下頸椎前路椎弓根螺釘內固定技術的研究進展

田樂，劉剛

(內蒙古醫科大學附屬醫院骨科，內蒙古 呼和浩特 010050)

1 研究背景

下頸椎疾病外科治療的主要目的為：a)恢復頸椎的正常解剖序列；b)對脊髓、神經根進行減壓；c)重建頸椎穩定性。最常見的相關手術方法即為頸椎手術內固定，一般分為前路和后路手術，手術方式一般據患者疾病情況來選擇。

從1994年起，Kotani[1]和Machino等[2]已對頸椎后路椎弓根螺釘(posterior cervical pedicle screw，PCPS)內固定技術進行了報道。PCPS利用三柱固定，具有較好的穩定性，在復雜頸椎疾病的手術中具有較強優勢[3]。但當出現單純頸前路鈦板螺釘內固定不能穩定固定時，必須聯合后路側塊螺釘或者椎弓根螺釘輔助內固定[4]。在2004年，Koller等[5]第一次報道頸椎前路反向椎弓根螺釘技術，并于2008年初步應用于臨床。但當患者頸椎骨質較差(如骨質疏松老年患者)，或需要進行多節段減壓重建時，傳統前路固定方式就無法給予所需的生物力學穩定性，最終導致內固定失效或植骨不融合[6]。王遠政等[7]報道提示進行多節段頸椎前路鋼板椎體螺釘固定手術時，發生植骨不融合的概率為20%～50%，固定失效率也達30%～100%。此時，往往需要聯合后路側塊螺釘或者椎弓根螺釘輔助內固定術或在術后佩戴外固定，大大延長手術時間，擴大手術創傷，給患者生活帶來不便[7]。這些因素最終造成該技術無法廣泛應用于臨床。

2008年，Koller等[8]首次提出了下頸椎前路經椎弓根內固定術概念(anterior transpedicular screw fixation，ATPS(見圖1～2)。提示本項技術兼有前路、后路手術的優勢：采用椎弓根螺釘固定技術不僅能夠獲得較高穩定性，而且能夠直接對椎體、椎間盤上的病灶進行處理。在提供較高三柱穩定性、縮小手術創傷、縮短手術時間和降低感染方面均有顯著優勢。但研究同時也發現該術式的置釘危險性大，可能損傷椎動脈、脊髓和神經根，引起嚴重的并發癥。因而，置釘的精確性至關重要。

2 解剖學研究

ATPS固定技術并不是常規的頸前路內固定方法，其一般手術方式是把螺釘從椎體前方經椎弓根進入椎體。與前路釘板相比，其強度更高，擁有更高的生物力學穩定性。同時，其不需再聯合后路手術即可完成三柱固定，被眾多學者認為可用于治療相關的脊柱不穩、創傷后凸畸形、嚴重骨質疏松或強直性脊柱炎等。在該手術中，手術風險和手術難度較大，并且在神經根、脊髓及椎動脈附近需要置入螺釘[9]。

董亮等[10]解剖了42具具有代表性的下頸椎標本，最終提出進釘點、進釘方向以及適用的螺釘是置入前路椎弓根螺釘的關鍵。

在進針方式的選擇上，Koller等[11]認為C2不適合進行ATPS，C3～5進釘點為置釘椎弓根的對側，C6～T1為椎弓根同側；而徐榮明[12]等提出最理想的進針途徑為：進釘點靠近椎體前正中線，距上終板5mm左右；C3～5、C6～7進釘外傾角度分別為45.8°～52.0°和47.7°～44.3°；C3～6、C7頭傾約3.5°～22.0°和12.8°；置釘長度約31 mm。劉建東等[13]同時對24具頸椎干燥標本和34例成人頸椎病患者的CT三維重建圖像進行測量，最終推薦進針路徑為：C3、C4為椎弓根的對側；C5進針點為椎弓根的同側或對側；C6、C7進針點位于椎弓根同側。王遠政等[14]首次在國內進行大樣本解剖研究，其提出進針方式與劉建東稍有不同，他認為C5～7進釘點都在椎弓根同一側。以上關于螺釘規格和進釘點、進釘方向的ATPS解剖研究，見表1。

上述研究均證明，ATPS在下頸椎是一項可行的技術。但同時，我們發現，椎弓根的解剖結構差異很大，在不同的中心獲得的測量數據也有差異。較難準確提供置釘參數，基于此，臨床須參考個體的身體成像結果結合臨床，選擇適合個性化置釘方案。

3 生物力學研究

ATPS固定技術具有較強的生物力學穩定性，這是該技術的優點之一。Koller等[15]通過力學實驗，對前路椎體螺釘和前路椎弓根螺釘的拔出強度進行了比較，結果顯示ATPS固定組平均抗拔出力與普通椎體釘固定組相比，顯著增強，為其2.5倍。在另一項研究中，Koller等[16]采用不同方式固定和重建下頸椎多節段椎體次全切除模型后，對其進行抗疲勞測試，結果顯示無論是單獨前路椎弓根螺釘固定還是前后路聯合固定都能顯著減少運動范圍，擁有良好的生物力學穩定性。此外，在陳建清[17]的研究中，表明ATPS固定生物力學性能比傳統的椎體螺釘固定方法更強。這些研究均證明ATPS固定具有較高的生物穩定性。除此之外，在Wu等[18]關于ATPS生物性穩定研究中，用生物力學法測試了60個下頸椎標本，對ATPS與椎弓根釘進行了抗疲勞試驗，對比前后的抗拔力差異。同時，椎弓根骨水泥修復后，ATPS的抗拔出力較椎體釘均更優。此實驗說明，ATPS具有較強的穩定性，適宜臨床推廣應用。

表1 下頸椎前中椎弓根螺釘解剖研究參數比較

4 臨床應用

4.1 適應證 下頸椎前路椎弓根螺釘還是一項新技術，仍存在損傷鄰近組織的風險，我們需要進一步的研究。該技術的主要適應證有：a)下頸椎中單一節段三柱損傷和失穩，不能進行前后路聯合手術；b)多節段下頸椎前路不能通過后路解除壓迫，需減壓重建；c)類風濕性關節炎、強直性脊柱炎、骨質疏松、腫瘤等；d)60歲以上骨質疏松患者；e)頸椎和胸椎骨折脫位者；f)頸椎前路內固定失敗再次手術者。

4.2 置釘方式 與其他螺釘固定方法相同，下頸椎前路椎弓根螺釘置釘方式也是多樣的。現階段，臨床上常用的方式一般分三類：a)Yukawa等[19]提出的結合椎弓根軸位像X線透視技術進行置釘，該方式可做到準確置釘，但也讓術者及患者均遭到更多射線暴露；b)Aromomi等[20]對椎體減壓后，采取“in-out-in”技術，對椎體后壁的開口行置釘。在此方式中，可以直視硬膜囊，使術者可以根據實情調整導針，更具安全性；c)Fu等[21]利用CT掃描和三維重建技術快速制作置釘導板，通過導板置釘(見圖1～2)。

通常，椎弓根軸位透視技術在臨床實踐中是常用的，并且置釘被放置在適當的傾斜角度和固定的進釘點。該技術置釘準確率較高，具體數據可見表2。數據顯示：導航的準確性高于透視下置釘的準確度，但是導航和透視組仍然具有較高的缺陷率；因此，ATPS應該在臨床使用之前具有更安全的置釘環境。

圖1 術前模擬置釘

圖2 個性化導板

研究者實驗方法樣本量(N) 準確性Koller[8]X線透視技術30 軸向78.3%矢狀位96%Fu[21]個體化鉆孔導板置釘24 91.7%Koller[22]電子導航技術34 100%Bredow[23]三維透視導航95 95%Patton[24]X線透視54 42.6%計算機導航54 66.7%

4.3 專業工具 早期一般應用AXIS鋼板及AO重建鋼板等器械。趙劉軍等[25]學者研究發現部分患者術后會并發不良反應，如吞咽困難，這可能與鋼板等突出骨面有一定聯系。同時，鋼板過長也會導致鄰近節段椎間盤的退變加速。而傳統鋼板無法完全適用于ATPS技術。另外，外突的釘尾還可能導致食道并發癥出現。所以，有更多的人開始關注ATPS專用固定器械的研發。針對這一需求，趙劉軍等[26]研制了一種ATPS特殊鋼板系統，在鋼板體的頂部和底部設有放置椎弓根螺釘和椎體螺釘一對螺孔。螺釘孔配有鎖定件，鎖定件其橫向截面與縱向截面均有弧形結構，使鋼板與椎體匹配吻合度高。Zhang等[27]設計了一種新型頸椎前路椎弓根螺釘系統，并成功應用于12例頸椎脫位患者。這種設計可以同時支撐同一椎骨的椎弓根。放置前椎弓根螺釘，將器械的上端和下端分成一組螺釘孔，由上椎弓根螺釘槽和下兩個椎體螺釘孔組成，椎體釘具有鎖定塊。吳衛東等[28]設計了一種人工椎體，配置了頸椎前路椎弓根螺釘固定系統。并與鈦網正常前鋼板系統進行有限元分析。結果表明，在固定節段內，人工椎體比普通前鋼板具有更好的穩定性。以上ATPS專用固定器械實物圖見圖3。

a 趙劉軍等設計 b Zhang等設計 c 吳衛東等設計

圖3 三種ATPS專用固定器械

4.4 臨床療效 下頸椎前路椎弓根螺釘技術目前尚處于研究階段，臨床療效報道甚少。Aramomi等[22]采用了頸椎二節段減壓，然后置入下頸椎前路椎弓根螺釘的方法治療患者，2年后復查發現患者平均日本骨科協會評分(Japanese orthopaedic association score，JOA)由術前9.4分提升為14.0分，改善率為64.4%。Bredow等[23]采用下頸椎前路椎弓根螺釘結合AXIS鋼板固定技術治療多節段頸椎病患者。術后隨訪7～21個月，結果顯示JOA評分由術前12.0分提升為術后14.7分，改善率達51.4%。Zhao等[29]對22例頸椎疾病患者行前路椎弓根螺釘技術，術后提示，12個月后的JOA評分由術前(8.5±0.7)分提升至術后(14.5±0.8)分，同時，所有患者達到骨性愈合，術后神經功能顯著提升。Ikenaga等[30]在對頸椎病患者行椎弓根螺釘固定結合腓骨植骨融合術前，需對患者第4頸椎進行切除。手術后3個月，JOA評分由11.5分提升為14.5分，同時未出現內固定失敗等情況。

4.5 并發癥 頸椎椎弓根與重要的神經血管相鄰，椎弓根螺釘放置不當會導致嚴重后果，容易產生外壁、上壁或下壁穿破。但至今還無因置入下頸椎前路椎弓根螺釘造成的椎動脈、脊髓以及神經根損傷的報道出現，這也許是椎動脈在橫突孔中所占空間較小有關，這一結果和Kast等[31-33]研究符合。同時，即使出現椎弓根及螺釘破裂后逃逸現象，也會因為移位小而不直接損壞神經血管組織，往往臨床癥狀不明顯。

前路置入頸椎椎弓根螺釘也會遇到與傳統前路手術相似的并發癥如聲音嘶啞、食管損傷和腦脊液漏等。

王遠政等[34]對10例頸椎損傷患者以ATPS固定，其中有2例出現了吞咽困難的并發癥，同時所有患者均達成早期骨融合。在宋小虎等人[35]的研究中22例頸椎病患者進行ATPS固定術術后并發癥：聲音嘶啞1例；吞咽不適2例；椎弓根螺釘穿刺4例；然而，沒有發生神經或血管并發癥。從這些報告中，我們可以看到，現階段臨床并發癥仍以術后食道刺激癥為主，無嚴重不良后果出現?？蛇@并不代表此項技術就是安全的，我們仍需密切關注術中、術后發生的神經、脊髓、血管損傷及術后食道瘺等情況。

5 總結與展望

綜上所述，目前下頸椎前路椎弓根螺釘固定技術在下頸椎重建領域中具有重要的意義，它兼有前后路手術的優勢，具有損傷較小和和生物穩定性強的優點，極具臨床應用價值，但此技術對置釘者的技術水平有較高的要求，它不僅要求執業者對頸椎前路手術的解剖了解深入，同時需要較豐富的頸椎后路椎弓根螺釘植入臨床經驗，需要能顯示清晰圖像的成像設備。因此，該項技術難以在基層醫院進行推廣。臨床研究中缺少大樣本、長期隨訪資料，其臨床療效仍需更多的循證醫學證據支持。該項技術尚未完全成熟，目前，還不能代替傳統的頸椎前路減壓融合術和后路椎弓根螺釘內固定技術，可被視為一種增加前路手術穩定性的補充方法，有選擇性地應用于具有相關適應證的患者中。同時，這一技術的置釘風險仍相對較高，臨床中有待設計出專業的前路椎弓根螺釘置釘的配套內固定系統，潛在風險無法預估，一定要嚴格把握手術指證。我們可以預見，隨著導航技術以及精準醫療和數字醫學的不斷發展，這項技術的臨床應用前景非常廣泛。