胸椎椎弓根應用解剖對椎弓根釘置入方法的影響

王 璐 趙 琳 劉伯鋒 王航輝 阮彩蓮

(延安大學醫學院解剖教研室，陜西 延安 716000)

自1959年Boucher采用長螺釘經椎板、椎弓根達椎體固定腰骶關節取得成功以來，經椎弓根脊柱固定術已經在世界范圍內廣泛應用，成為脊柱外科后路最常用的內固定方法。隨著人們對這一技術認識的不斷深入，應用范圍逐漸擴大，在胸椎，乃至頸椎疾患的治療上也越來越多地采用椎弓根螺釘技術。經椎弓根內固定的技術關鍵是掌握好螺釘的進釘點和進釘角度。由于脊柱解剖結構復雜，錯誤地進釘常可導致嚴重的并發癥，如椎弓根皮質破裂或穿透、脊髓及神經根損傷、深部感染、大血管損傷、硬脊膜破裂以及腦脊液漏等。為避免和減少上述并發癥的發生，國內外許多學者進行了卓有成效的基礎研究，提出了多種定位定向方法，為確定椎弓根螺釘的進釘點和角度提供了理論依據。本文著重探討胸腰椎椎弓根解剖學特征及其對進釘方法的影響。

1 材料與方法

1.1 材料 2010年8～10月于延安大學醫學院解剖實驗室。對所選成人干燥脊柱尸體骨胸椎進行相關參數測量，并對獲得數據進行統計。選用取自延安大學醫學院解剖教研室的成人干燥脊柱尸體骨54具(男30具，女24具)，共計642塊胸椎骨。標本死亡年齡29～65歲，身高157～178 cm，平均身高166 cm，生前無脊柱相關疾病記錄，無脊柱外傷歷史。脊柱大體形態及X片檢查無明顯病變及畸形，無嚴重骨質疏松，無明顯骨質缺損。

1.2 方法 用最小刻度0.1 mm的游標卡尺及最小刻度0.1°的角度測量儀，由三位工作人員分別對每塊椎骨椎弓根形態進行測量，并記錄測量數據。

1.3 主要觀察指標 椎弓根寬度(PW)、椎弓根高度(PH)、椎弓根后緣皮質到椎體前緣皮質距離、椎弓根間距、椎弓根矢狀面夾角、椎弓根-椎板夾角、椎弓根內、外、上、下緣皮質厚度(MCT、LCT、SCT、ICT)、椎弓根內部松質骨高度及寬度(SBW、SBH)。

2 結果

2.1 胸椎椎弓根大體形態 椎弓根是椎弓的一部分，起于椎體后上部，短而厚，與椎體方向垂直向后方突起，其外形呈弧性，與椎體、關節突和椎板融合在一起，椎弓根是組成椎間孔的組成部分，其上方有一較淺的切跡構成椎間孔的下壁，椎弓根下方有一較深的椎弓根下切跡構成椎間孔的上壁。上胸椎椎弓根截面較窄其內松質骨含量少，皮質骨較薄;下胸椎椎弓根橫截面呈橢圓形或淚滴形，其內松質骨呈橢圓型或腎型。

2.2 胸椎椎弓根相關重要參數及其變化規律 PW從T1至T5逐漸減小，從T5至T12逐漸增大，T12的PW約為(8.5±1.4)mm。男女之間具有統計學差異，男大于女。PH自T1至T3逐漸增大，從T4至T6逐漸減小，自T7開始又逐漸增大，T12的矢狀徑約為(17.1±1.3)mm。男女之間具有統計學差異，男大于女。椎弓根后緣皮質到椎體前緣皮質距離:T1至T9逐漸增加，T9至 T12變化不大，最大距離為 T9:(43.3±2.6)mm。男女之間具有統計學差異，男大于女。椎弓根間距:自T1至T6逐漸減小，之后開始逐漸增加，T1與T12變化不大，最大間距為T12:(20.4±1.8)mm。男女之間具有統計學差異，男大于女。見表1。椎弓根矢狀面夾角:從T1至T8逐漸減小，T10以下為負角。最大正角為T1:(33.3±3.1)°;最大負角為T12:(－10.1±4.9)°。男女之間具有統計學差異，男大于女。見表2。椎弓根-椎板夾角:從T1至T10椎弓根軸線基本與椎板垂直，T11、T12分別與椎板成(84.9±3.3)°及(82.3±3.7)°。見表2。椎弓根擬進釘點:椎弓根擬進釘點T1與T12位于橫突中點(M)，T2及T11位于橫突根部中上1/3點，余節段位于橫突根部上緣(H)，及橫突上緣與椎板交界處。椎弓根內部結構參數:SCT＞ICT、MCT＞SCT。SBW與SBH分別與PW及PH變化趨勢一致，SBH＞SBW，T12的SBW為(4.4±0.9)mm。見表3，表4。

表1 PW、PH、椎弓根后緣到椎體前緣距離、椎弓根間距測量結果(mm

表1 PW、PH、椎弓根后緣到椎體前緣距離、椎弓根間距測量結果(mm

1)與女性比較:P＜0.05，下表同

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表2 椎弓根矢狀面夾角及椎弓根-椎板夾角測量結果

表2 椎弓根矢狀面夾角及椎弓根-椎板夾角測量結果

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表3 MCT、LCT、SCT、ICT 測量結果(mm

表3 MCT、LCT、SCT、ICT 測量結果(mm

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表4 SBW及SBH情況(mm

表4 SBW及SBH情況(mm

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3 討論

與腰椎椎弓根形態相同，胸椎椎弓根亦為橢圓形結構，由于PH均明顯大于PW，因此PW決定了置入螺釘的直徑，本文數據 T12的 PW 約為(8.5±1.4)mm，SBW 約為(4.0±0.8)mm，螺釘置入后包繞椎弓根螺釘的主要是椎弓根的皮質骨和壓縮的松質骨，此時如果松質骨不發生破裂，螺釘的穩定性為最佳，因此胸椎椎弓根螺釘直徑不宜超過4.5 mm〔1〕。臨床實踐中，椎弓根螺釘深度一般以釘尖到達椎前皮質后方5～8 mm為宜，因本文列舉的是椎弓根后緣皮質到椎體前緣的長度，因此，在實際操作中所選擇的螺釘長度應較測量值短5～8 mm〔2〕。胸椎椎弓根明顯小于腰椎，加之胸椎椎管相對狹小，初期制約了椎弓根螺釘技術在胸椎的使用。近年來，椎弓根螺釘技術在胸椎的使用有所增加，但是，椎弓根螺釘放置的技術標準尚未確立。根據文獻報道，胸椎椎弓根螺釘的進釘點的確定有以下幾種方法:(1)Roycamille〔3〕首先提出以胸椎橫突中軸線與關節突關節中線交點為進釘點的方法。(2)Vaccaro等〔4〕研究發現T4～T9椎弓根中心位于橫突上緣而不在橫突中軸線上，與 Suk等〔5〕結果一致，提倡采用橫突基底上緣為進釘點。(3)直視下植入法:Xu等〔6〕提出切除部分椎板，直視下植入椎弓根螺釘。(4)Ebraheim等〔7〕通過影像學研究，指出不同節段胸椎其進釘部位也存在一定的差異。T1～T2椎弓根中心位于上關節突外緣內7～8 mm，橫突中線上3～4 mm;T3～T12在上關節突外緣內4～5 mm，橫突中線上5～8 mm。(5)Magerl等〔8〕與Roycamille的觀點相似，提倡以橫突中軸線與關節突外緣連線的交點為進釘點。(6)An等〔9〕建議的進釘點位于關節突中部下方1 mm。(7)Louis等〔10〕倡導的方法為不同節段采用不同的進釘點，T3以上在上位胸椎下關節突下3 mm和關節突外緣內3 mm;T4～T 10位于關節突外緣更內側一些。Ebraheim等〔11〕基于對胸椎標本的觀察，認為術中上關節突外緣較難看到，因為它位于相應下關節突外緣前面，故下關節突外緣可用于內外平面上胸椎椎弓根軸投射點的定位。McCorrnack等〔12〕研究發現胸椎椎弓根到橫突基底中點在頭尾方向上的距離，T1橫突在椎弓根的頭側(5.45±1.2)mm。這種關系在胸椎水平下降時逐漸變化，到T 12，橫突在椎弓根尾側(6.6±2.4)mm;在T6～T7水平相齊，故盡管橫突在腰椎弓根定位中是可靠的外標記，但這種關系在胸椎變化較大，僅有中等可靠性。

與腰椎相似的是不同節段胸椎的進釘亦存在差異。由于胸椎椎弓根與矢狀面常有一向前內走向的夾角(即椎弓根矢狀面夾角)，此夾角總的來說T1～T 12逐漸減小。所以，在不同胸椎平面，植釘的方向有一定的不同。Magerl等〔8〕建議在上胸椎與矢狀面呈 10°～20°的內斜角。Louis等〔10〕認為在上胸椎有15°～20°的內斜角，中下段胸椎螺釘直向前。An等〔9〕也贊成上胸椎需多一些內斜角。根據Ebraheim等〔7〕的數據，T1～T2為30°～40°，T3 ～T 11為20°～35°，T 12為 10°。

本文結果顯示從上胸椎到下胸椎，隨著橫突在椎體上的位置下移及PH的增大，椎弓根后緣中點與相應橫突根部的關系也發生著規律性變化:在上胸椎(T1～T2)，椎弓根及橫突均位于椎體上半部，椎弓根中點對應于橫突中點;在中段胸椎(T3～T10)，橫突位置逐漸下移到椎體中1/3部分，由于椎弓根位置未變(仍位于椎體上半部分)，因此，椎弓根中點對應于橫突上緣;在下胸椎 (T11～T12)，由于椎弓根矢狀徑明顯增加，加之椎體高度的增加，造成橫突位置相對上移，致使椎弓根中點再次對應于橫突中點。

椎弓根軸線與冠、矢狀面夾角決定著椎弓根螺釘的進釘方向。實踐中多以椎弓根螺釘與棘突之間夾角作為螺釘的矢狀面夾角(即椎弓根外展角)。由于上胸椎椎弓根矢狀面夾角較大(＞20°)，為操作方便，可將進釘點稍內移，同時減小矢狀面夾角。在下胸椎(T11～T12)，椎弓根矢狀面夾角為負角，如按此角度進釘，則進釘深度淺，螺釘易穿透椎體外側骨皮質。為避免此類現象發生，同時增加螺釘在椎體內的固定長度，選擇進釘點時可適當向外，同時增大進釘時的矢狀面夾角。螺釘與冠狀面之間夾角(即椎弓根螺釘后傾角)較難確定，尤其當脊柱發生三維畸形時。對此，可選擇椎板來確定螺釘與冠狀面之間夾角，即從T1到T10節段，螺釘方向基本與椎板垂直，在T11、T12，螺釘尾端后傾與椎板成80°～85°夾角。除上述重要參數外，進行椎弓根螺釘固定時還應注意同一節段兩側進釘點間距，了解椎管橫徑的變化規律，避免螺釘過于靠內進入椎管。本組測量結果顯示:T3～T10椎管橫徑明顯小于其上下胸椎，T5～T6最窄(15.3±1.1)mm。如果在術前對擬置釘椎體椎弓根進行CT掃描并攝胸椎X線側位片，測量前述相應參數值，將對進釘點及進釘角度的選擇大有裨益。

椎弓根螺釘系統的生物力學優越性和其廣泛的適應證決定了它必然在脊柱內固定方面發揮重要作用。現行的進釘方法，存在不同程度地穿釘失敗率，特別是在胸椎和頸椎，有報道可高達66.6%〔13〕。即使直視下穿釘亦有相當的螺釘穿出率。考慮到個體差異和畸形，單純依靠解剖標志定位的方法，難以解決椎弓根螺釘植入的安全問題。X線C臂監測定位是目前保證穿釘安全的有效方法。但是，即使術中使用X線C臂定位，仍有一定的穿釘失敗率。計算機三維導航系統通過行螺旋CT檢查及圖像三維重建，得到胸椎標本的三維圖像，通過旋轉和切割進行圖像處理并測量，模擬出擬置釘椎體 的椎弓根形態，根據CT測量得到的椎弓根實際投照點進行調整，即橫斷面上椎弓根軸線與矢狀位上椎弓根軸線的交點，在確定進釘點時選擇下關節突為參照物，選用合適直徑的螺釘進行植釘〔14〕。該技術為我們帶來了福音，但目前，這一技術尚不完善，價格昂貴，有待于相關專業密切配合，共同研究開發。

1 石 銳，劉 浩，袁 元 ，等.不同節段椎弓根內部結構的測量和比較〔J〕.中國臨床解剖學雜志，2005;23(5):458-62.

2 李筱賀，張寶林，李志軍.脊柱胸腰段經椎弓根螺釘固定應用解剖學進展〔J〕.內蒙古醫學院學報，2006;28(12):132-5.

3 Roycamille R，Saillant G，Mazel C.Plating of thoracic，thoraoclumbar and lumbar injuries with pedicle screw plates〔J〕.Orthop Clin North Am，1986;17(1):147-59.

4 Vaccaro AR，Rizzolo SJ，Balderston RA，et al.Placement of pedicle screws in the thoracic spine.PartⅡ:Anatomical and radio-graphic assessment〔J〕.Bone Joint Surg(Am)，1995;77(8):1200-6.

5 Suk SI，Lee CK，Min HJ，et al.Comparison of cotrol-dubousset pedicle crews and hooks in the treatment of idiopathic socliosis〔J〕.Int Orthop，1994;18(6):341-6.

6 Xu R，Ebraheim NA，Qu Y，et al.Anatomic considerations of pedicle screw placement in the thoracic spine.Roy-camille technique versus open-lamina technique〔J〕.Spine，1998;23(9):1065-8.

7 Ebraheim NA，Xu R，Ahmad M，et al.Projection of the thoracic pedicle and its morphometric analysis〔J〕.Spine，1997;22(3):233-8.

8 Magerl FP.Stabilization of the lower thoractic and lumbar spine with external skeletal fixation〔J〕.Clin Orthop，1984;189(10):125-30.

9 An HS，Gordin R，Renner K.Anatomic consideration for plate screw fixation of the cervical spine〔J〕.Spine，1991;16(10):548-51.

10 Louis R.Spine internal fixation with louis instrumentation.In An HS，Cotler JM eds.Spine Instrumentation〔M〕.Baltimore:Wiliams and Wilkins，1992:183-96.

11 Ebraheim NA，Jabaly G，Xu R，et al.Anatomic relations of the thoracic pedicle to the adjacent neural structures〔J〕.Spine，22(14):1553-7.

12 McCormack BM，Benzel EC，Adams MS，et al.Anatomy of the thoracic pedicle〔J〕.Neurosurgery，1995;37(2):303-8.

13 阮狄克，徐建強，蔡福金，等.經椎弓根內固定的形態與生物力學研究〔J〕.中國矯形外科雜志，2000;7(6):562-4.

14 喬國勇，關鳳英，耿瑞鵬，等.基于椎弓根三維形態測量實施個體化置釘技術〔J〕.中國組織工程研究與臨床康復，2007;26(11):5183-5.