胸椎椎弓根置釘技術(shù)的現(xiàn)狀及最新進(jìn)展

趙永輝，陸聲

(昆明醫(yī)科大學(xué)成都軍區(qū)昆明總醫(yī)院全軍創(chuàng)傷骨科研究所，云南 昆明 650032)

自1959年Boucher等[1]報(bào)道了椎弓根螺釘技術(shù)應(yīng)用于臨床以來，該技術(shù)已成為脊柱外科領(lǐng)域發(fā)展最快的一項(xiàng)技術(shù)。椎弓根螺釘強(qiáng)大的三柱固定效果，對恢復(fù)脊柱生理曲度、生物力學(xué)及穩(wěn)定性等方面提供了有力的保障。由于胸椎椎弓根解剖結(jié)構(gòu)的特殊性及其相鄰關(guān)系的復(fù)雜性，胸椎椎弓根置釘技術(shù)的發(fā)展相對較緩慢。近年來隨著對胸椎椎弓根的解剖學(xué)研究及置釘技術(shù)的不斷創(chuàng)新(從傳統(tǒng)徒手置釘?shù)阶非蟾泳珳?zhǔn)、輻射接觸量更少、抗拔能力更強(qiáng)的置釘技術(shù))，不僅使胸椎椎弓根螺釘技術(shù)得到了廣泛的發(fā)展，而且極大地提高了置釘?shù)臏?zhǔn)確率。本文對胸椎椎弓根螺釘內(nèi)固定技術(shù)的研究現(xiàn)狀作一綜述。

1 胸椎椎弓根的解剖學(xué)特點(diǎn)

椎弓根是連接椎弓與椎體的縮窄部分，前端位于椎體的后上部，短而厚，與椎體方向垂直并向后方突起，而后端與椎體、關(guān)節(jié)突、橫突以及椎板融合一體，連接了脊柱前柱和后柱，是椎體最堅(jiān)固的部分。1991年P(guān)anjabi等[2]對144個(gè)胸椎進(jìn)行三維解剖結(jié)構(gòu)研究，發(fā)現(xiàn)胸椎有三個(gè)不同區(qū)域：上端T1～2近似頸椎過渡椎，下端T11～12為腰椎的過渡椎，而中間區(qū)的T3～9由于椎管狹窄、血供特殊及椎弓根狹窄等特點(diǎn)，成為胸椎椎弓根置釘?shù)碾y點(diǎn)。2013年王璐等[3]對34具尸體進(jìn)行解剖學(xué)研究發(fā)現(xiàn)上胸椎椎弓根截面較狹窄，松質(zhì)骨含量少，皮質(zhì)骨較薄；下胸椎椎弓根橫截面呈橢圓形或淚滴形，其內(nèi)松質(zhì)骨部分呈橢圓形或腎形。

目前臨床上常用的胸椎椎弓根解剖學(xué)參數(shù)有椎弓根高度、椎弓根寬度、椎弓根橫斷面角、椎弓根矢狀面角等。Zindrick等[4]對T1～L5椎弓根進(jìn)行了2 905次測量，椎弓根之間差異較大，椎弓根高度通常大于椎弓根寬度。其中在橫斷面T5的椎弓根寬度最窄(4.5 mm)，T1～5椎弓根寬度呈逐漸減小的趨勢(7.9～4.5 mm)，而T5～12則逐漸增大(4.5～18.0 mm)。在矢狀面T1椎弓根高度最低(9.9 mm)；T11椎弓根高度最高(17.4 mm)；T2～7椎弓根高度變化不大(約12.0 mm)；T7～11椎弓根高度逐漸增大(12.1～17.4mm)，而T11～12則呈下降趨勢(17.4～15.8 mm)。T1椎弓根內(nèi)傾角最大，T12最小，T1～5、T9～12下降明顯，而T5～9變化不大。Singh等[5]通過對胸椎椎弓根參數(shù)測量，其結(jié)論與Zindrick等[4]的基本一致。

2 胸椎椎弓根螺釘技術(shù)

2.1 傳統(tǒng)徒手技術(shù) 徒手技術(shù)是目前應(yīng)用最廣的一種椎弓根置釘技術(shù)。2004年，Kim等[6]對394例患者置入了3 204枚胸椎椎弓根螺釘，并對所有胸椎(T1～12)椎弓根螺釘?shù)闹冕旤c(diǎn)進(jìn)行了分析總結(jié)。他認(rèn)為T1～2的置釘點(diǎn)位于椎弓根峽部外側(cè)緣垂線和橫突中線的交點(diǎn)。隨著向下段胸椎推移，置釘點(diǎn)逐漸向內(nèi)側(cè)靠攏，到T7～9節(jié)段置釘點(diǎn)位于上關(guān)節(jié)突中點(diǎn)垂線和橫突上緣的交點(diǎn)。繼續(xù)向下段胸椎推移，置釘點(diǎn)由中間向外側(cè)偏移，到T10～12節(jié)段的置釘點(diǎn)則位于椎弓根外側(cè)緣的垂線和橫突中線的交點(diǎn)。技術(shù)要點(diǎn)：首先暴露出關(guān)節(jié)突及橫突，定位置釘點(diǎn)，咬骨鉗咬除置釘區(qū)域部分皮質(zhì)，使用開路器開道，球探探查椎弓根通道周圍壁的完整性，同時(shí)確定椎弓根螺釘長度，攻絲后置入螺釘。徒手技術(shù)是一種經(jīng)驗(yàn)置釘，通過完整暴露椎體的橫突及關(guān)節(jié)突來確定置釘點(diǎn)，不同醫(yī)師對置釘點(diǎn)的選擇都會有不同程度的偏差，特別是脊柱畸形的患者，由于椎體旋轉(zhuǎn)、解剖標(biāo)志不清就更難保障置釘準(zhǔn)確率。相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道使用徒手技術(shù)置釘?shù)臏?zhǔn)確率在64%～93.8%。這種經(jīng)驗(yàn)置釘難度較大，學(xué)習(xí)曲線長，對初學(xué)者則需要長期臨床經(jīng)驗(yàn)的積累。

2.2 漏斗技術(shù) 2000年Gaines[7]首先對漏斗技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)闡述。該方法主要步驟：首先暴露出橫突及上關(guān)節(jié)突并確定椎弓根頂部投影直徑約1 cm的皮質(zhì)骨區(qū)域，然后去除該皮質(zhì)骨區(qū)域。直視下可見椎弓根內(nèi)的松質(zhì)骨，用刮匙去除松質(zhì)骨，再進(jìn)一步深入至椎弓根峽部，用咬骨鉗去除外周皮質(zhì)骨，以便可以清楚地看到椎弓根峽部。將一個(gè)直徑2 mm的小探針直接插入椎弓根的峽部并通過椎弓根進(jìn)入椎體，再用一個(gè)較大的5 mm探頭擴(kuò)大穿過椎弓根峽部的椎弓根通道，將定位針(長度為55 mm)放置在探測的椎弓根通道中并拍攝正側(cè)位X線片，確認(rèn)椎弓根路徑及置釘長度。最后將攻絲擰入椎弓根中并逐漸增加螺紋直徑，直到與椎弓根壁緊密接觸，最后置入合適的椎弓根螺釘。2002年，Yingsakmonkol等[8]利用該方法讓不同經(jīng)驗(yàn)的3名脊柱外科醫(yī)生對9具新鮮尸體(216個(gè)胸椎椎弓根)置入椎弓根螺釘，其中無胸椎椎弓根螺釘置入經(jīng)驗(yàn)的初級脊柱外科醫(yī)生穿孔率為12.5%，比較熟悉該技術(shù)外科醫(yī)生的穿孔率為5.5%，非常熟悉該技術(shù)醫(yī)生的穿孔率為1.4%。其中穿孔均發(fā)生在前24個(gè)螺釘，最后48個(gè)螺釘沒有穿孔。該技術(shù)學(xué)習(xí)曲線相對較短，是一種簡單、安全可靠的技術(shù)。然而，由于去除了橫突背側(cè)皮質(zhì)，破壞了椎體的完整性，不僅增加了出血量及手術(shù)時(shí)間，同時(shí)也降低了螺釘?shù)陌殉至Α?/p>

2.3 椎弓根-肋骨復(fù)合體置釘技術(shù) 1993年，Dvorak等[9]通過對胸椎解剖學(xué)的研究，首次報(bào)道了經(jīng)椎弓根肋骨復(fù)合體置釘技術(shù)，并進(jìn)行了初步的臨床研究。Husted等[10-11]對這一復(fù)合體進(jìn)行了更加深入的研究，對比測量分析了椎弓根-肋骨通道各參數(shù)明顯優(yōu)于椎弓根，所以經(jīng)過該通路安全性較椎弓根更高且出現(xiàn)血管、神經(jīng)損傷的風(fēng)險(xiǎn)更低。他們選擇在肋橫突關(guān)節(jié)頭側(cè)1/3進(jìn)釘，螺釘斜向內(nèi)下經(jīng)肋橫突結(jié)合區(qū)進(jìn)入椎體。通過該途徑置入了24枚螺釘并進(jìn)行了CT掃描和解剖分析，所有螺釘均經(jīng)該路徑安全置入椎體。該技術(shù)在生物力學(xué)研究中，螺釘把持力明顯小于經(jīng)椎弓根通道置釘技術(shù)，但在椎弓根變異、骨折破壞或翻修手術(shù)中，可作為一種椎弓根螺釘技術(shù)的補(bǔ)充。

2.4 球探技術(shù) 2010年，Watanabe等[12]在置入椎弓根螺釘時(shí)，通過球形探針輔助使置釘較徒手技術(shù)更加準(zhǔn)確、安全，從而提出了球探技術(shù)。技術(shù)要點(diǎn)：常規(guī)暴露并確定置釘點(diǎn)，利用磨鉆去除置釘點(diǎn)的部分皮質(zhì)。使用球形探針插入椎弓根松質(zhì)骨探查椎弓根松質(zhì)骨通道，探針按直徑大小依次探查椎弓根通道，探針直徑較小時(shí)會非常平順的通過椎弓根通道，如果探針插入過程中遇到阻力，則使用錘子輕輕敲擊探針尾部，探針球端則可通過改變方向沿內(nèi)側(cè)皮質(zhì)滑入椎弓根通道內(nèi)到達(dá)椎體前緣皮質(zhì)，最后攻絲并根據(jù)探針方向、大小置入合適的椎弓根螺釘。2011年，陳克冰等[13]利用球探技術(shù)置入312枚椎弓根螺釘，傳統(tǒng)徒手技術(shù)置入276枚，術(shù)后CT顯示球探組頸椎、胸椎、腰椎的椎弓根螺釘置釘準(zhǔn)確率達(dá)到了100%，而傳統(tǒng)徒手技術(shù)準(zhǔn)確率僅為78%。2012年，梁春祥等[14]也報(bào)道了相對徒手置釘技術(shù)來說，球探技術(shù)在上胸椎中能夠更加可靠、準(zhǔn)確的置入椎弓根螺釘，該方法置釘并發(fā)癥也相對較少。但在椎弓根骨折、通道變異或椎弓根松質(zhì)骨缺如時(shí)將無法置釘。此外，對于缺乏經(jīng)驗(yàn)的醫(yī)生在置釘過程中使用錘子敲擊時(shí)可能刺破椎弓根內(nèi)側(cè)壁或椎體前側(cè)壁而損傷脊髓、血管、神經(jīng)、胸膜或臟器。

2.5 計(jì)算機(jī)導(dǎo)航技術(shù) 計(jì)算機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)是基于二維或三維影像基礎(chǔ)上的實(shí)時(shí)導(dǎo)航技術(shù)。通過計(jì)算機(jī)高速處理大量數(shù)據(jù)信息，并將數(shù)據(jù)導(dǎo)出并進(jìn)行手術(shù)模擬。近年來該技術(shù)發(fā)展較為迅速。計(jì)算機(jī)導(dǎo)航技術(shù)能輔助椎弓根螺釘置釘，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測使手術(shù)變得可視化，大大提高了置釘?shù)臏?zhǔn)確率。早在1993年，Steinmann等[15]利用計(jì)算機(jī)導(dǎo)航技術(shù)在腰椎標(biāo)本上置入了90枚椎弓根螺釘，其置釘成功率達(dá)到了94.5%。Laine等[16]將100例患者隨機(jī)分為兩組，分別采用計(jì)算機(jī)導(dǎo)航技術(shù)和傳統(tǒng)徒手技術(shù)進(jìn)行胸腰椎椎弓根置釘，結(jié)果表明利用計(jì)算機(jī)導(dǎo)航技術(shù)的成功率(98.6%)明顯大于傳統(tǒng)徒手技術(shù)(86.4%)。陳曉明等[17]對307例脊柱患者利用計(jì)算機(jī)導(dǎo)航技術(shù)行脊柱后路椎弓根釘置入，其中胸椎共置釘502枚，準(zhǔn)確率98%，提示計(jì)算機(jī)導(dǎo)航技術(shù)能夠提供立體、多視角實(shí)時(shí)呈現(xiàn)骨性解剖結(jié)構(gòu)，保證了置釘?shù)臏?zhǔn)確性及安全性，同時(shí)又大大減少射線的暴露強(qiáng)度。雖然計(jì)算機(jī)導(dǎo)航技術(shù)在輔助胸椎椎弓根置釘方面表現(xiàn)出更高成功率，但由于成本高昂，未能得到普及。

2.6 3D打印導(dǎo)板技術(shù) 3D打印技術(shù)是20世紀(jì)80年代末90年代初在美國開發(fā)興起的一項(xiàng)高新制造技術(shù)，隨著該技術(shù)的快速發(fā)展，目前在脊柱領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，尤其在輔助置釘方面。其技術(shù)要點(diǎn)：首先將CT數(shù)據(jù)以DICOM格式導(dǎo)入Mimics軟件進(jìn)行三維模型表面重建，再以STL格式保存并導(dǎo)入到逆向工程軟件，設(shè)計(jì)出最佳置釘通道，提取椎板、棘突及關(guān)節(jié)突背側(cè)的表面解剖并建立與其形態(tài)服帖的反向模板，然后將設(shè)計(jì)好的通道整合在導(dǎo)板模塊上從而合成帶有通道的導(dǎo)航模板，最后將數(shù)據(jù)導(dǎo)入3D打印機(jī)打印出置釘導(dǎo)航模板。Lu等[18]在16例脊柱側(cè)彎患者中，按照椎弓根螺釘穿破皮質(zhì)不超過2 mm的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，通過3D打印導(dǎo)板技術(shù)置釘準(zhǔn)確率100%，其中1.8%突破皮質(zhì)但在2 mm以內(nèi)。Ma等[19]將20具胸椎尸體標(biāo)本隨機(jī)分為導(dǎo)航模板組和自由徒手組，兩組分別置入了120枚胸椎椎弓根螺釘，并對螺釘?shù)奈恢眠M(jìn)行評估。結(jié)果兩組置釘成功率分別為93.4%和65%，導(dǎo)航模板技術(shù)的準(zhǔn)確率明顯高于自由手法技術(shù)，且風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生率較低。此外，利用導(dǎo)航模板技術(shù)置釘?shù)膶W(xué)習(xí)曲線不明顯。這種簡單經(jīng)濟(jì)的方法不僅可以提高置入椎弓根螺釘?shù)臏?zhǔn)確性，而且可以減少手術(shù)時(shí)間和射線暴露。

2.7 滑梯技術(shù) 在胸椎畸形患者中由于解剖標(biāo)志的變異，置釘不僅定位困難且風(fēng)險(xiǎn)較大，基于此Vialle等[20]在2014年報(bào)道了一種新的徒手技術(shù)即滑梯技術(shù)。該技術(shù)與漏斗技術(shù)非常接近，其作為漏斗技術(shù)的改進(jìn)，尤其在胸椎嚴(yán)重畸形方面更安全、有效。技術(shù)要點(diǎn)：首先暴露出橫突并去除橫突后側(cè)皮質(zhì)，使用小刮匙完全去除橫突容納的松質(zhì)骨，剩余的骨松質(zhì)即椎弓根的入口。然后將探針輕輕插入約30 mm的深度，探針插入過程中，橫突前處的皮質(zhì)和椎弓根的側(cè)緣作為“滑梯”允許安全通過。經(jīng)評估椎弓根螺釘通路的完整性后即可置入適合的椎弓根螺釘。“滑梯技術(shù)”不僅能有效的用于復(fù)雜脊柱畸形患者，同時(shí)還可以大大減少額外射線及縮短手術(shù)時(shí)間。盡管如此，該技術(shù)較漏斗技術(shù)對橫突的破壞更多，不僅增加術(shù)中出血，而且破壞了椎體的力學(xué)穩(wěn)定性。不建議單一方法置釘，可根據(jù)椎體旋轉(zhuǎn)變異情況，對置釘困難、風(fēng)險(xiǎn)高的椎體選用該方法不失是一個(gè)選擇。

2.8 皮質(zhì)骨通道(cortical bone trajectory，CBT)螺釘技術(shù) 2009年，Santoni等[21]在尸體標(biāo)本腰椎上利用經(jīng)皮質(zhì)骨通道置釘技術(shù)(即螺釘通過椎弓根在矢狀面由下向上，在橫斷面由內(nèi)向外側(cè)置釘)置入螺釘并進(jìn)行了生物力學(xué)研究，相較于傳統(tǒng)椎弓根螺釘，CBT螺釘?shù)妮S向拔出力增加了30%。該技術(shù)使用的螺釘直徑較小且長度較短，但螺紋排列緊密，增加與皮質(zhì)骨接觸區(qū)域，從而增加了螺釘接觸強(qiáng)度。另外，置釘點(diǎn)靠內(nèi)鄰近峽部，對肌肉剝離范圍較小，釘?shù)赖奶囟ㄗ呦蛞步档脱堋⑸窠?jīng)損傷的概率。由于其突出的優(yōu)點(diǎn)，該技術(shù)近年來發(fā)展迅速，主要被應(yīng)用于腰椎節(jié)段，而胸椎經(jīng)皮質(zhì)骨通道置釘技術(shù)報(bào)道較少。2016年，Xuan等[22]對10具尸體的胸椎(T9～12)CBT進(jìn)行評估，通過參數(shù)測量、影像學(xué)手段及尸體解剖學(xué)的研究，證明下胸椎(T9～12)置入CBT螺釘具有可行性。2016年，Sheng等[23]對80例患者進(jìn)行CT掃描并測量了胸椎解剖參數(shù)，在此基礎(chǔ)上將20個(gè)尸體胸椎標(biāo)本置入了240枚CBT螺釘，置釘準(zhǔn)確率達(dá)95%。結(jié)果表明：CBT螺釘對于中上胸椎是安全的。2017年，Matsukawa等[24]對50例成人患者胸椎進(jìn)行CT掃描并對T9～12椎體的最大直徑、長度和側(cè)角進(jìn)行了測量，T11選擇上關(guān)節(jié)突外側(cè)2/3處垂線與橫突下緣的交點(diǎn)為置釘點(diǎn)，T9、T10選擇上關(guān)節(jié)突外側(cè)2/3處垂線與橫突下緣上移1 mm的交點(diǎn)為置釘點(diǎn)，T12選擇上關(guān)節(jié)突外側(cè)2/3處垂線與橫突下緣下移1 mm的交點(diǎn)為置釘點(diǎn)。在軸向平面上呈直線向前傾斜，止于上端板后1/3處。此外，對24個(gè)胸椎分別比較CBT螺釘與傳統(tǒng)椎弓根螺釘?shù)纳锪W(xué)，結(jié)果表明胸椎CBT螺釘?shù)目拱螐?qiáng)度比傳統(tǒng)技術(shù)高出了53.8%。胸椎CBT螺釘技術(shù)具備對軟組織剝離少、置釘安全、抗拔能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但存在一定的學(xué)習(xí)曲線，初學(xué)者仍需要長期的經(jīng)驗(yàn)積累。相信隨著對胸椎解剖學(xué)及影像學(xué)的不斷深入研究，CBT螺釘技術(shù)將會得到快速發(fā)展。

3 胸椎椎弓根螺釘技術(shù)的展望

自20世紀(jì)50年代，椎弓根螺釘技術(shù)的出現(xiàn)到目前的發(fā)展，廣大學(xué)者經(jīng)歷了60多年的不斷研究、不斷創(chuàng)新，使椎弓根螺釘技術(shù)得到了快速發(fā)展。該技術(shù)每一步的創(chuàng)新都體現(xiàn)了對脊柱外科手術(shù)理念的創(chuàng)新。最初發(fā)展起來的徒手技術(shù)，其操作簡單方便，但準(zhǔn)確率因人而異，不但與術(shù)者經(jīng)驗(yàn)的不同而導(dǎo)致準(zhǔn)確率的波動(dòng)，還以患者脊柱椎體不同而變化，并且學(xué)習(xí)曲線較長。隨著解剖學(xué)研究的不斷深入，之后出現(xiàn)了漏斗技術(shù)、肋骨-椎弓根通道、球探技術(shù)、滑梯技術(shù)等，較傳統(tǒng)徒手技術(shù)提高了置釘準(zhǔn)確率，但同樣也存在一些局限性，如對椎體結(jié)構(gòu)力學(xué)的破壞、出血多、把持力不足等。計(jì)算機(jī)導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用使椎弓根螺釘置釘更加精準(zhǔn)，但其設(shè)備昂貴，難以普及。而3D打印導(dǎo)板技術(shù)在保證置釘成功率的同時(shí)操作較方便，對初學(xué)者有著很大吸引力，但導(dǎo)板設(shè)計(jì)制作需要時(shí)間，對一些特定患者也許不能及時(shí)提供。多數(shù)老年患者普遍存在骨質(zhì)疏松，為增加螺釘?shù)目拱文芰τ痔岢隽斯瞧べ|(zhì)通道螺釘，近兩年來也得到了快速發(fā)展。

胸椎椎弓根置釘技術(shù)的每一步發(fā)展，都必須有大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和臨床驗(yàn)證。對于技術(shù)的追求始終是本著操作方便、置釘準(zhǔn)確、抗拔能力強(qiáng)、損傷小、并發(fā)癥少的原則發(fā)展。隨著進(jìn)一步的深入研究及相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展，3D打印導(dǎo)板技術(shù)、計(jì)算機(jī)導(dǎo)航技術(shù)等將會有更大的發(fā)展空間并得到普及。虛擬現(xiàn)實(shí)及增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)也許能夠與置釘技術(shù)相結(jié)合，使置釘技術(shù)得到革命性的變化。

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