胸腰椎陳舊性骨折伴后凸畸形的研究進展

李貝貝,于海洋,崔西龍,張偉,張旭

(安徽醫科大學阜陽臨床學院(阜陽市人民醫院),安徽阜陽 236000)

胸腰段后凸畸形是胸腰椎骨折后最常見的并發癥之一,患者因非手術、不當手術治療或內固定去除過早,導致繼發后凸畸形[1],表現為頑固性腰背部疼痛,嚴重時會出現神經脊髓損傷、矢狀面失平衡及截癱等嚴重并發癥,時常伴心肺功能及消化系統障礙,常需手術干預。近年來,后凸畸形截骨矯形術日漸成熟,但選用一種較為理想的術式仍是骨科醫生面臨的挑戰。但目前,學術界尚缺乏對脊柱后凸柔韌性的研究,臨床醫生常忽視柔韌性對影像學參數的影響。針對脊柱后凸柔韌性的研究,為胸腰段后凸畸形制定更合理的手術方案打開了新的探索領域,具有重要的意義。筆者現針對胸腰椎陳舊性骨折伴后凸畸形的治療方式、輔助技術的發展,以及脊柱后凸柔韌性對手術方式選擇的影響等方面作如下綜述,為臨床診療提供參考。

1 治療方式

1.1 保守治療

臨床可采用適當的方法延緩其進展,包括:①全身治療:加強營養,根據病因對癥治療,抗骨質疏松藥物增強骨質;②局部治療:脊柱局部穩定、無明顯腰背部疼痛和神經壓迫時,可佩戴支具,避免彎腰負重,延緩其進展。但胸腰椎后凸畸形目前尚無有效的非手術療法。

1.2 手術治療

1.2.1 柔韌性概念

柔韌性是指肌肉韌帶的伸展能力及關節在不同方向的運動能力,其定義尚未統一。傳統認為,柔韌性是站立位與其他體位角度的差值,有學者認為,柔韌性是重力和矯形力作用的合力,重力作用可使側凸角度增大,又稱“塌陷”,常用站立位與俯臥位側凸角度差值來描述;矯形力作用可使側凸角度減小,又稱“還原性”,常在仰臥位時用伴與不伴矯形力作用的側凸角度差值來描述[2]。此法對柔韌性分解描述,更便于對其精確評價。

1.2.2 術前影像學評估

術前影像學檢查對于脊柱后凸畸形患者至關重要,能從冠狀面和矢狀面等三維角度進行觀察,主要包括[3]:①X線片:拍攝時雙臂平伸,挺胸抬頭。脊柱全長X線正側位片能從總體觀察脊柱后凸畸形的楔變情況及嚴重程度,測量Cobb角可對其進行量化。過伸/屈位X線片能顯示損傷節段及鄰近節段是否穩定,推測后凸畸形的柔韌性,預測截骨矯形需糾正后凸的度數。②CT掃描:三維CT重建分辨率更高,能從不同角度清晰顯示脊柱細微結構;脊髓造影能確定病變的位置和范圍,顯示椎管狹窄及神經受壓情況;俯臥位CT檢查能減少患者因站立時腰背部頑固性疼痛、肌肉韌帶僵硬及重力等因素的影響,更精確地反映患者的后凸Cobb角,對手術方案的制定具有重要意義。③MRI:能顯示胸腰椎后凸畸形及其神經壓迫程度,有助于治療方案的確定及預后的判斷。高分辨率MRI能反映出脊髓的微小改變,對脊柱損傷且有神經脊髓壓迫癥狀的患者十分重要。術前影像學評估對手術治療的影響越來越受學者的關注,其在確定脊柱的結構特點、固定節段數及截骨級別等方面具有重要意義。

1.2.3 手術的目的及適應證

手術的目的:①通過減壓、擴大椎管等恢復脊髓和神經根的容積;②通過截骨矯形術糾正后凸畸形,重建脊柱平衡,緩解腰背部疼痛,改善外觀,提高患者生活質量;③通過內固定及植骨融合術穩定脊柱病變節段[4]。手術適應證:①頑固性腰背部疼痛或進行性加重,止痛藥物效果不佳;②局部后凸Cobb角>30°的中重度脊柱后凸畸形或有進一步發展;③患者矢狀面失衡,影響生活;④壓迫脊髓神經。

1.2.4 手術方式的選擇

胸腰段后凸畸形多采用截骨矯形術,主要有前方入路、后方入路和前后路聯合,手術入路的選擇是目前爭論的熱點。有學者建議,為避免內固定系統負荷過大、假關節形成及后凸畸形的再發,椎體骨折、椎管狹窄和后凸畸形嚴重時選擇前方入路,否則選擇后方入路[5]。隨著內固定技術的發展和截骨矯形術的進步,不同術式在臨床中的應用逐漸增多且效果良好,其中,后方入路因具有操作簡單、創傷小、手術時間短、出血量少、視野開闊、減壓充分、矯形效果好和術后并發癥少的優勢,而受廣大骨科醫生的青睞。

目前,臨床主要的截骨術式有Smith-Petersen截骨術(Smith-Petersen osteotomy,SPO)、經椎弓根截骨術(pedicle subtraction osteotomy,PSO)和全椎體切除術(vertebral column resection,VCR)以及改良的截骨矯形術等[6],以SPO和PSO最常見。此后,有學者基于解剖學將截骨矯形術進一步分為I級～VI級。

SPO行單節段截骨可糾正10～15°的后凸[7],手術難度相對小,術中出血量少、創傷小,并發癥少,但單節段矯形能力有限,適合于輕度及某些中度脊柱后凸畸形和后凸還原性好的患者。若矯正重度后凸畸形,需進行多節段的SPO截骨方法或采用其他更大矯形能力的截骨方式替代。為了提高其矯形效果,減少相關并發癥,有學者對其進行不斷改進,其中多節段“V”形截骨又稱“Ponte截骨”最受青睞,盡管其在單節段的矯形能力有限,但在多節段能夠達到與VCR截骨相似的矢狀面脊柱序列矯正效果[8],得到了廣泛應用。

PSO對脊髓和神經充分減壓,矯形效果佳,單節段PSO可矯正30～45°的后凸[9],主要應用于嚴重僵硬性后凸畸形,因其具有截骨更徹底、矯形效果更好的優勢,而成為目前的主流截骨方式。隨著PSO技術的廣泛應用,其出血量更多、手術時間更長、創傷更大、神經更易損傷、脊柱過度縮短及內固定斷裂的缺點也逐漸顯露[10]。有學者發現,后路截骨矯正度數超過40°、脊髓短縮超過2 mm時,會增加脊髓扭曲、褶皺的風險[11]。截骨椎體上下終板損傷時,松質骨暴露,閉合截骨面時椎間盤軟組織嵌入到松質骨內,使骨質愈合不佳。病變椎體高度丟失嚴重,骨量的減少使截骨后終板對終板,致假關節形成,造成椎間不穩、矯形丟失等。同時,對后凸畸形>90°的重度角狀后凸矯形不佳,常需多節段PSO矯形術或截骨級別更高的矯形術,這與Zheng等[12]報道的雙節段PSO能獲得更大的截骨角度、更快的恢復脊柱序列、更佳的重建生理曲度和更好的矯形效果一致。

近年來,后路VCR技術在治療重度僵硬性脊柱畸形方面得到了廣泛應用,趙陽陽等[13]應用VCR技術治療重度僵硬性脊柱畸形,術后患者身體功能恢復及軀體整體平衡效果良好,矯正率高,且能充分減壓脊髓神經[14]。后路VCR技術經學者改良,不斷優化其效能,得到了進一步完善。王輝等[15]采用后路單側截骨部分椎體切除矯形術(posterior unilateralvertebral column resection,PUVCR)治療先天性楔形椎體導致的后凸畸形,取得了良好效果且并發癥更少;霍亞沖等[16]經對比分析認為,PSO和PUVCR均能有效矯正后凸畸形、緩解疼痛及減輕功能障礙,但PUVCR手術時間更短、出血更少、脊髓神經損傷發生率更低。

近年來,經學者不斷探索,各種新型改良術式也不斷產生。王燦亞[17]對僅有腰背部疼痛而后凸畸形程度不嚴重、且不伴明顯的神經損傷癥狀者采用后外側植骨融合、傷椎置釘短節段內固定治療,取得滿意效果;劉建偉等[18]融合各種技術的優點,采用脊柱去松質骨截骨術,通過高速磨鉆由內向外去除椎弓根及椎體內松質骨,切除脊柱后方結構治療中老年陳舊性胸腰椎骨折后凸畸形,術后效果良好。

2 輔助技術的發展

隨著科學的發展,眾多先進的技術不斷應用于脊柱截骨矯形手術中,例如3D打印技術和有限元法等。3D打印技術是通過CT掃描獲取組織結構信息,在計算機軟件上創建數字化三維模型,打印1:1仿真椎體實物模型,提供直觀立體的解剖信息,在術前結合影像學資料和3D打印模型制定個體化矯形方案和模擬截骨,避免了術中的盲目操作,增加了手術的安全性[19]。據報道,3D打印技術輔助治療胸腰椎骨折可提高置釘精度,縮短手術時間、減少術中出血、降低透視次數及減少并發癥[20]。術前3D打印技術有助于選擇最佳的個體化方案設計,可提高螺釘置入精度,減少手術創傷,增加手術安全性,增強脊柱畸形矯正效果。楊陽等[21]應用3D打印技術制定的個體化、精準化置釘方案,顯著降低了解剖不規則、周圍組織粘連嚴重且柔韌性小于30%的重度僵硬性脊柱畸形手術的風險。

有限元法是通過計算機建立模型施加外力,分析椎骨和椎間盤等不同部位的應力、形變、位移等參數的變化,避免椎體負荷超過極限發生椎體塌陷。有文獻報道,有限元分析已應用于脊柱生物力學并發揮出重要作用[22-23],能幫助了解螺釘、鈦棒應力分布特點,優化置釘策略,降低置入螺釘帶來的潛在風險,減少手術費用[24]。長期隨訪表明,患者截骨矯形術后有椎弓根釘棒斷裂和鄰近椎體交界性后凸(proximal junctional kyphosis,PJK)等并發癥發生的風險,術后內固定斷裂的發生率可高達7.1%～15.8%[25],多發生在術后2年內,主要由殘留的后凸畸形、單棒內固定、前柱缺損、外傷、鈦網移位和步態等因素引起[26]。術前用有限元分析椎弓根螺釘應力的分布特點,能預判其斷裂風險,并采取合理措施,提高手術成功率。辛大奇等[27]利用有限元模型研究不同手術方案矯形后椎弓根螺釘應力值的大小,并預測其矯形效果,為器材的選擇和釘棒斷裂的預防提供了理論指導。

3 脊柱后凸柔韌性對手術方式選擇的影響

脊柱側凸的術前柔韌性評估,能輔助確定融合節段、選擇手術入路和預測術后矯形效果等,對于指導臨床治療策略有重要的意義[28]。脊柱后凸柔韌性的評估,本質上是在一定外力作用下觀察脊柱的形變能力,評價脊柱的生物學特性。

脊柱后凸畸形患者一般于術前行脊柱全長X線片檢查,以評估后凸畸形程度,制定截骨級別,確定固定節段數。在站立位攝片時,若患者因腰背部疼痛、肌肉韌帶僵硬等無法配合正常站立而產生了假性后凸畸形,可導致局部后凸Cobb角(local kyphotic cobb angle,LKCA)失真,從而拔高截骨級別。為此,筆者所在的課題組提出了基于手術實景的俯臥位脊柱全長影像學測量,并自主設計出可獨立升降的俯臥位CT定位新型器械[29],利用計算公式:脊柱后凸柔韌度=(站立位LKCA-俯臥位 LKCA)/站立位LKCA×100%,計算出脊柱后凸的柔韌性,以此指導術前手術方案的制定。當俯臥位LKCA<40°、后凸柔韌度>30%時,表示柔韌性好,可降低截骨級別,行III級以下單節段截骨;俯臥位LKCA>40°、后凸柔韌度<30%時,表示柔韌性差,往往無法降低截骨級別,行IV級以上截骨手術。

此外,重度后凸畸形患者易出現病椎塌陷嚴重、椎體內矯形有限、終板對終板、截骨后椎體高度丟失、后方脊髓褶皺扭曲等問題;此外,椎間盤或傷椎終板損傷時,常形成假關節,使矯形丟失。對此,本課題組設計出一種新的術式:后路經椎間隙松解打壓植骨后柱加壓閉合矯形術,該術式去除了傷椎的上終板、上位椎間盤及上位椎體下終板的軟骨面,同時用撐開鉗撐開前柱,椎間空隙處植入碎骨塊,打壓碎骨塊,以支撐的骨塊為鉸鏈點,后方加壓閉合,達到二次矯形的目的。該術式較傳統截骨手術具有操作簡單、創傷小、出血量少的技術優勢[30]。

總之,胸腰椎陳舊性骨折伴后凸畸形的保守治療難以改善畸形和糾正癥狀,甚至耽誤病情,常需手術治療。常規根據站立位X線片評估后凸畸形的嚴重程度,選擇對應的截骨方式,雖取得了良好的矯形效果,但忽視了脊柱后凸柔韌性對手術方案制定的影響,可能導致手術截骨級別高、創傷大,增加了手術風險和術后相關并發癥。因此,筆者建議在術前方案設計時應考慮脊柱后凸柔韌性,并利用3D打印等輔助技術進行術前模擬截骨,制定個體化矯形方案,使手術方案更加合理、準確,科學地降低截骨級別,以期在創傷較小的情況下達到了同樣的治療效果。