下頸椎椎弓根螺釘的置釘技術及臨床應用進展

陳長寶，張曉林，馬信龍

下頸椎椎弓根螺釘的置釘技術及臨床應用進展

陳長寶，張曉林，馬信龍△

下頸椎椎弓根螺釘是頸椎生物力學上最穩定的內固定，能有效恢復頸椎矢狀序列、提供堅強內固定及更高融合率。由于下頸椎椎弓根、椎動脈及神經根等結構存在較大的個體差異，術前評估應個體化。下頸椎椎弓根螺釘的置釘技術包括徒手置釘和近年來發展的計算機導航輔助置釘技術。盡管與椎弓根螺釘相關的神經血管并發癥不能完全避免，但只要進行充分的術前個性化評估和術中精準的置釘技術，就可將神經血管并發癥降至最低。下頸椎椎弓根螺釘內固定技術已經應用于治療各種頸椎疾患，并發癥少，臨床療效良好，具有廣泛的臨床應用價值。

頸椎；內固定器；綜述;下頸椎椎弓根螺釘；內固定；置釘技術

隨著現代脊柱內固定器械的迅速發展，下頸椎椎弓根螺釘內固定已經成功用于治療頸椎創傷、退變及畸形等。頸椎椎弓根與頸脊髓、椎動脈及神經根相毗鄰，因此置入螺釘時可能發生神經血管并發癥。目前下頸椎椎弓根螺釘的置釘技術主要包括徒手置釘和近年來發展的計算機導航輔助置釘技術。雖然下頸椎椎弓根螺釘相關的神經血管并發癥無法避免，但臨床并發癥較少，安全性較高，已經獲得了廣大臨床醫師的認可。本文就下頸椎椎弓根螺釘內固定的適應證及禁忌證、置釘技術、臨床應用及并發癥進行綜述，為臨床合理應用椎弓根螺釘技術提供依據。

1 生物力學性能、適應證及禁忌證

頸椎椎弓根螺釘的堅強穩定作用是基于三柱固定，顯著優于包括側塊螺釘在內的其他內固定系統[1]。頸椎椎弓根螺釘的骨-螺釘界面的松動率很低，且具有極大的把持力，是一種具有優越生物力學性能的后路內固定系統，已經成功用于治療頸椎骨折脫位、后凸畸形以及不穩定等頸椎疾患，且獲得了顯著的臨床療效[2-4]。

下頸椎椎弓根螺釘固定推薦用于后路重建頸椎穩定，尤其對于頸椎三柱損傷、矯正頸椎截骨或椎板切除術后的后凸畸形更有效[4]。退行性頸椎疾患伴有后凸畸形或節段性不穩定，應用椎弓根螺釘可重建穩定及維持后凸畸形的矯正[5]。相對禁忌證包括前部感染、前柱骨折嚴重粉碎及嚴重的骨質疏松癥[4]。椎弓根外徑≤4 mm、無髓腔或硬化的椎弓根也應該受到限制。絕對禁忌證包括后部或環周感染、由創傷或腫瘤導致椎弓根破壞、缺如或非常小的椎弓根以及伴有異常解剖結構的椎動脈如畸形或粥樣硬化[4]。因此，術前頸椎的CT檢查及椎動脈的超聲或CT血管造影（CTA）檢查對于發現椎動脈變異非常重要[1,4]。

2 置釘技術及螺釘穿透率

2.1 徒手置釘技術徒手置釘關鍵在于準確找到進釘點、合適的進釘方向和術中手感。Park等[3]指出，徒手精準置入螺釘需要掌握3個要點：（1）椎弓根內側壁厚而堅固，可作為置釘時導向。（2）為了避免穿透橫突孔進而損傷椎動脈，應該獲得足夠的內傾角。（3）術中應有良好的手感，即開路椎緩慢均勻向前運動，使開路椎能夠進入真正的松質骨通道。經典的徒手置釘技術是Abumi的椎弓根入口直接暴露法[2,4]，是將進釘點選擇在側塊中點的外側，距離上關節面下緣1～2 mm，將進釘點后方的側塊皮質骨及松質骨完全磨除，顯露椎弓根入口處。釘道內傾角為25°～45°，C3、4進釘略向頭側傾斜，C5平行于上終板，C6、7進釘略向尾側傾斜。此技術的穿透率為6.7%。由于Abumi法需要磨除側塊較多的皮質骨，進而降低螺釘的把持力。為了降低去骨皮質量，Lee等[6]建立了關鍵槽孔法（Key slot），將進釘點選擇在側塊的內半側，距離上關節面下緣1～2 mm，磨除進釘點后方的側塊皮質骨及松質骨，進釘方向與Abumi法相似，穿透率為9.7%。研究發現下頸椎的椎弓根外側壁是最薄的，而且有文獻報道下頸椎（C3～7）椎弓根螺釘置入外側壁穿孔風險是內側穿孔的2倍，外側穿孔可能引起椎動脈損傷，但內側穿孔卻很少引起脊髓損傷[4,7]。為了降低外側壁穿透的風險，Mahesh等[8]采用椎弓根內側皮質螺釘置入技術，結果顯示Abumi法與Mahesh椎弓根內側皮質螺釘法的Ⅰ度外側穿孔發生率分別為18.6%和7.95%；Ⅱ度外側穿孔發生率分別為9.30%和1.1%，差異有統計學意義。研究者認為，下頸椎椎弓根內側皮質較外側厚且堅固，采用Abumi法置釘，螺釘受到內側皮質擠壓發生外側移位，因而通過部分鉆除椎弓根內側皮質則可降低螺釘外側穿孔風險；同時也指出該項技術需要部分鉆除椎弓根內側骨皮質，導致Ⅰ度內側穿孔發生率增加，但由于硬膜及神經根均不與椎弓根內側皮質直接接觸，因此內側穿孔均未出現脊髓損傷[8]。最近基于頸椎椎弓根解剖軸的研究，Lee等[9]推薦C3～6進釘點位于側塊外緣凹陷的內側2 mm，C7位于側塊中點的外側2 mm、頭側2 mm，C3～5平均內傾角為45°，C6為38°，C7為28°；C3向頭側傾斜7°，C4～7平行于上終板，該技術的穿透率為5.2%。Tofuku等[10]則選擇側塊與椎板的交界處作為進釘點，術中側位X線確定進釘方向，穿透率為11.8%。總體而言，各種不同的徒手置釘技術是基于頸椎椎弓根解剖軸的研究，根據作者的實際經驗得出的結論，但是基于解剖標志和椎弓根解剖軸的徒手置釘技術由于忽略了個體之間頸椎的解剖學差異，容易導致穿釘錯誤，因此術前個性化評估對于準確置入椎弓根螺釘非常關鍵。

2.2 計算機導航輔助置釘技術為了降低徒手置釘的穿透率，近年來發展的計算機導航輔助置釘技術已經應用于頸椎椎弓根螺釘的置入[11]。Takahashi及Scheufler等[12-13]研究表明，基于CT導航系統的螺釘穿透率顯著下降，分別為8%和0.7%。雖然Uehara等[5]研究發現CT導航輔助的螺釘穿透率為20%，較其他作者報道的螺釘穿透率顯著增加，可能與該作者招募的患者個體差異、導航系統的復雜性以及操作技術密切有關。Uehara等[14]進一步研究發現，3級螺釘穿透率（≥50%螺釘直徑）為6.7%（39/579），其中30.8%發生在內側壁，69.2%發生在外側壁；而2級（＜50%螺釘直徑）和3級螺釘穿透率的總和為20%（116/579），其中21.6%發生在內側，78.4%發生在外側，提示即使在CT導航下仔細置釘非常必要，且螺釘穿透主要發生在外側壁。

雖然CT三維導航的螺釘穿透率較徒手置釘的穿透率顯著下降，但CT三維導航有其缺陷，如術前采集的CT影像資料要求較高，要求薄層厚度＜1 mm。術中一旦系統出現故障則不能繼續使用。影像學資料是術前采集，術中可引起誤差，有誤導術者的可能。近年來發展起來的Iso-C術中即時三維導航系統成功應用于臨床，其繼承了透視導航和CT導航2種方法的優點。Rajasekaran、V Rajan及Ishikawa等[15-17]研究顯示，基于Iso-C三維導航系統的螺釘穿透率分別為11.3%、9%及11.1%。Nakashima等[7]總結了3種不同置釘技術的穿透率，即基于椎弓根軸位像的徒手置釘、Abumi法及Iso-C三維導航系統，分別為24%、31.6%及29%，差異無統計學意義，可能與術中實時計算機導航系統操作復雜、穩定性差有關?；贗so-C三維導航的螺釘穿透率平均為14.9%（9%～29%），與徒手置釘的穿透率相當，但高于CT導航系統的螺釘穿透率，因此在臨床應用時應盡可能使用基于CT導航系統輔助置釘技術以降低螺釘穿透率。

3 臨床應用及并發癥分析

3.1 后路切開復位椎弓根螺釘固定融合術治療頸椎骨折脫位嚴重的下頸椎骨折脫位，在后柱損傷大于前柱或合并側方移位時，單純后路椎弓根螺釘內固定提供頸椎三維固定，明顯較單純前路手術更可靠。若術前MRI顯示椎間盤的破裂突出到椎管內，應加行前路椎間盤切除減壓融合術。Yukawa等[18]徒手置入620枚椎弓根螺釘治療不穩定型頸椎創傷，結果顯示螺釘穿透率為13.1%，96%獲得堅強融合，1例發生椎動脈損傷但未發現相應的臨床癥狀，僅有1例出現一過性神經根損傷。Kotil等[19]徒手置入椎弓根螺釘治療45例不穩定型頸椎損傷，結果顯示螺釘穿透率為9%，融合率為100%，且未發現神經血管損傷并發癥。Tofuku等[10]徒手置入125椎弓根螺釘治療32例不穩定型頸椎損傷，結果顯示螺釘穿透率為11.9%，且未發現神經血管損傷并發癥和遠期內固定失敗或假關節形成。對于術前或術后需要行氣管切開及呼吸支持時，前路手術無法開展或術后發生前路感染的風險，后路減壓固定融合術變得非常重要。Yukawa[18]報道有13.9%患者在術前或術后需要進行氣管切開，氣管切開的操作與后路的椎弓根釘手術并不沖突，充分說明了椎弓根釘固定對頸椎創傷患者的優越性。

3.2 下頸椎椎弓根螺釘內固定聯合椎板切除減壓融合術或椎板成形術治療非創傷性頸椎疾患多節段頸脊髓受壓合并不穩定或后凸畸形的脊髓型頸椎病患者，可以采用后路椎板切除融合術或成形術結合椎弓根螺釘內固定，以達到充分減壓和重建穩定的目的[5,19]。下頸椎椎弓根螺釘尾部靠外，對于椎板切除或成形術的操作無影響，可以在完成置釘、甚至釘棒連接等所有器械操作后再行椎板切除或成形術，減少了器械誤入椎管導致脊髓損傷的風險[5]。但需要注意的是，椎弓根釘棒連接固定往往需要將頸椎固定于生理前凸位，這樣椎板有一定重疊，對于椎板切除或開門時稍有困難，應予注意。一般情況下，筆者認為完成所有椎弓根釘置釘后行椎板切除或成形術，再行釘棒連接固定于頸椎生理前凸位，這樣能有效避免器械滑入椎管導致脊髓損傷的災難性后果。Uehara等[5]對13例脊髓型頸椎病合并不穩定患者進行椎弓根螺釘內固定結合椎板成形術的治療評估，結果顯示穿透率為10.9%，術后平均JOA評分較術前顯著改善，動力位片顯示滑移從術前9°變化為術后1.6°，作者認為頸椎椎弓根螺釘內固定結合椎板成形術是一種有效治療脊髓型頸椎病合并不穩定的外科策略。Kotil等[19]應用頸椎椎弓根螺釘內固定結合椎板切除減壓融合術治療頸椎病，術后CT顯示沒有穿透橫突孔，所有患者均獲得良好的融合率，90%患者臨床癥狀明顯緩解，沒有發現神經血管損傷的表現。Neo等[20]報道徒手置入椎弓根螺釘治療18例頸椎退變性疾病，共置入86枚椎弓根釘，穿透率為25%，但術后椎動脈CTA顯示所有病例的椎動脈均連續完好無損傷，也未發現與螺釘穿透相關的臨床癥狀。Abumi等[2]對70例頸椎創傷和110例非創傷性頸椎疾患進行椎弓根釘內固定術，螺釘穿透發生率為6.7%，2例神經根損傷，1例椎動脈損傷，術后未出現神經并發癥，主要是由于椎動脈周圍有靜脈竇包繞存在緩沖空間，受壓后可向橫突孔外側移位。一些學者認為椎動脈損傷會導致災難性并發癥如腦梗死[20]。但大多數學者認為即使損傷椎動脈，由于Willis環可起到良好的代償作用，對腦組織造成缺血性損傷的可能性小[21]。Park等[3]回顧性研究應用徒手置入椎弓根螺釘對45例頸椎創傷及非創傷疾患的療效，結果顯示14枚椎弓根螺釘發生外側壁穿破，置釘準確率為94.1%，沒有內壁、上下壁穿透，且沒有發現與椎動脈狹窄相關的臨床癥狀。Nakashima等[7]對84例非創傷性頸椎疾患進行390枚椎弓根螺釘的置釘率及并發癥的回顧性研究，結果顯示19.5%（76枚）椎弓根螺釘位置不當，置釘準確率為81.5%。發現33例并發癥，包括11例與螺釘誤置無關的神經并發癥（10例C5神經根麻痹，1例C7神經根麻痹），11例患者內固定失?。?例螺釘松動，4例螺釘斷裂和2例矯正丟失），5例由螺釘誤置直接導致的神經血管并發癥（3例神經根損傷及2例椎動脈損傷），和其他并發癥（2例假關節，1例感染，1例短暫性吞咽困難，1例短暫性呼吸困難和1例相鄰節段退變疾病需要手術）。

總之，下頸椎椎弓根螺釘進行后路頸椎重建最為穩定，已經成功治療頸椎骨折脫位、后凸畸形以及失穩等疾患，獲得了顯著的臨床療效。盡管與頸椎椎弓根螺釘固定相關的并發癥不能完全避免，但只要進行充分的術前個性化評估和術中精準的置釘技術，可將神經血管并發癥降至最低。隨著下頸椎椎弓根形態解剖學、生物力學研究的不斷深入以及導航技術的成熟普及，下頸椎椎弓根螺釘內固定技術會不斷擴大適應證及其臨床使用，最大限度地降低并發癥，獲得臨床最佳療效。

[1]Amorosa LF,Vaccaro AR.Current concepts in cervical spine trauma [J].Instructional course lectures,2014,63:255-262.

[2]Abumi K,Shono Y,Ito M,et al.Complications of pedicle screw fixation in reconstructive surgery of the cervical spine[J].Spine(Phila Pa 1976),2000,25(8):962-969.

[3]Park JH,Jeon SR,Roh SW,et al.The safety and accuracy of freehand pedicle screw placement in the subaxial cervical spine:a series of 45 consecutive patients[J].Spine(Phila Pa 1976),2014,39 (4):280-285.

[4]Abumi K,Ito M,Sudo H.Reconstruction of the subaxial cervical spine using pedicle screw instrumentation[J].Spine(Phila Pa 1976),2012,37(5):E349-356.

[5]Uehara M,Takahashi J,Ogihara N,et al.Cervical pedicle screw fixation combined with laminoplasty for cervical spondylotic myelopathy with instability[J].Asian Spine J,2012,6(4):241-248.

[6]Lee SH,Kim KT,Abumi K,et al.Cervical pedicle screw placement using the"key slot technique":the feasibility and learning curve[J].J Spinal Disord Tech,2012,25(8):415-421.

[7]Nakashima H,Yukawa Y,Imagama S,et al.Complications of cervical pedicle screw fixation for nontraumatic lesions:a multicenter study of 84 patients[J].J Neurosurg Spine,2012,16(3):238-247.

[8]Mahesh B,Upendra B,Mahan RS.The medial cortical pedicle screw--a new technique for cervical pedicle screw placement with partial drilling of medial cortex[J].Spine J,2014,14(2):371-380.

[9]Lee DH,Lee SW,Kang SJ,et al.Optimal entry points and trajectories for cervical pedicle screw placement into subaxial cervical vertebrae[J].Eur Spine J,2011,20(6):905-911.

[10]Tofuku K,Koga H,Komiya S.Cervical pedicle screw insertion using a gutter entry point at the transitional area between the lateral mass and lamina[J].Eur Spine J,2012,21(2):353-358.

[11]Tian NF,Huang QS,Zhou P,et al.Pedicle screw insertion accuracy with different assisted methods:a systematic review and meta-analysis of comparative studies[J].Eur Spine J，2011,20(6):846-859.

[12]Takahashi J,Shono Y,Nakamura I,et al.Computer-assisted screw insertion for cervical disorders in rheumatoid arthritis[J].Eur Spine J,2007,16(4):485-494.

[13]Scheufler KM,Franke J,Eckardt A,et al.Accuracy of image-guided pedicle screw placement using intraoperative computed tomography-based navigation with automated referencing,part I:cervicothoracic spine[J].Neurosurgery，2011,69(4):782-795.

[14]Uehara M,Takahashi J,Ikegami S,et al.Screw perforation features in 129 consecutive patients performed computer-guided cervical pedicle screw insertion[J].Eur Spine J,2014，23（10）：2189-2195. doi：10.1007/s00586-014-3502-9.

[15]Rajasekaran S,Kanna PR,Shetty TA.Intra-operative computer navigation guided cervical pedicle screw insertion in thirty-three complex cervical spine deformities[J].J Craniovertebr Junction Spine, 2010,1(1):38-43.

[16]V Rajan V,Kamath V,Shetty AP,et al.Iso-C3D navigation assisted pedicle screw placement in deformities of the cervical and thoracic spine[J].Indian J Orthop,2010,44(2):163-168.

[17]Ishikawa Y,Kanemura T,Yoshida G,et al.Intraoperative,full-rotation,three-dimensional image(O-arm)-based navigation systemfor cervical pedicle screw insertion[J].J Neurosurg Spine,2011,15 (5):472-478.

[18]Yukawa Y,Kato F,Ito K,et al.Placement and complications of cervical pedicle screws in 144 cervical trauma patients using pedicle axis view techniques by fluoroscope[J].Eur Spine J,2009,18(9): 1293-1299.

[19]Kotil K,Sengoz A,Savas Y.Cervical transpedicular fixation aided by biplanar fluoroscopy[J].J Orthop Surg(Hong Kong),2011,19(3): 326-330.

[20]Neo M,Sakamoto T,Fujibayashi S,et al.The clinical risk of vertebral artery injury from cervical pedicle screws inserted in degenerative vertebrae[J].Spine(Phila Pa 1976),2005,30(24):2800-2805.

[21]Molinari R,Bessette M,Raich AL,et al.Vertebral artery anomaly and injury in spinal surgery[J].Evid Based Spine Care J,2014,5(1): 16-27.

（2014-07-15收稿2014-08-29修回）

（本文編輯李國琪）

Recent progress in pedicle screw placement in the subaxial cervical spine and clinical applications

CHEN Changbao,ZHANG Xiaolin,MA Xinlong△
Department of Spinal Surgery,Tianjin Hospital,Tianjin 300211,China

Pedicle screw fixation is biomechanically most reliable for reconstruction of the cervical spine,which can effectively restore cervical sagittal profiles,provide rigid fixation and higher fusion rate.Because of the large individual differences in cervical pedicle,vertebral artery and nerve root,preoperative evaluation should be individualized.Cervical pedicle screw techniques include freehand technique and the computer-assisted navigation technology developed recently.Although complications associated with cervical pedicle screw fixation cannot be completely obviated,they can be minimized by combination of sufficient preoperative imaging studies of the pedicles and meticulous surgical techniques of screw placement. Cervical pedicle screw fixation techniques have been used in the treatment of various cervical disorders,with fewer complications and good clinical efficacy,and a wide range of clinical applications.

cervical vertebrae;internal fixators;review;cervical pedicle screw;fixation;pedicle screw placement technique

R687.43

A

10.3969/j.issn.0253-9896.2015.01.028

天津市天津醫院脊柱外科三病區（郵編300211）

陳長寶（1980），男，主治醫師，醫學博士，主要從事脊柱外科的應用基礎與臨床研究

△審校者E-mail：maxinlong8686@sina.com