎弓根置钉打下良好基础。同时有文献报道，丰富的临床经验对提高置钉准确率的作用有限，且传统开路锥置钉技术存在学习曲线陡峭的缺点［9］。直接寻找椎弓根松质骨通道，包括漏斗置钉技术和椎管减压直视下置钉技术，漏斗置钉技术要去除横突根部部分皮质，刮除椎弓根根部松质骨显露椎弓根峡部，直视下操作置钉，能很大程度上提高置钉准确率，但存在手术操作繁琐、耗时长、出血量增加、因椎弓根骨量丢失所致螺钉把持力和稳定性下降等缺点；椎管减压直视下置钉技术只能满足需要减压节段的置钉，对需要置钉临时固定后再减压截骨及脊柱骨折等不需要减压的病例不宜采用此种方法［10］。

图3 2组典型病例影像学资料Fig. 3 Imaging data of typical cases in 2 groups

计算机辅助导航技术是将术前CT 扫描数据输入计算机进行三维重建，术中根据三维重建数据做相应匹配，引导术者置入椎弓根螺钉，可明显提高置钉的准确性，减少多次透视带来的辐射损伤，但因手术操作复杂、手术时间延长及设备昂贵，推广受到限制［11］。3D 打印导航模板技术是将影像数据以dicom 格式保存并导入Mimics 软件，模拟出粗细合适的椎弓根螺钉及虚拟置钉成功的椎体以stl 格式保存数据，运用Geomagic Studio 打开stl 数据，基于提取椎板后部解剖形态，运用逆向工程NX 软件设计与其解剖形态一致的反向置钉导航模板，该技术极大增加了患者经济负担，且实现全脊柱3D 打印导航模板技术仍然困难，目前在上颈椎和解剖结构变异的椎体使用较多［12］。综上，各种置钉技术均有其优缺点，寻找一种较为可靠、经济、实用的置钉技术十分迫切。

3.2 球形探针技术的特点

首先，探针前部金属球端既圆滑又有硬度，杆部具有良好的弹性和较强的硬度，其结构特性决定了探针能很好地穿透松质骨、又不易穿破骨皮质的特点［13］，还具备调整钉道的作用［14］。术中根据解剖标志选择标准进针点，但头尾倾的方向不合适，也会使探针前部金属球端碰到椎弓根上/下壁骨皮质，此时，术者有明显阻挡感，再缓慢进针或使用锤子轻敲后，圆滑的球端在杆部弹性作用下不穿透且滑过椎弓根上/下壁骨皮质，同时探针杆部前端发生弯曲后顺利进入椎弓根内，通过松质骨到达椎体前部。本研究结果显示，球形探针组置钉不良率明显低于传统组，证实球形探针可有效降低穿透椎弓根骨皮质的风险，及时调整钉道方向，提高置钉的准确性和安全性。

其次，球形探针圆滑的金属球端还可有效避免穿透神经根，降低因穿刺或错误置钉导致的神经根损伤的发生率［15］。在胸腰椎椎弓根螺钉内固定术中，一旦进针点偏下、内或结构变异时，尖锐的穿刺工具（开路骨锥）可能直接刺伤走行神经根，造成不可逆性损伤，即使透视发现穿刺位置异常，再次调整、穿刺、置钉，已受损的神经无法恢复。本研究传统开路锥穿刺1 例患者发生L5神经根损伤引起足下垂。球形探针穿刺在胸椎椎弓根进针点选择异常时，探针即使碰上神经根，也不会刺破神经根，透视后调整进针点和各方向参数后就可避免损伤神经根。在探针穿刺碰上腰段神经根时，下肢会出现弹动，提示进针点选择不合适，向外调整进针点后也可以避免损伤神经根。

3.3 置钉不良原因

本研究结果显示，与球形探针组相比，传统组置钉不良发生率较高。根据笔者徒手置钉的操作体会，分析其置钉不良原因如下。①进针点选择欠佳，出现螺钉穿透椎弓根内侧、椎弓根外侧和椎体前壁的现象；②调整进针点后，因反复攻入钉道，开路骨锥又攻入原开路钉道；③进针点选择良好，但矢状角较小，置钉后螺钉穿透椎体前壁；④部分术者在置入胸椎椎弓根螺钉时有进针点选择稍偏外的习惯，这种置钉虽然出现了穿透椎弓根外侧壁的现象，但是沿横突-部分肋横关节-部分椎弓根（偏外）-椎体-椎体前方的路径，螺钉把持力强、拔出力大，是一种无影响的置钉不良［16］；⑤反复调整进针点、攻入钉道，形成假道，置钉进入假道。

3.4 应用球形探针技术的注意事项

①进针点的骨皮质一定要钻透，才能保证球形探针顺行向下穿刺。因球形探针没有开路骨锥尖锐，即使在进针点开口不彻底的情况下，开路骨锥也能攻入并形成钉道。②球形探针应多备几根。采用球形探针穿刺时，探针碰上骨皮质后杆部前方会出现弯曲，经调整后恢复直条形状，建议更换1 根崭新的球形探针再行穿刺，以免发生断杆现象，球形探针断端不易取出。③因球形探针技术没有如同传统开路骨锥进针时右手向下穿刺、左手向上提拉的保护姿势，严重骨质疏松患者对术者的手感和经验要求更高，术者应具备丰富的传统开路锥置钉经验［17］。④对于骨质硬度高的患者（例如既往在高原地区生活），进针点的骨皮质开口一定要深，最好深至5 mm，然后再用球形探针穿刺，如果球形探针仍然出现弯曲，切不可再强行穿刺以免发现异常情况，可改用开路骨锥穿刺。⑤经验不足的医师对进针点的选择仍然存在困难，可能会因进针点的选择错误导致螺钉误置。⑥对于脊柱侧凸畸形和颈椎的置钉，尚未采用球形探针，本研究未讨论此种情况。

综上，与传统开路锥技术相比，在同样都具有丰富徒手置钉技术经验的前提下，球形探针技术能有效地提高胸腰椎椎弓根螺钉的置钉准确性，减少置钉不良及相关并发症发生，是一种具有较高应用价值、实用性强的技术，值得临床推广。本研究尚存在不足之处，后续研究需扩大样本量，细化疾病种类及置钉节段，进一步探讨球形探针技术在椎弓根置钉中的应用价值。