下頸椎椎弓根螺釘內(nèi)固定技術(shù)應(yīng)用研究進(jìn)展

鄭昌坤，徐佳隆，吳建軍*

1.廈門大學(xué)附屬福州第二醫(yī)院脊柱外科，福州 350007

2.福建中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)學(xué)院研究生院，福州 350122

低位頸椎（C3~7）亦稱為下頸椎，其活動(dòng)度較大且應(yīng)力分布集中，為頸椎病好發(fā)部位。在脊柱內(nèi)固定出現(xiàn)之前，頸椎病主要采用非手術(shù)治療，包括藥物、牽引、外固定器等。隨著外科手術(shù)的發(fā)展和內(nèi)固定器械的進(jìn)步，側(cè)塊螺釘和椎弓根螺釘內(nèi)固定技術(shù)的應(yīng)用，為創(chuàng)傷性和非創(chuàng)傷性頸椎疾患的剛性內(nèi)固定奠定了基礎(chǔ)。椎弓根螺釘由于其獨(dú)特的生物力學(xué)優(yōu)勢(shì)，越來(lái)越多地應(yīng)用于頸椎創(chuàng)傷、退行性頸椎病、頸椎腫瘤等疾病的治療。然而，由于下頸椎椎弓根解剖結(jié)構(gòu)及毗鄰關(guān)系復(fù)雜，手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)及難度均較大，對(duì)術(shù)者操作技術(shù)要求較高。如何提高置釘?shù)陌踩圆⒔档筒l(fā)癥發(fā)生率，備受脊柱外科醫(yī)師關(guān)注。本文通過(guò)廣泛查閱近年國(guó)內(nèi)外下頸椎椎弓根螺釘內(nèi)固定技術(shù)的相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)其臨床應(yīng)用情況進(jìn)行分析總結(jié)，以期為臨床工作提供參考和借鑒，現(xiàn)綜述如下。

1 椎弓根解剖結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及螺釘內(nèi)固定系統(tǒng)生物力學(xué)優(yōu)勢(shì)

下頸椎椎弓根內(nèi)側(cè)毗鄰脊髓，外側(cè)緊貼椎動(dòng)脈，上下均有頸神經(jīng)根通過(guò)。Punjabi等［1］對(duì)25具尸體標(biāo)本C3~7椎弓根進(jìn)行放射學(xué)檢查和測(cè)量，結(jié)果顯示，椎弓根上下壁厚度相似，但明顯小于內(nèi)側(cè)壁厚度，皮質(zhì)層厚度內(nèi)側(cè)為1.2 ~ 2.0 mm，外側(cè)為0.4 ~ 1.1 mm。同期，U?ur等［2］觀察20具尸體頸椎椎弓根及其相互關(guān)系，結(jié)果顯示，C3~7椎弓根高度為5.2 ~ 8.5 mm，寬度為3.7 ~ 6.5 mm，相鄰椎弓根間距為21.2 ~ 23.2 mm。下頸椎椎弓根較細(xì)，對(duì)術(shù)者操作技術(shù)要求較高，且椎弓根外側(cè)壁厚度與內(nèi)側(cè)壁相差較大，容易出現(xiàn)椎弓根螺釘穿破外側(cè)壁的情況。即使該項(xiàng)技術(shù)具有高風(fēng)險(xiǎn)性，但其仍具有生物力學(xué)優(yōu)勢(shì)。研究表明，下頸椎椎弓根螺釘內(nèi)固定具有較高的生物力學(xué)強(qiáng)度，Johnston等［3］采用20具新鮮冷凍椎體（C3~7）標(biāo)本，隨機(jī)置入3.5 mm椎弓根螺釘或側(cè)塊螺釘，結(jié)果顯示，施加負(fù)荷后椎弓根螺釘?shù)目拱纬鰪?qiáng)度明顯高于側(cè)塊螺釘（1 214 Nvs.332 N）。Ito等［4］對(duì)32個(gè)椎體（C3~6）隨機(jī)選擇一側(cè)置入椎弓根螺釘，另一側(cè)置入側(cè)塊螺釘，16個(gè)椎體模擬脊柱扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)施加周期負(fù)荷，其余16個(gè)椎體模擬脊柱屈伸運(yùn)動(dòng)施加周期負(fù)荷，結(jié)果顯示，扭轉(zhuǎn)組椎弓根螺釘?shù)钠骄拱纬鰪?qiáng)度約為側(cè)塊螺釘?shù)?倍（762 Nvs.191 N）。可見在相同外力下，椎弓根螺釘內(nèi)固定具有更大的抗拔出強(qiáng)度，可提供更好的穩(wěn)定性。除此之外，改進(jìn)椎弓根螺釘?shù)幕A(chǔ)設(shè)計(jì)參數(shù)、在螺釘表面使用涂層材料等，可進(jìn)一步提高椎弓根螺釘?shù)纳锪W(xué)穩(wěn)定性，適用于部分骨質(zhì)疏松癥患者［5］。

2 不同置釘技術(shù)的臨床應(yīng)用

下頸椎椎弓根螺釘內(nèi)固定最早應(yīng)用于治療中下頸椎損傷后的不穩(wěn)定，如頸椎骨折脫位等，隨后應(yīng)用于非創(chuàng)傷型頸椎病，如頸椎畸形、腫瘤、退行性變、伴有類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎或破壞性骨關(guān)節(jié)病的頸椎疾病等。由于下頸椎的椎弓根較細(xì)，距離椎動(dòng)脈較近，具有較高的神經(jīng)、血管損傷風(fēng)險(xiǎn)，臨床應(yīng)用須不斷提高置釘準(zhǔn)確率，合理選擇適應(yīng)證，根據(jù)椎弓根形態(tài)對(duì)患者進(jìn)行個(gè)體化置釘，這樣才能充分發(fā)揮下頸椎椎弓根螺釘內(nèi)固定的生物力學(xué)優(yōu)勢(shì)，把神經(jīng)、血管并發(fā)癥盡可能降低［6］。不同置釘技術(shù)的置釘準(zhǔn)確性差異較大［7-8］，主要包括徒手置釘法、計(jì)算機(jī)導(dǎo)航輔助置釘法和3D打印導(dǎo)航模板輔助置釘法。

2.1 徒手置釘

Abumi等［9］推廣了下頸椎椎弓根螺釘?shù)氖褂茫沧鳛榻?jīng)典的徒手置釘法被后來(lái)學(xué)者們修改應(yīng)用。有文獻(xiàn)［10］報(bào)道，徒手置釘法螺釘穿出率為6.7%。徒手置釘法將進(jìn)釘點(diǎn)選擇在側(cè)塊中心稍外側(cè)，靠近顱側(cè)相鄰椎體下關(guān)節(jié)突下緣，用磨鉆打磨進(jìn)釘點(diǎn)皮質(zhì)骨，顯露椎弓根入口，釘?shù)纼?nèi)傾角為25° ~ 45°，C3，4節(jié)段進(jìn)釘略向頭側(cè)傾斜，C5~7節(jié)段平行于上終板。徒手置釘法常被應(yīng)用于急診手術(shù)中，如下頸椎骨折脫位并脊髓損傷時(shí)，須盡量縮短術(shù)前準(zhǔn)備時(shí)間，盡快解除壓迫、復(fù)位及重建椎體穩(wěn)定性，加快患者術(shù)后恢復(fù)；而計(jì)算機(jī)導(dǎo)航輔助置釘?shù)男g(shù)前準(zhǔn)備較為繁瑣，可能會(huì)延誤急診手術(shù)時(shí)間，3D打印導(dǎo)航模板的制作時(shí)間更長(zhǎng)［11］。當(dāng)前中柱損傷不明顯，而后方結(jié)構(gòu)損傷伴頸椎不穩(wěn)時(shí)，如小關(guān)節(jié)骨折脫位，后路下頸椎側(cè)塊螺釘/椎弓根螺釘內(nèi)固定是很好的選擇［12-13］。有研究［14］表明，后路下頸椎椎弓根螺釘內(nèi)固定可提供更好的穩(wěn)定性。徒手置釘對(duì)術(shù)者技術(shù)要求較高，術(shù)前須仔細(xì)閱片，術(shù)中謹(jǐn)慎操作，以有效避免醫(yī)源性損傷。

2.2 O形臂導(dǎo)航輔助置釘

隨著科技的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)導(dǎo)航輔助系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于脊柱手術(shù)，特別是O形臂導(dǎo)航系統(tǒng)，大大推動(dòng)了脊柱外科的發(fā)展［15］。有文獻(xiàn)［16-17］報(bào)道，O形臂導(dǎo)航輔助下頸椎椎弓根螺釘置釘較常規(guī)C形臂X線機(jī)透視下置釘具有更高的準(zhǔn)確性，因此，越來(lái)越多臨床工作者將該技術(shù)應(yīng)用于復(fù)雜畸形的頸椎疾病中。Theologis等［18］采用O形臂導(dǎo)航輔助頸椎椎弓根螺釘內(nèi)固定術(shù)治療21例伴頸胸段后凸畸形的頸椎病患者，共置入121枚椎弓根螺釘，結(jié)果顯示，置釘準(zhǔn)確率高達(dá)99%，僅1枚螺釘穿破椎弓根壁導(dǎo)致急性C5神經(jīng)根麻痹，該研究認(rèn)為，O形臂導(dǎo)航輔助置釘在治療伴有頸椎畸形的頸椎病中安全、準(zhǔn)確率高。Mattei等［19］利用O形臂導(dǎo)航輔助置釘成功治療1例65歲骨質(zhì)疏松伴后凸畸形的Hajdu-Cheney綜合征患者，作者認(rèn)為，常規(guī)透視下置釘對(duì)此類復(fù)雜畸形頸椎病具有很高的神經(jīng)、血管損傷風(fēng)險(xiǎn)，O形臂導(dǎo)航輔助置釘可顯著降低神經(jīng)、血管損傷的風(fēng)險(xiǎn)。Jolissaint等［20］采用多級(jí)椎弓根切開術(shù)整塊切除位于頸椎后方的腫瘤、O形臂導(dǎo)航系統(tǒng)輔助置入椎弓根螺釘治療原發(fā)性脊椎尤文氏肉瘤，取得滿意的治療效果。計(jì)算機(jī)導(dǎo)航輔助置釘除應(yīng)用在上述頸椎后凸畸形和頸椎原發(fā)性腫瘤造成的頸椎不穩(wěn)外，也有文獻(xiàn)［21］指出其適用于結(jié)核、類風(fēng)濕、炎癥等因素造成的頸椎不穩(wěn)及頸椎后縱韌帶骨化癥合并頸椎畸形等。綜上，計(jì)算機(jī)導(dǎo)航輔助置釘優(yōu)勢(shì)明顯，可有效提高臨床上一些復(fù)雜畸形的頸椎疾病的置釘準(zhǔn)確率，提高脊柱手術(shù)的安全性。但也存在費(fèi)用昂貴、術(shù)中定位器松動(dòng)或位置改變使導(dǎo)航圖偏移導(dǎo)致螺釘置入發(fā)生偏差等不足。這些因素可能是限制其大范圍推廣的原因，相信隨著科技的進(jìn)步，這些問(wèn)題均將迎刃而解。

2.3 3D打印導(dǎo)航模板輔助置釘

近年來(lái)，3D打印導(dǎo)航模板輔助置釘提高了下頸椎置釘?shù)臏?zhǔn)確率［22-24］，解決了一些復(fù)雜頸椎疾病的置釘問(wèn)題。Kaneyama等［25］對(duì)20例患者中段頸椎使用3D打印導(dǎo)航模板輔助置釘，結(jié)果顯示，78枚（97.5%）完全位于椎弓根皮質(zhì)內(nèi)，2枚（2.5%）位于椎弓根皮質(zhì)外，未發(fā)生神經(jīng)、血管損傷。Zhang等［26］報(bào)道采用連續(xù)圖像配準(zhǔn)對(duì)3D打印導(dǎo)航模板技術(shù)進(jìn)行改良，提高導(dǎo)航模板精確度，結(jié)果顯示，置釘準(zhǔn)確率為98.1%。可見，3D打印導(dǎo)航模板輔助置釘明顯提高了置釘準(zhǔn)確率，因此，該技術(shù)的臨床應(yīng)用日益廣泛。丁祥等［27］采用個(gè)體化3D打印導(dǎo)航模板輔助置釘治療頸椎骨折伴強(qiáng)直性脊柱炎的患者，結(jié)果顯示，該技術(shù)可顯著提高置釘準(zhǔn)確率和安全性，還可減少患者和術(shù)者的輻射暴露次數(shù)、縮短手術(shù)時(shí)間，尤其適用于強(qiáng)直性脊柱炎合并骨折脫位需行后路椎弓根螺釘內(nèi)固定的患者。與單純頸椎骨折脫位的患者不同，伴有強(qiáng)直性脊柱炎的患者后方小關(guān)節(jié)與椎間盤增生、融合，韌帶骨化，使置釘點(diǎn)解剖標(biāo)志變得模糊甚至丟失，且由于炎癥侵犯，使得原本就細(xì)小的椎弓根更容易發(fā)生變異，以上因素大大增加了椎弓根置釘?shù)碾y度。3D打印導(dǎo)航模板是根據(jù)術(shù)前收集的三維重建CT數(shù)據(jù)所制作的與后方解剖結(jié)構(gòu)相匹配的模板，不會(huì)隨著體位的改變而改變，導(dǎo)致定位失敗。對(duì)于一些復(fù)雜的頸椎疾病，該技術(shù)相比徒手置釘法具有更高的安全性和置釘準(zhǔn)確率，同時(shí)，因?yàn)闆](méi)有計(jì)算機(jī)輔助導(dǎo)航設(shè)備所需的昂貴費(fèi)用，基層醫(yī)院也可推廣使用。其也存在一些缺點(diǎn)，如模板制作周期長(zhǎng)，有文獻(xiàn)［28］報(bào)道需要1 ~ 7 d，且3D模板所涉及的軟件應(yīng)用較多，可能會(huì)加重臨床醫(yī)師的工作量，這些因素可能使此項(xiàng)技術(shù)無(wú)法大范圍推廣應(yīng)用。另外，目前臨床使用較為廣泛的導(dǎo)航模板多為樹脂模板，為了提高模板的精度、機(jī)械強(qiáng)度等，有文獻(xiàn)［29］報(bào)道，改良金屬個(gè)性化導(dǎo)航模板在置釘準(zhǔn)確率和安全率上均優(yōu)于樹脂模板，具有更好的成形精度、機(jī)械強(qiáng)度和耐高溫性能等。

2.4 微創(chuàng)置釘

下頸椎椎弓根螺釘內(nèi)固定術(shù)的另一難點(diǎn)是頸椎軟組織遮擋導(dǎo)致無(wú)法獲得足夠的內(nèi)傾角，進(jìn)而導(dǎo)致螺釘容易向外側(cè)壁穿出。有研究［30］報(bào)道，頸后軟組織厚度是比椎弓根直徑更重要的置釘影響因素。為了減少這方面的影響，Komatsubara等［31］采用后外側(cè)入路微創(chuàng)頸椎椎弓根螺釘置入技術(shù)，與常規(guī)頸椎椎弓根螺釘置入相比，可顯著減少螺釘偏差。Tokioka等［32］報(bào)道，經(jīng)后外側(cè)入路微創(chuàng)頸椎椎弓根螺釘內(nèi)固定術(shù)與常規(guī)頸椎椎弓根螺釘內(nèi)固定術(shù)相比，可減少術(shù)中出血量，提高螺釘置入準(zhǔn)確率（98.6%vs.87.7%）。

綜上所述，不同的置釘法具有不同優(yōu)缺點(diǎn)，術(shù)前通過(guò)影像學(xué)檢查及個(gè)體化評(píng)估，選擇合適的置釘方法，可有效提高置釘準(zhǔn)確率，在此基礎(chǔ)上，通過(guò)微創(chuàng)術(shù)式減少軟組織損傷、降低術(shù)中出血量及加快患者術(shù)后恢復(fù)，是脊柱外科手術(shù)發(fā)展的方向。

3 下頸椎椎弓根螺釘內(nèi)固定術(shù)的相關(guān)手術(shù)并發(fā)癥

隨著下頸椎椎弓根螺釘內(nèi)固定術(shù)在臨床上的廣泛應(yīng)用，其手術(shù)并發(fā)癥也逐漸被重視，頸椎椎弓根毗鄰脊髓、神經(jīng)根和椎動(dòng)脈，手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)高。與下頸椎椎弓根螺釘內(nèi)固定術(shù)相關(guān)的并發(fā)癥包括置釘時(shí)螺釘穿破椎弓根導(dǎo)致神經(jīng)、血管損傷，間接神經(jīng)根損傷（醫(yī)源性椎間孔狹窄），螺釘松脫或撕脫，復(fù)位失敗，假關(guān)節(jié)形成或深部感染等，最常見的是螺釘誤置導(dǎo)致頸神經(jīng)根或椎動(dòng)脈損傷。既往文獻(xiàn)［33-34］報(bào)道，椎弓根穿孔的發(fā)生率為1.1% ~ 29.8%。螺釘穿破椎弓根外側(cè)壁可能導(dǎo)致椎動(dòng)脈損傷，引起術(shù)中大出血及腦缺血等并發(fā)癥，主要為外側(cè)壁相對(duì)較薄及置釘時(shí)軟組織遮擋使螺釘內(nèi)傾角不足所致［35］。螺釘穿破椎弓根上、下壁可能導(dǎo)致神經(jīng)根損傷，其中穿破椎弓根上壁更容易導(dǎo)致神經(jīng)并發(fā)癥［36］。如術(shù)中發(fā)現(xiàn)椎動(dòng)脈或神經(jīng)根損傷，應(yīng)立即止血，并根據(jù)情況取出螺釘；取出螺釘后釘?shù)榔茡p無(wú)法重新置釘者，應(yīng)采取其他內(nèi)固定方式替代；術(shù)后密切關(guān)注患者神經(jīng)癥狀，必要時(shí)行CT檢查予以重新評(píng)估。有研究［37］表明，不同疾病、不同椎體高度的椎弓根穿孔率不一，相比類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎（3.4%）和破壞性脊椎病（4.6%），脊髓型頸椎病的椎弓根穿孔率最高（15.0%）；且C4最高，C3次之，C7最低。另外，異常的椎動(dòng)脈走行占位使得術(shù)中操作更容易造成椎動(dòng)脈損傷，有研究［38-39］表明，5%的患者出現(xiàn)椎動(dòng)脈異常走行，建議必要時(shí)行CT血管造影（CTA）檢查，排除椎動(dòng)脈發(fā)育異常等情況。醫(yī)源性椎間孔狹窄導(dǎo)致的神經(jīng)根損傷等間接并發(fā)癥在頸椎后凸畸形矯形中較為常見［10］，術(shù)后螺釘松動(dòng)、移位、斷裂也時(shí)有發(fā)生。Heo等［40］描述了安全、準(zhǔn)確放置頸椎椎弓根螺釘?shù)膶W(xué)習(xí)曲線，必要數(shù)量為30例患者和170枚螺釘，提示臨床工作者熟練的外科操作技術(shù)是提高置釘安全性的關(guān)鍵。雖然并非所有的螺釘誤置都會(huì)引起并發(fā)癥，但術(shù)前仍有必要對(duì)患者進(jìn)行個(gè)體化評(píng)估，術(shù)中仔細(xì)操作，盡可能將并發(fā)癥發(fā)生率降至最低。

4 結(jié)語(yǔ)和展望

目前，下頸椎椎弓根螺釘內(nèi)固定術(shù)廣泛應(yīng)用于治療各種頸椎疾患，其獨(dú)特的生物力學(xué)優(yōu)勢(shì)，可為下頸椎提供良好的穩(wěn)定性，具有較高的臨床價(jià)值。不同的置釘方式具有各自的優(yōu)劣之處，對(duì)于頸椎骨折脫位伴急性脊髓損傷須行急診手術(shù)的患者，徒手置釘是較常用的方式，不需花費(fèi)額外的術(shù)前準(zhǔn)備時(shí)間，為椎管的及時(shí)減壓爭(zhēng)取寶貴的時(shí)間。計(jì)算機(jī)輔助導(dǎo)航下頸椎椎弓根螺釘內(nèi)固定可提高置釘準(zhǔn)確率，降低神經(jīng)、血管損傷的風(fēng)險(xiǎn)，但費(fèi)用昂貴，限制了其大范圍推廣使用。3D打印導(dǎo)航模板不產(chǎn)生昂貴的費(fèi)用，同樣可提高置釘?shù)臏?zhǔn)確率，但其制作周期較長(zhǎng)，且模板的制作存在一定誤差，期望隨著科技的進(jìn)步，可以縮短3D打印導(dǎo)航模板的平均制作時(shí)間，提高模板精度，以在臨床更好地推廣應(yīng)用。不論采取哪種置釘技術(shù)，都離不開術(shù)者對(duì)局部解剖結(jié)構(gòu)的認(rèn)知和術(shù)中操作技術(shù)的熟練度，更離不開術(shù)前影像學(xué)檢查和個(gè)體化評(píng)估，下頸椎椎弓根螺釘內(nèi)固定技術(shù)應(yīng)朝著精準(zhǔn)化、個(gè)體化、微創(chuàng)化的方向發(fā)展，以進(jìn)一步加快患者術(shù)后康復(fù)，提高患者生活質(zhì)量。