前路TARP系統與后路釘棒系統對樞椎下拉力的生物力學研究

夏虹，石林，趙衛東，石亮，楊慶磊，尹慶水

顱底凹陷癥合并寰樞椎脫位的治療一直是臨床醫師面臨的難題。傳統的治療方式是切除枕骨大孔后緣和(或)寰椎后弓以擴大枕骨大孔減壓，或前路切除樞椎齒狀突及斜坡再行后路融合固定。在顱底凹陷合并寰樞椎脫位狀態下，由于樞椎齒突上移，脊髓腹側受壓明顯，此時將上移的樞椎齒突下拉，使寰樞椎復位至正常解剖位置，即可達到對脊髓腹側減壓的目的[1-3]。目前臨床常用的前路經口寰樞椎復位鋼板(transoral atlantoaxial reduction plate，TARP)系統及后路寰樞椎釘棒(板)系統均有將上移的樞椎齒突下拉，復位固定寰樞椎的作用[4-7]，但孰優孰劣尚無充足的依據。本研究從生物力學角度比較了前、后路固定系統對寰樞椎的復位效能，以期為臨床應用提供實驗依據。

1 材料與方法

1.1 實驗材料 獲取6具年齡21～53歲(平均37歲)意外死亡男性新鮮冰凍尸體的頸椎標本(南方醫科大學解剖研究所提供)，經檢查排除頸椎外傷、腫瘤、骨質增生及變性疾病等，截取寰樞椎(C0-C3)段，去除椎旁肌肉、脂肪等軟組織，保留骨、所有韌帶和關節囊完整，制成頸椎完整狀態的實驗模型，雙層塑料密封保存于–20℃低溫冰箱冷凍備用。前路TARP系統、后路頸椎椎弓根釘棒系統均為鈦合金，由山東威高骨科材料公司提供。

1.2 實驗方法及分組

1.2.1 寰樞椎標本預處理 實驗前標本置于室溫下自然解凍4～6h，然后將標本C0和C3用聚甲基丙烯酸甲酯(自凝型，上海齒科材料廠)包埋，保留寰樞關節活動不受限。

1.2.2 實驗分組 6例標本分別先后行前路TARP系統(TRAP組，n=6)和后路椎弓根釘棒系統(后路釘棒組，n=6)固定。

1.2.3 內固定器械放置 TARP組：寰椎螺釘的進釘點位于寰椎兩側側塊前表面的中心點，進釘方向為寰椎側塊的長軸方向，即向后外偏10°～15°；樞椎前路用臨時復位椎體釘固定于椎體前中央[7-8]。螺釘為3.5mm骨皮質螺釘，長度為26.0mm，鋼板厚2.0mm。

后路釘棒組：寰椎椎弓根釘以樞椎側塊內外緣中點作為解剖標志，進釘點位于經樞椎側塊中點的縱垂線上，距寰椎后弓上緣下方至少3.0mm，螺釘內傾10°、上傾5°，樞椎椎弓根螺釘進釘點位于樞椎側塊內上象限，椎板上緣下方5.0mm和椎管內緣外側7.0mm的交點處，內斜10 °～15°，上傾40°[7,9]，螺釘長度為28.0mm。

1.3 生物力學測試 所有標本隨機依次固定于BOSE材料試驗機(ELF-3510AT，Bose Inc.，USA)上，將包埋處理好的標本上緣正對樞椎齒突部與位移傳感器相連，下緣固定于力學傳感器上。前路用TARP-Ⅲ系統按上述方法固定于寰樞椎上，結合撐開復位器，模擬手術撐開復位過程，在復位器旋轉支點兩側相等力臂處依次施加撐開負荷(60、80、100N)，用BOSE材料試驗機記錄撐開過程中對樞椎的下拉力及寰樞椎間分離的位移。同理將后路椎弓根釘棒系統固定于寰樞椎上，連接棒安放在釘尾凹槽內，擰緊C2尾帽，C1尾帽擰入釘尾一半使連接棒可在椎弓根釘尾的凹槽內上下滑動，并帶動寰樞椎上下分離。利用撐開器在左右兩側椎弓根釘尾連接棒處同時施加與前路相等的撐開負荷(2×30N、2×40N、2×50N)，用BOSE材料試驗機記錄撐開過程中對樞椎的下拉力及寰樞椎間分離的位移。

1.4 統計學處理 采用SPSS 13.0軟件進行統計分析，數據結果以s表示，組間比較采用配對t檢驗，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

在加載60、80、100N撐開負荷時，TARP組對樞椎產生的下拉力分別為26.11±2.08、36.08±2.40、45.01±2.26N，而后路釘棒組分別為22.09±1.45、29.77±2.36、40.80±3.41N，配對t檢驗分析顯示，前路TARP系統對樞椎產生的下拉力均顯著高于后路釘棒系統，差異有統計學意義(P＜0.05)。在加載60、80、100N撐開負荷時，TARP組寰樞椎間分離位移分別為0.87±0.07、1.07±0.07、1.14±0.06mm，而后路釘棒組分別為0.82±0.07、1.01±0.08、1.06±0.08mm，配對 t檢驗分析顯示，前路TARP系統產生的寰樞椎間分離位移均顯著高于后路釘棒系統，差異有統計學意義(P＜0.05)。

3 討 論

3.1 顱底凹陷癥合并難復性寰樞椎脫位的治療現狀 針對上頸椎疾患的治療，臨床醫師設計發明了多種固定方法，包括Gellie法、Brooks法、椎板夾固定、Magerl螺釘等[10-15]。這些技術對易復性的寰樞椎脫位療效確實，但對于顱底凹陷癥合并難復性寰樞椎脫位的患者，由于其寰椎向前脫位、齒突上移、脊髓腹側受壓嚴重，上述技術雖能起到一定固定作用，但對脊髓腹側的減壓往往不夠充分，導致臨床療效不夠滿意。有鑒于此，對于顱底凹陷癥合并難復性寰樞椎脫位的患者，Wang等[5]采用經口前路切除瘢痕及增生的骨痂等進行松解，然后一期行后路釘板復位，將樞椎及齒突下拉后再行固定，使復位率及脊髓減壓程度明顯提高，但該方法需行兩次較大的手術，手術時間長，創傷大，風險高。彭新生等[4]針對顱底凹陷癥伴寰樞椎脫位的患者，術前予以大重量牽引，然后行后路枕頸固定治療，取得了較好的臨床效果，但此法只適用于可復性寰樞椎脫位，而且住院時間長，齒突下移復位并不十分理想。

為解決上述不足，我們采用尹慶水等[16]研發的前路TARP系統對顱底凹陷癥合并寰樞椎脫位的患者進行治療，在經口前路松解后，術中結合寰樞椎復位器將樞椎及齒突有效地下拉至解剖位置，達到即時復位，再行同期固定、融合[17-18]，避免了分期或一期后路手術，且無需切除寰椎前弓及樞椎齒突，從而達到“無創”減壓。TARP技術對顱底凹陷合并寰樞椎脫位的治療，開創了一種全新的手術方法，極大地簡化了手術方式，降低了手術風險，具有良好的應用前景。

3.2 前、后路系統對樞椎的復位效能比較 對于顱底凹陷癥患者，由于顱底的畸形，樞椎及齒突向上凸入枕骨大孔，使枕骨大孔及以下部分椎管相對狹小，椎管橫截面積變小，延脊髓受到壓迫。而在合并寰樞椎脫位時，由于各種原因導致寰樞椎骨質及其連接的韌帶、關節囊等結構退變和(或)破壞，在寰椎及以上頭顱等組織垂直重力作用下，寰樞椎間的韌帶和肌肉等組織失去維持寰樞椎間正常位置關系的能力，即寰樞椎之間椎體前后緣的受力平衡機制失衡，寰椎向前下脫位，樞椎及齒突向后上移位[19]，從而導致椎管在滑移節段的橫截面積縮小，延脊髓腹側受到樞椎齒突及樞椎后上部壓迫。

傳統的治療方式是切除枕骨大孔后緣和(或)寰椎后弓以擴大枕骨大孔減壓，然而后路枕骨大孔擴大并非直接減壓，其臨床效果欠佳，因此需行前路松解減壓，直視下切除寰椎前弓、齒狀突，必要時可將樞椎椎體及斜坡下部一并切除，這就增加了手術風險及難度。故此，若能將樞椎及齒突向下拉至正常解剖位置，使寰樞椎復位以恢復椎管的有效橫截面積，就能使延脊髓腹側的壓迫得到“無創”減壓，從而避免上述手術風險。目前臨床應用較多的前路TARP系統和后路釘棒系統對樞椎及齒突均有下拉功能，但其對樞椎及齒突下拉復位的能力大小尚無文獻報道。

本研究結果顯示，在施加不同撐開負荷時前路TARP系統對樞椎產生的下拉力及寰樞椎間產生的分離位移均大于后路椎弓根釘棒系統。我們認為這是由兩套系統本身的復位機制所決定的。后路釘棒系統在復位過程中巧妙地利用連接棒的滑動及釘棒之間的杠桿原理，首先，椎弓根螺釘植入寰樞椎椎體，再將連接棒任意一端與椎弓根釘尾連接并擰緊，使椎體、椎弓根、連接棒一端三者成為一個整體，讓另一端在椎弓根釘尾的凹槽內可任意上下滑動，然后利用撐開器在椎弓根釘尾部施加撐開負荷，連接棒在一端椎弓根釘尾部凹槽內上下滑動，從而帶動寰樞椎間上下分離，而后再據連接棒的預彎幅度，通過擰緊椎弓根螺釘尾帽時的撬撥和杠桿作用將寰椎向后撬撥提拉，把樞椎及齒突下拉至解剖位置，從而使延脊髓得到有效減壓。在后路撐開復位過程中，在椎弓根釘尾部間施加的撐開負荷受力點位于頸椎椎體后方，而寰椎及其以上頭顱組織的脫位重心位于頸椎椎體前方，二者間的距離相距較遠，其復位力臂短而脫位力臂長，故施加相同的撐開負荷時，在寰樞椎椎體間產生的分離力量較小，對樞椎產生的下拉力小，寰樞椎間產生的分離位移也較小，即復位效能較差。在前路TARP系統的復位過程中，TARP鋼板固定于寰樞椎體前方，結合復位器，在前方撐開分離寰樞椎，其撐開負荷直接施加于椎體前方。與寰椎及其以上頭顱組織的脫位重心距離較短，相對于后路椎弓根釘棒系統，其復位力臂長、脫位力臂短，故在寰樞椎椎體間產生的分離力較大，對樞椎產生的下拉力大，寰樞椎間產生的分離位移也較大，故其復位效能也相對較好。

綜上所述，本研究結果表明，在相同條件下前路TARP系統對樞椎向下的拉力和寰樞椎間的分離位移均明顯大于后路椎弓根釘棒系統，提示對顱底凹陷癥合并寰樞椎脫位的治療，前路TARP系統可作為臨床較好的選擇方案。

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