儿童腰椎骨折术后双椎弓根螺钉断裂致翻修一例及文献回顾

朱伟玮 叶文松 张百慧 徐璐杰李 立 徐静芳 李海冰

作者单位：浙江大学医学院附属儿童医院，国家儿童健康与疾病临床医学研究中心，1．骨科2．麻醉科（杭州市，310052）

随着脊柱内固定技术的普及和应用，儿童胸腰椎脊柱骨折椎弓根钉棒系统内固定术后翻修的病例逐渐增多。 儿童脊柱翻修手术难度大，术后疗效不确定，患儿花费大，极大地困扰着儿童脊柱外科医生，但儿童胸腰椎脊柱骨折内固定术后翻修的报道较成人少见，医者对此的认识严重不足。 本文报道1 例儿童腰椎骨折术后双侧椎弓根螺钉断裂致翻修的病例，回顾相关文献，总结分析翻修的原因及处理对策，旨在减少此类情况的发生，为广大儿童脊柱外科医生提供帮助。

患儿13 岁，女，因从四楼坠落致全身多发伤3 天转入浙江大学医学院附属儿童医院。 查体：神志清，精神差，双侧瞳孔等大等圆，对光反射灵敏，心律齐，未闻及杂音，双肺呼吸音粗，闻及湿啰音，腹软，无压痛、反跳痛，肝区扣痛，肝脾肋下未及，双上肢肌力Ⅴ级、双下肢肌力Ⅱ级，双上肢肌张力正常，双下肢肌张力减低，双侧巴氏征阴性。 大便未解，小便正常。 肛门括约肌反射存在。 多处软组织淤青，皮肤破损。 辅助检查：脊柱CT 示T8、T9、T12 椎体压缩性骨折，L3 椎体爆裂性骨折，L3 椎管占位70%，L3 椎体前缘塌陷60%，L2、L3节段局部后凸，脊髓压迫。 胸部CT 示双肺渗出性改变。 腹部B 超示肝挫伤。 诊断：高坠伤，L3 椎体爆裂性骨折，双下肢不全瘫，多发椎体压缩性骨折，肺挫伤，肝挫伤，多处软组织损伤。 脊髓损伤ASIA 分级为C 级；胸腰椎骨折TLICS 评分为5 分。

转入我院后第2 天于气管插管全麻下行后路L2-L4 椎弓根钉-棒系统内固定+腰椎后凸矫形+植骨融合术。 术后1 个月患儿双下肢肌力、肌张力恢复正常。 术后5 月余，患儿因“腰背部皮肤疼痛2 周”再次就诊我院，摄腰椎正侧位X线片示：L2 双侧椎弓根螺钉断裂，局部后凸畸形。 遂行翻修术，取出断钉（用小环凿沿断钉尾部，扩大钉道，显露断钉尾部，咬骨钳夹持取出），同时更换L2 双侧椎弓根螺钉，延长上端固定椎至L1。 翻修术后随访10 个月，皮肤激惹疼痛症状消失，无腰背痛，内固定在位，双下肢肌力V 级、肌张力正常、感觉正常。 见图1。

讨论 儿童脊柱创伤占人类脊柱创伤的2%～5%，约占所有儿童骨折的5%；儿童胸腰椎脊柱创伤占儿童脊柱创伤的20%～40%；儿童胸腰椎脊柱创伤的最常见原因是车祸、高坠伤［1］。 儿童胸椎腰椎骨折多见于9 岁以上儿童，L2-L5是最常见的损伤节段［2］。 Babu 等［3］回顾性分析了2002—2014 年90 名儿童胸腰椎创伤患者的临床资料，其中60%为爆裂性骨折，24%为压缩性骨折；23%的病例无脊髓神经损伤，28%的病例脊髓损伤ASIA 分级为A 级；20%的病例进行了手术，术前20 例合并神经功能损伤的患儿中有7 例随访5个月神经功能未改善。

崔璀等［4］对2 056 例脊柱内固定患者回顾性研究，2．1%（44 例）经历内固定翻修手术，其中内植物断裂、移位占47．7%（21 例）；内植物断裂、移位在2 056 例脊柱内固定患者中占1．0%。 顾洪生等［5］回顾性分析了2 436 例腰椎内固定患者的临床资料，其中3．8%（92 例）内固定失败行翻修手术；翻修原因包括内固定感染、椎弓根钉松动、椎弓根钉位置欠佳、椎弓根钉断裂、内固定相邻节段不稳、Cage 移位等。哈巴西等［6］回顾性分析了316 例脊柱骨折患者的临床资料，其中13 例（4．1%）因术后内固定失败致翻修，应用Logistic回归分析性别、年龄、植骨情况、固定节段范围、是否支具保护3 个月、手术技术应用共6 项指标，指出脊柱内固定失败是多种因素所致，主要的独立危险因素是植骨情况、支具保护3 个月、手术技术。

椎弓根螺钉长度对于脊柱钉-棒系统力矩有影响，螺钉太长则内固定切迹较高，螺钉尾部与螺纹交界处承受应力过大，易致螺钉断裂；螺钉太短则内固定把持力力度不够，容易引起螺钉松动、拔出［7］。 本例L2 双侧椎弓根长度为椎体前后径的2／3，并非太长或太短。 椎弓根螺钉直径较细或长度较短会降低螺钉稳定性，导致内固定失败［8］。 Polly 等［9］指出，将椎弓根螺钉移除并在同一孔内更换原螺钉后，抗拔出力降低约34%；螺钉直径增加2 mm，抗拔出力提高约8．4%；单纯增加螺钉的长度并不能提高螺钉抗拔出力；在增加螺钉直径的基础上增加长度，可进一步提高抗拔出力。 椎弓根在螺钉拔出强度中起重要作用， 一旦椎弓根断裂，则需要更换更长或更大直径的螺钉［10］。本例初次手术时选择的L2 螺钉直径较细（直径4．5 mm、长度40 mm），翻修时取出L2 断钉，重新植入L2 螺钉直径6．0 mm，长度40 mm，同时延上固定椎至L1，L1 螺钉直径5．5 mm，长度40 mm。

图1 本病例影像学检查组图 注 A：术前侧位X 片； B：术前CT 矢状位像； C：术前MRI 矢状位像； D：术前L3 CT 横断位像； E：术前L3 MRI 横断位像； F：术后全脊柱正位X 片； G：术后全脊柱侧位X 片； H：术后6 月，断钉，全脊柱侧位X 片； I：腰椎侧位X 片，断钉； J：断钉时L2 椎弓根CT 横断位像； K：断钉时L3 椎弓根CT 横断位像； L：断钉时L4 椎弓根CT 横断位像；M： 翻修术后，正位X 片； N：翻修术后，侧位X 片Fig．1 The imaging group of this case

首次手术时医生通常把主要精力用在如何植入椎弓根螺钉上，往往忽视植骨融合的重要性，或将未充分制备骨粒堆放于未良好准备的植骨床，常导致术后假关节的形成，最终造成内固定失败［11］。 王孝宾等［12］对21 例平均年龄34．5岁（17 ～51 岁）的T10-L2 椎体爆裂性骨折术后再次翻修患者进行研究，发现前柱融合失败或骨折椎体未愈合可导致前中柱的力学稳定性丧失，应力主要集中于椎体后方的椎弓根钉棒系统，最终导致内固定断裂或松动，这是初次手术失败的主要原因。 但关于植骨融合与胸腰椎骨折内固定术之间关系文献多以成人患者为研究对象，这可能导致研究偏倚，提示我们亟待对儿童相关内容再进行专门研究。 本例患儿术前椎间隙塌陷，初次手术仅进行椎板两侧植骨，手术后6个月，固定节段未达到骨性融合，这是本例断钉的原因之一。翻修时，我们进行椎体间植骨联合椎板横突间植骨，末次随访获得满意骨性融合。

术中多次开路、攻丝钉道，导致椎弓根钉道过大，会减小椎弓根骨质对螺钉的握持力，易导致椎弓根螺钉的松动、拔出；对于短节段腰椎内固定术，最理想的螺钉位置是螺钉在位于椎弓根及椎体内的前提下，上位螺钉适当向上倾斜，下位螺钉适当向下倾斜，更符合力学平行四边形法则，可减少螺钉承受弯折剪力［13］。

对骨折椎间隙适度的撑开操作既可恢复椎体的高度，又可利用前、后纵韧带和椎间盘纤维环的张力作用使椎管内和椎体前缘的骨块复位，恢复椎管的容积。 如果一味追求骨折复位，过度撑开椎体会使伤椎骨折块分离，椎体内空腔形成，椎弓根螺钉负荷过大，断钉及骨不愈合率明显增加，引发胸腰椎骨折内固定失败［14］。

椎弓根螺钉位置不良如造成神经根与脊髓损伤，需要积极处理；腰椎内固定术后出现腰腿疼加剧、下肢感觉与运动异常时应立即行CT 扫描评判椎弓根螺钉位置，一旦确定以上症状由位置不良引起，应立即翻修［15］。 Perdomo 等［16］运用系统回顾和Meta 分析比较采用四种植钉方法（徒手技术、透视辅助、CT 导航、机器人辅助）后指出：CT 导航植钉精确度最高；胸椎植钉的准确率较低，CT 导航、机器人辅助可提高胸椎植钉精确度。 相信随着我国医疗设备自主制造研发的不断进步， CT 导航、机器人辅助定能得到普及，并应用在越来越多的困难植钉椎体上，提高椎体植钉准确度，造福更多患者。 本例初次手术时植钉位置良好。

Kato 等［17］指出，目前治疗儿童脊柱骨折多采用脊柱后路椎弓根钉-棒系统内固定术，前路手术应用极少。 我们检索近5 年文献也支持此观点。 Hariri 等［18］对64 例单纯行后路内固定治疗的胸腰椎爆裂骨折研究指出，单纯后路内固定是持久的、可靠的，相比前后联合入路可降低减少手术时间、失血量、输血量和并发症。 Joaquim 等［19］在系统性回顾研究后指出，从生物力学的角度来看，短节段后路脊柱内固定（固定伤椎+伤椎上下一个节段）可提高脊柱结构强度，在某些情况下甚至可与长段固定或前柱椎体重建+后方内固定相当；固定伤椎+伤椎上下一个节段固定可避免增加额外的前入路。

Sun 等［20］研究指出，与伤椎处植入两枚椎弓根螺钉相比，在伤椎植入单枚椎弓根螺钉治疗的严重胸腰椎骨折患者可获得相似的临床和放射学结果。 然而，许多研究表明，伤椎植入单枚椎弓根螺钉易导致内固定失败和后凸畸形的进展，目前对于胸腰椎爆裂性骨折多数学者通常在伤椎植入两枚椎弓根螺钉［21，22］。 我们认为，除非术中证实确实存在伤椎植钉困难（如椎弓根爆裂等），否则术中应尽量采用双侧伤椎椎弓根植钉。

哈巴西等［6］研究13 例脊柱翻修病例后指出，手术后支具保护小于3 个月对于内固定失败的影响最大。 Piazza等［23］指出，佩戴支具不能显著改善胸腰椎骨折内固定术后的稳定性，可能不是一种很理想的措施。 Skoch 等［24］认为，虽然国外大多数医生建议胸腰椎骨折内固定术后佩戴支具3个月，但鉴于缺乏有力的临床或生物力学证据，同时增加了病人的额外费用和不适感，这提示我们需要进一步的研究以确定术后是否常规建议使用，对照研究应包括仔细分析假性关节和并发症的发生率。

我们认为儿童胸腰椎骨折内固定术后常规需要佩戴支具，因为儿童相对于成人更活泼好动，依从性差，本例患儿术后2 月余上学后自觉支具影响外观，加之天气炎热，在校期间未佩戴胸腰骶支具，并且未戴支具进行爬山活动，这可能是本例断钉的原因之一。 所以要重视术后宣教，提高患者依从性，指导患儿术后进行正确的功能锻炼。

Gu 等［25］回顾性分析1 764 例脊柱手术患者，报道手术部位感染发生率为3．3%，平均发生在术后第3 天，平均增加住院天数为9． 3 天；多因素分析显示的危险因素包括高BMI、手术入路（后部）、夏季手术、使用自体骨植骨、术前血小板水平较高。 Shoji 等［26］报道的手术部位感染发生率为3．5%；单因素分析显示手术部位感染与糖尿病、低血清白蛋白（ ＜3．5 g／dL）存在正相关；多因素分析显示，常规药物种类数≥7 是独立危险因素。 Liu 等［27］分析2 715 例腰椎内固定患者资料指出，手术部位感染发生率为2．4%，确定了独立危险因素（术前低血钙、术前和术后低白蛋白以及术后低血红蛋白）与腰椎手术部位感染显著相关。 顾洪生等［5］认为腰椎内固定术后切口急性感染时除及时换药、清创、病灶清除外，尽早应用负压封闭引流可以在保留内固定同时取得良好的临床治疗效果。 我们认为，儿童胸腰椎骨折患者往往合并其他损伤，必要时积极使用抗生素控制全身其他部位感染，常规术前预防性使用抗生素，减少手术时间，术中严格无菌操作，围术期积极纠正低蛋白血症、控制血糖能够减少手术部位感染甚至翻修的发生。