胸腰椎骨折后路非融合椎弓根釘內固定療效及術后椎間盤退變的評價

林子豐，劉壇樹，余志嵩，王萬明，邱漢民

交通事故與高處墜落傷常導致胸腰椎骨折。對壓縮骨折，于復位后融合骨折椎與其上位椎；對爆裂骨折，視其上位或下位椎間盤破壞而定，融合骨折椎與椎間盤損傷的鄰位椎[1]。眾多專家認為，對于術中完全復位的、不伴有椎間盤損傷的A型骨折，將來要取出內固定，對于欲保持椎間盤的高度及椎間活動度的病例，可以考慮不行植骨融合，其他病例復位固定后應常規植骨，尤其對于有椎間盤損傷者，更應強調植骨融合[2]。但融合內固定術后導致的并發癥，如長期頑固性腰痛、腰椎活動受限及融合椎體鄰近節段退變[3-4]等越來越受到人們的重視，因此非融合內固定術被越來越多的學者所提倡。非融合術面臨著椎體高度和角度丟失的問題，而且破入椎體內的椎間盤損傷是一個潛在的不穩定因素。本文前瞻性研究37例非融合病例和24例融合病例，評價和探討非融合術的臨床療效及椎間盤退變情況。

臨床資料

1一般資料

納入標準：(1)使用美國脊柱脊髓損傷研究小組制定的胸腰段脊髓損傷程度評分系統(TLICS)選擇手術與非手術治療，評分均≥4分；載荷分享(load-sharing)評分≤6分；(2)按脊柱骨折AO分類均屬于A型；(3)單節段骨折，CT示椎管內骨塊完整，無碎裂翻轉；(4)美國脊柱損傷協會(ASIA)神經功能分級為E級。

排除標準：(1)陳舊性骨折；(2)病理性骨折；(3)MRI示未受傷節段椎間盤退變程度不均一，Pearce分級參照標準難以量化(非融合組)。

2015年6月—2016年6月，福建醫科大學附屬龍巖市第一醫院根據納入標準和排除標準共入選研究對象61例。每例患者入院后用計算器的隨機數發生器生成一個隨機數，根據末位數字的奇偶性隨機分為兩組，奇數者(共37例)采用后路融合椎弓根釘內固定術(融合組)，偶數者(共24例)采用后路非融合椎弓根釘內固定術(非融合組)，并告之患者征得同意。兩組性別、年齡、骨折部位、致傷原因差異無統計學意義(P>0.05)。見表1。

2手術方法

手術均由同一組醫生完成。

表1 兩組患者一般資料比較

非融合組：后正中入路，依次切開皮膚、皮下組織，自棘突兩側及椎板骨膜下剝離兩側椎旁肌，向外顯露至手術節段的關節突和橫突，采用人字嵴或橫突定位方法于骨折椎上、下各一個椎體進行椎弓根螺釘置入，透視確定椎弓根釘的位置在正常骨質中，撐開器適度撐開復位，透視觀察椎體高度、角度基本復位，擰緊固定螺帽，選用合適的連接棒進行固定。

融合組：步驟基本同上，進行固定后去除椎板、小關節及棘突骨皮質，處理植骨床，取少量髂骨去除軟組織后咬成顆粒狀植于椎板。

術后1年左右，患者返院行腰椎內固定取出術時詢問病史，并行腰椎正側位片+腰椎MRI檢查，獲取術后資料。

3指標觀察

(1)臨床療效：統計分析兩組手術時間、術中出血量、術后切口引流量，骨折椎復位和丟失高度及Cobb角；按SUK方法判斷融合組術后植骨融合情況。(2)椎間盤退變評價：自身未受傷椎間盤為參照標準，Pearce分級評定非融合組鄰近節段和骨折椎上、下位椎間盤退變情況；觀察非融合組椎間盤纖維環是否新增高信號區(high intensity zone，HIZ)，由兩位影像科醫師分別評定，對有異議的討論得出統一結果。

4統計學分析

應用SPSS20.0統計軟件進行分析，計數資料比較采用χ2檢驗，兩組間比較采用兩獨立樣本的t檢驗，方差不齊兩樣本檢驗用Wilcoxon秩和檢驗，椎間盤退變程度采用Wilcoxon秩和檢驗。P<0.05為差異有統計學意義。

結 果

所有患者術后1年左右均返院行腰椎MRI平掃復查，平均隨訪時間非融合組(12.54±0.19)個月，融合組(12.62±0.16)個月。

1臨床療效

手術時間、術中出血量、術后引流量非融合組顯著低于融合組(P<0.01)，見表2。非融合術能很好地矯正椎體的高度和角度，在丟失方面和融合組差異無統計學意義(P>0.05)。見表3、4。

2融合組融合情況

對本組患者進行術后隨訪，行腰椎正側位、伸屈側位X線檢查，觀察植骨融合情況，必要時行CT檢查。采用SUK標準[5]判斷植骨融合情況：(1)若植骨與橫突間或與椎體間有連續的骨小梁，伸屈側位椎體活動度<4°,認為植骨已融合；(2)若植骨與橫突間或椎體間的連續骨小梁觀察不清，而伸屈側位椎體活動度<4°，則認為植骨可能融合；(3)若未見連續骨小梁，融合區有間隙或骨小梁觀察不清，伸屈側位椎體活動度>4°，則認為未融合。對于可疑融合的患者，行CT檢查，進一步判定融合情況。本融合組融合率為67.57%(25/37)。

3非融合組椎間盤退變程度

椎間盤退變在MRI T2加權像上按Pearce分級標準分為5級，其中Ⅰ、Ⅱ級為正常椎間盤，Ⅲ～Ⅴ級為退變椎間盤(表5)。術前骨折椎上、下位椎間盤與未受傷椎間盤Pearce分級值秩和檢驗有顯著差異(P<0.01)，取內固定時骨折椎上、下位椎間盤Pearce分級值分別與各自1年前相比，秩和檢驗沒有顯著差異(P>0.05)。見表6。

表2 兩組手術時間、術中出血量、術后引流量比較

表3 兩組骨折椎體高度手術前后影像學結果

表4 兩組骨折椎Cobb角手術前后影像學結果

表5 椎間盤退變的Pearce分級

表6 非融合組椎間盤退變程度比較(n=24)

4椎間盤纖維環局限性高信號區(high intensity zone，HIZ)

取內固定時MRI示骨折椎上位或下位椎間盤纖維環新增HIZ 2例，其中1例位于骨折椎下位椎間盤纖維環的前方(圖1)，1例位于骨折椎上位椎間盤纖維環后方(圖2)，均伴有不同程度的腰痛。

圖1 患者女性，43歲，T12椎體骨折，MRI平掃T2示骨折

椎下位椎間盤纖維環前方新增HIZ(黑色箭頭)

圖2 患者男性，53歲，L2椎體骨折，MRI平掃T2示骨折

椎上位椎間盤纖維環后方HIZ(黑色箭頭)

討 論

1非融合術臨床療效分析

非融合術不需取骨及植骨床準備，因此能縮短手術時間，減少術中出血量和術后引流量，而且避免了骨移植部位疼痛、感染、影響美觀等并發癥。非融合術骨折椎高度和角度均能得到很好的矯正，同時復位的高度和角度的丟失與融合術中沒有顯著差異。本研究表明，融合術并不能防止矯正高度和角度的丟失。而且有研究表明植骨組傷椎復位高度的再丟失反而高于非植骨組[6]，這可能跟椎體損傷程度有關。

非融合組術后1年1例椎弓根釘斷裂。雖然內固定斷裂是融合術和非融合術共同的并發癥，但單純行后路短節段非融合內固定容易導致后期內固定疲勞而出現斷裂，這正是許多學者試圖行植骨融合以期獲得永久穩定性，減少內固定失敗的原因。Mannion等[7]認為術中使用橫桿可以減少內固定斷裂。術后配戴腰部支具、合理指導患者的腰部鍛煉，同樣也可以減少椎弓根螺釘內固定失敗[8]。

2評價融合組融合率

本融合組融合率并不高，一方面后外側植骨無法象椎間植骨那樣讓植骨塊穩定于植骨床，另一方面三維有限元模擬試驗顯示，單純后外側植骨融合時，當人體站立時，重力經過固定節段椎體前、中柱時仍有微動，長期的活動致使內固定器松動、斷釘的可能性增大[9]。從生物力學分析，脊柱軸向載荷負載分布[10-11]，80%通過前柱，20%通過后柱，后外側植骨時，因椎間盤損傷，幾乎沒有前柱支持，載荷通過后路內固定裝置傳導易引起內固定的失敗而導致椎體間不融合率增高。

3評價非融合組椎間盤退變情況

大量文獻表明融合內固定術后會加速鄰近節段椎間盤的退變。本組非融合組術后1年未發現鄰近節段椎間盤的退變，原因是鄰近節段椎間盤并未受到損傷，一個正常的椎間盤的退變即使在活動度和負荷增加的情況下也需要經過數年甚至十幾年的時間。

以自身未受傷椎間盤為參照標準，骨折椎上、下位椎間盤因受到不同程度的損傷出現了Pearce分級從Ⅲ級Ⅴ級等不同程度的退變，與未受傷椎間盤Pearce分級有差異(P<0.01)。各個級別的退變在術后1年取出內固定時未發生顯著改變(圖3、4)，與術前相比差異無統計學意義，也未引發脊髓神經癥狀。因此筆者認為，TLICS≥4分、載荷分享評分≤6分、脊柱骨折AO分類屬于A型、CT示椎管內骨塊完整、無碎裂翻轉、不伴脊髓神經癥狀的胸腰椎骨折均可以采用非融合內固定術治療，術后1年取出內固定，恢復固定節段的活動度，避免鄰近節段椎間盤的退變。當然，這需要更長期的臨床和實驗研究支持。

圖3 患者男性，36歲，T11椎體骨折，MRI平掃T2示取內固定時骨折椎上、下位椎間盤未退變

圖4 患者男性，61歲，T12椎體骨折，MRI平掃T2示取內固定時骨折椎上、下位椎間盤Pearce分級Ⅲ級

4探討非融合術后椎間盤纖維環HIZ

椎間盤纖維環局限性HIZ最初由Aprill等[12]描述為MRI T2加權矢狀位圖像中椎間盤小而圓的局限性高信號區，代表纖維環破裂，是診斷椎間盤源性腰痛的重要MRI征象。Ricketson等[13]和Ross等[14]分別提出和證明了HIZ是肉芽組織和新生的血管，而且是由炎癥引起的。Peng等[15]通過對腰椎退行性疾病患者手術標本HIZ的病理切片研究，得出了同樣的結論。1例患者取內固定術后1個月HIZ消失。臧加成等[16]認為HIZ的產生過程為退變的纖維環產生裂隙，髓核液沿裂隙流出，作為自身抗原物質誘發周圍免疫反應，從而誘導炎癥反應。炎癥修復周圍形成肉芽組織，隨著肉芽組織的不斷成熟，血管會逐漸減少，在纖維環破裂晚期，肉芽組織已經成熟，在MRI上可能見不到HIZ。

王子軒和胡有谷[17]表明HIZ發生率為34.97%，與年齡相關，與性別無關。本組骨折椎上、下位椎間盤HIZ術后發生率為8.33%，原因可能是長期處于靜息狀態的椎間盤變得比較脆弱，突然增加活動度容易造成纖維環的撕裂，也有可能這本來就是處于正常發生發展的過程剛好被筆者發現，這有待于進一步探討。2例均伴有不同程度的腰痛，本組引起腰痛的原因很多，包括術后切口疼痛、術中廣泛剝離肌肉引起、小關節退變引起的疼痛等，因此無法辨別患者腰痛的確切原因。但Endean等[18]通過系統評價得出HIZ與下腰痛之間存在較強關聯的結論。

參考文獻：

[1] 胥少汀,葛寶豐,徐印坎.實用骨科學[M].北京:人民軍醫出版社,2012:798-799.

[2] 《中華外科雜志》編輯部,楊子明,郭昭慶,等.胸腰椎骨折診斷與治療熱點問題高峰論壇紀要[J].中華外科雜志,2006,44(8):505-508.

[3] Panjabi M.Hybrid multidirectional test method to evaluate spinal adjacent-level effects[J].Clin Biomecha,2007,22(3):257-265.

[4] 李榮群,徐耀增,張志明,等.胸腰段脊柱骨折后路椎弓根螺釘內固定療效及術后椎間盤退變的評價[J].中國矯形外科雜志,2008,16(4):241-243.

[5] Si S,Ck L,Wj K,et al.Adding posterior lumbar interbody fusion to pedicle screw fixation and posterolateral fusion after decompression in spondylolytic spondylolisthesis[J].Spine,1997,22(2):210-220.

[6] Wang ST,Ma HL,Liu CL,et al.Is fusion necessary for surgically treated burst fractures of the thoracolumbar and lumbar spine:a prospective,randomized study[J].Spine(Phila Pa 1976),2006,31(23):2646-2653.

[7] Mannion AF,Adams MA, Dolan P.Sudden and unexpected loading generates high forces on the lumbar spine[J].Spine,2000,25(7):842-852.

[8] 王瑞,靳安民,童斌輝,等.胸腰椎短節段椎弓根螺釘內固定翻修的原因和預防[J].骨與關節損傷雜志,2004,19(11):721-723.

[9] Goto K,Tajima N,Chosa E,et al.Effects of lumbar spinal fusion on the other lumbar intervertebral levels (three-dimensional finite element analysis)[J].J Orthop Sci,8(4):577-584.

[10] Duffield RC,Carson WL,Chen LY,et al.Longitudinal element size effect on load sharing,internal loads,and fatigue life of tri-level spinal implant constructs[J].Spine,1993,18(12):1695-1703.

[11] Goel VK,Kim YE,Lim TH,et al.An analytical investigation of the mechanics of spinal instrumentation[J].Spine,1988,13(9):1003-1011.

[12] April C,Bogduk N.High intensity zone:a diagnostic sigh of painful lumbar disc on magetic resonance imaging[J].Br J Radiol,1992,65(773):361-369.

[13] Ricketson R,Simmons JW,Hauser BO.The prolapsed intervertebral disc:the high-intensity zone with discography correlation[J].Spine,1996,21(23):2758-2762.

[14] Ross JS,Modic MT,Masaryk TJ.Tears of the anulus fibrosus:assessment with Gd-DTPA-enhanced MR imaging[J].AJNR Am J Neuroradiol,1989,10(6):1251-1254.

[15] Peng B,Hau S,Wu W,et al.The pathogenesis and clinical significance of a high-intensity zone(HIZ)of lumbar intervertebral disc on MR imaging in the patient with discogenic low back pain[J].Euro Spine J,2006,15(5):583-587.

[16] 臧加成,馬劍雄,王濤，等.腰椎間盤MRI高信號區意義和作用的研究進展[J].中國骨與關節外科,2011,4(5):407-410.

[17] 王子軒,胡有谷.腰椎間盤前緣與后緣高信號區的臨床對照研究[J].中華外科雜志,2009,47(9):689-692.

[18] Endean A,Palmer KT,Coggon D.Potential of magnetic resonance imaging findings to refine case definition for mechanical low back pain in epidemiological studies:a systematic review[J].Spine(Phila Pa 1976),2011,36(2):160-169.