后路脊柱截骨矯形術的臨床應用進展

曹參,吳繼功

(1.安徽醫科大學解放軍 306臨床學院,北京 100101;2.解放軍 306醫院骨科 ,北京 100101)

在脊柱截骨矯形術中,后路截骨應用最為普遍,可應用于多種常見的脊柱側后凸畸形,如強直性脊柱炎、先天性脊柱側凸、青少年特發性脊柱側凸以及嚴重的后凸畸形等。本文就近年來后路截骨矯形治療重度脊柱畸形的臨床應用進展進行綜述。

1 概 述

后路脊柱截骨矯形術常用來矯正嚴重的脊柱三維平面的失平衡,對于嚴重脊柱側凸畸形來說,傳統的矯形方式,如單獨的前路或后路矯形術,并不能獲得滿意療效。針對這種情況,前后路聯合截骨矯形術最早被提出適用于嚴重僵硬的脊柱畸形。前后路聯合手術能對脊柱進行充分的松解,術中不會出現明顯的脊髓堆積、皺褶。但此手術也存在明顯缺點,如手術創傷大、時間長,術中需要改變體位,對肺功能影響很大等[1]。近年來,隨著對疾病研究的深入和手術技巧的成熟,越來越多有經驗的醫生會選擇后路截骨矯形術。從最初的Smith-Peterson截骨到經椎弓根截骨,到后來的全脊柱切除術,后路截骨矯形術在臨床的應用越來越廣泛。

2 不同截骨術式的臨床應用

2.1 Smith-Peterson截骨及 Ponte截骨

2.1.1 手術發展 后路截骨手術中,最早的經典術式是1945年 Smith-Peterson[2]報告的用于治療強直性脊柱炎(ankylosing spondylitis,AS)患者脊柱后凸畸形的脊柱截骨(smith-petersen osteotomy,SPO)。此方法是通過 V型切除后方關節突 ,借助前方椎間隙的張開,以椎體中柱為支點,閉合后柱而達到矯形目的。此種方法操作手法簡單,但有明顯的局限性:單節段的 SPO只能糾正 10°后凸,當過多切除后方結構糾正后凸畸形達 30°時,往往伴有前方結構的張開和前柱的延長,容易造成截骨面假關節的形成和前方大血管、胸腹腔損傷[3]。針對以上局限性,Hehne等[4]將其改良,將截骨范圍擴大到 4～6個節段,每個節段只矯正 10°左右,并通過椎弓根螺絲釘的內固定來提供矯正力。這樣有效地改善了單節段 SPO截骨的局限性,并獲得良好的矯形效果。 Ponte等[5]提出了自己的截骨方式,在 Smith-Peterson截骨范圍的基礎上進一步擴大松解,進一步延伸咬除上下椎板邊緣,進行椎板開窗。因此后路松解及矯形效果更大。

2.1.2 臨床應用 此類手術最初主要適用于以后凸為主的畸形 ,如休門氏病 ,強制性脊柱炎等。多節段的 SPO手術能顯著改善后凸畸形,恢復良好的矢狀位平衡。同時,類似于SPO手術或 Ponte截骨的后路松解手術也廣泛地應用于脊柱側凸的矯正手術中。對于 AS引起的脊柱后凸畸形,SPO手術截骨方法是將后凸畸形的矯正分布在多個節段,應力分散,有利于脊柱矢狀面圓滑的生理曲線的恢復。VanRoyen等[6]對 21例 AS患者采用多節段 SPO截骨矯形,矯正度為25.6°(52%),平均每個截骨水平糾正 9.5°。Geck等[7]采用多節段 Ponte截骨矯正 Scheuermann病的后凸畸形,矯正率為61%。截骨范圍為3～7個節段 ,平均每個截骨水平矯正9.3°。目前大部分的文獻報道中,平均每個節段的矯正度數均在 10°左右。而截骨椎體的數量則是根據患者本身的后凸情況來決定。 SPO手術還廣泛地應用于脊柱側凸的矯形中,Voos[8]指出,SPO手術截骨可以用于小于 70°脊柱側凸的局部松解,以及重度脊柱側凸截骨矯形后對冠狀面平衡的修正。 Shufflebarger等[9]報道了運用后路 SPO截骨方法行廣泛地松解配合椎弓根螺釘內固定治療青少年特發性脊柱側凸獲得了 80%的矯正率。 Bakaloudis等[10]通過總結文獻資料并結合臨床實驗,提出了一個針對脊柱側凸患者的根據側凸靈活度選擇術式的指標,其指出,脊柱柔韌性大于 40%的青少年特發性脊柱側凸患者通過改良型 SPO手術即可獲得滿意的療效。劉祥勝等[11]比較了 Ponte截骨與經椎弓根閉合截骨術(pedicle subtraction osteotomy PSO)截骨治療僵硬性青少年特發性胸椎側凸的臨床療效,指出多節段 Ponte截骨能提高側凸冠狀面胸主彎 cobb角的手術矯正率,并不增加并發癥的發生率,而且能提供更多的局部自體植骨量,增加植骨融合面積。

2.1.3 手術風險及局限性 改良后的 SPO手術手術由于截骨范圍小,單個椎體矯形力度小,對脊髓的干擾較其他截骨手術小的多,因此安全性相對較高。 Cho[12]通過對比 SPO手術截骨與經椎弓根閉合截骨術(pedicle subtraction osteotomy,PSO)截骨治療脊柱矢狀位側凸畸形的療效,發現SPO手術截骨無論是出血量還是手術時間均小于 PSO截骨,且無明顯的神經系統并發癥。但是 La Marca[13]指出,由于 SPO手術截骨是通過前方椎間隙的張開,以椎體中柱為支點,閉合后柱而達到矯形目的,通常伴有脊柱后柱的縮短及前柱的延長。邱勇等[14]也指出伴有椎體骨折、椎間盤萎縮或者前柱完全骨化的患者不適合使用 SPO手術截骨。

2.2 經椎弓根閉合截骨

2.2.1 手術發展 20世紀 70年代 Heining等[15]發明了“蛋殼”技術(egg-shell technique)——以椎弓根為向導將椎體的松質骨完全去除,只剩下一薄層皮質骨外殼,形似“蛋殼”,故命名為“蛋殼截骨術”。此項技術將經椎弓根截骨操作規范化,常用于切除畸形脊柱的頂椎、復雜脊柱骨折或脊柱腫瘤的病椎。 Thomasen[16]也報告了單純后路利用椎弓根進行“蛋殼”式椎體截骨術矯正脊柱后凸畸形的方法,并稱之為經椎弓根閉合楔形截骨術(transpedicular closing wedge osteotomy)。無論采用何種名稱,其核心都是采取單一的后路手術,通過椎弓根進入椎體,來完成椎體切除截骨,并以椎體凹側壁為支點閉合截骨。我們統一稱之為 PSO。

2.2.2 臨床應用 此術式已廣泛地應用于治療 AS或創傷后引起的脊柱后凸以及各類型的脊柱側凸畸形等。PSO截骨通過脊柱三柱的截骨能獲得良好的矯形效果,配合后路內固定系統,能應對各種復雜的脊柱畸形。 PSO截骨治療 AS的方式是通過對腰椎單一椎體的截骨,來形成一個新的腰椎前凸來對抗原本矢狀位的弧狀后凸。既往解剖學研究發現單節段的“蛋殼”手術可以糾正 36°的后凸畸形[17]。恢復脊柱矢狀位的平衡是手術的最終目的,PSO截骨位置的選擇曾經引起關注,根據 Debarge[18]在其文獻中指出,從 L1到 L4的 PSO截骨對矢狀位失平衡的矯正效果無明顯差異,因此從截骨操作的易行性上選擇,L2或 L3的 PSO截骨成為目前的最多選擇。Kiaer等[19]通過對經此種手術治療的 36例 AS患者的調查分析顯示,平均矯正度數為 45°。矢狀位的失平衡均得到很好的矯正。邱勇等[14]曾比較了改良型 SPO手術截骨與單節段 PSO截骨治療 AS脊椎后凸畸形的療效。指出兩種截骨方式的臨床效果相似,術式選擇的決定因素是脊柱前柱是否完全骨化,即對脊柱前柱骨化嚴重者,應選擇經椎弓根椎體截骨術。相反 ,若脊柱前柱骨化不嚴重,應選擇改良型 SPO手術截骨。 Cho等[12]也做了類似的研究,指出兩組的矯形效果也無明顯差異,但是 PSO組對矢狀位的平衡矯正要略優于SPO手術組,而 SPO手術組對手術出血的控制方面要明顯優于 PSO組。 Heary[20]報道的 PSO手術治療創傷后脊柱后凸畸形的病例中,矢狀位平均獲得 51°的矯形效果,所有患者矢狀位平衡得到良好的重建,且術后患者的疼痛也得到極大的改善。PSO截骨也廣泛地應用于各類脊柱側凸病例中,Kuklo等[21]通過 PSO術式治療了 20例術前平均 cobb角大于 90°,而柔韌性平均為 29%的特發性脊柱側凸患者,術后獲得了 68%的矯正率。 Bakaloudis[10]認為,PSO截骨是治療重度僵硬性脊柱側凸的理想治療方法,其報道的 12例胸段僵硬性側凸病例,術前主彎平均度數達到 113°,手術均采用單一椎體的 PSO截骨術,術后胸部主彎平均矯正率為 62.3%,后凸矯正率也達到 65%。 PSO手術也可應用于半椎體引起的先天性脊柱側凸。Mark[22]報道了其用 PSO進行后路椎體切除術治療平均年齡為 3歲的兒童型先天性脊柱側凸,平均矢狀位矯形 28.7°,冠狀位矯正 38°,軀干平衡也得到良好矯正。其指出,半椎體的椎弓根較正常粗,故椎體內的松質骨可很容易地通過椎弓根刮除,隨后通過對上下終板及椎間盤的刮除,可以完成完整的半椎體切除術,通過局部加壓,短節段固定,完成脊柱整體失衡的矯形。 Mark也指出 PSO手術同樣適用于椎體分節不良引起的脊柱畸形。

2.2.3 手術風險及局限性 PSO截骨的整個操作經椎弓根在椎體內進行,保留椎弓根的內壁和椎體后壁再最后切除,降低損傷脊髓、神經根的可能。由于通過椎體前壁為支點閉合截骨矯形。前縱韌帶作為鉸鏈,避免了前方大血管、胸腹腔器損傷的可能[23]。Murrey等[24]對其 59例 PSO術式的患者進行了系統的回訪及分析,所有患者均無神經根性的損傷,部分患者脊髓牽拉損傷在隨訪的 2年內也均有好轉,心肺并發癥發生率為 5%,平均出血量 2342 mL。 Kuklo等[21]與Bakaloudis等[10]的病例報道中也無神經系統并發癥發生,不難看出,較高的矯形效果以及低并發癥發生率,這些原因使得 PSO截骨成為目前的主流截骨方式。但是 Diab[25]指出對于嚴重的脊柱角狀后凸或者重度僵硬性脊柱側凸的患者,PSO手術的矯形力度仍有限制,而下文所介紹的全脊椎切除截骨手術是治療這類脊柱畸形的有效方法。

2.3 后路全脊椎切除術

2.3.1 手術發展 最早 1922年 MacLennan就首先提出了全脊椎切除截骨術(vertebral column resection,VCR)配合支具治療嚴重脊柱側凸的方法。1997年 Bradford等[26]報道了應用前后路聯合全脊椎切除截骨治療嚴重僵硬型脊柱畸形的病例。此類手術的特點是前后路聯合下完全切除一個或多個椎體,通過 cage植入內固定的方法重建脊柱三維穩定結構,矯形效果強大。但同時暴露出了手術時間長、風險大的缺點。 Suk等[27]首次采用后路全脊柱切除術(posterior vertebral column resection,PV CR)治療嚴重脊柱畸形,其核心技術是經后路去除后方結構,繼之經脊椎兩側骨膜下向前剝離,顯露并全部切除前方椎體,完成一個或多個脊柱的三柱切除,再通過 cage植入、器械加壓實現脊柱重塑矯形。與前后路聯合全脊椎切除截骨相比,PV CR同樣能完成全脊柱切除的同時,將手術時間大大縮短,減少了失血量,同時減少了前路手術引起的胸腹并發癥的發生。

2.3.2 臨床應用 目前 PVCR術式被廣泛應用于各類原因引起的僵硬型側后凸畸形、嚴重的脊柱角狀后凸畸形等。Suk等[28]報道了 16例重度僵硬性脊柱側凸的患者接受 PVCR手術的病例。平均 cobb角由術前的 109°減少至術后的 45.6°,矯正率為 59%。 Lenke等[29]對經 PV CR手術治療的脊柱畸形的患者進行回顧性調查分析,共 43例病例,分為四組。第 1組為嚴重的脊柱側凸(7例),術后矯正率為 69%(57°),第 2組為均勻性脊柱后凸(12例),術后矯正率為 54%(45°),第 3組為成角型的脊柱后凸(10例),矯正率為 63%(49°),第4組為混合型的脊柱側后凸 (14例),矯正率為 56%(109°)。Paul[30]報道了其治療神經肌肉型脊柱側凸的 23份病例,均為全脊椎切除截骨截骨,截骨范圍由 1～3個椎體不等,平均為 1.5個椎體,冠狀位平均矯正度數為 56°,矢狀位的失平衡基本矯正,骨盆傾斜也得到很好的矯正。作者指出對于嚴重的僵硬性脊柱畸形,只有使用全脊椎切除截骨截骨術對側凸頂椎實施三柱截骨才能做到滿意的矯形效果。

2.3.3 手術風險及局限性 PVCR需對包繞神經組織的骨質進行環形截骨,脊髓周圍操作多,易出現脊髓短縮,失血量大,支撐結構容易移位等。故存在潛在的神經并發癥風險大,截骨過程中暫時性脊柱不穩也增加神經并發癥的發生率。Lenke等[29]報告 PV CR治療 43例嚴重脊柱畸形患者,2例(4.7%)發生神經并發癥,Suk等[27]報道 PVCR治療 70例嚴重脊柱畸形,6例(8.6%)發生神經并發癥。Suk等[28]的另一組 16例平均年齡 29歲、平均 Cobb角 109°的嚴重僵硬型脊柱側凸患者中。1例(6.3%)患者發生神經并發癥。可見雖然矯形效果理想,但并發癥問題尤其是高神經系統并發癥發生率仍是目前 PVCR手術最大的局限。

2.4 脊柱去松質骨截骨 2010年 Wang等[31]進一步發展了全脊椎切除截骨技術,并與傳統的“蛋殼技術”相結合提出了脊柱去松質骨截骨(vertebral column decancellation,VCD)。此種截骨術是利用“擴大蛋殼技術”[32],經過椎弓根將相鄰的多個椎體挖成蛋殼樣結構,并刮除相鄰椎體間的椎間盤,使上下椎體之間相應貫通,再由內向外磨薄硬殼 ,對磨鉆削薄的皮質骨向外推擠,使之向外塌陷。去松質骨后殘留下的皮質骨及部分松質骨充當了骨性 cage的作用,最后通過懸梁臂及轉棒技術閉合截骨間隙。此種手術最大的特點是在完成多個椎體截骨的同時,處理椎體是從椎弓根由里向外的操作,因此手術操作相對簡單,手術時間明顯縮短。王巖等[33]對其治療重度僵硬性脊柱側凸有效性及安全性展開分析研究,指出 VCD是一個安全有效的方法,與文獻中的其他傳統方法相比,其手術并發癥相對更低。在其提供的 32例僵硬性脊柱側凸畸形患者的臨床資料中,患者平均年齡 18歲。平均每個患者切除 2.1個椎體,患者術前冠狀面 Cobb角平均 108°,術后矯正至平均 42°,平均矯正率為 61%。矢狀面Cobb角術前平均 82.0°,術后矯正至 28.7°。所有患者截骨部位獲得堅固融合,僅 4例患者出現手術并發癥,無神經系統并發癥報道。就目前來說,V CD作為全脊椎切除截骨的改良術式,適用范圍與全脊椎切除截骨類似,其臨床應用還有待于進一步的實踐。

3 展 望

針對各種不同特點的脊柱側后凸畸形,截骨手術方式不斷出現并改進,隨著截骨范圍的增大、切除椎體成分的增多,使得矯形能力獲得不斷的提高,但隨之而來的問題是手術時間的延長、手術風險的加大及術后并發癥的增多。沒有一種截骨方式能完美的適用于各種類型的脊柱側凸畸形,使得各種截骨術仍廣泛地應用于臨床,并且通過對術式的改良,使得各種截骨術的臨床適用范圍越來越廣,這就要求臨床醫生要針對每個患者的特殊情況,權衡截骨矯形的收益及并發癥發生的風險等綜合因素,選擇最合適的截骨手術方式。

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