經皮椎弓根螺釘內固定技術的研究進展

王 蒙 冉偉鵬 李宏鍵

1.昆明理工大學附屬云南省第一人民醫院骨科，云南昆明 650032；2.云南中醫藥大學，云南昆明 650500

隨著現代化程度的提高及人均壽命的增加，脊柱骨折在臨床上越來越常見。脊柱骨折的發生率大約為全身骨折的5%～6%，其中以胸腰椎骨折最為多見，約占50%[1]，且易并發不同程度的脊髓損傷[2]。胸腰椎骨折常導致疼痛、畸形和功能喪失，嚴重影響生活質量。傳統正中入路開放式椎弓根螺釘內固定術（open pedicle screw fixation，OPSF）是治療胸腰椎骨折最常見的一種手術方式，但是此種手術方法需要對患者椎旁肌肉進行長時間廣泛的剝離和牽拉[3]，容易導致神經血管損傷、大量出血、肌肉壞死及纖維化、腰背部疼痛、肌肉萎縮等并發癥[4-6]。微創經皮椎弓根螺釘內固定術（percutaneous pedicle screw fixation，PPSF）用于治療胸腰椎骨折能有效避免組織和肌肉的破壞，同時縮短住院時間、減少術中失血，避免了傳統開放性手術所引起的并發癥[7-9]，有利于患者術后快速康復。

1 PPSF的演變與發展

1959 年加拿大醫生Boucher 最早報道椎弓根螺釘內固定術。該手術方式是將一枚1.5 ～2.0 英寸長的螺釘釘入患者椎體。1963 年法國醫生Roy Camille 等發明了椎弓根螺釘及釘板系統，它由一組長度可變的釘板組成，這些釘板上有相隔13mm的孔。大多數情況下這一距離對應于上下兩椎弓根之間的長度，因此釘板可允許2、3 個甚至是4 個節段的固定。釘板系統對椎弓根螺釘內固定術的發展起到了極大的推動作用。1982 年Steffee 等報道了一種新的節段性脊柱鋼板固定系統，該系統通過椎弓根的“力核”采用后入路螺釘固定用于治療下胸椎或腰椎的失穩。1982 年Magerl 首次報道X線引導下經皮置釘治療腰椎骨質和椎體滑脫，避免了對神經肌肉和血管的損傷，但由于該技術使螺釘置于皮外并用臨時外固定支架固定使得患者入睡困難，同時由于螺釘外置感染風險也大大增加。1995 年Mathews 等在Magerl 基礎上進行了改進，將縱向連接器置于皮下，可降低患者術后感染的發生。但釘棒連接處張力大，內在強度不夠導致螺釘松動、斷裂發生率高，并且由于固定棒表淺患者易發生皮膚破潰及局部的疼痛與不適。2000 年Lowery 等[10]回顧性分析了80 例術中輔助透視下經皮椎弓根螺釘置入術患者，發現經小切口前路重建加上微創后路手術融合率高達96%。2001 年Foley 等[11]研究表明使用Sextant 系統進行經皮椎弓根螺釘內固定術可以避免固定棒表淺等弊端。Sextant 系統的出現表明PPSF 逐漸走向成熟。Sextant-R 系統在Sextant 基礎上進行了一定的改進，增加了一根具有提拉復位功能，并且可以調節長度的提拉桿，使用該提拉桿可對滑脫的椎體進行提拉復位。目前臨床常用的經皮椎弓根螺釘系統還有史賽克公司的Mantis 系統和強生公司的Viper 系統以及Zina 經皮微創釘棒系統。

2 PPSF的優勢

PPSF 因其手術切口小，對神經血管及肌肉的損傷也相應較小。手術創傷的減少意味著與入路相關的并發癥發生率低，并可促進脊柱的早期穩定，從而縮短住院時間、減少遠期并發癥[12-13]。目前已有大量文獻對PPSF 的優勢進行總結報道，其主要優點有以下幾點：（1）切口小、恢復快、損傷小。傳統手術為獲得良好手術視野，需對椎旁肌肉組織進行長時間廣泛的剝離來暴露解剖標志，容易引起脊神經后支損傷和肌肉壞死，同時可能增加手術中的出血量及術后傷口感染發生的風險[13]，微創手術能最大限度減少椎旁肌失神經損傷。Regev 等[14]研究顯示，PPSF 能減少因多裂肌失去神經支配而導致的術后腰部力量下降、腰部慢性疼痛及鄰近節段退變的發生。（2）手術時間短，出血少。PPSF 不需要剝離椎旁肌以暴露解剖標志，且縫合傷口的時間明顯短于傳統手術，術后不需要常規放置引流管，因此能明顯縮短手術時間及減少術中出血量[15]。（3）術后疼痛輕。PPSF 可以盡量免于對脊柱周圍肌肉組織的廣泛剝離及持久牽拉，減少術中對組織的創傷從而降低患者術后疼痛程度。

3 技術局限性

PPSF 對置釘技術有著極高的要求，且需要全程在X 射線的引導下才能完成，對醫務人員有著潛在的放射傷害。PPSF 有許多注意事項，這意味著該手術不能在任意患者中進行。PPSF 的關鍵在于要保證椎弓根螺釘準確的置入椎弓根內而不損傷周圍的神經及血管。因此操作者必須了解與經皮穿刺入路相關的學習曲線；必須熟悉圖像增強技術。經驗不足可能導致椎弓根斷裂甚至還可能會對神經造成損傷。剛開始由于學習曲線較長容易導致手術時間與開放手術相差無幾、術中穿刺點定位困難甚至手術失敗等問題[14，16]。隨著醫學影像學技術的快速發展，術中經C 型臂透機機或CT 收集圖像資料，置釘的安全性及準確性有了極大的提高，并且大幅度減少了術中的輻射量。此外頸椎的椎弓根結構較胸腰椎有所不同，其周圍伴行有大量的神經及血管，因此PPSF 一般不用于頸椎骨折的內固定。

4 可能出現的并發癥

4.1 術后椎體高度丟失、釘棒松動斷裂

脊柱內固定系統能有效恢復椎體的高度，為椎體重建提供空間，但椎體內作為支撐結構的骨小梁并不能隨椎體前緣高度恢復而恢復，椎體內部會產生空隙或者骨缺損區，出現“空殼”樣改變，使椎體失去支撐而發生塌陷。椎體“空殼”的形成增加了后期椎體塌陷、釘棒斷裂或松動、腰背部慢性疼痛等并發癥的風險。“空殼”現象出現在不同年齡、不同性別、不同骨折類型的患者當中。除此之外術后椎體高度丟失的原因還包括“懸掛效應”“平行四邊形效應”、過早下地活動、肥胖等[17]。

4.2 傷口感染及椎弓根釘異位

傳統開放式手術難以避免手術時間長、術中出血量多、傷口創傷大、術后需放置引流管、需長時間臥床等缺點，Verlaan 等[18]研究表明開放式手術后患者傷口感染發生率為3.1%。經皮穿刺椎弓根螺釘內固定術手術傷口小，術中出血少，術后一般無需常規放置引流，術后無需長時間臥床。術中嚴格執行無菌操作流程，術后常規使用抗生素預防感染，傷口感染機會較傳統開放式手術較低。對于出現傷口感染的患者，積極換藥以及聯合使用靜脈抗生素治療，傷口基本能愈合。椎弓根螺釘錯位率各報道并不一致，有研究顯示開放手術的的融合精度為69%～94%[19]，而Heintel 等[20]報道的PPSF 精度可高達98%。

4.3 術后腰背部疼痛

聶鋒鋒等[21]研究顯示，PPSF 與傳統開放式手術治療胸腰椎骨折相比，術后血清CRP 及肌酸激酶水平均會升高，但開放手術患者升高更明顯。微創手術對后柱及椎旁肌肉組織的結構破壞更小，因此患者術后出現頑固性腰背痛的并發癥風險也相對較小。目前PPSF 需全程在C 型臂透視機引導下進行，操作者必須深入了解脊柱的解剖結構及脊柱的X 線影像學，對手術操作者的要求較高。若手術操作者缺乏經驗且由于學習曲線長，則可能需不斷調整進針角度，造成不必要的椎旁軟組織損傷，使患者術后遺留腰背部疼痛。徐峰等[22]的研究發現與傳統組相比，導航組在進針次數以及術后2d 腰背部痛視覺模擬評分（visual analogue scale，VAS）方面有明顯的優勢，表明導航系統較C 型臂透視機能夠提升置釘的準確度，減少不必要的椎旁軟組織損傷和患者術后的腰背部疼痛。

4.4 神經血管損傷

椎弓根的特殊解剖結構加之部分患者存在解剖變異，使得在手術當中螺釘穿過椎弓根的案例很常見。Kim 等[23]研究表明，影響置釘準確性的因素包括體型以及椎弓根解剖變異。椎弓根的內下緣為神經根，若椎弓根螺釘穿過這些部位，該部位走行的神經根會受到損傷，導致患者出現相應的神經癥狀。Weinstein 等[24]的研究表明，腰椎附近的靜脈叢與靜脈竇與椎間孔有著密切的聯系，因此在置釘時可能損傷靜脈竇，導致脊髓靜脈彌漫性出血。王楊等[25]研究報道其采用PPSF 治療胸腰椎骨折的誤置率為3.1%（8/256），有1例患者出現神經損傷癥狀。羅鵬等[26]研究顯示一過性神經損傷的發生率為4.9%。但不是所有螺釘穿過椎弓根的患者均會出現相應的神經及血管損傷。

5 總結與展望

綜上所述，經皮椎弓根螺釘內固定技術除了能減小手術創傷外，還具有軟組織損傷小、術中出血量少、手術時間短且可以早期活動等優點，是未來脊柱外科的熱門發展方向。隨著相應輔助技術的快速發展，經皮椎弓根螺釘內固定技術的局限性會越來越小，應用范圍也會逐漸拓展。因此有理由相信該技術有著廣闊的推廣前景，值得在臨床中進一步推廣應用。