頸后路多錨點內固定系統的研制及解剖學可行性分析

董偉鑫，胡勇，賴歐杰，袁振山

目前臨床上頸椎后路內固定主要包括頸椎后路椎弓根螺釘與側塊螺釘，頸椎后路椎弓根螺釘擁有最佳的固定強度，但對置釘準確性的要求極高，存在較高的螺釘誤置率[1-2]，置釘過程中也容易出現神經根、椎動脈或脊髓損傷等嚴重的并發癥[3-4]。頸椎后路側塊螺釘置釘風險較小，但釘道過短，生物力學穩定性較差，尤其在處理矯形或骨折脫位時，因螺釘松動導致失敗的概率極高[5-6]。鑒于此，臨床上需要一種全新的頸椎后路內固定系統，從器械設計的源頭上避免置釘過程損傷神經根、脊髓或椎動脈等重要結構，同時擁有足夠的生物力學穩定性。本研究通過測量C2～7中后柱相關解剖學參數，設計一款全新的頸后路多錨點內固定系統，報道如下。

1 資料與方法

1.1 數據的收集與測量 2020 年1 月至2022 年12月隨機在寧波市第六醫院影像資料庫中抽取40 份正常頸椎CT+三維重建數據，由2 名脊柱外科醫生閱片，核對是否存在結構異常、腫瘤或骨代謝疾病等。其中男20 名，女20 名；年齡18 ～65 歲，平均35 歲。將頸椎CT 數據導入到Mimics 軟件中，在Mimics 軟件中生成三維立體結構，并在該三維立體結構上測量相關參數。測量指標包括側塊高度、椎板安全長度、椎板高度及棘突高度，見圖1。

圖1 測量參數圖示

1.2 設計頸后路多錨點內固定系統 筆者設計的頸后路多錨點內固定系統采用醫用鈦合金材質制造。頸后路多錨點內固定系統主要由多錨點螺釘固定板、側塊螺釘、棘突螺釘和萬向套組成，見圖2。多錨點螺釘固定板：該固定板厚度為2 mm，寬度為8 mm，長度設置了24 ～36 mm 不同的規格，間隔2 mm，可以根據患者骨骼大小不同，選用不同長度的固定板，固定板的螺釘孔直徑分別為3.5 mm 和2 mm。1.3 頸后路多錨點內固定系統在Mimics 軟件上的模擬手術 在Mimics 軟件上重建一個頸椎椎體模型，并導入多錨點螺釘固定板的三維模型，將多錨點螺釘固定板拖至頸椎椎板、側塊及棘突的合適位置處，然后導入側塊螺釘與棘突螺釘的三維模型，將螺釘按照螺釘孔放置。立體旋轉椎體和頸后路多錨點內固定系統這個整體結構，觀察是否存在螺釘進入椎管、椎間孔與椎動脈孔。

圖2 多錨點內固定系統

2 結果

2.1 參數測量結果 C2～C7中后柱相關測量參數的測量結果見表1。

表1 C2 ～C7 相關解剖參數測量結果mm

2.2 Mimics軟件上模擬內固定置入結果 在Mimics 軟件上進行頸后路多錨點內固定系統的模擬置入，顯示側塊螺釘、棘突螺釘和多錨點螺釘固定板的位置準確合理，見圖3。

圖3 頸后路多錨點內固定系統在椎骨模型上模擬置入后示意圖

3 討論

目前臨床上使用的頸椎后路椎弓根螺釘與側塊螺釘都有各自的不足[7-8]，臨床上需要一種新型內固定系統來彌補現有內固定裝置的不足。此類新型內固定系統要求在能提供足夠生物力學穩定性的同時，不會造成神經根、脊髓或椎動脈損傷，這也是筆者設計頸后路多錨點內固定系統的初衷。因為神經根、脊髓或椎動脈損傷都是災難性的，帶給患者的結局是非死即殘，醫生、患者及其家庭都難以接受。理論上本研究設計的頸后路多錨點內固定系統可以避免上述災難性并發癥，同時相比側塊螺釘，可以提供較高的內固定生物力學穩定性，故對其進行系統性研究是非常有必要的。

3.1 頸后路多錨點內固定系統的意義及創新點 本研究首次提出了頸后路多錨點內固定系統的概念，并設計出了全新的、具有自主知識產權的、符合國人解剖特點的頸后路多錨點內固定系統。理論上頸后路多錨點內固定系統可以單獨用作固定錨定點，作用類似頸后路椎弓根螺釘和側塊螺釘，雖然頸后路多錨點內固定系統的生物力學穩定性是否能媲美或者超越頸后路椎弓根螺釘尚需進一步生物力學實驗驗證，但是和頸后路側塊螺釘相比，因為頸后路多錨點內固定系統中包括了一枚傳統的側塊螺釘固定，并包含有其他錨定點，所以理論上其生物力學穩定性將明顯優于側塊螺釘。進而可以說頸后路多錨點內固定系統從器械設計的源頭上避免置釘損傷神經根、脊髓或椎動脈等重要結構，同時擁有足夠的生物力學穩定性，克服了目前臨床上使用的頸后路椎弓根螺釘和側塊螺釘內固定系統的缺陷。此外，頸后路多錨點內固定系統理論上還可以在頸后路單開門椎管擴大減壓的同時，進行頸后路固定融合，這是目前臨床上現有的頸后路內固定系統無法實現的，但是進行該術式后的生物力學性能仍需要進行相關的生物力學實驗來驗證支持。

3.2 頸后路多錨點內固定系統的適應證和禁忌證頸后路多錨點內固定系統繼承了頸后路手術的優點：相比頸前路手術，后路手術入路風險較小，且初學者容易掌握，操作相對簡單；頸后路側塊螺釘和棘突螺釘置入相對簡單安全。筆者將頸后路多錨點內固定系統的適應證和禁忌證概括如下：（1）適用于頸后路椎弓根螺釘內固定系統的適應證；（2）適用于頸后路側塊螺釘內固定系統的適應證；（3）可行頸后路單開門椎管擴大減壓的同時進行頸后路的固定融合；（4）伴有上述兩者或三者的復合型疾病。禁忌證：（1）伴有棘突骨折不穩，無法實現棘突螺釘固定；（2）伴有側塊骨折不穩，無法實現側塊螺釘固定及撐開；（3）下頸椎畸形。

3.3 頸后路多錨點內固定系統手術入路及實際操作的可行性分析 頸后路單開門椎管成型術、頸后路側塊螺釘固定術及棘突螺釘固定術已廣泛應用于臨床[9-11]，頸后路相關術式因為不像頸前路手術那樣存在食道、大血管、喉上神經及喉返神經等結構損傷的風險[12]，故而容易被脊柱外科醫生掌握開展。本文設計的頸后路多錨點內固定系統采用的是常規頸后路正中切口入路，該設計主要包括三個手術步驟：（1）頸椎后路單開門椎管擴大減壓術。頸椎后路單開門減壓是目前在臨床上廣泛應用的一種技術，其具有操作簡單、手術風險相對較小的特點[13]；（2）頸椎側塊螺釘固定。該技術現廣泛應用于臨床，雖然其生物力學性能不及椎弓根螺釘，但由于其操作簡單、容易掌握、并發癥極少，被廣泛應用于臨床[5]；（3）棘突螺釘固定。該技術作為頸后路內固定術的一種補充固定方式也已被應用于臨床[11]。因此理論上頸后路多錨點內固定系統在手術入路和手術操作上的可行性極高。結合頸后路多錨點內固定系統在Mimics 軟件上的成功模擬置入，側塊螺釘、棘突螺釘和多錨點螺釘固定板的位置準確合理，說明頸后路多錨點內固定系統的設計在手術入路和實際操作上具有可行性。理論上，頸后路多錨點內固定系統可以作為頸后路側塊螺釘與椎弓螺釘的一種補充技術，還可以作為頸后路單開門椎管擴大減壓固定融合術的一種備用方案。

本研究的局限性在于缺乏生物力學實驗數據驗證其優勢，模擬研究未考慮實際手術復雜性，適應證和禁忌證基于理論推測，未與現有應用于臨床的內固定系統進行比較，這將是未來進一步研究的方向。

利益沖突所有作者聲明無利益沖突

作者貢獻聲明董偉鑫：實驗操作、論文撰寫；袁振山、賴歐杰：數據整理、統計學分析；胡勇：研究指導、論文修改、經費支持