骨水泥強化椎弓根螺釘技術治療合并骨質疏松脊柱疾病的療效觀察

胡凡琦，胡文浩，張 昊，王 堯，張智發，張少甫，張雪松解放軍總醫院 骨科，北京 100853

目前在臨床上，多種椎弓根螺釘及相關技術已經廣泛用于需行脊柱后路內固定手術的骨質疏松癥患者，包括增大螺釘直徑、雙皮質固定以及利用骨水泥進行螺釘-骨界面強化等[1-3]。增加螺釘直徑可以有效增加骨-螺釘的接觸面積，提高了螺釘的穩定性。但有報道證實該方法受椎弓根直徑的限制，當螺釘的橫截面積超過椎弓根橫截面積90%時，容易出現椎弓根爆裂，導致內固定強度降低，甚至神經根損傷[4]。而雙皮質固定對術者置釘技術要求較高，同時穿透前方皮質增加了椎前血管及臟器損傷的風險。隨著骨水泥的廣泛應用，利用骨水泥進行椎弓根螺釘強化日趨成熟[5-7]。早期該技術的應用主要是在釘道內灌注骨水泥后進行置釘，從而達到強化內固定的目的，但該方法步驟較為煩瑣，易受骨水泥凝固時間的限制，且置釘過程中容易出現骨水泥滲漏，增加了手術風險。通過對傳統椎弓根螺釘進行改良，有學者設計了多孔中空椎弓根螺釘，即骨水泥椎弓根螺釘(cement-augmented pedicle screw，CPS)，該螺釘在尸體試驗中取得了良好的效果，減少了手術操作時間，并顯著降低了水泥滲漏的風險[8]。臨床上，CPS已被應用于合并骨質疏松的腰椎間盤突出癥(lumbar disc herniation，LDH)、腰椎管狹窄癥(lumbar spinal stenosis syndrome，LSS)、腰椎滑脫癥(lumbar spondylolisthesis，LSL)及腰椎退行性側凸(degenerative scoliosis，DS)。隨著老齡化的加重，由脊柱退變、骨質疏松引起的矢狀面失衡逐漸成為影響老年患者生活質量的重要因素，CPS應用于矢狀面失衡可能具有廣泛的前景，但目前尚缺乏相關的研究報道。本研究將CPS應用于合并骨質疏松的脊柱后凸畸形、退行性側凸、腰椎間盤突出癥、腰椎滑脫癥及腰椎管狹窄癥病例的臨床資料進行回顧，并與傳統椎弓根螺釘進行對比，對骨水泥強化椎弓根螺釘技術的臨床應用效果進行系統整體的評價。

資料和方法

1 資料來源 選取2013年5月- 2016年8月在我科手術治療的脊柱疾病患者。納入標準：1)合并骨質疏松(術前X線骨密度測量t值降低＞2.5標準差)；2)因腰椎管狹窄癥、腰椎間盤突出癥、椎體壓縮骨折(vertebral compression fracture，VCF)、腰椎滑脫癥、脊柱退行性側凸、脊柱退行性后凸畸形(degenerative kyphosis，DK)行脊柱后路內固定手術；3)隨訪資料完整，且隨訪時間不少于12個月；4)手術使用傳統椎弓根螺釘或CPS。排除標準：1)先天性脊柱畸形或其他僵硬性脊柱畸形；2)伴隨脊柱感染或腫瘤；3)翻修手術或既往腰椎手術病史；4)術前合并神經損傷。共有249例患者納入本研究。采用雙能X線吸收骨密度測量儀對腰椎骨密度進行測量。按照患者手術中使用螺釘進行分組：觀察組，采用CPS固定，共計83例；對照組，采用傳統椎弓根螺釘固定，共計166例。行長節段固定的患者，無論是否所有螺釘均采用CPS，只要使用骨水泥對CPS進行強化者均納入觀察組。

2 手術方法 所有病例均全身麻醉，取俯臥位，采用脊柱后正中入路，骨膜下剝離椎旁肌，顯露椎板、關節突，根據“人字嵴”頂點確認進釘點，創建好釘道后使用探針探查釘道四壁的完整性，確認釘道完整后置入椎弓根螺釘，透視確認螺釘位置無誤。觀察組病例繼續通過中空CPS注入骨水泥進行強化，配制好骨水泥后，在其處于“拉絲期”時使用骨水泥推桿向CPS內推注，每枚螺釘注射1.5 ～ 2.0 ml PMMA骨水泥進行強化(圖1)。

圖 1 術中經CPS骨水泥強化過程 A：手術中使用的骨水泥推桿，可容納1.5 ml骨水泥(PMMA)； B：骨水泥推桿與CPS連接； C：術中推注骨水泥過程Fig. 1 Intraoperative procedure of PMMA augmentation through CPS A: The bone cement push rod used in the operation can accommodate 1.5 ml of bone cement (PMMA); B: The bone cement push rod connected with CPS; C: Intraoperative injection of bone cement

3 術后處理 術后常規靜脈給予抗生素預防感染，根據患者術前血栓風險評估結果給予高風險患者皮下注射低分子肝素，并穿戴梯度彈力襪防止下肢深靜脈血栓形成。術后引流量低于50 ml/24 h后拔除引流管，術后3個月內佩戴腰圍或支具。

4 觀察指標 1)記錄所有患者的性別、年齡、術前骨密度值、手術時間、術中出血量、術后引流量及骨水泥滲漏情況；2)術前行腰背痛與下肢痛的視覺模擬評分(visual analog scale，VAS)、Oswestry功能障礙指數(Oswestry disability index，ODI)評分評估臨床結果，術后分別在3個月、12個月時各隨訪1次；3)存在側凸及后凸畸形的病例拍攝脊柱全長片，測量以下參數：冠狀面主彎Cobb角、冠狀位平衡(coronal vertical axis，CVA)、腰椎前凸(lumbar lordosis，LL)、矢狀位平衡(sagittal vertical axis，SVA)；4)所有患者均測量手術前后最上固定椎的椎體前后緣高度(H)；5)根據X線片評估脊柱融合情況：A級，植骨區連續骨痂形成，達到堅強植骨融合；B級，未達到堅強融合，但無假關節形成；C級，假關節形成，節段活動度超過5°；6)記錄所有患者的手術并發癥情況。

5 統計學分析 所有數據錄入SPSS20.0統計軟件進行分析，服從正態分布計量資料以-x±s表示，組間比較采用獨立樣本t檢驗或重復測量方差分析；不服從正態分布的以中位數、四分位數表示，組間比較采用秩和檢驗。計數資料采用χ2檢驗。P＜0.05為差異有統計學意義。

結 果

1 兩組一般資料比較 兩組年齡、性別、骨密度t值差異均無統計學意義，具備可比性。兩組患者的一般資料及疾病分布見表1。

2 兩組手術及隨訪情況比較 兩組的手術節段、術中出血量及術后引流量均無統計學差異(P均＞0.05)，但觀察組的手術時間高于對照組(P＜0.05)。觀察組有4例出現骨水泥滲漏，均為椎體前方水泥滲漏，沒有出現椎管內或椎弓根水泥滲漏，但出現1例骨水泥肺栓塞(圖2)。隨訪1年內，觀察組共720枚螺釘均未見松動；對照組1 238枚螺釘中39枚出現松動，21例沒有達到堅固融合(表2)。

3 兩組療效比較與術前相比 兩組VAS評分及ODI評分術后均顯著改善(P＜0.01)，術后3個月兩組VAS及ODI評分無統計學差異(P＞0.05)，但術后12個月觀察組優于對照組(P＜0.05)。見表3。

4 兩組最上固定椎的椎體前后緣高度 對照組術后12個月最上固定椎椎體前后緣H較術前降低，前緣更為顯著，椎體出現壓縮變形；而觀察組術后12個月未見明顯壓縮。見表4。

5 退行性側凸與后凸畸形病例的影像學比較 兩組退行性側凸病例術后3個月主彎Cobb角均得到明顯糾正(P＜0.01)，且組間比較均無統計學差異(P＞0.05)。但術后12個月時，對照組出現了矯形丟失，其主彎Cobb角均高于觀察組(P＜0.05)。兩組退行性后凸病例術前SVA、LL均無統計學差異(P＞0.05)，術后3個月SVA、LL較術前均顯著改善(P＜0.01)，組間比較無統計學差異(P＞0.05)。術后12個月對照組SVA較術后3個月時顯著增加(P＜0.05)，LL與術后3個月時比較無差異(P＞0.05)，術后12個月時觀察組病例SVA、LL均未見明顯變化，沒有出現矯形丟失。見表5。

6 典型病例 病例1：患者男性，62歲，訴腰痛半年，伴雙下肢疼痛、麻木，活動及久站時癥狀加重，骨密度檢查t值為-3.26，腰痛VAS評分7分，下肢疼痛VAS評分6分。患者腰椎X線側位片及CT提示腰5椎體向前滑脫；腰椎MRI檢查提示腰5-骶1節段椎管相對狹窄，硬膜囊明顯受壓；患者行后路腰椎滑脫復位內固定融合術，針對患者骨質疏松情況術中采用骨水泥強化內固定，術后腰腿痛癥狀明顯緩解，術后腰痛及下肢痛VAS評分均為2分；術后12個月隨訪未見螺釘松動、脫落，腰5-骶1節段達到堅強融合。見圖3。

表1 兩組脊柱疾病患者的一般資料比較Tab. 1 Comparison of general data in two groups

表2 兩組手術情況比較Tab. 2 Comparison of surgical parameters between two groups

表3 兩組臨床結果比較Tab. 3 Comparison of clinical outcomes between two groups (-x±s)

表4 兩組最上固定椎的椎體前后緣H比較Tab. 4 Comparison of height of anterior and posterior edges of vertebral bodies at the upper end between two groups (-x±s)

表5 退行性側凸與后凸病例的影像學結果比較Tab. 5 Comparison of imaging results of degenerative scoliosis and kyphosis between two groups

病例2：患者女性，68歲，主訴腰痛伴間歇性跛行1年余，術前腰痛VAS評分7分。腰椎正側位X線片可見腰椎多節段退行性改變，腰1椎體楔形變；腰椎MRI檢查見腰4-5椎管狹窄，硬膜囊神經根受壓，腰5-骶1椎間隙變窄。結合患者癥狀、體征，行腰4-5、腰5-骶1椎管減壓、椎間融合，腰3-骶1普通椎弓根螺釘內固定術，術后腰腿痛癥狀明顯緩解，腰痛VAS評分3分。術后3個月隨訪，患者腰痛癥狀進一步加重，無法站立及久坐，復查腰椎X線片示腰3椎體上終板塌陷，前柱壓縮，近端鄰近椎局部后凸，考慮為骨質疏松所致，給予口服骨化三醇、鈣劑，并肌注唑來膦酸鈉等抗骨質疏松治療。術后1年隨訪，患者腰痛癥狀仍存在，復查腰椎X線片示腰3椎體上終板進一步塌陷，椎體前緣高度較術后3個月復查降低，患者腰痛VAS評分7分，嚴重影響生活質量，見圖4。

病例3：患者女性，71歲，主訴腰痛8個月，站立時加重，查體胸腰段可見后凸畸形，棘突及椎旁壓痛、叩擊痛陽性，術前腰椎骨密度-3.20。術前站立位脊柱全長片提示T12、L1椎體楔形變，脊柱胸腰段后凸畸形，腰椎退行性側凸，影像測量指標LL 7°、局部后凸73°、SVA 106 mm。行后路矯形內固定術，針對患者重度骨質疏松情況，術中對內固定近端及遠端螺釘行骨水泥強化，術后后凸畸形矯正：LL -32°、SVA 3 mm，患者腰痛癥狀明顯緩解。術后1年隨訪未見螺釘松動及矯形丟失。見圖5。

圖 2 X線片(A)和肺部CT(B)可見右肺上葉前段片狀模糊影伴條索影，雙肺多發小結節影(箭頭所示)Fig. 2 X-ray (A) and CT scan (B) of lung showed patchy shadow on the anterior segment of the right lung with stripe shadow and multiple small nodular shadows in bilateral lungs (indicated by arrows)

討 論

圖 3 62歲男性，因腰椎滑脫癥行脊柱后路手術，術中行骨水泥強化內固定 A：術前腰椎X線側位片； B：術前CT； C：術前核磁； D、 E：術后腰椎X線正側位片； F：術后12個月手術節段達到堅強融合Fig. 3 A 62-year-old male patient underwent posterior spinal surgery for spondylolisthesis with PMMA augmentation A：Preoperative X-ray of lumbar; B: Preoperative CT scan; C: Preoperative MRI scan; D, E: Postoperative X-ray of lumbar; F: Strong fusion was achieved at the level of the surgery at 12 months after surgery

隨著社會老齡化的加重，骨質疏松的發生率逐年升高，目前已經成為影響老年人生活質量最重要的原因之一[9-10]。同時，骨質疏松還會引起椎弓根螺釘的松動，最終導致脊柱內固定手術失敗，患者滿意度降低[11]。而諸多學者從多個方面對傳統椎弓根螺釘進行改良，以提高螺釘的內固定強度，包括增加螺釘直徑、采用雙皮質固定、使用骨水泥強化等[12-15]。其中，骨水泥強化椎弓根螺釘已被證實可以有效提高螺釘固定強度，而骨水泥灌注的方式也在不斷改進，目前最為常用的是使用中空側孔螺釘對骨質疏松椎體進行骨水泥灌注，較之前的骨水泥預填充方法顯著提高了手術效率，減少了骨水泥滲漏的發生率[16]。目前中空側孔螺釘在臨床應用的報道較少，且其適應證主要為合并骨質疏松的椎間盤突出癥、椎管狹窄癥或腰椎滑脫癥[17-18]。本研究將骨水泥應用在所有合并骨質疏松并需要后路內固定手術的脊柱疾病中，包括脊柱側凸或后凸畸形病例，并進行系統回顧報道。

Amendola等[16]在2011年對21例骨質疏松或腫瘤導致骨量下降的患者使用中空側孔骨水泥螺釘進行內固定手術，并通過螺釘注入骨水泥，結果顯示術后VAS評分及SF-36評分均顯著改善，在平均36個月的隨訪期內沒有發現螺釘松動的情況出現。本研究中所有使用CPS的83例病例在隨訪中也沒有出現螺釘松動的情況，該結果與Amendola等的研究一致。與之相比，在全部使用傳統椎弓根螺釘的166例病例中共出現39枚螺釘松動，松動率達到3%。然而，觀察組83例病例并不是所有螺釘均使用CPS，在分組時只要使用CPS均歸入觀察組，因此觀察組病例中所使用的普通椎弓根螺釘在隨訪期也沒有出現松動。這提示對于選擇性進行骨水泥灌注強化的病例，骨水泥對CPS的強化也顯著減少了其余普通螺釘的松動率。這可能與骨水泥的選擇性灌注提高了整體內固定結構的穩定有關。

本研究中觀察組所有病例，在術后1年隨訪時均獲得與術后3個月一致的臨床結果，包括VAS評分與ODI評分，但與之相比，對照組病例中傳統螺釘并沒有展示出良好的遠期效果，在術后1年隨訪時平均VAS評分從術后3個月隨訪時的1.5增加到2.4，ODI評分從20.6增加到31.5。同時觀察發現對照組病例中上端固定椎的前后緣高度在術后1年隨訪時均有不同程度的丟失，以前緣壓縮最為明顯，進而可能導致近端椎局部后凸或鄰近節段退變。而鄰近節段的退變與患者遠期的生活質量密切相關[19]，合并骨質疏松的患者有必要采用骨水泥螺釘的方式進行強化固定。而在臨床工作中，內固定的近端椎往往位于胸腰段或胸椎后凸頂點的下方，應力較為集中，此位置應為脊柱后路內固定融合手術所關注的重點。

脊柱退行性側凸患者往往年齡較大，合并骨質疏松，傳統的脊柱內固定方式可能不能獲得較好的遠期融合效果，甚至經常因側凸畸形的矯形丟失而需要進一步翻修手術[20-21]。而將骨水泥螺釘選擇性用于退行性側凸可以顯著提高內固定的穩定性，尤其是減少遠期的矯形丟失，避免再次手術，提高患者的生活質量。而目前的多孔中空螺釘設計，如CPS，并沒有顯著增加出血量及并發癥，其安全性也在可接受范圍內。因此，骨水泥螺釘為脊柱退行性側凸的整體矯形策略增加了更多的選擇性及可能性。

合并骨質疏松的脊柱后凸畸形往往容易出現上下端椎的螺釘拔出或松動，這往往是脊柱后凸畸形遠期矯形丟失的重要原因之一。本研究將骨水泥強化椎弓根螺釘的方法用于后凸畸形患者的脊柱后路矯形策略中，提高了整體內固定的穩定性。在本研究中，采用骨水泥強化CPS固定技術治療后凸畸形的病例均被歸入觀察組，共9例。其SVA從術前的82.8 mm改善到術后的23.7 mm；LL從術前的-8.7°改善到-35.1°，術后1年隨訪均未見明顯矯形丟失。而對照組18例后凸畸形病例1年隨訪時的SVA丟失率達到33%，LL達到9%，兩組之間有顯著差異。根據本研究中術者的經驗，在后凸畸形中使用骨水泥螺釘需要注意以下幾個方面問題：1)對于相對僵硬的脊柱后凸畸形，需要根據情況適當行Ponte截骨，甚至PSO截骨；2)在螺釘置入的過程中需要充分考慮整體畸形的影響，如在固定節段的兩端使用長尾螺釘，便于置棒；3)在選擇性置入骨水泥螺釘時，盡量選擇應力集中、骨質較松的位置，通過骨水泥灌注提高整體內固定結構的穩定性；4)在胸椎較高節段灌注骨水泥可能存在骨水泥入血致肺栓塞的風險，術中需要注意。

本研究為病例回顧研究，存在一定不足。在病例回顧中發現對照組病例的隨訪時間較觀察組長，這說明對照組病例的手術日期較早，而隨著骨水泥螺釘的廣泛應用，觀察組病例主要集中在隨訪區間較晚時間。因此兩組患者的收治并不在同一時間段，該因素可能干擾研究結果。同時，該研究為單中心回顧研究，病例數有限，在骨水泥螺釘臨床應用方面還需要大樣本、多中心的前瞻性研究以得出更為嚴謹的結果。

綜上，采用骨水泥椎弓根螺釘治療合并骨質疏松的多種脊柱退行性疾病安全有效，可以獲得滿意的遠期效果。

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