從脊柱解剖結構看胸椎經皮穿刺椎體成形術的設計

陳 滟 張愛華 叢樹園 程建軍 武煜明 楊恩彬*

1.云南中醫學院正常人體解剖組胚學教研室，云南 昆明 650500;2.昆明市中醫醫院肺脾科，云南 昆明 650011

經皮穿刺椎體成形術 (percutaneous vertebroplasty，PVP)是在DSA 等影像增強裝置的監視下，經患者皮膚穿刺入椎骨的椎體內，注入骨水泥或其他填充物，治療椎骨溶骨性破壞及鈣缺失性疾病的一種非血管性介入治療手段。目前臨床使用的骨水泥多是聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl-Methacrylate，PMMA)。自1987年法國Galibert 首次報道將PVP 技術應用于治療一名頑固性疼痛的椎體血管瘤患者以來，已漸漸發展成一種重要的治療脊柱疾病的微創手術，目前已應用于骨質疏松性椎體壓縮性骨折、椎體轉移腫瘤和椎體血管瘤等疾病的治療。通過注入骨水泥，PVP 可改變病變椎體的結構和生物力學性質，使脊柱功能得到一定的恢復，緩解疼痛效果明顯。同時具有適用范圍廣、操作簡單、并發癥小、住院周期短和費用較低等優勢，吸引了越來越多的醫師［1］。但PVP 不是一種開放性手術，關于如何選擇穿刺途徑、單側或雙側穿刺、骨水泥注入量等關鍵問題還存在爭議，有待通過臨床實踐與基礎研究進一步規范。本文擬從脊柱的解剖結構的特點，結合近年來的解剖學研究進展，探討經皮穿刺椎體成形術的設計方法，重點是對胸椎的穿刺進行討論。

1 椎體成形術設計的解剖學基礎

1.1 脊柱的結構及周圍結構 脊柱作為人體軀干背部的中軸，由椎骨和椎間盤、關節、韌帶等構成，并有豎脊肌等肌肉附著。頸、胸、腰椎構成了一條縱行的椎管，內容納脊髓、脊神經根及其被膜等結構。供應脊柱的血管主要來自于與它緊密相鄰的節段性動脈，如肋間后動脈、腰動脈等。這些動脈的分支多通過脊柱前外側進入鄰近的椎骨，分布到椎骨的椎體、椎弓和突起上，彼此吻合成網狀。脊柱表面的靜脈也吻合成網。部分血管還與椎管內血管吻合。正常脊柱可做前屈、后伸，左、右側屈，旋轉和環轉運動，能承受重力，并能緩沖從下肢向顱部傳送的震蕩［2］。脊柱的運動是通過椎體之間的椎間盤被壓縮后的不同變形而實現的，構成脊柱主體的椎骨是不會發生形狀改變的。因此，當椎骨的完整性受到破壞，就可能導致脊柱承重和運動功能的嚴重障礙。這也是經皮穿刺注入骨水泥可用于治療部分脊柱破壞性疾病的解剖學基礎。

1.2 椎骨的結構 椎骨由前方的椎體和后方的椎弓構成。椎體和椎間盤一起構成了椎管的前壁。椎弓前端與椎體相連處較細，稱為椎弓根。椎弓根上下方各有一個切跡，相鄰的兩個椎弓根的切跡圍成一個椎間孔，有脊神經和血管等進出。椎弓根與椎間孔構成了椎管的外側壁［2］。由于椎管較為狹窄，所以在穿刺時一定不能太偏內，以避免誤傷椎管脊髓等結構，同時，為了避免損傷經椎弓根上下方的椎間孔穿出的脊神經，穿刺時也不能超過椎弓根在正中矢狀面上的投影。

2 椎體成形術的生物力學評價

2.1 評價指標 椎體成形術的目的是通過各種方式改變椎體的結構，盡可能地恢復脊柱的穩定性和強度。所以生物力學研究中多以椎體剛度與強度是否得到恢復或增加作為評價治療效果的常用指標。椎體剛度指椎體抵抗外力作用并保持不變形能力，剛度越大，椎體就越不容易發生變形。椎體強度指可導致椎體發生壓縮性骨折的臨界值，也即骨折之前所能承受的最大應力［3］。

2.2 骨水泥注入量 雖然PVP 臨床療效肯定，創傷小［1］，但由于往椎體骨松質內注入了骨水泥，改變了病變椎體的強度和剛度，所以對于究竟注射多少骨水泥方可收到最佳的治療效果，是否會壓迫上下方的椎骨，甚至造成相鄰椎體骨折，目前仍存在分歧，尚無定論。Ryu［4］等經過臨床研究發現PMMA 注射劑量越大，硬脊膜外滲漏的可能性就越大。徐暉、李健等［5］選用胸腰段椎骨建立骨質疏松性椎體壓縮性骨折三維有限元模型。模擬PVP 途徑沿椎弓根方向往第12 胸椎體內注入骨水泥4.0ml 后，再模擬脊椎常見受壓狀態，比較注入骨水泥前后相鄰椎體間終板的應力變化。結果發現與第12 胸椎相鄰的的第11 胸椎下位終板和第1腰椎上位終板在手術前后總體應力變化不大。但注入骨水泥后這兩個終板中間部分的應力在各種狀態下均有增加。從而認為PVP 注入較小劑量的骨水泥是安全有效的，應力改變也未增加上、下椎體骨折的可能性。劉維剛、吳金濤［3］等用只保留椎體部分的第8 胸椎至第3 腰椎的分離標本制作椎體壓縮骨折模型，分組經中位或偏側分別注射骨水泥發現椎體強度均有恢復，而剛度均未相應恢復。說明注入低劑量的骨水泥可恢復椎體的強度，但對剛度恢復的作用不大。與中位組相比，偏側組因骨水泥偏側分布帶來的偏側塌陷的風險也未增加。

2.3 單側還是雙側穿刺椎 體成形術中灌注骨水泥可選擇經單側或雙側途徑。單側穿刺優點是可節約手術時間、減低手術風險。但由于胸腰椎椎弓根長軸與椎骨正中矢狀面的夾角較小，使單側穿刺，尤其是經椎弓根途徑穿刺時，骨水泥往往不能到達對側，容易造成骨水泥的偏側分布，增加了椎體向未強化側塌陷風險的可能性。經雙側椎弓根穿刺的優點是保證了骨水泥的對稱分布。但需要進行兩次穿刺操作，對病變椎體破壞較大，增加了組織創傷、椎弓根骨折和神經損傷等并發癥的發生率，還增加了手術醫生和患者在X 線下的曝露時間。有學者統計文獻中具體指明穿刺路徑的報道，發現522例手術多用經椎弓根途徑，其中雙側穿刺的占54.4%，單側穿刺的占42.1%［6］。Kaufmann TJ［7］主張在經皮椎體成形術中通過單側椎弓根入路，只有骨水泥在椎體內分布不佳時才再行另一側椎弓根入路。潘丞中等［6］用僅保留椎體的腰椎在前屈壓縮載荷下制作椎體骨折模型，分組后分別經單側椎弓根和雙側椎弓根灌注相同劑量的PMMA。張亮［8］等用保持椎間韌帶及關節突關節完整的三節段椎體標本，制作中間椎體壓縮性模型，分組后分別經單側椎弓根和雙側椎弓根灌注相同劑量的固化磷酸鈣骨水泥(autosetting calcium phosphate cement，ACPC)，均發現無論是單側還是雙側穿刺，經椎弓根途徑灌注小劑量骨水泥，都能恢復受損椎體的生物力學性能，統計結果分析兩者之間無區別，對相鄰椎間盤的抗壓力學性能影響小。

3 胸椎經皮椎體成形術穿刺途徑

人體脊柱不同節段，形態結構與周圍結構不同［2］。所以經皮穿刺椎體成形術進針途徑有多種選擇。頸椎因頸曲凸向前，椎體前器官結構少，可以選擇前外側入路。腰椎前有腹腔，兩旁是肌肉，除經椎弓根入路外，還可使用后外側入路。胸椎因椎體前方有胸腔，兩旁有肋骨相連，受限最大，只能經椎弓根或椎弓根旁入路。

胸椎的椎弓根高度和寬度較腰椎小，其長軸與正中矢狀面的夾角較小，且向前下方傾斜。無論男女，椎孔的橫徑與矢徑均比腰椎小，中胸段胸椎尤為狹小。椎弓根內側壁緊鄰胸髓。上下緣的切跡有包裹脊神經的硬脊膜鞘附著［2，9］。所以在胸椎行PVP 的臨床實踐中，就選擇何種途徑及穿刺角度爭議較大。

3.1 經椎弓根途徑穿刺 經椎弓根途徑穿刺針全程位于椎弓根骨松質內，受骨密質的保護，一般不會損傷周圍結構，具有安全、創傷小的優點，尤能避免氣胸的發生，被多數醫師選擇。但受胸椎椎弓根粗細與角度的限制，要保持穿刺針不刺穿椎弓根骨密質，就可能把穿刺針限制在椎體內的側方，導致穿刺時骨水泥不能超過中線，偏側分布。為了讓骨水泥分布更均勻，可能需要雙側椎弓根入路。這就增加了手術和X 線暴露時間，也容易增加椎弓根骨折、神經血管損傷的發生率。而且第2 次注入的骨水泥會受到第1次灌注的影響［10］。石銳［11］等用螺旋CT 掃描不同節段椎骨后做多平面重建，測量椎弓根內部結構發現，胸椎椎弓根內部骨松質寬度較小，第3 至第9 胸椎節段椎弓根內骨松質寬度小于3mm 的超過70%，部分甚至小于1mm，而這樣細的椎弓根是很難進行穿刺的。

3.2 經椎弓根基底途徑穿刺經椎 弓根基底途徑是穿刺針沿椎弓根外側方，進入椎弓根與椎體相連的基底部刺穿骨密質后再進入椎體。因其不需要穿過整個椎弓根，所以不受椎弓根的結構影響。徐志強［10］等結合螺旋CT 和標本實測的方法發現，經椎弓根基底途徑穿刺針是先穿過椎弓根基底再到達椎體的穿刺部位，而不僅是穿過椎體側壁，在穿刺過程中，肋椎關節可保護胸膜，上關節突和椎弓根可保護椎管。并且從中下段胸椎和全部腰椎均能到達椎體前部中線，所以單側即可達到經椎弓根途徑雙側穿刺的效果。王兆紅等［12］回顧性分析54例運用經皮椎體成形術治療骨質疏松性椎體壓縮骨折患者的臨床資料發現，經雙側椎弓根入路或單側椎弓根外側入路組入路的骨水泥注入量與滲漏率、血管神經并發癥和VAS 評分等指標比較差異無統計學意義。但兩組在術中放射投照次數、手術時間方面差異有統計學意義。說明椎弓根外入路單側穿刺即可達到經椎弓根入路雙側穿刺的治療效果。

綜上所述，經皮穿刺椎體成形術優勢明顯，將成為一種比較理想的姑息性治療方法［13］。但是，由于脊柱各段椎骨結構特點區別很大，具體穿刺方案如何設計，尚有爭議，這也給臨床醫生的實踐帶來困難。有學者嘗試運用影像學技術手段，觀察擬穿刺椎骨的結構，模擬穿刺后制定具體的設計方案。如譚中寶等［14］采用術前CT 檢查，在CT 圖像上模擬PVP 手術穿刺路線，結果發現不同節段椎骨椎弓的變異較大，其穿刺點和穿刺角度之間的差異有明顯統計學意義。因此僅靠穿刺經驗選擇固定的穿刺參數往往不能滿足不同椎體穿刺的需要。筆者據此建議術前行CT 檢查，模擬穿刺過程，一方面可以確定穿刺點旁開棘突距離和穿刺進針與正中矢狀面的角度;另一方面還可根據椎弓根結構特點，決定單側還是雙側入路，如模擬穿刺不能保證穿刺針全程位于椎弓內走行，則應放棄單側穿刺而選擇雙側入路。術中透視要全程監控，根據椎弓根向下的斜角度，以及椎體壓縮程度和部位，再決定針尖是否向下傾斜及傾斜角度。這就可以較好地彌補用經驗性穿刺來確定參數的不足，能有效縮短手術時間、提高單側穿刺的成功率和盡可能避免發生并發癥。

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