皮質骨軌跡螺釘與椎弓根螺釘在后路胸腰椎融合術應用的Meta分析

張天擎 張希諾 韓 渤 李 越 潘愛星 劉 鐵 海 涌 關 立 劉玉增

(首都醫科大學附屬北京朝陽醫院骨科，北京 100020)

由于世界人口增加與老齡化的傾向，且現代人群長期坐位的生活習慣，腰椎疾病的發生越來越多。對于腰椎疾病，傳統的手術方法是應用椎弓根螺釘(pedicle screw,PS)的后入路腰椎融合術，而該手術置釘點靠近上關節突，增加了術中肌肉和其他軟組織剝離，也增加了破壞上關節突的風險[1-2]。由于肌肉解剖范圍較大，椎弓根螺釘手術時間較長，術中失血較多，可能引起更多的手術合并癥。椎弓根螺釘道在橫截面上指向內側，在矢狀面上平行于椎板，可能導致脊神經后內側支的損傷，引起脊柱周圍肌肉的失神經支配[3-4]。2009年，Santoni等[5]提出了腰椎皮質骨軌跡螺釘(cortical bone trajectory screw, CBT)技術，該技術使螺釘盡可能與椎骨的皮質骨靠近，最大限度地提高了螺紋與皮質骨表面的接觸，增加了固定強度，提高了把持螺釘的強度，減少了螺釘松動的可能。根據Matsukawa等[3]在2013年的研究，該技術的置釘點在上關節突中線尾側1 mm，平齊橫突下緣，釘道長度36～39 mm，外側角8°～9°，頭側角25°～26°。皮質骨軌跡螺釘因為遠離神經的方向(即從內側到外側，從尾部到頭部入路)減少了神經損傷可能，帶來較低的術后脊神經根炎發生率，螺釘由更靠中間的起始點插入可以減少軟組織解剖和剝離，以減少肌肉破壞，并降低起源于每根腰椎神經背支的內側支神經損傷的風險。Cheng等[6]在2015年的研究中證實，皮質骨軌跡螺釘固定在尸體研究中可保證多節段腰椎的穩定性，在低級別腰椎滑脫方面可與標準椎弓根螺釘結構相媲美。而Ninomiya等[7]也證實，在臨床中這兩種技術對于腰椎滑脫的復位效果以及1年內腰椎前凸改變方面差異無統計學意義。雖然理論上有優勢，但在各項臨床研究中CBT技術和PS技術對臨床預后的影響一直是爭論的焦點，不同研究結論之間也有差異。

現存相關Meta分析時間較早，納入文獻較少，且混雜了經皮置釘的相關研究。因此筆者對比較研究和隨機對照研究(randomized controlled trial,RCT)進行了Meta分析和系統回顧，以獲得解決這一爭議的證據。

1 資料與方法

1.1 文獻選擇

使用cortical bone trajectory和pedical screw作為關鍵詞在Pubmed、萬方數據庫搜索了自成立至2019年2月前所有的文獻，首先由2人對標題和摘要進行選擇，如果不能從摘要中做出決定，則檢索全文。若有不同意見則通過協商解決，如不能解決則與第三方進行討論。對于排除文獻，記錄和說明了不符合資格或排除研究的原因。納入標準：1)皮質骨軌跡螺釘與椎弓根螺釘在后入路胸腰椎融合術的對比研究；2)均采用徒手操作，不涉及特殊導航系統；3)后路開放手術。排除標準：1)前、后路聯合手術；2)使用了特殊導航系統；3)使用了經皮置釘的技術。

1.2 分析過程

提取數據并整理到Excel表格，使用Revman 5.3.5進行數據分析。分析內容包括是否融合、術中估計失血量、手術時間、住院時間、術后合并癥、功能障礙指數(Oswestry Disability Index,ODI)評分等。首先進行異質性檢驗，若I2不大于50%且P大于0.1，則用固定效應模型計算合并統計量；反之則分析導致異質性的原因，若分析調整后仍有異質性則應用隨機效應模型進行計算。二分類變量使用比值比作為合并統計量，數值變量采用均數差作為合并統計量。得到合并統計量后，采用z(u)檢驗進行假設檢驗，若P≤0.05則具有統計學意義，反之則無統計學意義。同時對于納入研究超過10項的項目采用漏斗圖評估偏倚情況。每一項分析過程均進行敏感性分析，若導致不同結果則指出這一情況。

2 結果

2.1 一般情況

本次研究共納入13篇文獻，其中12篇英文文獻，1篇中文文獻，其中RCT 2篇，其余為隊列研究。共計納入人數為855人[8-20]。

2.2 是否融合

在此次文獻收集中共有6篇使用融合作為預后評價的標準，其中3篇為一年融合情況，2篇未明確標注日期為末次隨訪融合率，1篇分別統計了16和24個月融合情況[10-11,17-20]。涉及融合情況的6篇文獻，異質性檢驗P=0.65,故采用固定效應模型，合并統計量z檢驗P=0.25，無統計學意義(圖1)。

2.3 術中出血量

此次研究中共有10篇文獻中記錄了出血量的數據，由于I2=94%，異質性較大，故使用隨機效應模型，結果顯示CBT術中出血低于PS，差異具有統計學意義(P=0.03)(圖2)。漏斗圖大致對稱，但上寬下窄，存在偏倚。根據敏感性分析，對結果無明顯改變(圖3)。

圖1 皮質骨軌跡螺釘與椎弓根螺釘在融合情況方面的分析結果Fig.1 Analysis of fusion between cortical bone trajectory screw(CBT) and pedicle screw (PS)

圖2 皮質骨軌跡螺釘與椎弓根螺釘在估計術中出血量情況方面的分析結果Fig.2 Analysis of blood loss volume between cortical bone trajectory screw (CBT) and pedicle screw (PS)

2.4 手術時間

本次統計手術時間的文章共有9篇[9,12-13,15-20]，I2=98%，異質性較大，使用隨機效應模型，結果顯示，在后路開放手術中，CBT的手術時間顯著低于椎弓根螺釘，差異具有統計學意義，但存在相當大的異質性，應謹慎對待。經過敏感性分析，結果無明顯改變(圖4)。

2.5 住院時間

本次納入研究的文獻中有5篇涉及住院時間[12-13,15-16,19]，異質性分析I2>50%，P<0.1，具有實質異質性，采用隨機效應模型，合并統計量經過z檢驗P=0.004，即相較于椎弓根螺釘手術，CBT手術住院時間較短(圖5)。

圖3 皮質骨軌跡螺釘與椎弓根螺釘在估計術中出血量情況方面的分析結果的漏斗圖Fig.3 Funnel plot of analysis of fusion between cortical bone trajectory screw and pedicle screwSE：standard error；MD：mean difference.

圖4 皮質骨軌跡螺釘與椎弓根螺釘在手術時間情況方面的分析結果Fig.4 Analysis of operation time between cortical bone trajectory screw (CBT) and pedicle screw (PS)

圖5 皮質骨軌跡螺釘與椎弓根螺釘在住院時間方面的分析結果Fig.5 Analysis of cortical bone trajectory screw (CBT) and pedicle screw (PS) in hospital stay

2.6 手術合并癥

后入路腰椎融合術的常見合并癥包括：螺釘松動、硬脊膜撕裂、傷口感染、臨近階段退變，嚴重時需要再手術，考慮到各文獻并非統計了所有的合并癥，單純按合并癥總數可能計算誤差，同時也選取了硬膜漏單獨分析。

2.6.1 總合并癥

統計了總合并癥的文獻共5篇[10-11, 17-18,20]，文獻的異質性檢驗P>0.1，I2<50%，同質性良好，使用固定效應模型，z檢驗P<0.05，皮質骨軌跡螺釘手術總體合并癥發生率較椎弓根螺釘更低，且差異具有統計學意義(圖6)。

2.6.2 硬膜漏

共有4篇文章涉及硬膜漏[10,17-18,20]，異質性檢驗P>0.1，I2<50%，具有同質性，采用固定效應模型，結果顯示無統計學意義(圖7)。

2.7 末次隨訪ODI評分

5篇文獻涉及兩種螺釘手術患者末次隨訪的ODI評分數值[9,11-12,15,18]，檢驗結果顯示異質性較大，采用隨機效應模型，結果顯示無統計學意義(圖8)。

圖6 皮質骨軌跡螺釘與椎弓根螺釘在全部合并癥方面的分析結果Fig.6 Analysis of all complications of cortical bone trajectory screw (CBT) and pedicle screw (PS)

3 討論

本研究總結了筆者找到的全部現存關于開放后路胸腰椎融合手術中應用皮質骨軌跡螺釘與椎弓根螺釘之間的Meta分析比較結果。納入了13項皮質骨軌跡螺釘與椎弓根螺釘的對比研究，使用Meta分析的方法進行系統評價。筆者認為，皮質骨軌跡螺釘與椎弓根螺釘在融合率、硬脊膜漏發生率、末次隨訪ODI評分方面無明顯差異，但在手術時間、術中估計失血量、住院時間、總體合并癥發生率方面均優于椎弓根螺釘。

圖7 皮質骨軌跡螺釘與椎弓根螺釘在硬膜漏方面的分析結果Fig.7 Analysis of cortical bone trajectory screw (CBT) and pedicle screw (PS) in dural leakage

圖8 皮質骨軌跡螺釘與椎弓根螺釘在末次ODI評分方面的分析結果Fig.8 Analysis of cortical bone trajectory screw (CBT) and pedicle screw (PS) in the last ODI score

腰椎融合手術最常用的是椎弓根螺釘，其具有內聚、平行于終板或略向尾側的置釘角度，螺釘軌跡跨越整個三柱結構，提供了優良的力學性能。但椎弓根螺釘以骨松質為主要的把持力來源，容易松動；置釘點靠外，理論上導致了更大的肌肉剝離面積；其偏內的螺釘軌跡則隨著置釘過程逐漸逼近椎管，可能損傷神經；置釘點靠近關節突，易損傷關節突關節。

2009年，Santoni等[5]提出了用于椎體的皮質骨軌跡螺釘固定軌跡，將較細的螺釘穿過椎弓根，其軌跡在矢狀面上自尾側指向頭側，在水平面上從內到外，保持對椎弓根內皮質骨的充分接觸，而不插入椎體松質骨，改變了傳統螺釘置入方法。根據此項研究，相對于傳統椎弓根螺釘，新的皮質骨軌跡螺釘在單軸拔出屈服載荷方面增加了30%。

2013年，Perez-Orribo等[21]在28具尸體的L2-L5置入椎弓根螺釘和皮質骨軌跡螺釘(椎弓根螺釘長度45～55 mm，直徑6.5 mm；皮質骨軌跡螺釘長度25～35 mm，直徑4.5 mm)，證實對于保留完整椎間盤的情況下，在尸體的腰椎中兩種螺釘-棒系統在抗屈曲旋轉固定穩定性方面差異無統計學意義，只是椎弓根螺釘固定在軸向旋轉和側向彎曲時比CBT系統固定更堅固，但在使用椎間融合器的情況下兩者差異無統計學意義。這種差異可能是由于皮質骨軌跡螺釘對于中柱和前柱的固定能力不足所致。

有些研究[10,16]證實，CBT具有良好的力學特性，也有更多臨床方面的研究在逐漸開展。Sakaura等[20]分別對皮質骨軌跡螺釘技術與經椎間孔后路腰椎體間融合術(posterior lumbar interbody fusion, PLIF)和經椎間孔腰椎椎間融合術(transforaminal lumbar interbody fusion,TLIF)的對比進行研究，證實其在腰腿痛評分方面提供了相似的術后改善程度。而筆者的研究結果也表明尚無充分證據支持兩者ODI評分結果存在差異。

CBT螺釘在生物力學上提供了更強的單軸拔出屈服載荷，與椎弓根螺釘相似的抗屈伸性能，但在抗側向彎曲和軸向旋轉方面處于劣勢[5]。但本次研究由于納入的研究有限，涉及螺釘松動率及螺釘拔出的文獻不足，且發生率極低，無法進行相關統計。

皮質骨軌跡螺釘的融合性能一直是人們關注的焦點，盡管既往的研究[10-11，17-20]結果大多證實皮質骨軌跡螺釘在與椎間融合器同時使用的情況下融合率并不低于椎弓根螺釘，但臨床上仍存在對于此新技術的懷疑。在融合率方面，共有6篇文獻[10-11，17-20]進行了相關研究，筆者針對其末次隨訪的融合情況按照二分類數據進行處理，結果顯示，同質性良好，但其差異無統計學意義。這可能是因為大部分手術均使用了椎間融合器，皮質骨軌跡螺釘在抗側向彎曲和旋轉方面的劣勢沒有影響骨融合；另外，Marengo等[19]在2018年的研究證實，皮質骨軌跡螺釘置釘過程中對上關節突的損傷較少，這可能有益于脊柱的力學結構。

研究中兩者差異無統計學意義的還有硬脊膜損傷。硬脊膜損傷屬于術中合并癥，常出現在置釘或減壓的過程中。皮質骨軌跡螺釘的軌跡方向避開椎管方向，理論上可減少置釘時造成的硬膜損傷[11]。但由于釘道起始點靠內，螺釘帽占據了中央的空間，放置椎間融合器時需要更大的減壓范圍。本研究中僅納入3篇文章，結果顯示異質性可接受，且兩者發生硬膜損傷概率無明顯差異。考慮到本次納入的研究較少，還需要更多的研究支持。但在總體合并癥方面，皮質骨軌跡螺釘優于椎弓根螺釘，異質性低，具有一定的可信度。

CBT由于進釘點靠近中線，不需要椎弓根螺釘那樣大的組織解剖和暴露范圍，理論上具有減少出血量的優勢。本研究顯示，在術中估計出血量方面，皮質骨軌跡螺釘較椎弓根螺釘明顯減少。這個結果可能是由于皮質骨軌跡螺釘的起始點靠近內側，減少了必要的組織剝離范圍；另外其置釘軌跡主要在椎弓根皮質骨內，螺釘也較短而細，減少了釘道內的出血；置釘時更好地保護了關節突。但結果異質性較大，漏斗圖顯示可能存在偏倚，且術中估計出血量誤差較大，筆者認為應對比術后引流量來進一步比較兩種手術造成的組織損傷，但此次納入研究與術后引流量相關的數據過少，無法進行比較[22-24]。

雖然皮質骨軌跡螺釘的解剖范圍小，但研究對此也并無統一意見，這可能是由于術者對該技術不熟練或較小的切口增大了置釘難度，也可能是皮質骨軌跡螺釘對切除椎板減壓造成了干擾，需要更大的截骨范圍才能置入椎間融合器。本研究手術時間方面的差異具有統計學意義，皮質骨軌跡螺釘手術時間明顯較短，原因可能是較少的組織解剖，以及置釘方向偏離椎管，減少了因調整釘道而增加的時間。患者住院時間很大程度上受到其他如護理因素的干擾，但也間接地反映了不同手術的術后康復速度。住院時間的縮短間接體現了術后感染、引流量的差異。Marengo等[14]指出，皮質骨軌跡螺釘技術降低了出血量、恢復時間、切口長度以及上關節突侵犯，而固定失敗、神經損傷、感染、血管損傷方面兩組發生率相似。而皮膚切口縮短，麻醉藥品的使用減少，出血量減少，肌肉解剖減少，這些都是導致住院時間縮短的因素，從而降低了住院費用。

本研究的優點包括：1)納入了更多的研究；2)剔除了經皮置釘相關研究和聯合前路手術的影響；3)納入的研究中近2年的比例較多，術者積累了更多經驗，避免了手術熟練過程造成的差異。本次研究的限制在于：1)缺乏對于螺釘松動、拔出情況的分析；2)沒有對椎間融合器的使用方法進行區分；3)缺乏切口長度、術后引流量的研究，而這兩者都是手術創傷的定量數據。這些問題需要日后的研究進行補充。

結論：本研究結果顯示，皮質骨軌跡螺釘在術中估計失血量、合并癥、手術時間、住院時間方面優于椎弓根螺釘，而在硬膜損傷、融合率、術后末次隨訪ODI評分方面尚無足夠證據證實二者存在差異。