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下颈椎和颈胸段固定:最独到的技术操作和精辟见解

 doctorjjb 2021-01-22

原标题:下位颈椎和颈胸段固定技术-适应症、技术和结果

对于脊柱外科医生来说,下位颈椎和颈胸交界处是一个相对困难的区域。由于在较小的颈椎和较大的胸段交界处有不同的过渡应力,靠近神经血管结构,以及复杂的解剖结构,在固定这些区域时必须极其小心和精确。侧块螺钉、椎弓根螺钉和经椎板螺钉目前是下位颈椎和上胸椎的标准选择。本文介绍了与这些固定技术相关的手术解剖、陷阱和精辟见解。

外 科 解 剖


下位颈椎呈前凸姿势,每一个脊椎由椎体、上下关节突、椎弓根、椎板和一个棘突组成。颈椎的椎板很薄。椎弓根较小,向内侧方向。小关节是由侧块的上下关节突形成的。颈椎小关节的方向在本质上是冠状的,可以防止脊柱过度伸展。由于没有与肋骨的关节连接,颈椎的活动能力比胸椎大得多。

相比之下,上胸椎由于增加了与胸腔肋骨连接的因素而具有不同的特性。生理性脊柱后凸的发生是因为背侧椎体相对于腹侧椎体表面的高度较大。从C5到T1向下移动,椎弓根的高度和宽度增加,椎弓根与椎体之间的夹角随之减小。胸椎小关节方向位于冠状面,对运动有限制作用。所有这些因素都让胸椎比颈椎具有更少的屈曲和伸展功能。

下位颈椎需要考虑的另一个因素是C7椎体的独特性。通常被描述为过渡椎并代表颈胸交界处,其小而薄的侧块、增加的生物力学应力源以及与神经血管结构的紧密接近使得C7椎体在手术中成为一个挑战。此外,椎动脉通过横突孔的5%的发生率使得在此节段椎弓根和侧块的内固定过程中避免了C7最重要的横突孔。几个肌肉组可以帮助了解颈胸椎区域的后路固定技术。斜方肌位于C7-T12棘突的内侧。菱形肌肉也包围着这个区域。存在锯齿肌、后、下、上肌,以及从棘突延伸到肋骨的横突和后角的几块脊肌。这些肌肉在中线两侧形成一条6厘米到8厘米的肌带,插入到下面的骨质上。神经血管束从肋间血管升起,神经向后延伸到横突下方,到达肌层。

这些肌肉的神经支配来自颈神经背支的内侧支和外侧支。锁骨下动脉颈深支横过C7横突和第一肋骨时,向下后肌供血。来自颈外后动脉的枕动脉供应肌肉上方的分支,并有分支至椎动脉和脊髓动脉。当前神经根离开神经孔时,椎动脉位于前神经根的前面。在下方,椎动脉在C6处进入横突孔,并通过C2穿过每个椎孔,在C2处走行至C1外侧的后方上方。在矢状面上,动脉从C6头侧至C2在横突中倾向于前移。


侧块螺钉适应症


侧块螺钉固定的适应症包括:肿瘤、感染、后方骨折、后方韧带损伤、椎板切除后不稳定、多节段椎体切除术后及颈椎前路融合术后假关节等引起的急性和慢性不稳定。对于骨质解剖异常的患者,如侵蚀性类风湿性关节炎、骨关节炎或椎动脉走行异常的患者,应谨慎使用。这些情况可能会使螺钉放置复杂化。在严重骨量减少/骨质疏松的情况下,如果解剖结构正常,侧块固定可以辅以后路钢丝和/或椎弓根螺钉固定。

技术

放射成像
细切(2毫米)计算机断层扫描(CT)的二维重建和T2加权矢状面磁共振成像(MRI)应该用于评估下位颈椎的侧块质量。

体位
可以使用Mayfield钳,将头部坚固地固定在俯卧位置。也可以使用Gardner-Wells钳和面枕。应注意避免眼眶受压。颈部位于中立对齐。这种姿势可能会使椎管容量达到有害的程度,那么颈部可以保持弯曲的姿势;一旦内固定开始,未经擦洗的助手可以重新调整头部支架,以改善减压后的颈椎曲度。坚固的管箍和旋转架,如Jackson支架,可用于创伤性或严重狭窄的脊柱,以尽量减少颈椎的运动,并在转弯过程中增加稳定性。应避免头部过度屈曲或伸展,以防止颈部在非解剖位置融合。如果在放置器械时不注意颈椎对齐,水平凝视可能会受到影响。应使用侧位平片显示颈椎对位情况。

手术视野暴露
中线垂直皮肤切口(如有必要)可从枕骨隆起延伸至第七颈椎(突出椎体)棘突。颈韧带在中线分开,切开至棘突顶端。深部肌肉层在电灼术的帮助下从靠近骨骼的棘突上剥离。骨膜下清扫至关节突的外侧边界。暴露于小关节腹侧过远可能导致出血增加和神经根损伤。

操作

螺钉插入位置位于侧块中点内侧1 毫米处。C3至C6的螺钉方向为头侧15°,侧方30°。在矢状面上过低的钻孔通道可能会破坏小关节。过于内侧的通道可能会破坏椎动脉,建议放置双皮质螺钉以确保最佳螺钉锚定。用2.4毫米钻头使用钻头导向钻出孔。螺钉长度应选择比测量值短2 毫米,以避免在进行双皮质螺钉放置时引起神经根刺激。仔细切除关节突的软组织可以清楚地暴露出解剖标志。如果棘突阻碍了钻头在正确方向上的应用,应使用咬骨钳进行修剪。可以在关节空间放置一个小的Penfield升降机,以保持钻头在平行于小关节的矢状面上对齐。

Roy-Camille技术也可用于螺钉入口点。螺钉置入起点位于脊柱矢状面内与侧块后皮质垂直的侧块中点。螺钉朝向外侧10°,无颅骨尾部倾斜。(图1)。然而,这种技术可能会导致头侧关节损伤。


图1.Roy-Camille技术的入口点和通道

MagerI修改了螺钉放置技术,将起点头部向内移动1 毫米,然后侧向瞄准25至30°,头向瞄准45°,与小关节表面平行(图2)。An's技术使用距侧块中心内侧1 毫米的起点,并将螺钉向外侧倾斜30°,头侧倾斜15°。Anderson描述了MagerI技术的改变,从侧块中心向内侧偏移1毫米,螺钉的角度为头侧20°至30°,外侧10°至20°。Auer和他的同事描述了以下螺钉和棒的放置步骤。外科医生估计了螺钉的角度。通过在小关节上放置刮刀或电烧头尖端作为目测参考,螺钉的角度可以平行于小关节。侧方角度可以参考侧块或通过将钻头放在下一个尾部水平的棘突上来估计。如果脊柱不稳定,可以用高速的2毫米毛刺代替起始锥子来穿透侧块皮质。一旦外侧皮质被破坏,手钻可以指向头部,并侧向侧块的另一侧。置入螺钉孔后,应对周围骨和小关节进行剥离,以最大限度地扩大融合面积。在C7放置螺钉可能很困难,因为椎后结构的角度以及在此过渡到胸椎。C7侧块的延长和变薄也会使螺钉固定复杂化。

图2.MagerI技术的入口点和通道

微创技术
王和他的同事描述了用以下微创技术固定侧块。首先,在局部麻醉后,制作一个2.0厘米长的正中皮肤切口,以引入一套管状扩张器牵引器。皮肤入口点的选择使得管子的通道与矢状面上的小关节平行,大约低于目标水平2个脊椎节段。管子通道也被横向定向,以停靠在后外侧单元上,并使用MagerI技术近似定向。管状牵引器直径为20毫米。然后用单极烧灼刀和垂体咬骨钳暴露侧块表面,以移除任何覆盖的组织。待融合的小关节滑膜用刮刀摘除,填塞自体骨。然后用松质钻头在侧块中心钻出一个14毫米深的导向孔。通道是横向的,与小关节平行。然后置入导向孔,将多轴螺钉(长度为14或16毫米,直径为3.5毫米)置于直接可视化下。这是在相邻椎体节段完成的。在一侧放置螺钉后,将连杆沿着管状牵引器放置,并通过略微抬高管状牵引器将其推进到上部多轴螺丝头中。然后在对侧重复这一过程。在所有步骤中都使用透视引导。

结果

Montesano和Lauch证明MagerI技术提供了比RoyCamille技术更大的拔出阻力和较高的失败率。Choueka和他的同事测试了弯曲破坏强度,发现MagerI技术要强得多。双皮质固定有神经和血管并发症的潜在风险,从0.8%到7.3%不等。另一项研究发现,长单皮质螺钉与双皮质螺钉一样有效。此外,在双皮质植入术中也有邻近小关节破坏的报道,这引起了人们对融合范围扩大会引起风险增加的担忧。侧块钢板也被发现在保持机械稳定结构的同时,将螺钉放置到前侧块皮质而不是穿过,会更加安全。如果螺钉通道不正确,或者穿透太深(双皮质螺钉),或者如果钻头有明显的过尖,可能会发生神经根损伤和椎动脉损伤(更罕见),如果从钻孔中遇到急促的搏动性动脉出血,应该使用骨蜡、凝血剂,也可以在孔内放置螺钉来止血。术后应进行血管造影以确定受损椎动脉的状态。Auer及其同事描述侧块固定具有患者更早活动、减少使用halo支架以及增加颈胸交界处融合率的优点。后路内固定可以提高融合率,这是骨固定和刚度改善的结果。这些技术还减少了固定时间和halo支架支撑,同时保持了脊柱的结构对称。侧块螺钉扩大了我们在椎后结构缺失和多节段损伤的情况下维持脊柱对齐的能力。


椎弓根螺钉适应症


几项研究表明,颈椎椎弓根螺钉优于更传统的侧块螺钉,当需要更高的拔出强度,降低椎间盘间隙的轴向负荷,或者需要通过横穿所有3根椎体来稳定脊柱的腹侧和背侧时。侧块螺钉可能不足以满足骨折、肿瘤或翻修手术继发的骨质量差的情况。在这种情况下,侧块螺钉可能会因松动或撕脱而失效,同时侧块螺钉的减少也会导致侧块螺钉的失效。侧块螺钉在骨折、肿瘤或翻修手术后继发于骨质量较差的病例中可能是不够的。上胸椎椎弓根螺钉有多种适应症,包括多节段颈椎不稳、肿瘤切除后颈椎不稳、颈椎后凸畸形矫正、严重骨质疏松和/或椎板或椎后结构缺失,使通过其他方法固定变得困难以及退变导致的颈椎不稳。

上胸椎的椎弓根螺钉有许多适应症,适用于各种情况。这些措施包括更好的拔出强度,由于3柱固定增加了稳定性,在所有平面上都得到了更好的控制,减少了关节活动节段的关节,减少了对术后支撑的需要,以及在椎板切除或丢失椎后结构后进行了牢固的固定。在脊柱畸形患者中,胸椎椎弓根螺钉具有更大的三维矫正度,曲线进展率降低,融合率更高。

颈椎技术

螺钉的成功放置取决于准确的入口点和通道。然而,由于文献还没有充分地为此建立一个标准的方法,基于健康志愿者和身体数据,已经提出了几种方法。

器械

通常,根据术前影像学测量的椎弓根大小,使用3.5至4.5 毫米的螺钉直径。较大的椎弓根需要较大的直径以提高固定效果。对于C3-C7,插入点略偏于侧块中心,靠近头骨节段的下关节面(图3和图4)。矢状面通道由透视或导航引导确定。横断面通道为内侧25-45°。入口处使用毛刺和高速钻头或咬骨钳进行去皮处理。用毛刺或锥子穿透椎弓根的背侧皮质。

图3.椎弓根螺钉放置的入口点

图4.椎弓根螺钉置入的切入点

用一个小的弯曲或直的椎弓根探头插入椎弓根,使螺钉通过椎弓根的松质骨进入椎体。探头的推进应该是平稳和一致的。突然落空感表明椎弓根侧向断裂。阻力增加表示临近椎弓根或椎体皮质。放置套管后,将椎弓根探头放入椎弓根,然后从内部触诊,以确保椎弓根皮质没有内侧、外侧、头部或尾部断裂。外科医生应该仔细倾听放置套管的声音,以确保腹侧皮质的完整性完好无损,并且没有被引导孔穿透。

微创技术

所需的手术节段可通过侧位透视或X线平片确定。起点在中线外侧2到3厘米。附加的前后视图可以精确地确定横断面上的起始位置。在透视下,将导丝插入2个垂直平面,直到所需水平的小关节的头侧椎板。接下来,在克氏针周围切开一个2厘米的切口,并使用顺序扩张器向下延伸到脊柱后部。


上胸廓技术
术后需仔细暴露后方,下小关节下3-5 毫米截骨,上小关节背侧关节软骨完全切除,仅保留最低的内固定椎体。通常情况下,起始点在T1至T2节段比下胸椎更偏向外侧和尾部。毛刺是用来制造皮质后部裂口的。可以看到椎弓根的红晕提示进入椎弓根的松质骨。在适当的腹压下,胸椎齿轮啮合和脱开的机械装置放置在椎弓根的底部,最初指向外侧,以避免内侧壁穿孔。在插入齿轮啮合和脱开的机械装置大约15-20 毫米之后,移走该装置,并将尖端转向内侧。将椎弓根探索器尖端放置在前一个孔的底部,然后沿着椎弓根路径的内侧插入到30至35 毫米的深度。将探测器旋转180°,为螺钉腾出空间。螺钉插入的横向角度通道为15°是可接受的。

取下椎弓根探索器,眼睛观察显示没有脑脊液。灵活的触诊设备被用来触诊5个不同的骨骼边缘,包括一层地板和四面壁。然后用止血钳标记并测量通道的长度。使用直径小于预期螺钉1毫米的椎弓根通道(例如,5.5 毫米的螺钉,打4.5 毫米的通道)。螺钉以相同的对齐方式插入椎弓根,以确认其螺纹正确,并允许粘弹性膨胀。通过术中正位和侧位透视进行确认。

结果和证据
椎弓根螺钉内固定在脊柱转移瘤的重建中也显示出积极的临床效果。在这32例颈椎椎弓根螺钉姑息性脊柱重建术的患者中,所有患者的颈部疼痛都有改善。此外,29例脊髓损伤患者中有24例(83%)表现出神经功能改善,18例不能行走的患者中有16例在螺钉固定后可以活动。本研究的重要意义在于后路减压加椎弓根螺钉内固定对78%的患者提供了明显的神经减压效果,因此,下位颈椎节段内固定似乎是治疗转移性肿瘤的一种有效而可靠的方法。

然而,椎弓根螺钉的使用并不总是直截了当的,特别是当涉及到C7椎体的复杂生物力学时。在10具尸体标本中,一项身体研究评估了C7椎弓根螺钉或侧块螺钉的使用,以及C4至C6侧块螺钉的预先治疗。在材料试验机上测量C4相对于C7的屈伸和侧弯运动后,侧块螺钉和椎弓根螺钉在后屈伸和侧弯方面无明显差异。本研究提示,由于C7椎体具有复杂的生物力学载荷和较高的神经血管结构损伤几率,侧块螺钉(至少在体外)可能是更好的选择,需要对C7椎体进行进一步的临床研究来证实这一说法。

经椎板螺钉适应症


尽管椎弓根螺钉在下轴位颈椎中的应用已被广泛接受,但由于椎弓根在T1处的高度相对较短,且T1和T2距离上、下神经根较近,其在上胸椎的应用更具挑战性。硬膜外间隙的缺乏和椎弓根插管所需的内侧角度的增加也增加了邻近神经结构的损伤机会。2006年,Kretzer和他的同事报道了在上胸椎首次使用椎板螺钉,并提到在某些情况下使用椎弓根螺钉的优势是合理的。标准后路暴露后更容易看到上胸椎椎板,这使得椎板的背侧可以作为后续螺钉放置通道的指南。这与椎弓根螺钉放置不同,在椎弓根螺钉放置时,外科医生需要放置螺钉,而不需要直接看到椎弓根。

根据有限的文献和经验,上胸椎经椎板螺钉的最新适应症是退行性疾病、肿瘤、创伤,最近的适应症是用于儿童上胸椎的稳定。此外,颈椎经椎板螺钉的使用已得到很好的证实,特别是在C2节段。

技术

器械
螺钉宽度从3.5毫米到4.5毫米不等。T1处的螺钉长度至少为25 毫米,T2处的螺钉长度至少为20 毫米。

手术操作
入路位于对侧棘板交界处(棘突的底部),靶点是横突与入口点对侧上小关节的交界处。通道大致为对侧椎板背侧倾斜的斜率,以避免破坏腹侧椎板皮质。用球头探头触诊小孔,然后按顺序放置螺钉。同样的过程也发生在相反的脊椎板接头上。钛棒的轮廓和切割到适当的长度,并与相应的颈段拧紧。自体骨或同种异体骨融合可从颈段延续至T1/T2。术中X线平片证实了结构的正确定位(图5和图6)。

图5.T1经椎板螺钉固定的轴位CT扫描(箭头)。

 

图6.T1经椎板螺钉固定的轴位CT扫描(箭头)。

结果

如前所述,关于在上胸椎使用椎板螺钉的文献很少,Kretzer和他的同事分析了在颈胸交界处使用椎板螺钉进行下固定的方法,发现它们只在棘突和椎板的后部结构完整的情况下才有用。这包括术前CT扫描椎弓根较小的患者。研究表明,这种固定技术并非没有风险和缺陷。由于腹侧椎板壁在螺钉置入时不易显示,因此必须避免穿透,因为可能会损伤鞘囊或脊髓。此外,椎板螺钉放置依赖于完整的椎弓根在椎体内传递力量。到目前为止,还没有长期研究评估椎板入路的并发症。在一项随访研究中,Kretzer和他的同事使用CT回顾性评估了100名患者(男性和女性各50名)在T1到T2椎板螺钉放置的直径、最大螺钉长度和最优螺钉通道方面的差异,并将结果与椎弓根螺钉的相同参数进行了比较。在一项后续研究中,Kretzer和他的同事使用CT对100名患者(男性和女性各50名)进行了回顾性评估,比较了T1到T2椎板螺钉放置的直径、最大螺钉长度和最佳螺钉通道的差异。他们报告说,T1和T2椎体的椎弓根螺钉也不同。此外,与女性患者相比,男性患者在T1和T2时能够耐受更长的椎板螺钉。

因此,未来的临床结果也可能取决于性别。与相同位置的椎弓根螺钉相比,随着插入扭矩/拔出强度的提高,经椎板螺钉似乎是稳定上胸椎的更好选择。

此外,椎板内固定对于儿童椎弓根螺钉固定似乎是一种有效的技术。最近,Patel和他的同事分析了儿童人群中经椎板螺钉的结果。这项研究分析了70名男孩和60名女孩的130个连续的上胸椎CT扫描,并根据椎板高度和厚度、螺钉长度和螺钉角度进行了分析。根据Ketzer和他的同事,研究人员发现,当比较男性和女性患者时,在孤立角度下的平均椎板高度、螺钉长度和螺钉角度有显著差异。此外,研究人员发现,上胸椎的解剖结构并不限制大多数儿童患者使用椎板螺钉。

因此,经椎板螺钉置入似乎是避免儿童椎弓根螺钉置入相关危险的合适选择,即由于椎弓根尺寸小,接近关键结构,以及增加神经血管损伤的风险。

侧块螺钉的并发症


最近的一项研究专门分析了1662例侧块螺钉内固定术的并发症,分为术中并发症、早期并发症(一周内)和晚期并发症(一年内)。

术中并发症包括侧块骨折27例(1.6%),双皮质螺钉相关性神经根病变3例(1.3%)。早期并发症包括术后血肿2例(0.8%),三角肌无力5例(2.2%)。近期并发症包括螺钉拔出3例(1.3%),假关节6例(2.6%),再手术14例(6.2%),无椎动脉损伤、硬脑膜撕裂、浅层或深层感染、硬件断裂、死亡等并发症发生,并发症发生率低,临床疗效明显改善,提示下颈椎侧块螺钉是一种安全可行的固定方法。

对于骨骼解剖异常的患者,如类风湿性关节炎或晚期骨关节炎,或椎动脉走行异常的患者,螺钉放置可能很困难。在前一种情况下,关节炎的改变可能导致螺钉抓力不足,无法获得足够的稳定。在这种情况下,可能需要补充后路连接和/或椎弓根螺钉固定。这些病例也可能需要坚强的外固定架和术后的HaloRead矫形器。如果选择了不适当的螺钉通道和插入点,也可能发生并发症。

太远、太深的螺钉通道会损伤椎动脉,需要用骨蜡和致栓剂止血。矢状面的螺钉插入钻通道太低可能会破坏小关节。这可以通过在关节空间放置Penfield升降机来避免,以保持钻头在平行于小关节的矢状面上对齐。

王和他的同事报告了连续18名使用微创技术的患者,发现术后CT扫描显示,所有患者都没有螺钉错位,所有患者均成功融合,矢状位无改变。研究中报道的唯一并发症是2例患者改用开放技术,因为体型较大,阻碍了尾部螺钉的插入。


椎弓根螺钉

颈椎椎弓根螺钉固定在下位颈椎和上胸椎也有发生神经血管并发症的显著风险。尤其是椎弓根不足的患者(直径<4.5 毫米,外伤/肿瘤破坏椎弓根),以及只有一条优势椎动脉的患者更易发生这种情况。在这些情况下,椎弓根不能支撑螺钉,椎动脉损伤的危险显著增加。

Kim和他的同事特别评估了上胸椎椎弓根螺钉的安全性和潜在的并发症。他们发现,在577枚椎弓根螺钉植入物中,10枚出现2.5-5.0 毫米的内侧皮质壁破坏,26枚植入的螺钉出现3.0-6.0 毫米的外侧皮质穿孔。然而,在10年的随访中,所有这些螺钉断裂都没有显示出任何神经或血管症状的后遗症。为了避免任何可能的神经并发症的发生,研究人员假设内侧侵犯小于2毫米的为“确定安全区”,应该要慎重对待。

经椎板螺钉

上胸椎和C2椎体经椎板螺钉内固定的并发症尚未得到广泛研究。Dorward和Wright最近报道了一系列103例C2椎板螺钉置入,没有发现血管或神经损伤,只有1例假关节/内固定失败。

Kretzer及其同事报告了上胸椎椎板螺钉固定的情况,并指出,由于腹侧椎板壁无法显示,因此可能会发生并发症,因此可能会穿透并导致鞘囊或脊髓受损。这可以通过背侧角度来避免,根据椎板内钻孔时背侧椎板表面的斜率来判断。通过术前轴位CT扫描估计螺钉长度也可以避免神经损伤,螺钉长度是提供足够的骨抓力和避免皮质侵犯所必需的。在成人和儿童人群中进行的更多研究将阐明在经椎板螺钉固定中可能发生的更多并发症(如果有的话)。

总结

下位颈椎和颈胸段固定技术对成长中的脊柱外科医生来说是一个独特的挑战。侧块螺钉仍然是从C3到C7的下位颈椎最有凝聚力和最合适的固定技术,特别是在椎后结构缺失的情况下。在C7这个过渡节段,侧块螺钉似乎是最合适的固定方法,除非椎动脉穿过C7横突孔,并且C7不够大,不能植入椎弓根。当需要更好的拔出强度时,应在下位颈椎使用椎弓根螺钉。经椎板螺钉在成人和儿童的上颈椎和上胸椎(C2、T1和T2)均可接受,因为椎板的良好可视性和使用过程中涉及的神经血管损害的风险较小,因此经椎板螺钉可用于成人和儿童的上颈椎和上胸椎(C2、T1和T2)脊柱的固定。使用这些螺钉类型的微创手术技术正在增加,以减轻术后疼痛和改善临床结果。随着越来越多的外科医生实践本文概述的技术,以及更多分析微创技术的研究,下位颈椎和颈胸段脊柱固定操作将进一步完善和提高。

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