皮质骨通道技术治疗单节段胸腰段骨折的临床应用

皮质骨通道技术治疗单节段胸腰段骨折的临床应用*

姚羽1，薛华伟2，姜星杰1**，张烽1，陈向东1，曹涌1，刘捷1

（1南通大学附属医院骨科，江苏 226001；2南通市第三人民医院骨科）

［摘要］目的：通过评价后路跨伤椎和经伤椎置钉短节段复位固定治疗单节段胸腰椎骨折的初期临床效果，探讨皮质骨通道（cortical bone trajectory，CBT）技术治疗单节段胸腰椎骨折的临床应用。方法：选择无神经症状单节段胸腰段椎体爆裂性骨折56例，按治疗方式分为A组：跨伤椎短节段内固定组（n=19），B组：经伤椎双侧置椎弓根螺钉短节段内固定组（n=17），C组：经伤椎单侧置椎弓根螺钉短节段内固定组（n=11），D组：经伤椎置CBT螺钉短节段内固定组（n=9），观察比较4组伤椎前缘高度比、矢状位Cobb角、VAS疼痛评分、手术时间、术中出血量、住院费用等指标。结果：A组术后伤椎前缘高度比（12.5±5.4）%、矢状位Cobb角18.5°±2.3°、VAS评分5.9±1.0；B组术后伤椎前缘高度比（9.3±3.7）%、矢状位Cobb角15.9°±2.6°、VAS评分6.1±1.1；C组术后伤椎前缘高度比（10.2±4.8）%、矢状位Cobb角16.1°±3.1°、VAS评分6.3±0.9；D组术后伤椎前缘高度比（10.1±5.2）%、矢状位Cobb角32.9°±5.9°、VAS评分6.0±0.9。A组手术时间75.1±10.2min、出血量106.2±21.1mL、住院费用2.9±0.2万元；B组手术时间90.2±12.1min、出血量110.0± 20.3mL、住院费用3.8±0.2万元；C组手术时间88.5±11.0min、出血量109.3±19.2mL、住院费用3.5±0.1万元；D组手术时间92.3±12.8min、出血量107.1±18.5mL、住院费用3.9±0.2万元。4组患者术前伤椎前缘高度比、Cobb角、术前术后VAS目测评分及术中出血量比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。B、C、D三组间术后伤椎前缘高度比、Cobb角、手术时间及住院花费比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。B、C、D三组术后伤椎前缘高度比及Cobb角优于A组（P＜0.05），但手术时间及住院花费要多于A组（P＜0.05）。结论：经伤椎置CBT螺钉短节段复位内固定治疗单节段胸腰椎骨折，能安全、有效地重建椎体高度，矫正脊柱后凸畸形。

［关键词］胸腰段脊柱骨折；短节段固定；皮质骨通道

胸腰段骨折一般指胸10至腰2节段的脊柱骨折，约占所有脊柱骨折的90%［1］，短节段椎弓根螺钉技术（short-segment pediele instrumentation，SSPI）是目前单节段胸腰段骨折最常见的术式［2-3］，即将椎弓根螺钉置入伤椎相邻的正常椎体中，固定2个脊柱运动单元。随着SSPI临床应用的增多，与其固定方式相关的问题日渐多见［4，5］，常见的有椎体高度恢复欠佳、后凸矫形效果较差、伤椎空心化、远期椎体高度再丢失、椎弓根钉断钉拔钉等。基于此，临床医师从固定方式上进行了探索和临床实践，常见的有跨伤椎长节段固定（long-segment pediele instrumentation，LSPI），经伤椎单节段固定（mono-segment pedicle instrumentation，MSPI），但是长节段固定会过多地牺牲胸腰椎活动度、加速临近节段的退变而备受争议，而经伤椎单节段固定通过直接对对伤椎进行撑开复位，同时椎弓根钉的置入，可有效避免术后椎体高度的丢失，但是其临床适应证受到伤椎骨折类型的制约［6］。近年来，经伤椎短节段固定因能避免上述不足，亦成为单节段胸腰段骨折手术治疗的热点［7-10］，而皮质骨通道技术（cortical bone trajectory，CBT）在腰椎内固定的应用［11］，更是扩大了经伤椎固定的手术适应证。本文分析南通大学附属医院骨科2008年5月—2013年3月采用短节段内固定方法治疗56例无神经症状单节段胸腰段椎体爆裂性骨折患者的临床资料，对4种短节内固定方式的临床效果进行比较，为单节段胸腰椎骨折的临床治疗提供参考。

1 资料与方法

1.1 一般资料收治无神经症状单节段胸腰段椎体爆裂性骨折患者56例，其中男性29例，女性27例，年龄25～55岁，术前均行X线、CT检查。纳入标准：（1）胸腰段单节段椎体骨折（T10～L2）；（2）采用TLICS分型均为爆裂性骨折，依据Frankel分级神经功能均为E级；（3）对治疗方案知情同意。排除严重骨质疏松及陈旧性胸腰段椎体骨折患者。按治疗方式将患者分为4组，A组：跨伤椎短节段内固定组（n=19），伤椎双侧椎弓根完整，其中男性10例，女性9例，平均年龄42.9岁，受伤节段：T10者2例、T11者4例、T12者4例、L1者6例、L2者3例；B组：经伤椎双侧置椎弓根螺钉短节段内固定组（n=17），伤椎双侧椎弓根完整，其中男性9例，女性8例，平均年龄43.2岁，受伤节段：T10者1例、T11者3例、T12者5例、L1者6例、L2者2例；C组：经伤椎单侧置椎弓根螺钉短节段内固定组（n=11），伤椎一侧椎弓根完整，其中男性5例，女性6例，平均年龄41.8岁，受伤节段：T11者2例、T12者4例、L1者4例、L2者1例；D组：经伤椎置CBT螺钉短节段内固定组（n=9），伤椎双侧椎弓根不完整，其中男性5例，女性4例，平均年龄44.1岁，受伤节段：T11者1例、T12者4例、L1者3例、L2者1例。各组患者性别、年龄、受损节段的差异均无统计学意义（P＞0.05），具有可比性。

1.2 手术方法全身麻醉后患者取俯卧位，先行间接体位复位。以伤椎为中心取后正中切口，暴露伤椎及上下邻椎棘突、椎板、关节突，采用人字嵴或横突定位法分别于伤椎相邻椎体植入4枚椎弓根螺钉。A组：安装固定棒，预紧伤椎尾侧相邻椎体椎弓根钉螺帽，利用伤椎棘突为支点，按压固定棒头侧并上头侧相邻椎体椎弓根钉螺帽，撑开钳撑开复位伤椎高度的同时提拉头侧相邻椎体椎弓根钉，以纠正后凸。B组：按上述椎弓根钉定位法于伤椎两侧置入适当椎弓根钉，安装固定棒，预紧伤椎及尾侧相邻椎体椎弓根钉螺帽，利用伤椎双侧椎弓根钉为支点，按压固定棒头侧并上头侧相邻椎体椎弓根钉螺帽，撑开钳撑开复位伤椎高度的同时提拉头侧相邻椎体椎弓根钉，以纠正后凸。C组：选取椎弓根完整侧，同样按上述椎弓根钉定位法于伤椎一侧置入适当椎弓根钉，安装固定棒，预紧伤椎及尾侧相邻椎体椎弓根钉螺帽，利用伤椎一侧椎弓根钉为支点，按压固定棒头侧并上头侧相邻椎体椎弓根钉螺帽，撑开钳撑开复位伤椎高度的同时提拉头侧相邻椎体椎弓根钉，以纠正后凸。D组：采用CBT技术，于伤椎两侧各置入1枚长度3.0mm、直径mm的万向螺钉，进钉点为上位椎体下关节突中心的垂线与横突下缘下方1mm水平线的交点［12］，进钉内倾角8°～9°，尾侧成角25°～26°，安装固定棒，预紧伤椎CBT螺钉及尾侧相邻椎体椎弓根钉螺帽，利用伤椎两侧CBT钉为支点，按压固定棒头侧并上头侧相邻椎体椎弓根钉螺帽，撑开钳撑开复位伤椎高度的同时提拉头侧相邻椎体椎弓根钉，以纠正后凸。4组患者减压侧均放置1枚负压引流管，预防性使用抗生素3d，术后48h拔除引流管。术后1个月后腰围保护下下地活动。

1.4 疗效评定（1）伤椎前缘高度比(上下正常椎体前缘高度与伤椎前缘高度和的平均值之比乘以100%)，矢状位Cobb角（伤椎头侧邻椎下缘的垂线与尾侧邻椎上缘垂线的交角）。（2）直观模拟量表（visual analogue scale，VAS）疼痛评分系统进行疼痛评分。（3）记录手术时间，术中出血量，住院花费。

1.5 统计学处理应用SPSS 17.0软件包统计分析，计量数据以均数±标准差（±s）表示，采用方差分析检验，年龄、性别、受伤节段、Frankel分级的比较采用Fisher精确概率法，P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 各组伤椎前缘高度比、矢状位Cobb角及VAS评分比较4组患者术前伤椎前缘高度比、Cobb角、VAS评分比较，差异均无统计学意义（P＞0.05）。B、C、D 3组术后伤椎前缘高度比以及Cobb角优于A组，差异有统计学意义（P＜0.05），B、C、D 3组间术后伤椎前缘高度比、Cobb角比较差异无统计学意义（P＞0.05）。提示经伤椎固定在恢复椎体高度，改善后凸畸形方面要优于跨伤椎固定组。各组手术后VAS评分与手术前比较，差异有统计学意义（P＜0.05），提示4种治疗方式均可有效恢复椎体高度，改善后凸畸形，减轻疼痛。见表1。

2.2 各组手术时间、出血量、住院费用比较A组手术时间、住院费用少于B、C、D组，差异有统计学意义（P＜0.05），而4组间手术失血量差异无统计学意义（P＞0.05）。见表2。

表1 患者伤椎前缘高度比、矢状位Cobb角、VAS评分比较

与A组手术后比较，*P＜0.05；与同组手术前比较，#P＜0.05

表2 各组手术时间、出血量、住院费用比较

与A组比较，#P＜0.05

3 讨论

3.1 经伤椎短节段固定治疗胸腰段骨折的优势及不足胸腰椎骨折常伴有椎体前缘高度的丢失和后凸畸形。以往单纯的跨伤椎短节段固定存在以下不足：（1）术中伤椎楔形变矫正不满意；（2）应力集中，内固定承受负荷较大，易松动或断裂；（3）悬挂效应，即上、下椎体前缘距离趋于减少而中间椎趋于后移，易产生后凸，增加内固定松动或断裂的风险；（4）四边形效应，侧向不稳，且抗旋转性差；（5）伤椎的“空壳现象”，术后伤椎高度易丢失。临床上为避免跨伤椎短节段固定的不足，常行跨伤椎长节段固定或经伤椎固定。但跨伤椎长节段固定又带来创伤大、手术时间长、手术费用高等一系列新问题。临床上大部分胸腰椎骨折，即使是爆裂性骨折，表现为椎体的破裂，而椎弓根，特别是椎弓根体部基本保持完整。生物力学实验发现椎弓根螺钉固定的大部分强度在椎弓根部，椎弓根提供≥60%的拔出力强度及80%的轴向刚度，对于椎弓根基本完整的胸腰椎骨折，采用经伤椎置钉固定在技术上是可行的，在生物力学方面亦是有效的［13-14］。

首先，胸腰椎骨折时前柱承受压缩应力、后柱承受张应力，因此将前柱和中柱同时撑开才能起到有效的复位作用。经伤椎椎弓根钉固定较传统短节段固定具有的优势之一是通过对伤椎的直接撑开而达到复位，同时通过伤椎螺钉向前的顶压作用以及伤椎两侧螺钉向中央的钳夹作用（如爆裂性骨折，其椎弓根间距增宽），可很好地恢复伤椎高度及脊柱生理弧度。其次，经伤椎椎体固定由于分散了内固定的负荷，具有更好的稳定性和强度。通过在伤椎增加螺钉，发现经伤椎置钉固定可以很好的降低跨伤椎短节段固定方式引起的悬挂效应和四边形效应［15-16］。前瞻性随机对照临床研究也证实，相对于跨伤椎短节段固定术，经伤椎短节段固定术可以降低内固定的失败率、减少矫正度的丢失，尤其是对于Maged C型骨折的患者［17］。曾忠友等［18］报道采用经伤椎短节段固定方式治疗26例胸腰椎骨折病例，脊柱cobb角、伤椎前缘高度及椎管占位情况均获得良好的恢复，且在内固定取出后，脊柱矫正度及伤椎高度基本无丢失现象。此外还有下列好处：（1）避免对正常椎间盘的牵拉，仅针对受损椎间节段作适当的撑开；（2）植骨融合时，可选择终板损伤节段进行植骨，避免双节段植骨，减少运动节段的丢失；（3）椎管间接减压效果好，由于单椎间撑开，使椎管骨块有效回纳；（4）在伤椎上建立支点，当存在骨折脱位时，可通过提拉复位椎体。

本研究结果也证实经伤椎短节段固定的有效性和安全性。4组患者年龄、性别、损伤节段及术前神经功能分级基本相同，术前椎体前缘压缩率、手术节段后凸Cobb角的差异也无统计学意义，术前、术后VAS评分及术中出血量比较差异均无统计学意义，但B组术后伤椎前缘高度比及Cobb角要优于A组。可见经伤椎短节段固定方式并没有扩大手术创伤，亦未增加出血量，而伤椎高度的恢复、脊柱生理弧度的恢复与跨伤椎固定方式相当，甚至更好，特别是后期椎体前缘高度及脊柱生理弧度的矫正度丢失现象明显减少。

但经伤椎短节段固定亦存在不足：（1）手术时间及住院费用要多于跨伤椎固定组。（2）当椎体合并矢状位劈裂时，经伤椎固定难以恢复前中柱的高度。（3）虽然经伤椎固定具有较好的椎管间接减压效果，但如果椎管骨块占位明显（如胸椎占位＞20%，腰椎占位＞30%）或椎间盘-纤维环-前后纵韧带结构破坏严重，建议同时进行椎管探查、减压，减压方法可选择骨块打击回纳或环形切除。（4）胸腰椎骨折有时会累及伤椎椎弓根，双侧椎弓根固定则要求伤椎两侧的椎弓根均保持相对完整，这使其手术适应证范围相对较窄，临床应用受限。

在本研究中，我们尝试在伤椎一侧椎弓根不完整时，在椎弓根完整一侧附加单枚椎弓根螺钉，以协助复位及固定，结果证实经伤椎单侧短节段固定的有效性和安全性。A、B、C各组间术前、术后VAS目测评分、手术时间、术中出血量比较差异无统计学意义，B、C组间术后伤椎前缘高度比及Cobb角比较差异亦无统计学意义，但B、C组术后伤椎前缘高度比及Cobb角优于A组。因此临床上遇到伤椎一侧椎弓根不完整时，经伤椎单侧短节段固定治疗胸腰段骨折也是一种可以尝试的手术方式。

3.2 CBT技术经伤椎短节段固定治疗双侧椎弓根不完整的胸腰段骨折的要点及应用前景双侧椎弓根骨折时，椎弓根螺钉钉道周围骨质结构不完整，不能提供足够的牵引强度，本研究尝试将皮质骨通道技术用于腰椎内固定［11］。该皮质骨通道进钉点较PS螺钉进钉点更偏内侧、偏下方，进钉方向由内侧向外侧、由尾侧向头端。通道的直径、长度及角度均无明显差异，说明腰椎椎弓根皮质骨通道具有稳定的解剖学结构，解剖变异小［12］。当CBT螺钉经过椎板皮质骨和椎弓根外侧与椎体移行处的皮质骨，螺钉与皮质骨的接触达到最大化，达到双皮质固定的效果，相较PS螺钉固定增加了钉-骨界面之间的把持力，从而增加螺钉内固定的稳定性。本研究使用的CBT螺钉为双螺纹螺钉，螺钉近端为紧密的皮质骨螺纹，远端为稀疏的松质骨螺纹，当CBT螺钉植入时，旋入阻力约1.7倍于传统椎弓根钉植入方式［19］。在阻力变化曲线中，两种技术在初期都逐渐增加，随着螺钉的深入，PS螺钉的旋入阻力很快进入平台期，而CBT螺钉的阻力增加可以贯穿始终。生物力学研究［11，20-22］证实CBT螺钉的轴向抗拔出力比PS螺钉提高了30%，最大扭矩增加约99%，两者在结构稳定性上无明显差异。

椎弓根内侧与硬脊膜有2～3mm的距离，神经根紧贴着椎弓根下方的切迹，走行于椎间孔前上1/3部位，因此在双侧椎弓根不完整时，椎弓根螺钉由椎弓根内侧及下方钻入是相对危险的。本研究中CBT螺钉的进钉点位于上位椎体的下关节突关节中心点的纵向垂直线与横突下缘下方1mm的水平线的交点，或者是椎弓根在后方投影的5点钟方位（左侧椎弓根）或7点钟方位（右侧椎弓根）［12］，比PS螺钉进钉点更偏内侧、偏下方。进钉角度内倾8°～9°，向尾侧倾斜25°～26°，即进钉方向是由内侧向外侧、由尾侧向头端。因此CBT螺钉的走向远离椎管及神经根，降低了神经意外损伤的风险。另外CBT螺钉自椎弓根与椎体移行处走行，所用螺钉比PS螺钉小，因此无损伤椎前大血管的风险。手术剥离定位时无需暴露关节突外侧及横突，肌肉组织剥离少，医源性损伤小，符合微创的理念。由于组织向外侧剥离少，降低了腰椎神经背侧支发出的内侧神经支损伤发生几率。

本研究证实CBT技术经伤椎短节段固定治疗胸腰段骨折的有效性和安全性。4组患者术前、术后VAS评分、手术时间、术中出血量比较差异无统计学意义，B、C、D 3组之间术后伤椎前缘高度比及Cobb角比较差异亦无统计学意义，但B、C、D 3组术后伤椎前缘高度比及Cobb角要优于A组。CBT通过全皮质通道增加钉-骨界面的把持力，使用比PS螺钉更小的双螺纹椎弓根皮质骨螺钉固定，能获得与PS螺钉内固定相同的稳定性。同时具有以下优势：（1）由于CBT螺钉自内向外上植入，术中所需的软组织剥离范围减少，手术时间和出血量也相应减少，可能有助于减少术后腰背痛发生的几率和程度。（2）CBT螺钉没有穿破椎弓根内壁、干扰椎管造成神经损伤的危险。（3）有研究［13，24］证实在骨质疏松的标本中，单纯增加螺钉的长度，其增加的牢固性是不确切的，并且螺钉长度的增加容易突破椎体前方，有可能引起椎前内脏及血管损伤的风险。增加螺钉直径虽然可以增加固定强度，但椎弓根直径有限，当螺钉直径增加到一定程度时，有导致椎弓根骨折的危险［25］。因此，CBT技术不仅适用于双侧椎弓根骨折的胸腰段骨折患者，而且适用于骨质疏松的脊柱骨折患者，同时具有减少手术创伤、提高疗效，并具有操作简单、安全性高等优点。由于本研究病例数较少，随访时间较短，且并非前瞻性随机对照研究，因此经伤椎短节段固定术的中远期疗效仍需要进一步观察。

［参考文献］

［1］Alpantaki K，Bano A，Pasku D，et al.Thoracolumbar burst fractures：a systematic review of management［J］.Orthopedics，2010，33（6）：422-429.

［2］Altay M，Ozkurt B，Aktekin CN，et al.Treatment of unstable thoracolumbar junction burst fractures with short-or longsegment posterior fixation in magerl type a fractures［J］.European Spine Journal，2007，16（8）：1145-1155.

［3］Gelb D，Ludwig S，Karp JE，et al.Successful treatment of thoracolumbar fractures with short-segment pedicle instrumentation［J］.J Spinal Disord Tech，2010，23（5）：293-301.

［4］Lakshmanan P，Jones A，Mehta J，et al.Recurrence of kyphosis and its functional implications after surgical stabilization of dorsolumbar unstable burst fractures［J］.Spine Journal，2009，9（12）：1003-1009.

［5］Eno JJ,，Chen JL，Mitsunaga MM.Short same-segment fixation of thoracolumbar burst fractures［J］.Hawaii J Med Public Health，2012，71（1）：19-22.

［6］Li X，Ma Y，Dong J，et al.Retrospective analysis of treatment of thoracolumbar burst fracture using mono-segment pedicle instrumentation compared with short-segment pedicle instrumentation［J］.Eur Spine J，2012，21（10）：2034-2042.

［7］Baaj AA，Reyes PM，Yaqoobi AS，et al.Biomechanical advantage of the index-level pedicle screw in unstable thoracolumbar junction fractures［J］.J Neurosurg Spine，2011，14（2）：192-197.

［8］Bolesta MJ，Caron T，Chinthakunta SR，et al.Pedicle screw instrumentation of thoracolumbar burst fractures:Biomechanical evaluation of screw configuration with pedicle screws at the level of the fracture［J］.Int J Spine Surg，2012，6：200-205.

［9］王洪伟，周跃，李长青，等.经伤椎与跨伤椎万向钉置钉固定脊柱骨折的生物力学对比研究［J］.中华创伤杂志，2010，26（12）：1105-1108.

［10］苗德超.经伤椎与跨伤椎后路椎弓根螺钉复位固定治疗胸腰段骨折临床疗效的Meta分析［D］.石家庄：河北医科大学，2014.

［11］Santoni BG，Hynes RA，Mcgilvray KC，et al.Cortical bone trajectory for lumbar pedicle screws［J］.Spine J，2009，9（5）：366-373.

［12］Matsukawa K，Yato Y，Nemoto O，et al.Morphometric measurement of cortical bone trajectory for lumbar pedicle screw insertion using computed tomography［J］.J Spinal Disord Tech，2013，26（6）：E248-E253.

［13］Hirano T，Hasegawa K，Takahashi HE，et al.Structural characteristics of the pedicle and its role in screw stability［J］.Spine（Phila Pa 1976），1997，22（21）：2504-2509；discussion 2510.

［14］Dick JC，Jones MP，Zdeblick TA，et al.A biomechanical comparison evaluating the use of intermediate screws and cross-linkage in lumbar pedicle fixation［J］.J Spinal Disord，1994，7（5）：402-407.

［15］Mahar A，Kim C，Wedemeyer M，et al.Short-segment fixation of lumbar burst fractures using pedicle fixation at the level of the fracture［J］.Spine（Phila Pa 1976），2007，32（14）：1503-1507.

［16］Anekstein Y，Brosh T，Mirovsky Y.Intermediate screws in short segment pedicular fixation for thoracic and lumbar fractures：a biomechanical study［J］.J Spinal Disord Tech，2007，20（1）：72-77.

［17］Farrokhi MR，Razmkon A，Maghami Z，et al.Inclusion of the fracture level in short segment fixation of thoraeolumbar fractures［J］.Eur Spine J，2010，19（10）：1651-1656.

［18］曾忠友，黄伟，张建乔.椎弓根螺钉系统同时经伤椎置钉固定治疗胸腰椎骨折［J］.中国脊柱脊髓杂志，2009，19（8）：609-613.

［19］Matsukawa K，Yato Y，Kato T，et al.In vivo analysis of insertional torque during pedicle screwing using cortical bone trajectory technique［J］.Spine（Phila Pa 1976），2014，39（4）：E240-E245.

［20］Inceogˇlu S，Montgomery WH Jr，St Clair S，et al.Pedicle screw insertion angle and pullout strength:comparison of 2 proposed.Strategies［J］.J Neurosurg Spine，2011，14（5）：670-676.

［21］Wittenberg RH，Shea M，Swartz DE，et al.Importance of bone mineral density in instrument spine fusions［J］.Spine（Phila Pa 1976），1991，16（6）：647-652.

［22］Mehta H，Santos E，Ledonio C，et al.Biomechanical analysis of pedicle screw thread differential design in an osteoporotic cadaver model［J］.Clinical Biomechanics，2012，27（3）：234-240.

［24］Skinner R，Maybee J，Transfeldt E，et al.Experimental pullout testing and comparison of variables in transpedicular screw fixation.A biomechanical study［J］.Spine（Phila Pa 1976），1990，15（3）：195-201.

［25］Hirano T，Hasegawa K，Washio T，et al.Fracture risk during pedicle screw insertion in osteoporotic spine［J］.JSpinal Disord，1998，11（6）：493-497.

［中图分类号］R683.2

［文献标志码］B

［文章编号］1006-2440（2016）05-0496-05

［收稿日期］2016-07-04

*［基金项目］南通市科技局项目（MS22015074）。

**［通信作者］姜星杰，E-mail:[e-mail]