周海清

[摘要] 目前關(guān)于腰椎椎弓根螺釘?shù)尼敯粝到y(tǒng)在腰椎融合手術(shù)中的應(yīng)用研究成果尚不能反映長(zhǎng)期的椎弓根螺釘固定系統(tǒng)的疲勞特性，不能達(dá)到與人體完全仿真的程度，而且有些組織的材料性質(zhì)目前尚不清楚。在研究過程中，人們對(duì)脊柱相關(guān)軟組織的生物力學(xué)特性進(jìn)行線性的簡(jiǎn)化和處理，一定程度上會(huì)對(duì)模型的結(jié)果產(chǎn)生影響。所以，對(duì)于脊柱生物力學(xué)性能方面的研究，能為今后的研究設(shè)計(jì)及應(yīng)用提供一定的借鑒。

[關(guān)鍵詞] 單側(cè)椎弓根螺釘；腰椎融合術(shù)；臨床應(yīng)用

[中圖分類號(hào)] R687.3 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] B [文章編號(hào)] 1674-4721（2014）02（a）-0187-03

脊柱后路內(nèi)固定手術(shù)是一種重要的脊柱穩(wěn)定手術(shù)，它的發(fā)展及演變起源于人們對(duì)脊柱畸形的矯正及脊椎骨折內(nèi)固定的病理學(xué)發(fā)展和生物力學(xué)特性的認(rèn)識(shí)。1911年Hibbs第一次報(bào)道了關(guān)于脊柱融合的手術(shù)，并且規(guī)定了脊柱融合手術(shù)的最基本原則。20世紀(jì)80年代以后隨著相關(guān)脊柱生物力學(xué)方面的研究逐漸增多，脊柱以及椎間盤的解剖結(jié)構(gòu)的生物力學(xué)、脊柱內(nèi)固定器械的生物力學(xué)以及不同的手術(shù)方式對(duì)脊柱的結(jié)構(gòu)及其穩(wěn)定性產(chǎn)生的影響等方面的試驗(yàn)，深入闡述了脊柱后方結(jié)構(gòu)及其椎間關(guān)節(jié)在維持脊柱的穩(wěn)定性方面的重要作用，從而為脊柱融合手術(shù)的臨床應(yīng)用提供了一定的科學(xué)依據(jù)[1]。

現(xiàn)在的微創(chuàng)技術(shù)已被廣泛地用于外科手術(shù)領(lǐng)域，并逐漸在脊柱外科的手術(shù)中的占據(jù)主導(dǎo)地位[2-3]。在脊柱手術(shù)的過程中如何避免組織損傷，減少術(shù)中出血，這已經(jīng)變成了目前需要克服的一項(xiàng)難題。近年來關(guān)于單側(cè)腰椎椎弓根螺釘在腰椎融合手術(shù)中應(yīng)用方面的報(bào)道逐漸增多[4-5]，本文對(duì)單側(cè)腰椎椎弓根螺釘系統(tǒng)在腰椎融合手術(shù)中的應(yīng)用和研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 單側(cè)椎弓根螺釘固定系統(tǒng)的生物力學(xué)特性

1.1 單側(cè)椎弓根釘與雙側(cè)椎弓根螺釘?shù)膶?duì)比研究

Harris等[6]通過對(duì)尸體標(biāo)本的生物力學(xué)檢測(cè)，認(rèn)為在脊柱單側(cè)、雙側(cè)椎弓根螺釘固定系統(tǒng)穩(wěn)定性的人體試驗(yàn)中，雙側(cè)脊柱椎弓根螺釘內(nèi)固定系統(tǒng)具有較好的脊柱穩(wěn)定性，但是在目前的臨床應(yīng)用中未得到滿意的療效，在最佳的脊柱內(nèi)固定強(qiáng)度方面還沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)[7-9]。Suk等[10]通過對(duì)87例患者實(shí)施的脊柱后外側(cè)單節(jié)段內(nèi)固定融合和雙節(jié)段內(nèi)固定融合手術(shù)中得出，單側(cè)脊柱椎弓根內(nèi)固定與雙側(cè)脊柱椎弓根能固定的脊柱融合率分別為91.5%和97.5%，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P=0.121），但是，在降低患者手術(shù)費(fèi)用和縮短手術(shù)時(shí)間方面，單側(cè)椎弓根螺釘內(nèi)固定系統(tǒng)具有明顯優(yōu)勢(shì)。貢小強(qiáng)等[11]在行后正中手術(shù)切口腰椎間融合術(shù)（posterior lumbar interbody fusion，PLIF）中，對(duì)單、雙側(cè)脊柱椎弓根螺釘內(nèi)固定系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比，兩者的術(shù)中出血量和手術(shù)時(shí)間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，脊柱椎體間的植骨融合率以及JOA評(píng)分改善率差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

1.2 模擬仿真的研究

陳志明等[12]根據(jù)正常人體的腰3～5節(jié)段CT掃描數(shù)據(jù)，利用Geomagic Studio 9.0、Simple ware 2.0和Abaqus 6.7系統(tǒng)軟件重建了人體正常的腰3～5三維的有限元模型（INF），并以此為基礎(chǔ)，建立了腰4/5單側(cè)椎弓根釘棒固定加后外側(cè)橫突間植骨融合系統(tǒng)的手術(shù)模型（M1），脊柱單側(cè)椎弓根釘棒固定并應(yīng)用單個(gè)融合器械放入模具（M2）、脊柱雙側(cè)椎弓根釘棒固定系統(tǒng)并應(yīng)用單個(gè)融合器械放入模具（M3）。在模擬腰椎活動(dòng)中，進(jìn)行腰椎前曲后伸旋轉(zhuǎn)及側(cè)屈的基本活動(dòng)，并在腰3椎體上面加500 N的預(yù)載荷以及10 N·m的轉(zhuǎn)矩。在不同情況下分別觀察腰4、腰5節(jié)段的角移位、脊柱椎弓根釘內(nèi)固定以及融合器的應(yīng)力作用分布。結(jié)果顯示，在不同情況下M1、M2、M3各個(gè)角移位都比INF少，以M3減少最多；除了脊柱右屈以及后伸，M2、M3角移位降低的程度相差不大，但是在脊柱左屈、右屈以及右旋轉(zhuǎn)、左旋轉(zhuǎn)的時(shí)候M1的穩(wěn)定性較差。在脊柱椎弓根釘應(yīng)力峰值方面，M1較M2和M3高，尤其是在脊柱后伸、左側(cè)屈時(shí)脊柱椎弓根釘?shù)膽?yīng)力峰值最大。M2椎弓根釘?shù)膽?yīng)力峰值較M3高。在各種情況下，M2脊椎椎間融合器的應(yīng)力峰值均較M3高。所以，脊柱的單側(cè)椎弓根釘固定系統(tǒng)加用單個(gè)椎間融合器，能夠?yàn)榧怪峁┳銐虻姆€(wěn)定性，該方法可以用于腰椎退變性疾病的手術(shù)內(nèi)固定。在脊柱融合器的應(yīng)力峰值方面，脊柱單側(cè)椎弓根釘棒固定系統(tǒng)并應(yīng)用單個(gè)融合器械放入模具明顯高于雙側(cè)椎弓根釘棒固定系統(tǒng)的模具，但是在脊柱融合器沉降方面，脊柱單側(cè)椎弓根釘棒固定系統(tǒng)較雙側(cè)椎弓根釘棒固定系統(tǒng)高。

董健文等[13]切除腰4～5的椎間盤以及同側(cè)>2/3的椎體間的關(guān)節(jié)，造成脊柱單節(jié)段的不穩(wěn)定，結(jié)果顯示，除了脊柱左側(cè)彎以外，脊柱單側(cè)椎弓根釘棒固定系統(tǒng)組在脊柱其他各個(gè)方向上的活動(dòng)與雙側(cè)椎弓根釘棒固定系統(tǒng)組比較，運(yùn)動(dòng)范圍（range of motion，ROM）沒有明顯增加，即使在左側(cè)彎，其ROM也較雙側(cè)組小。因此脊柱單側(cè)椎弓根釘棒固定系統(tǒng)和雙側(cè)脊柱椎弓根釘棒固定系統(tǒng)相比，在脊柱絕大多數(shù)活動(dòng)方面其穩(wěn)定性是相當(dāng)?shù)摹?/p>

2 手術(shù)入路

2.1 傳統(tǒng)后正中手術(shù)切口

在相應(yīng)節(jié)段的椎間隙后正中線做縱行切口，依次切開皮膚、皮下組織、腰背筋膜，并剝離肌肉組織，暴露脊柱椎板以及脊柱的關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)。以脊柱橫突的中心線和脊柱小關(guān)節(jié)突外緣的交點(diǎn)作為脊柱椎弓根的進(jìn)釘點(diǎn)。用開口器打開椎弓根后緣骨皮質(zhì)，探針插入椎弓根骨髓道內(nèi)，并探測(cè)其深度和方向，選擇長(zhǎng)度及直徑合適的脊柱椎弓根釘緩慢擰入。

2.2 微創(chuàng)旁正中切口

在病變節(jié)段的稍外方依次切開皮膚、皮下組織以及深筋膜，沿脊柱骶棘肌的中間逐層分離，暴露脊柱的小關(guān)節(jié)突、脊柱的上下關(guān)節(jié)突以及脊柱的椎板，進(jìn)釘點(diǎn)為脊柱橫突的中心線和脊柱小關(guān)節(jié)突外緣的交點(diǎn)。其余方法與脊柱后正中切口相同。

3 單側(cè)椎弓根螺釘在不同方式植骨融合手術(shù)中的應(yīng)用

3.1 在脊柱后正中入路腰椎植骨融合手術(shù)中的應(yīng)用

傳統(tǒng)PLIF是由Cloward提出的一種行之有效的脊柱腰椎的手術(shù)方法，在腰椎間盤突出癥、腰椎退變性造成的腰椎不穩(wěn)、腰椎椎體滑脫等治療方面取得了較好的臨床療效。PLIF主要應(yīng)用于腰椎間盤源性所致的腰背痛和腰椎間盤突出癥、腰椎退行性變?cè)斐傻牟环€(wěn)所致的腰腿痛、嚴(yán)重的腰椎椎管狹窄癥需要進(jìn)行椎管廣泛減壓的患者以及腰椎間盤的髓核摘除術(shù)后復(fù)發(fā)患者；但是對(duì)于年輕的患者、過度肥胖的患者、有嚴(yán)重骨質(zhì)疏松的患者以及重度腰椎椎體滑脫的患者是不適宜的[14-15]。

PLIF在脊柱的椎體間植入骨塊或Cage，應(yīng)用骨塊或Cage的支撐和后面的脊柱椎弓根釘以及連桿的固定作用從而達(dá)到脊柱椎體間的融合，限制了本節(jié)段的活動(dòng)。這種優(yōu)點(diǎn)在于可以去除全部的椎間盤組織，有效地維持椎間隙高度，擴(kuò)大椎間孔進(jìn)行充分的減壓，提高了椎體間的融合率。缺點(diǎn)在于椎體間植入的骨塊容易錯(cuò)位。切除脊柱的棘突及其韌帶、椎板，造成后柱結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重，容易造成脊柱失穩(wěn)以及造成后路脊柱椎體間植骨融合困難。手術(shù)中對(duì)脊神經(jīng)根以及硬膜囊的牽拉會(huì)導(dǎo)致脊神經(jīng)根功能一過性或永久性暫時(shí)損失、硬膜囊撕裂和手術(shù)后硬膜外纖維瘢痕形成，手術(shù)過程中需要?jiǎng)冸x大部分的椎旁肌，這樣手術(shù)的創(chuàng)傷較大和術(shù)中出血較多。如果在較高水平容易導(dǎo)致脊髓的損傷，產(chǎn)生嚴(yán)重的并發(fā)癥，因此只適應(yīng)于腰2～骶1節(jié)段[16]。

3.2 微創(chuàng)PLIF在脊柱手術(shù)中的應(yīng)用

微創(chuàng)PLIF手術(shù)是指在脊柱后正中線旁邊的2～3 cm處C型臂X線機(jī)導(dǎo)針定位后，相應(yīng)的病變椎間盤處切一個(gè)約2.5 cm的切口，沿導(dǎo)針逐級(jí)擴(kuò)張或者管狀的擴(kuò)張器牽開病變的椎間隙。在手術(shù)內(nèi)鏡系統(tǒng)的支持下完成椎間孔的減壓和椎體間的植骨融合，應(yīng)用撐開器時(shí)在直視下同樣可以完成椎間孔的減壓和椎體間的植骨融合。椎體間植骨融合完成后，也可以應(yīng)用小切口、內(nèi)鏡或者經(jīng)皮的椎體間內(nèi)固定術(shù)[17-18]。林斌等[19]對(duì)102例腰腿痛患者應(yīng)用單側(cè)椎弓根釘固定系統(tǒng)和傳統(tǒng)后正中入路雙側(cè)脊柱椎弓根釘固定系統(tǒng)進(jìn)行了比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)微創(chuàng)單側(cè)脊柱椎弓根釘固定具有手術(shù)時(shí)間短、出血量少、椎體間的融合率較高等優(yōu)點(diǎn)，是一種安全可行的治療方法。

3.3 在經(jīng)椎間孔腰椎椎體間融合術(shù)中的應(yīng)用

為了避免在PLIF手術(shù)中過度牽拉脊神經(jīng)根以及硬膜囊，Hams等[20]提出經(jīng)椎間孔腰椎椎體間融合手術(shù)（transforaminal lumbar interbody fusion，TLIF）。TLIF手術(shù)切口可以選在更偏離后正中線的外側(cè)，在后正中線旁邊的4～5 cm處作一個(gè)小切口，完全暴露以后切除一邊的部分關(guān)節(jié)突到達(dá)椎間盤的后外緣，手術(shù)顯露和椎間植骨融合的方法與微創(chuàng)PLIF類似[21]。TLIF克服了手術(shù)中牽引脊神經(jīng)根和硬膜囊導(dǎo)致的神經(jīng)損傷，并且保留了前縱韌帶、后縱韌帶、棘上韌帶和棘間韌帶的結(jié)構(gòu)完整，同時(shí)由于腰背肌的附著點(diǎn)大部分得到保留，避免了肌肉的失神經(jīng)支配，這對(duì)于手術(shù)后的功能鍛煉和恢復(fù)非常有利[22]。這種治療方法在腰椎間盤突出癥、腰椎退變?cè)斐傻难挡环€(wěn)、腰椎椎體滑脫等疾病的治療方面也獲得了較好的臨床療效。

TLIF主要是經(jīng)脊柱單側(cè)后外側(cè)入路行脊柱的前柱內(nèi)固定。其優(yōu)點(diǎn)是：能降低對(duì)脊柱椎管內(nèi)組織結(jié)構(gòu)的損傷，對(duì)脊神經(jīng)根、硬膜囊的干擾降低到最小。保持脊柱椎板及脊柱關(guān)節(jié)突的穩(wěn)定性，防止脊柱內(nèi)固定物脫出、斷裂。手術(shù)過程中對(duì)硬膜囊不用牽拉，和PLIF的手術(shù)方式不同，TLIF更適合于上位腰椎。其缺點(diǎn)是：在手術(shù)入路一側(cè)要切除部分關(guān)節(jié)突，并且在脊柱的椎體間植骨融合相對(duì)困難[23-25]。張連生等[26]認(rèn)為，脊柱單側(cè)椎弓根釘TLIF手術(shù)與脊柱雙側(cè)椎弓根釘內(nèi)固定TLIF手術(shù)比較，兩者在術(shù)后的效果上差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，與PLIF比較，TLIF在減少手術(shù)的時(shí)間及術(shù)中周圍組織損害、降低手術(shù)死腔方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。

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（收稿日期：2013-12-06 本文編輯：郭靜娟）