生長棒治療早發型脊柱側凸并發癥分析

楊柏 孫旭 徐亮 杜長志 周慶雙 王牧一 王斌 俞楊 錢邦平 朱澤章 邱勇

早發型脊柱側凸 ( early onset scoliosis，EOS ) 是指發生于 10 歲以前且具有較大進展風險的脊柱側凸，其病因學主要包括先天性、特發性、神經肌源性以及綜合征性四大類[1-2]。嚴重的脊柱畸形會導致軀干塌陷并影響循環和呼吸系統的發育，常需手術治療。長節段內固定植骨融合術雖然能矯正畸形，但會限制脊柱的生長，造成軀干短小，甚至出現胸廓發育不良綜合征，因而近年來很少應用[3]。

生長棒技術已成為當前主流的用于治療 EOS 的手術方式。經典的生長棒技術在初次手術中置入生長棒內固定物，實現對脊柱畸形的部分矯正，并定期行撐開手術。這項技術可在控制側凸進展的同時保留脊柱和胸廓的生長發育潛能。目前多項研究報道了生長棒技術在控制 EOS 患兒冠狀面和矢狀面畸形進展的有效性[4-5]。患兒在初次手術后即可獲得一定的畸形矯正和脊柱高度增加，后續的多次撐開也允許脊柱的縱向生長。

盡管生長棒技術可兼顧脊柱矯形與生長，但由于患兒手術時年齡較小、后期需多次撐開手術，其外科并發癥的發生率仍較高。既往關于生長棒術后并發癥發生率的報道結果相差較大，可能與病例來源于多中心且手術策略不統一相關。本研究回顧性分析 2009 年 1 月至 2017 年 12 月，于我院接受生長棒技術治療的 80 例 EOS 患兒，分析生長棒技術在EOS 患兒中應用的并發癥類型、發生率及相關的危險因素。報告如下。

資料與方法

一、納入標準與排除標準

1. 納入標準：( 1 ) 初次手術年齡 ≤ 10 歲；( 2 ) 接受生長棒治療；( 3 ) 撐開次數 ≥ 2 次；( 4 ) 隨訪時間 ≥ 2 年；( 5 ) 每次隨訪有站立位全脊柱正側位 X線片。

2. 排除標準：( 1 ) 既往有其它脊柱手術史；( 2 ) 使用錨點固定于肋骨的生長棒或縱向可撐開人工鈦肋技術 ( vertical expandable prosthetic titanium rib，VEPTR )。

二、一般資料

本組共納入 80 例，其中男 37 例，女 43 例。初次植入生長棒時的年齡為 2～10 歲，平均 ( 6.8±2.5 ) 歲。其病因學包括先天性 51 例，神經肌源性14 例，特發性 8 例和綜合征性 7 例。

三、結束生長棒治療的指征

終止生長棒治療的指征主要包括：( 1 ) 骨骼發育接近成熟 ( Risser 征 ≥ 4 )；( 2 ) 末次撐開時因脊柱自發性融合而無法獲得更多的撐開延長；( 3 ) 反復出現內固定并發癥 ( ≥ 3 次 ) 需要提前終止撐開手術。

四、手術方法

患兒全身麻醉后取俯臥位，術中常規行透視檢查定位上下錨定點。切開皮膚及皮下組織，在上下錨定點處行有限骨膜下剝離，并于相鄰兩個椎體置入椎弓根螺釘 ( 上下各 2 枚，必要時可使用鉤 )。將預彎好的鈦棒穿過深筋膜下方肌層并分別與上下方的椎弓根螺釘相連，中間使用連接閥連接，連接處預留足夠長度的鈦棒以供后續撐開，撐開矯形后鎖緊螺釘和連接閥。根據上下錨定點出血情況確定是否引流。如患兒凸側軟組織發育條件差，可只在凹側放置單側生長棒，余操作與雙棒基本相同。

后續撐開手術的時間依據患兒生長發育情況決定，通常每 8～12 個月撐開 1 次。撐開操作時僅暴露位于深筋膜下的連接閥進行適度撐開。對于患兒出現的內固定失敗等并發癥，在撐開手術時予以翻修。初次手術和后續每次撐開手術時均在體感誘發電位 ( somatosensory evoked potential，SEP ) 和運動誘發電位 ( motor evoked potentials，MEP ) 監護下進行。

五、影像學測量指標

所有患兒在生長棒置入術前、術后即刻及每一次撐開手術前后均拍攝站立位全脊柱正側位 X 線片。用 Surgimap 軟件測量以下參數：( 1 ) 主彎 Cobb’s角：冠狀面頭端最傾斜椎體上終板切線與尾端最傾斜椎體下終板切線的夾角；( 2 ) T1～S1脊柱高度：T1椎體上終板至 S1椎體上終板之間的垂直距離；( 3 ) 胸椎高度 ( T1～12)：T1椎體上終板至 T12椎體下終板之間的垂直距離；( 4 ) 胸椎后凸角：T2椎體上終板切線與 T12椎體下終板切線之間的夾角；( 5 ) 腰椎前凸角：L1椎體上終板切線與 S1上終板切線之間的夾角；( 6 ) 近端交界角：上端固定椎的下終板與其近段第 2 個椎體上終板之間的夾角。

六、并發癥評估及分類

并發癥評估主要包括內固定相關、脊柱冠狀面 /矢狀面形態相關和一般并發癥。內固定相關并發癥主要包括斷棒、斷釘、椎弓根螺釘和抱鉤移位或松動等，主要依賴于放射學檢查或術中發現；脊柱形態并發癥包括冠狀面失代償和矢狀面交界性后凸。冠狀面失代償定義為 C7鉛垂線至骶骨中垂線的水平距離 > 20 mm。近端交界性后凸 ( proximal junctional kyphosis，PJK ) 定義為上端固定椎的下終板與其上 2 個椎體的上終板所形成的角度 > 10°，且較術前測量值增大 10° 及以上。遠端交界性后凸 ( distal junctional kyphosis，DJK ) 定義為下端固定椎的上終板與其下一個椎體的下終板之間的夾角術后 > 10° 且同術前相比增加 10° 以上。一般并發癥包括傷口感染和愈合不良。

依據 Smith 等[6]提出的生長棒手術相關并發癥分級系統，將并發癥劃分為 Ⅰ 級 ( 不需要計劃外手術，門診處理即可 )；Ⅱ 級 ( 住院治療 )：ⅡA 級( 需要一次計劃外手術 )，ⅡB 級 ( 需要多次計劃外手術 )；Ⅲ 級 ( 放棄生長棒治療 ) 和 Ⅳ 級 ( 死亡 )。其中 Ⅰ 級主要包括肺部感染、傷口感染或愈合不良、植入物皮下突出、冠狀面失代償 ( 如曲軸現象 ) 和矢狀面失代償 ( 如 PJK )，Ⅱ 級并發癥包括內固定移位、斷釘、斷棒等。

七、統計學處理

采用 SPSS 18.0 軟件進行統計學分析。統計圍術期和隨訪期間并發癥的種類和發生率。根據是否發生并發癥將患兒分為兩組，計量資料采用表示。使用獨立樣本t檢驗比較兩組間臨床、手術和影像學變量，使用配對t檢驗比較組內術前、術后及隨訪時影像學參數，計數資料比較采用χ2檢驗。對可能導致并發癥發生的相關因素進行單因素分析：患兒的年齡、性別、主彎 Cobb’s 角、撐開次數、內固定類型、生長棒直徑等，對其中有統計學意義的因素再代入多因素 Logistic 回歸進一步分析潛在的危險因素。P< 0.05 為差異有統計學意義。

結 果

一、手術情況

80 例共接受 432 次手術，其中 352 次為撐開延長手術，平均每例撐開 ( 4.4±1.7 ) 次 ( 2～8 次 )，平均撐開間隔時間為 ( 11.0±2.3 ) 個月 ( 8～12 個月 )，平均隨訪時間 ( 56.6±22.2 ) 個月。在末次隨訪時，有 36 例 Risser 征達到 1 級及以上；15 例完成生長棒治療，其中 14 例接受終末融合手術，1 例行第 5 次撐開術后隨訪 2 年，未再行撐開手術。

二、治療效果

本組患兒初次置入術前主彎 Cobb’s 角為 ( 75.9±17.8 ) °，置入術后主彎 Cobb’s 角為 ( 40.4±10.2 ) °( 矯正率 46.8% )，末次隨訪時主彎 Cobb’s 角 ( 44.6±15.5 ) ° ( 矯正率 41.2% )。T1～S1高度由初次置入術前 ( 24.7±3.3 ) cm，增加至術后 ( 27.8±4.1 ) cm，末次隨訪時增加至 ( 32.9±4.3 ) cm。T1～12高度由術前( 14.8±3.1 ) cm 增加至術后 ( 16.7±3.0 ) cm，末次隨訪時增加至 ( 19.9±4.8 ) cm。胸椎后凸角在初次術后明顯減低，但在后續反復撐開過程中有輕度增加。

三、并發癥種類及發生率

如表 1 所示，本組 80 例中，共 38 例出現 59 次并發癥，并發癥發生率為 47.5%，平均每例發生1.6 次。其中與內固定相關的并發癥包括斷棒 13 例( 21 次 )，滑棒 1 例次，螺釘拔出或松動 9 例次，內固定皮下突出 1 例次。此外還有 18 例次 PJK 和 1 例次 DJK，5 例次冠狀面失代償，3 例次傷口感染 ( 均為淺表感染 )。撐開手術前發現的內固定相關并發癥在撐開手術中予以翻修，如斷棒、滑棒等，隨訪期間發現的并發癥以計劃外手術及時糾正，冠狀面失代償、矢狀面交界性后凸等予以密切隨訪觀察，嚴重者建議佩戴支具治療。傷口感染者予以定期清創換藥處理。28 例次并發癥為 Ⅰ 級，31 例次并發癥為 ⅡA 級，在這個隊列中沒有發生 ⅡB 級、Ⅲ 級和Ⅳ 級并發癥。

四、并發癥組和無并發癥組臨床資料與影像學比較

并發癥組和無并發癥組患兒臨床資料與影像學結果對比見表 2。兩組患兒性別構成、隨訪時間、病因學等方面的差異均無統計學意義 (P> 0.05 )，但并發癥組初次置入手術年齡顯著小于無并發癥組、撐開次數顯著多于無并發癥組。同時，使用單棒、4.5 mm 生長棒的患兒并發癥發生率顯著高于使用雙棒、5.5 mm 生長棒的患兒。并發癥組術前主彎Cobb’s 角和胸椎后凸角均高于無并發癥組，差異有統計學意義 (P< 0.05 )，術后兩組患兒均呈現主彎Cobb’s 角和胸椎后凸角顯著改善，末次隨訪時又略有增大。而兩組術前、術后及隨訪時近端交界角和腰椎前凸角的差異均無統計學意義 (P> 0.05 )。

五、并發癥的危險因素分析

表 3 中，單變量分析結果兩組間差異有統計學意義的參數有：初次置入年齡、內固定類型、撐開次數、生長棒直徑和術前主彎 Cobb’s 角 (P<0.05 )，其余參數差異無統計學意義。將上述單因素分析有統計學意義的變量進一步代入 Logistic 回歸模型進行逐項剔除，結果如表 4 所示：術前 Cobb’s角 ≥ 80°、使用單棒和撐開次數 ≥ 6 次是發生并發癥的危險因素。典型病例見圖 1。

表 1 并發癥發生情況Tab.1 Classifications and complication rates

表 2 無并發癥組與并發癥組的臨床及影像學結果比較Tab.2 Comparison of clinical and radiographic data between non-complication group and complication group

表 3 無并發癥組與并發癥組等級計數資料比較 ( 例 )Tab.3 Variables compared between non-complication group and complication group ( case )

表 4 生長棒治療 EOS 術后發生并發癥的 Logistic 回歸結果Tab.4 Logistic regression analysis identified risk factors of complications

討 論

過去的 20 年里，通過脊柱融合手術治療 EOS的理念已經逐漸被非融合內固定的理念取代。越來越多的證據證明，生長棒技術通過治療期間間歇性延長內固定結構，可以在矯正脊柱側凸的同時允許脊柱的生長和胸廓的發育。Akbarnia 等[7]報道使用雙側生長棒技術治療 EOS，主彎 Cobb’s 角從術前的 82° 改善至初次置入手術后的 38°。陳忠輝等[8]回顧性分析了 21 例接受生長棒治療的后凸型 ( TK >50° ) EOS 患兒，發現主彎 Cobb’s 角由術前 74.4°改善至術后 42.2°，TK 由術前的 66.4° 改善至術后43.7°。Thompson 等[9]研究了 28 例 EOS 患兒，發現單棒組平均 Cobb’s 角矯形率為 36%，末次隨訪時T1～S1較術前增長 7.6 cm；而雙棒組平均矯形率為71%，末次隨訪時 T1～S1平均增長 12.1 cm。本研究結果與既往文獻報道一致，80 例主彎 Cobb’s 角由初次置入術前的 75.9° 減少至置入術后 40.4°，末次隨訪時平均為 44.6°；T1～S1高度和胸椎高度分別由初次術前的 ( 24.7±3.3 ) cm 和 ( 14.8±3.1 ) cm，增加至初次術后 ( 27.8±4.1 ) cm 和 ( 16.7±3.0 ) cm，末次隨訪時增加至 ( 32.9±4.3 ) cm 和 ( 19.9±4.8 ) cm。

然而，這種治療從初次手術到終末融合需要持續數年，在此期間脊柱不斷生長，往往需進行多次撐開手術，這也造成了生長棒手術較高的并發癥發生率。本研究中，在平均 4.7 年的隨訪中，平均每例患兒進行撐開手術的次數為 4.4 次，47.5% 的患兒發生了并發癥。這與既往研究報道的并發癥發生率相當。Akbarnia 等[7]首次報告的 23 例接受生長棒治療的 EOS 患兒中，在平均 4.75 年的隨訪期間有11 例 ( 48% ) 出現并發癥。而 Bess 等[10]回顧分析了140 例接受生長棒治療的 EOS 患兒，發現平均隨訪5 年期間共 81 例 ( 58% ) 發生了 177 次并發癥，且每增加 1 次手術并發癥發生率增加 13%，即生長棒并發癥的發生率隨著手術次數的增多而增加。

圖 1 患兒，男，3 歲，先天性 EOS a～b：術前主彎 Cobb’s 角 72°；c～d：初次生長棒置入術后，雙側 4.5 mm 鈦合金棒；e～f：第5 次生長棒撐開術后；g～h：第 6 次生長棒撐開術前，復查發現左側生長棒斷棒；i～j：第 6 次撐開術中將凹側斷棒更換為鈷鉻鉬棒；k～l：末次隨訪，第 7 次生長棒撐開術后，凸側遠端棒換為長棒并撐開Fig.1 A 3-year-old boy with congenital scoliosis a: Preoperative Cobb’s angle was 72°; b: Images after the index surgery, the rod diameter was 4.5 mm; c: AP X-ray after the fifth distraction surgery; d: Left rod fracture before the sixth distraction surgery; e: The fractured rod was replaced with a Co-Cr-Mo rod; f: The distal rod on the convex side was replaced with a long one in the seventh distraction surgery

生長棒技術的并發癥主要包括內固定相關、脊柱形態相關和一般并發癥等。Kabirian 等[11]開展的一項多中心研究分析了 379 例接受生長棒治療的 EOS 患兒，其中 11.1% 出現至少 1 次切口感染，52.4% 的患兒發生內固定相關并發癥。而內固定相關并發癥主要包括斷釘、斷棒、螺釘拔出或松動等，文獻中報道的發生率為 15%～53% 不等。Sanker 等[12]報道了 36 例接受生長棒治療的 EOS 患兒，發現 26 例共發生 72 次并發癥，包括 18 次斷棒和 31 次螺釘或抱鉤松動。Yang 等[13]研究了 327 例接受生長棒治療的病例，其中 49 例共發生了 86 次斷棒，發生率接近 15%。本研究中，80 例共發生了13 例 21 次斷棒，發生率為 16%。分析其原因可能是由于脊柱在每 2 次手術之間處于相對“鎖定”的狀態，只有在下次撐開手術時脊柱的生長才得以實現，這段時期局部應力的相對集中常常造成斷釘斷棒和螺釘拔出等并發癥的發生。此外，患兒接受置入手術時年齡較小且發育不成熟，軟組織狀態和骨骼質量均遜于年齡偏大的患兒，這也增加了發生并發癥的風險。

除內固定相關并發癥外，脊柱形態相關并發癥也不容忽視，這主要包括冠狀面失代償和矢狀面失代償，又以矢狀面 PJK 最為常見。生長棒治療 EOS術后發生 PJK 具體機制尚不清楚，可能的原因包括術中廣泛解剖后的椎旁肌肉系統和小關節的損傷破壞了融合節段后部結構的完整性和穩定性，在上段固定椎處放置椎弓根螺釘或抱鉤損害融合節段上方的關節囊及韌帶，以及在術中對矢狀面形態的恢復不足。后方張力帶的破壞和近端交界區應力的集中等共同作用導致 PJK 的發生。既往文獻報道的發生率因納入標準、手術方案的差別而各不相同。孫旭等[14]報道了 13 例接受生長棒聯合頂椎區截骨治療的先天性脊柱側凸患兒，平均隨訪 3.5 年后僅 1 例( 7.6% ) 發生 PJK。Chen 等[15]將 40 例接受生長棒治療的患兒分為后凸組 ( 胸椎后凸 > 50° ) 與非后凸組( 胸椎后凸 < 50° )，平均隨訪 4.7 年后，發現后凸組PJK 發生率 ( 28.6% ) 顯著高于非后凸組 ( 15.8% )。而在生長棒治療 1 型神經纖維瘤病 ( neurofibromatosis type 1，NF-1 ) 合并脊柱側凸患者時，研究結果顯示在術后平均隨訪 54 個月的時間段內 PJK 的發生率高達 37.5%[16]。本研究納入的 80 例 EOS 患兒中，有 18 例 ( 22.5% ) 發生了 PJK。其中有 8 例發生在第1 次撐開手術后，6 例發生在生長棒初次置入術后6 個月內，4 例發生在第 2 次撐開手術及以后。大多數學者認為雖然 PJK 在生長棒術后有較高發生率，但往往只是一種影像學表現，很少對患者的預后和生活質量造成影響。即使對其進行手術干預，將近端內固定延長，也很難保證后續的治療過程中不會再次發生。因此 PJK 可以在隨訪中密切觀察、在終末手術時予以矯正，而不需要在撐開手術時進行特殊處理。

既往的研究中報道了一些生長棒治療 EOS 術后發生并發癥的危險因素，包括初始手術年齡[10,17]、術前主彎 Cobb’s 角過大[18]、術前過度胸椎后凸[17-19]、使用單棒[15,17,19]和撐開間隔過長[18,20]等。本研究中，術前主彎 Cobb’s 角 ≥ 80°、使用單棒和撐開次數 ≥ 6 次是發生并發癥的獨立危險因素。在應用釘棒系統進行脊柱側凸矯形時，釘棒長期處于高負荷狀態，承受著強大的撐開力和旋轉力，使用單棒作為內固定時，由于生物力學強度不足，若出現受力不均衡常會導致整個內固定系統的失衡造成斷釘斷棒的結果，而雙側生長棒的使用可以有效地消散這種機械應力。筆者的經驗是在客觀條件允許下應盡量使用雙棒，同時在置棒前應對生長棒進行預彎，使之與矢狀面形態盡量匹配以達到分解局部應力的目的。也有研究表明術中避免生長棒過度撐開也可降低該類并發癥的發生風險。

由于 EOS 患兒年齡較小，通常生長發育情況和軟組織條件較差，且生長棒放置位置表淺，需要多次手術撐開，傷口感染的概率大大增加。此外，反復的撐開操作也增加了并發癥發生的風險。本研究發現當撐開次數 ≥ 6 次時，并發癥的風險明顯增加。Elsebai 等[21]回顧性分析了采用近端抱鉤錨定結合遠端椎弓根螺釘固定的 23 例 EOS 患兒，所有患兒至少撐開 4 次，在隨訪期間發現部分患兒遠端螺釘明顯向下移位。此外，Shah 等[22]對 43 例接受生長棒治療的 EOS 患兒進行了 3.5 年的隨訪，平均撐開 6.4 次，發現 PJK 的發生率與撐開次數呈正相關。Bess 等[10]則報道當患者接受第 7 次手術時，發生并發癥的風險為 49%，第 11 次手術時風險增加到80%。

本研究有兩個局限性。首先，這是一項回顧性研究，入選病例病因學紛雜，隨訪時間較短；另外，由于患兒年齡較小，無法通過問卷的形式評估并發癥對患兒心理方面的影響。盡管如此，本研究所有患兒來自同一中心，采用了相同的手術策略從而減少了手術方式的影響，確保了手術結果的一致性。

綜上所述，采用生長棒技術治療 EOS 可獲得滿意的矯形效果。但該技術有較高的并發癥發生率，會影響手術療效及患兒生活質量，需要脊柱外科醫生足夠重視。術前主彎 Cobb’s 角 ≥ 80°、使用單棒和撐開次數 ≥ 6 次是發生并發癥的獨立危險因素。在術前綜合評估患兒冠、矢狀面形態，術中盡量避免易造成并發癥的危險因素，在發生并發癥時密切觀察并及時干預，這樣才能使 EOS 患兒獲得滿意的臨床療效。