單側椎弓根螺釘在腰椎融合手術中的應用研究

周海清

[摘要] 目前關于腰椎椎弓根螺釘的釘棒系統在腰椎融合手術中的應用研究成果尚不能反映長期的椎弓根螺釘固定系統的疲勞特性，不能達到與人體完全仿真的程度，而且有些組織的材料性質目前尚不清楚。在研究過程中，人們對脊柱相關軟組織的生物力學特性進行線性的簡化和處理，一定程度上會對模型的結果產生影響。所以，對于脊柱生物力學性能方面的研究，能為今后的研究設計及應用提供一定的借鑒。

[關鍵詞] 單側椎弓根螺釘；腰椎融合術；臨床應用

[中圖分類號] R687.3 [文獻標識碼] B [文章編號] 1674-4721（2014）02（a）-0187-03

脊柱后路內固定手術是一種重要的脊柱穩定手術，它的發展及演變起源于人們對脊柱畸形的矯正及脊椎骨折內固定的病理學發展和生物力學特性的認識。1911年Hibbs第一次報道了關于脊柱融合的手術，并且規定了脊柱融合手術的最基本原則。20世紀80年代以后隨著相關脊柱生物力學方面的研究逐漸增多，脊柱以及椎間盤的解剖結構的生物力學、脊柱內固定器械的生物力學以及不同的手術方式對脊柱的結構及其穩定性產生的影響等方面的試驗，深入闡述了脊柱后方結構及其椎間關節在維持脊柱的穩定性方面的重要作用，從而為脊柱融合手術的臨床應用提供了一定的科學依據[1]。

現在的微創技術已被廣泛地用于外科手術領域，并逐漸在脊柱外科的手術中的占據主導地位[2-3]。在脊柱手術的過程中如何避免組織損傷，減少術中出血，這已經變成了目前需要克服的一項難題。近年來關于單側腰椎椎弓根螺釘在腰椎融合手術中應用方面的報道逐漸增多[4-5]，本文對單側腰椎椎弓根螺釘系統在腰椎融合手術中的應用和研究進展進行綜述。

1 單側椎弓根螺釘固定系統的生物力學特性

1.1 單側椎弓根釘與雙側椎弓根螺釘的對比研究

Harris等[6]通過對尸體標本的生物力學檢測，認為在脊柱單側、雙側椎弓根螺釘固定系統穩定性的人體試驗中，雙側脊柱椎弓根螺釘內固定系統具有較好的脊柱穩定性，但是在目前的臨床應用中未得到滿意的療效，在最佳的脊柱內固定強度方面還沒有統一標準[7-9]。Suk等[10]通過對87例患者實施的脊柱后外側單節段內固定融合和雙節段內固定融合手術中得出，單側脊柱椎弓根內固定與雙側脊柱椎弓根能固定的脊柱融合率分別為91.5%和97.5%，差異無統計學意義（P=0.121），但是，在降低患者手術費用和縮短手術時間方面，單側椎弓根螺釘內固定系統具有明顯優勢。貢小強等[11]在行后正中手術切口腰椎間融合術（posterior lumbar interbody fusion，PLIF）中，對單、雙側脊柱椎弓根螺釘內固定系統進行對比，兩者的術中出血量和手術時間差異有統計學意義，脊柱椎體間的植骨融合率以及JOA評分改善率差異無統計學意義。

1.2 模擬仿真的研究

陳志明等[12]根據正常人體的腰3～5節段CT掃描數據，利用Geomagic Studio 9.0、Simple ware 2.0和Abaqus 6.7系統軟件重建了人體正常的腰3～5三維的有限元模型（INF），并以此為基礎，建立了腰4/5單側椎弓根釘棒固定加后外側橫突間植骨融合系統的手術模型（M1），脊柱單側椎弓根釘棒固定并應用單個融合器械放入模具（M2）、脊柱雙側椎弓根釘棒固定系統并應用單個融合器械放入模具（M3）。在模擬腰椎活動中，進行腰椎前曲后伸旋轉及側屈的基本活動，并在腰3椎體上面加500 N的預載荷以及10 N·m的轉矩。在不同情況下分別觀察腰4、腰5節段的角移位、脊柱椎弓根釘內固定以及融合器的應力作用分布。結果顯示，在不同情況下M1、M2、M3各個角移位都比INF少，以M3減少最多；除了脊柱右屈以及后伸，M2、M3角移位降低的程度相差不大，但是在脊柱左屈、右屈以及右旋轉、左旋轉的時候M1的穩定性較差。在脊柱椎弓根釘應力峰值方面，M1較M2和M3高，尤其是在脊柱后伸、左側屈時脊柱椎弓根釘的應力峰值最大。M2椎弓根釘的應力峰值較M3高。在各種情況下，M2脊椎椎間融合器的應力峰值均較M3高。所以，脊柱的單側椎弓根釘固定系統加用單個椎間融合器，能夠為脊柱提供足夠的穩定性，該方法可以用于腰椎退變性疾病的手術內固定。在脊柱融合器的應力峰值方面，脊柱單側椎弓根釘棒固定系統并應用單個融合器械放入模具明顯高于雙側椎弓根釘棒固定系統的模具，但是在脊柱融合器沉降方面，脊柱單側椎弓根釘棒固定系統較雙側椎弓根釘棒固定系統高。

董健文等[13]切除腰4～5的椎間盤以及同側>2/3的椎體間的關節，造成脊柱單節段的不穩定，結果顯示，除了脊柱左側彎以外，脊柱單側椎弓根釘棒固定系統組在脊柱其他各個方向上的活動與雙側椎弓根釘棒固定系統組比較，運動范圍（range of motion，ROM）沒有明顯增加，即使在左側彎，其ROM也較雙側組小。因此脊柱單側椎弓根釘棒固定系統和雙側脊柱椎弓根釘棒固定系統相比，在脊柱絕大多數活動方面其穩定性是相當的。

2 手術入路

2.1 傳統后正中手術切口

在相應節段的椎間隙后正中線做縱行切口，依次切開皮膚、皮下組織、腰背筋膜，并剝離肌肉組織，暴露脊柱椎板以及脊柱的關節突關節。以脊柱橫突的中心線和脊柱小關節突外緣的交點作為脊柱椎弓根的進釘點。用開口器打開椎弓根后緣骨皮質，探針插入椎弓根骨髓道內，并探測其深度和方向，選擇長度及直徑合適的脊柱椎弓根釘緩慢擰入。

2.2 微創旁正中切口

在病變節段的稍外方依次切開皮膚、皮下組織以及深筋膜，沿脊柱骶棘肌的中間逐層分離，暴露脊柱的小關節突、脊柱的上下關節突以及脊柱的椎板，進釘點為脊柱橫突的中心線和脊柱小關節突外緣的交點。其余方法與脊柱后正中切口相同。

3 單側椎弓根螺釘在不同方式植骨融合手術中的應用

3.1 在脊柱后正中入路腰椎植骨融合手術中的應用

傳統PLIF是由Cloward提出的一種行之有效的脊柱腰椎的手術方法，在腰椎間盤突出癥、腰椎退變性造成的腰椎不穩、腰椎椎體滑脫等治療方面取得了較好的臨床療效。PLIF主要應用于腰椎間盤源性所致的腰背痛和腰椎間盤突出癥、腰椎退行性變造成的不穩所致的腰腿痛、嚴重的腰椎椎管狹窄癥需要進行椎管廣泛減壓的患者以及腰椎間盤的髓核摘除術后復發患者；但是對于年輕的患者、過度肥胖的患者、有嚴重骨質疏松的患者以及重度腰椎椎體滑脫的患者是不適宜的[14-15]。

PLIF在脊柱的椎體間植入骨塊或Cage，應用骨塊或Cage的支撐和后面的脊柱椎弓根釘以及連桿的固定作用從而達到脊柱椎體間的融合，限制了本節段的活動。這種優點在于可以去除全部的椎間盤組織，有效地維持椎間隙高度，擴大椎間孔進行充分的減壓，提高了椎體間的融合率。缺點在于椎體間植入的骨塊容易錯位。切除脊柱的棘突及其韌帶、椎板，造成后柱結構破壞嚴重，容易造成脊柱失穩以及造成后路脊柱椎體間植骨融合困難。手術中對脊神經根以及硬膜囊的牽拉會導致脊神經根功能一過性或永久性暫時損失、硬膜囊撕裂和手術后硬膜外纖維瘢痕形成，手術過程中需要剝離大部分的椎旁肌，這樣手術的創傷較大和術中出血較多。如果在較高水平容易導致脊髓的損傷，產生嚴重的并發癥，因此只適應于腰2～骶1節段[16]。

3.2 微創PLIF在脊柱手術中的應用

微創PLIF手術是指在脊柱后正中線旁邊的2～3 cm處C型臂X線機導針定位后，相應的病變椎間盤處切一個約2.5 cm的切口，沿導針逐級擴張或者管狀的擴張器牽開病變的椎間隙。在手術內鏡系統的支持下完成椎間孔的減壓和椎體間的植骨融合，應用撐開器時在直視下同樣可以完成椎間孔的減壓和椎體間的植骨融合。椎體間植骨融合完成后，也可以應用小切口、內鏡或者經皮的椎體間內固定術[17-18]。林斌等[19]對102例腰腿痛患者應用單側椎弓根釘固定系統和傳統后正中入路雙側脊柱椎弓根釘固定系統進行了比較，結果發現微創單側脊柱椎弓根釘固定具有手術時間短、出血量少、椎體間的融合率較高等優點，是一種安全可行的治療方法。

3.3 在經椎間孔腰椎椎體間融合術中的應用

為了避免在PLIF手術中過度牽拉脊神經根以及硬膜囊，Hams等[20]提出經椎間孔腰椎椎體間融合手術（transforaminal lumbar interbody fusion，TLIF）。TLIF手術切口可以選在更偏離后正中線的外側，在后正中線旁邊的4～5 cm處作一個小切口，完全暴露以后切除一邊的部分關節突到達椎間盤的后外緣，手術顯露和椎間植骨融合的方法與微創PLIF類似[21]。TLIF克服了手術中牽引脊神經根和硬膜囊導致的神經損傷，并且保留了前縱韌帶、后縱韌帶、棘上韌帶和棘間韌帶的結構完整，同時由于腰背肌的附著點大部分得到保留，避免了肌肉的失神經支配，這對于手術后的功能鍛煉和恢復非常有利[22]。這種治療方法在腰椎間盤突出癥、腰椎退變造成的腰椎不穩、腰椎椎體滑脫等疾病的治療方面也獲得了較好的臨床療效。

TLIF主要是經脊柱單側后外側入路行脊柱的前柱內固定。其優點是：能降低對脊柱椎管內組織結構的損傷，對脊神經根、硬膜囊的干擾降低到最小。保持脊柱椎板及脊柱關節突的穩定性，防止脊柱內固定物脫出、斷裂。手術過程中對硬膜囊不用牽拉，和PLIF的手術方式不同，TLIF更適合于上位腰椎。其缺點是：在手術入路一側要切除部分關節突，并且在脊柱的椎體間植骨融合相對困難[23-25]。張連生等[26]認為，脊柱單側椎弓根釘TLIF手術與脊柱雙側椎弓根釘內固定TLIF手術比較，兩者在術后的效果上差異無統計學意義，與PLIF比較，TLIF在減少手術的時間及術中周圍組織損害、降低手術死腔方面具有明顯優勢。

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（收稿日期：2013-12-06 本文編輯：郭靜娟）