胸椎椎弓根置釘技術的現(xiàn)狀及最新進展

趙永輝，陸聲

(昆明醫(yī)科大學成都軍區(qū)昆明總醫(yī)院全軍創(chuàng)傷骨科研究所，云南 昆明 650032)

自1959年Boucher等[1]報道了椎弓根螺釘技術應用于臨床以來，該技術已成為脊柱外科領域發(fā)展最快的一項技術。椎弓根螺釘強大的三柱固定效果，對恢復脊柱生理曲度、生物力學及穩(wěn)定性等方面提供了有力的保障。由于胸椎椎弓根解剖結構的特殊性及其相鄰關系的復雜性，胸椎椎弓根置釘技術的發(fā)展相對較緩慢。近年來隨著對胸椎椎弓根的解剖學研究及置釘技術的不斷創(chuàng)新(從傳統(tǒng)徒手置釘?shù)阶非蟾泳珳省⑤椛浣佑|量更少、抗拔能力更強的置釘技術)，不僅使胸椎椎弓根螺釘技術得到了廣泛的發(fā)展，而且極大地提高了置釘?shù)臏蚀_率。本文對胸椎椎弓根螺釘內(nèi)固定技術的研究現(xiàn)狀作一綜述。

1 胸椎椎弓根的解剖學特點

椎弓根是連接椎弓與椎體的縮窄部分，前端位于椎體的后上部，短而厚，與椎體方向垂直并向后方突起，而后端與椎體、關節(jié)突、橫突以及椎板融合一體，連接了脊柱前柱和后柱，是椎體最堅固的部分。1991年Panjabi等[2]對144個胸椎進行三維解剖結構研究，發(fā)現(xiàn)胸椎有三個不同區(qū)域：上端T1～2近似頸椎過渡椎，下端T11～12為腰椎的過渡椎，而中間區(qū)的T3～9由于椎管狹窄、血供特殊及椎弓根狹窄等特點，成為胸椎椎弓根置釘?shù)碾y點。2013年王璐等[3]對34具尸體進行解剖學研究發(fā)現(xiàn)上胸椎椎弓根截面較狹窄，松質(zhì)骨含量少，皮質(zhì)骨較薄；下胸椎椎弓根橫截面呈橢圓形或淚滴形，其內(nèi)松質(zhì)骨部分呈橢圓形或腎形。

目前臨床上常用的胸椎椎弓根解剖學參數(shù)有椎弓根高度、椎弓根寬度、椎弓根橫斷面角、椎弓根矢狀面角等。Zindrick等[4]對T1～L5椎弓根進行了2 905次測量，椎弓根之間差異較大，椎弓根高度通常大于椎弓根寬度。其中在橫斷面T5的椎弓根寬度最窄(4.5 mm)，T1～5椎弓根寬度呈逐漸減小的趨勢(7.9～4.5 mm)，而T5～12則逐漸增大(4.5～18.0 mm)。在矢狀面T1椎弓根高度最低(9.9 mm)；T11椎弓根高度最高(17.4 mm)；T2～7椎弓根高度變化不大(約12.0 mm)；T7～11椎弓根高度逐漸增大(12.1～17.4mm)，而T11～12則呈下降趨勢(17.4～15.8 mm)。T1椎弓根內(nèi)傾角最大，T12最小，T1～5、T9～12下降明顯，而T5～9變化不大。Singh等[5]通過對胸椎椎弓根參數(shù)測量，其結論與Zindrick等[4]的基本一致。

2 胸椎椎弓根螺釘技術

2.1 傳統(tǒng)徒手技術 徒手技術是目前應用最廣的一種椎弓根置釘技術。2004年，Kim等[6]對394例患者置入了3 204枚胸椎椎弓根螺釘，并對所有胸椎(T1～12)椎弓根螺釘?shù)闹冕旤c進行了分析總結。他認為T1～2的置釘點位于椎弓根峽部外側緣垂線和橫突中線的交點。隨著向下段胸椎推移，置釘點逐漸向內(nèi)側靠攏，到T7～9節(jié)段置釘點位于上關節(jié)突中點垂線和橫突上緣的交點。繼續(xù)向下段胸椎推移，置釘點由中間向外側偏移，到T10～12節(jié)段的置釘點則位于椎弓根外側緣的垂線和橫突中線的交點。技術要點：首先暴露出關節(jié)突及橫突，定位置釘點，咬骨鉗咬除置釘區(qū)域部分皮質(zhì)，使用開路器開道，球探探查椎弓根通道周圍壁的完整性，同時確定椎弓根螺釘長度，攻絲后置入螺釘。徒手技術是一種經(jīng)驗置釘，通過完整暴露椎體的橫突及關節(jié)突來確定置釘點，不同醫(yī)師對置釘點的選擇都會有不同程度的偏差，特別是脊柱畸形的患者，由于椎體旋轉、解剖標志不清就更難保障置釘準確率。相關文獻報道使用徒手技術置釘?shù)臏蚀_率在64%～93.8%。這種經(jīng)驗置釘難度較大，學習曲線長，對初學者則需要長期臨床經(jīng)驗的積累。

2.2 漏斗技術 2000年Gaines[7]首先對漏斗技術進行詳細闡述。該方法主要步驟：首先暴露出橫突及上關節(jié)突并確定椎弓根頂部投影直徑約1 cm的皮質(zhì)骨區(qū)域，然后去除該皮質(zhì)骨區(qū)域。直視下可見椎弓根內(nèi)的松質(zhì)骨，用刮匙去除松質(zhì)骨，再進一步深入至椎弓根峽部，用咬骨鉗去除外周皮質(zhì)骨，以便可以清楚地看到椎弓根峽部。將一個直徑2 mm的小探針直接插入椎弓根的峽部并通過椎弓根進入椎體，再用一個較大的5 mm探頭擴大穿過椎弓根峽部的椎弓根通道，將定位針(長度為55 mm)放置在探測的椎弓根通道中并拍攝正側位X線片，確認椎弓根路徑及置釘長度。最后將攻絲擰入椎弓根中并逐漸增加螺紋直徑，直到與椎弓根壁緊密接觸，最后置入合適的椎弓根螺釘。2002年，Yingsakmonkol等[8]利用該方法讓不同經(jīng)驗的3名脊柱外科醫(yī)生對9具新鮮尸體(216個胸椎椎弓根)置入椎弓根螺釘，其中無胸椎椎弓根螺釘置入經(jīng)驗的初級脊柱外科醫(yī)生穿孔率為12.5%，比較熟悉該技術外科醫(yī)生的穿孔率為5.5%，非常熟悉該技術醫(yī)生的穿孔率為1.4%。其中穿孔均發(fā)生在前24個螺釘，最后48個螺釘沒有穿孔。該技術學習曲線相對較短，是一種簡單、安全可靠的技術。然而，由于去除了橫突背側皮質(zhì)，破壞了椎體的完整性，不僅增加了出血量及手術時間，同時也降低了螺釘?shù)陌殉至Α?/p>

2.3 椎弓根-肋骨復合體置釘技術 1993年，Dvorak等[9]通過對胸椎解剖學的研究，首次報道了經(jīng)椎弓根肋骨復合體置釘技術，并進行了初步的臨床研究。Husted等[10-11]對這一復合體進行了更加深入的研究，對比測量分析了椎弓根-肋骨通道各參數(shù)明顯優(yōu)于椎弓根，所以經(jīng)過該通路安全性較椎弓根更高且出現(xiàn)血管、神經(jīng)損傷的風險更低。他們選擇在肋橫突關節(jié)頭側1/3進釘，螺釘斜向內(nèi)下經(jīng)肋橫突結合區(qū)進入椎體。通過該途徑置入了24枚螺釘并進行了CT掃描和解剖分析，所有螺釘均經(jīng)該路徑安全置入椎體。該技術在生物力學研究中，螺釘把持力明顯小于經(jīng)椎弓根通道置釘技術，但在椎弓根變異、骨折破壞或翻修手術中，可作為一種椎弓根螺釘技術的補充。

2.4 球探技術 2010年，Watanabe等[12]在置入椎弓根螺釘時，通過球形探針輔助使置釘較徒手技術更加準確、安全，從而提出了球探技術。技術要點：常規(guī)暴露并確定置釘點，利用磨鉆去除置釘點的部分皮質(zhì)。使用球形探針插入椎弓根松質(zhì)骨探查椎弓根松質(zhì)骨通道，探針按直徑大小依次探查椎弓根通道，探針直徑較小時會非常平順的通過椎弓根通道，如果探針插入過程中遇到阻力，則使用錘子輕輕敲擊探針尾部，探針球端則可通過改變方向沿內(nèi)側皮質(zhì)滑入椎弓根通道內(nèi)到達椎體前緣皮質(zhì)，最后攻絲并根據(jù)探針方向、大小置入合適的椎弓根螺釘。2011年，陳克冰等[13]利用球探技術置入312枚椎弓根螺釘，傳統(tǒng)徒手技術置入276枚，術后CT顯示球探組頸椎、胸椎、腰椎的椎弓根螺釘置釘準確率達到了100%，而傳統(tǒng)徒手技術準確率僅為78%。2012年，梁春祥等[14]也報道了相對徒手置釘技術來說，球探技術在上胸椎中能夠更加可靠、準確的置入椎弓根螺釘，該方法置釘并發(fā)癥也相對較少。但在椎弓根骨折、通道變異或椎弓根松質(zhì)骨缺如時將無法置釘。此外，對于缺乏經(jīng)驗的醫(yī)生在置釘過程中使用錘子敲擊時可能刺破椎弓根內(nèi)側壁或椎體前側壁而損傷脊髓、血管、神經(jīng)、胸膜或臟器。

2.5 計算機導航技術 計算機導航系統(tǒng)是基于二維或三維影像基礎上的實時導航技術。通過計算機高速處理大量數(shù)據(jù)信息，并將數(shù)據(jù)導出并進行手術模擬。近年來該技術發(fā)展較為迅速。計算機導航技術能輔助椎弓根螺釘置釘，通過實時監(jiān)測使手術變得可視化，大大提高了置釘?shù)臏蚀_率。早在1993年，Steinmann等[15]利用計算機導航技術在腰椎標本上置入了90枚椎弓根螺釘，其置釘成功率達到了94.5%。Laine等[16]將100例患者隨機分為兩組，分別采用計算機導航技術和傳統(tǒng)徒手技術進行胸腰椎椎弓根置釘，結果表明利用計算機導航技術的成功率(98.6%)明顯大于傳統(tǒng)徒手技術(86.4%)。陳曉明等[17]對307例脊柱患者利用計算機導航技術行脊柱后路椎弓根釘置入，其中胸椎共置釘502枚，準確率98%，提示計算機導航技術能夠提供立體、多視角實時呈現(xiàn)骨性解剖結構，保證了置釘?shù)臏蚀_性及安全性，同時又大大減少射線的暴露強度。雖然計算機導航技術在輔助胸椎椎弓根置釘方面表現(xiàn)出更高成功率，但由于成本高昂，未能得到普及。

2.6 3D打印導板技術 3D打印技術是20世紀80年代末90年代初在美國開發(fā)興起的一項高新制造技術，隨著該技術的快速發(fā)展，目前在脊柱領域得到了廣泛應用，尤其在輔助置釘方面。其技術要點：首先將CT數(shù)據(jù)以DICOM格式導入Mimics軟件進行三維模型表面重建，再以STL格式保存并導入到逆向工程軟件，設計出最佳置釘通道，提取椎板、棘突及關節(jié)突背側的表面解剖并建立與其形態(tài)服帖的反向模板，然后將設計好的通道整合在導板模塊上從而合成帶有通道的導航模板，最后將數(shù)據(jù)導入3D打印機打印出置釘導航模板。Lu等[18]在16例脊柱側彎患者中，按照椎弓根螺釘穿破皮質(zhì)不超過2 mm的評價標準，通過3D打印導板技術置釘準確率100%，其中1.8%突破皮質(zhì)但在2 mm以內(nèi)。Ma等[19]將20具胸椎尸體標本隨機分為導航模板組和自由徒手組，兩組分別置入了120枚胸椎椎弓根螺釘，并對螺釘?shù)奈恢眠M行評估。結果兩組置釘成功率分別為93.4%和65%，導航模板技術的準確率明顯高于自由手法技術，且風險發(fā)生率較低。此外，利用導航模板技術置釘?shù)膶W習曲線不明顯。這種簡單經(jīng)濟的方法不僅可以提高置入椎弓根螺釘?shù)臏蚀_性，而且可以減少手術時間和射線暴露。

2.7 滑梯技術 在胸椎畸形患者中由于解剖標志的變異，置釘不僅定位困難且風險較大，基于此Vialle等[20]在2014年報道了一種新的徒手技術即滑梯技術。該技術與漏斗技術非常接近，其作為漏斗技術的改進，尤其在胸椎嚴重畸形方面更安全、有效。技術要點：首先暴露出橫突并去除橫突后側皮質(zhì)，使用小刮匙完全去除橫突容納的松質(zhì)骨，剩余的骨松質(zhì)即椎弓根的入口。然后將探針輕輕插入約30 mm的深度，探針插入過程中，橫突前處的皮質(zhì)和椎弓根的側緣作為“滑梯”允許安全通過。經(jīng)評估椎弓根螺釘通路的完整性后即可置入適合的椎弓根螺釘。“滑梯技術”不僅能有效的用于復雜脊柱畸形患者，同時還可以大大減少額外射線及縮短手術時間。盡管如此，該技術較漏斗技術對橫突的破壞更多，不僅增加術中出血，而且破壞了椎體的力學穩(wěn)定性。不建議單一方法置釘，可根據(jù)椎體旋轉變異情況，對置釘困難、風險高的椎體選用該方法不失是一個選擇。

2.8 皮質(zhì)骨通道(cortical bone trajectory，CBT)螺釘技術 2009年，Santoni等[21]在尸體標本腰椎上利用經(jīng)皮質(zhì)骨通道置釘技術(即螺釘通過椎弓根在矢狀面由下向上，在橫斷面由內(nèi)向外側置釘)置入螺釘并進行了生物力學研究，相較于傳統(tǒng)椎弓根螺釘，CBT螺釘?shù)妮S向拔出力增加了30%。該技術使用的螺釘直徑較小且長度較短，但螺紋排列緊密，增加與皮質(zhì)骨接觸區(qū)域，從而增加了螺釘接觸強度。另外，置釘點靠內(nèi)鄰近峽部，對肌肉剝離范圍較小，釘?shù)赖奶囟ㄗ呦蛞步档脱堋⑸窠?jīng)損傷的概率。由于其突出的優(yōu)點，該技術近年來發(fā)展迅速，主要被應用于腰椎節(jié)段，而胸椎經(jīng)皮質(zhì)骨通道置釘技術報道較少。2016年，Xuan等[22]對10具尸體的胸椎(T9～12)CBT進行評估，通過參數(shù)測量、影像學手段及尸體解剖學的研究，證明下胸椎(T9～12)置入CBT螺釘具有可行性。2016年，Sheng等[23]對80例患者進行CT掃描并測量了胸椎解剖參數(shù)，在此基礎上將20個尸體胸椎標本置入了240枚CBT螺釘，置釘準確率達95%。結果表明：CBT螺釘對于中上胸椎是安全的。2017年，Matsukawa等[24]對50例成人患者胸椎進行CT掃描并對T9～12椎體的最大直徑、長度和側角進行了測量，T11選擇上關節(jié)突外側2/3處垂線與橫突下緣的交點為置釘點，T9、T10選擇上關節(jié)突外側2/3處垂線與橫突下緣上移1 mm的交點為置釘點，T12選擇上關節(jié)突外側2/3處垂線與橫突下緣下移1 mm的交點為置釘點。在軸向平面上呈直線向前傾斜，止于上端板后1/3處。此外，對24個胸椎分別比較CBT螺釘與傳統(tǒng)椎弓根螺釘?shù)纳锪W，結果表明胸椎CBT螺釘?shù)目拱螐姸缺葌鹘y(tǒng)技術高出了53.8%。胸椎CBT螺釘技術具備對軟組織剝離少、置釘安全、抗拔能力強等優(yōu)點，但存在一定的學習曲線，初學者仍需要長期的經(jīng)驗積累。相信隨著對胸椎解剖學及影像學的不斷深入研究，CBT螺釘技術將會得到快速發(fā)展。

3 胸椎椎弓根螺釘技術的展望

自20世紀50年代，椎弓根螺釘技術的出現(xiàn)到目前的發(fā)展，廣大學者經(jīng)歷了60多年的不斷研究、不斷創(chuàng)新，使椎弓根螺釘技術得到了快速發(fā)展。該技術每一步的創(chuàng)新都體現(xiàn)了對脊柱外科手術理念的創(chuàng)新。最初發(fā)展起來的徒手技術，其操作簡單方便，但準確率因人而異，不但與術者經(jīng)驗的不同而導致準確率的波動，還以患者脊柱椎體不同而變化，并且學習曲線較長。隨著解剖學研究的不斷深入，之后出現(xiàn)了漏斗技術、肋骨-椎弓根通道、球探技術、滑梯技術等，較傳統(tǒng)徒手技術提高了置釘準確率，但同樣也存在一些局限性，如對椎體結構力學的破壞、出血多、把持力不足等。計算機導航技術的應用使椎弓根螺釘置釘更加精準，但其設備昂貴，難以普及。而3D打印導板技術在保證置釘成功率的同時操作較方便，對初學者有著很大吸引力，但導板設計制作需要時間，對一些特定患者也許不能及時提供。多數(shù)老年患者普遍存在骨質(zhì)疏松，為增加螺釘?shù)目拱文芰τ痔岢隽斯瞧べ|(zhì)通道螺釘，近兩年來也得到了快速發(fā)展。

胸椎椎弓根置釘技術的每一步發(fā)展，都必須有大量的實驗數(shù)據(jù)和臨床驗證。對于技術的追求始終是本著操作方便、置釘準確、抗拔能力強、損傷小、并發(fā)癥少的原則發(fā)展。隨著進一步的深入研究及相關領域的發(fā)展，3D打印導板技術、計算機導航技術等將會有更大的發(fā)展空間并得到普及。虛擬現(xiàn)實及增強現(xiàn)實也許能夠與置釘技術相結合，使置釘技術得到革命性的變化。

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