椎弓根螺釘技術在兒童脊柱外科的應用現狀

劉 磊，孫 琳

(首都醫科大學附屬北京兒童醫院，北京100045)

椎弓根是連接椎體與椎板之間最堅強的骨性結構，是連接椎體和椎弓的力學橋梁，通過椎弓根進行螺釘固定為重建脊柱穩定提供了可靠的力學基礎，從而為脊柱后路內固定技術提供了解決方法。盡管椎弓根螺釘內固定系統已于成人手術中取得良好的效果，但關于椎弓根螺釘技術治療兒童脊柱疾患的報道卻較少，現對該技術應用相關的幾個問題綜述如下。

1 兒童椎弓根形態學參數的研究

兒童的椎弓根形態學研究仍不成熟，尤其是關于兒童頸椎形態學研究和各節段椎弓根內部構造的測量與比較更不完善。但充分掌握兒童的椎弓根解剖形態學結構，對兒童椎弓根螺釘置入技術卻具有極其重要的作用。

1.1 椎弓根橫徑 椎弓根內外皮質外緣之間的最短距離。兒童椎弓根橫徑隨年齡的增大而增大;同年齡組中隨椎體變化的趨勢與成人相似。椎弓根橫徑從T1向下逐漸縮小，直到胸椎中部區域(T4或T5)達到最小，T5到T12逐漸增大，L1較T12略減小，L1到S1再次逐漸增大，于S1達到最大值。根據 Ferree、Zindrick、Senaran 及鄭昌坤等［1～4］對兒童椎弓根形態學參數的測量結果，國內外兒童的椎弓根橫徑值近似。Ferree認為3歲之后到12歲之前，椎弓根橫徑隨年齡穩步增長，于上段腰椎(T12、L1、L2、L3)每年增長 0.3 mm，下段腰椎(L4、L5、S1)每年增長 0.5 cm，12 歲之后椎弓根橫徑增長率下降，16歲之后椎弓根橫徑生長趨于完全［1］。3歲兒童除部分T4、T5、T6椎弓根橫徑小于3 mm外，余椎體在大部分兒童的椎弓根橫徑均大于3 mm，L3、L4、L5可達5～8 mm。5歲以上兒童椎弓根橫徑均值皆大于3.5 mm，下胸椎及腰椎達5 mm以上，于L5達1 cm，7歲時，L4、L5和S1的椎弓根橫徑可達1 cm，而T12、L1、L2和L3則在12歲時可達到這一數值，因此下腰椎的椎弓根在年齡較小時即可接受普通型號的螺釘。

1.2 椎弓根縱徑 椎弓根上下皮質外緣之間的最短距離。Zindrick及鄭昌坤分別測量了白種人及國人的椎弓根縱徑值。鄭昌坤所測數值較Zindrick的小1～2 mm，可能與國人身高平均較白種人矮有關。兒童椎弓根縱徑亦隨年齡的增大而增大，隨椎體變化的趨勢與成人相似，且同一椎體橫徑＜縱徑，因此椎弓根橫徑對于決定椎弓根螺釘的尺寸具有更重要的意義［2～4］。

1.3 骨—螺釘通道長度 椎弓根后緣皮質沿椎弓根軸線至椎體前緣皮質的長度。兒童的骨—螺釘通道長度隨年齡增長而增長，每年至少增長1 mm，從3～5歲到成人增長了接近70%［2］。在Zindrick等的研究中3～5歲兒童骨—螺釘通道長度的平均值波動在22.1～31.6 mm，T1～L5總體變化趨勢逐漸增大，Ferree及Senaran等所測數值與Zindrick等的相近，鄭昌坤等的則要比其大2～5 mm。

1.4 椎弓根橫斷面夾角(TPA)和椎弓根矢狀面夾角(SPA) 分別為椎弓根軸線與椎體矢狀面、水平面之間的夾角。兒童TPA和SPA隨年齡增長無顯著性變化，胸椎TPA，T1最大(25.9°～31.8°)，由上向下逐漸減小，T11、T12可達 0°甚至負角，L1～S1則又逐漸增大，L5在23.6°～33.8°，S1約為 43°，總體趨勢出現兩個高峰一個低谷。SPA在胸椎變化不大，約為 20°，且胸椎大于腰椎，從 L1～ L5該角逐漸減?。?，3］，為 0°～10°。TPA在決定進釘方向時臨床價值更高，下胸椎固定時螺釘內傾角不宜過大，否則易進入椎管，下腰椎固定內傾角不宜過小，否則容易穿破椎弓根外側皮質或椎體前方，引起并發癥，術前還應結合X線片或CT片，選擇螺釘進釘角度。

2 兒童椎弓根螺釘的應用情況

2.1 兒童椎弓根螺釘應用的優缺點 對于兒童而言，椎弓根螺釘內固定系統是惟一能夠提供堅強固定的方式。兒童椎板上光滑脆弱的骨性結構并不足以為椎板鉤和鋼絲提供堅強固定的支點，應用鋼絲或椎板鉤固定的穩定性差，常難以達到復位固定骨折、矯正畸形和穩定脊柱的目的，也不能將后方的矯形力有效地傳到椎體前方，只有椎弓根螺釘內固定系統能夠提供足夠的矯形力和穩定性。

盡管擁有這些優點，但于兒童中應用椎弓根螺釘內固定系統仍有諸多限制:①應用椎弓根螺釘可能因限制椎管生長而造成醫源性椎管狹窄［5］。②兒童椎弓根較成人更小，更易發生椎弓根皮質破裂或穿透、脊髓及神經根損傷、硬膜撕裂及腦脊液漏等并發癥，因此需選用適合于兒童使用的椎弓根螺釘固定。

2.2 兒童椎弓根螺釘尺寸的選擇方法

2.2.1 獲取更小的椎弓根螺釘以適應兒童的椎弓根 根據目前兒童椎弓根形態學參數的測量結果，除了部分上胸段椎弓根，選用直徑在3 mm以上、長度在25 mm以上的椎弓根螺釘應用于3歲以上的兒童脊柱疾患手術應該是安全可靠的，但術前仍需行脊柱影像學檢查以排除因個體間差異及椎體畸形而造成的椎弓根發育過小可能。理論上螺釘的直徑越小對椎弓發育的干擾會越小，但因為椎弓根螺釘的把持力與螺釘置入的直徑與長度成正比例關系，故當直徑及長度變小時，椎弓根螺釘的生物力學將明顯減低［6］。盡管矯正兒童胸腰椎畸形所需要的力量仍未明確，但也需要足夠的力量以供矯形所用，尤其是在嚴重畸形中，因此如果只是通過獲取更小的螺釘來解決此問題將對脊柱的固定不利。

2.2.2 在不改變椎弓根生物力學的情況下增加椎弓根的大小，使其能夠容納更大的螺釘 Polly等［5］認為小兒的椎弓根彈性好，椎弓根螺釘的直徑可為擬固定椎弓根橫徑的115%，即使有螺紋突破椎弓根皮質，一般也不會造成不良的后果［7］;在胸椎椎弓根侵占椎管小于2 mm時，對脊髓不構成有意義的壓迫。現在已有人對螺釘置入后的椎弓根橫徑膨脹情況進行研究。Rinella等研究青春期前兒童(9歲)的尸體證明，通過連續使用直徑接近但逐漸增大的螺釘可使兒童椎弓根橫徑擴大至8.5 mm，內徑及外徑可分別增加74%及24%。傅英魁［8］指出國人椎弓根膨脹率大于35%時，硬膜囊才會受壓，而韋興等［9］所測得的膨脹率的最大值為30.1%。

2.3 兒童椎弓根螺釘進釘點及進釘方向的選擇 取決于椎弓根橫斷面及矢狀面夾角，根據國內外學者對兒童椎弓根形態學參數的研究結果，兒童椎弓根的兩個角度值與成人近似，故其進釘點及進釘方向的選擇可參照成人的進釘方法。

3 兒童椎弓根螺釘技術的安全性及效果分析

椎弓根螺釘內固定系統在10歲以下的兒童，特別是在嬰幼兒脊柱疾患治療中的應用并不普遍，國內外報道均不多見。近年來，可得到的椎弓根螺釘的直徑有 3.0、3.5、4.0、4.3、4.5、5.0 mm。這些直徑的螺釘為小兒胸腰椎椎弓根固定提供了可能［10］。

Ruf等［11］首先報道對16例1～2歲兒童實施共19次椎弓根內固定手術治療脊柱疾患，其中先天畸形15例及腫瘤1例，手術治療效果滿意。術后至少隨訪6 a，被置入螺釘椎體發育與鄰近椎體比較幾乎正常，所有患兒在隨訪期間均未發現神經系統并發癥。其后Ruf等又報道了［12］對25例1～6歲兒童實施椎弓根內固定手術治療先天性脊柱側彎半椎體畸形的案例，手術矯形效果良好，隨訪未發現有神經系統并發癥。陳立言等［10］在10以下兒童的胸腰椎疾患中應用椎弓根內固定手術，手術效果滿意，骨折獲得復位、畸形得到矯正，脊柱固定的效果牢靠，并能早期下地活動?？梢姡倒葆敼潭ㄔ谛菏强尚械暮桶踩?。

綜上所述，在兒童中應用椎弓根螺釘內固定技術是有效可行的，與成人椎弓根固定一樣，小兒椎弓根固定也存在并發癥，若無良好的技術保證，發生并發癥的機會較成人高;故此手術應在良好的硬件和軟件支持下開展，恰當選擇手術適應證，術前制定詳細的手術計劃，由經過成人及青少年脊柱手術積累大量經驗的熟練醫生實行手術。

［1］Ferree BA.Morphometric characteristics of pedicles of the immature spine［J］.Spine，1992，17(8):887-891.

［2］Zindrick MR，KnightGW，SartoriMJ，et al.Pediclemorphology of the immature thoracolumbar spine ［J］.Spine，2000，25(21):2726-2735.

［3］Senaran H，Yazici M，Karcaaltincaba M，et al.Lumbar pedicle morphology in the immature spine:a three-dimensional study using spiral computed tomography ［J］.Spine，2002，27(22):2472-2476.

［4］鄭昌坤，黃其杉，胡月正，等.正常兒童胸椎椎弓根的參數測量［J］.中華小兒外科雜志，2008，29(7):430-433.

［5］Polly DW Jr，Potter BK，Kuklo T，et al.Volumetric spinal canal intrusion:a comparison between thoracic pedicle screwsand thoracic hooks［J］.Spine，2004，29(1):63-69.

［6］Cil A，Yazici M，Daglioglu K，et al.The effect of pedicle screw placementwith orwithoutapplication of compression across the neurocentral cartilage on themorphology of the spinal canal and pedicle in immature pigs［J］.Spine，2005，30(11):1287-1293.

［7］Suk SI，Kim WJ，Lee SM，et al.Thoracic pedicle screw fixation in spinal deformities:are they really safe［J］.Spine，2001，26(18):2049-2057.

［8］傅英魁.脊柱解剖與手術［M］.濟南:山東科技出版社，1994:32-33.

［9］韋興，侯樹勛，史亞民，等.螺釘植入后椎弓根橫徑膨脹的初步觀察［J］.中華骨科雜志，2002，22(10):627-629.

［10］陳立言，彭新生，李佛保，等.椎弓根釘固定在10歲以下小兒胸腰椎疾患治療中的應用［J］.中國脊柱脊髓雜志，2006，16(4):263-266.

［11］Ruf M，Harms J.Pedicle screws in 1-and 2-year-old children:technique，complications，and effect on further growth ［J］.Spine，2002，27(21):E460-E466.

［12］Ruf M，Harms J.Posterior hemivertebra resection with transpedicular instrumentation:early correction in children aged 1 to 6 years［J］.Spine，2003，28(18):2132-2138.