頭盆環(huán)牽引在重度脊柱畸形矯形治療中的應用

徐貝宇 孫浩林 李淳德

（北京大學第一醫(yī)院骨科，北京 100034）

脊柱畸形包括脊柱側凸、脊柱側后凸及脊柱后凸畸形[1]。重度脊柱畸形（severe spinal deformities）目前國際上尚無統(tǒng)一的診斷標準，通常認為脊柱側凸或后凸角大于90°時，就稱為重度脊柱畸形[2]。其常源于先天性脊柱畸形、脊柱結核畸形、強直性脊柱炎脊柱畸形、侏儒癥伴脊柱畸形等[3]。而牽引技術用于脊柱畸形的輔助治療可追溯到公元前3500年[4]。19世紀以前，脊柱畸形矯形治療主要為支具治療、牽引床以及體育鍛煉；20世紀40年代，Milwaukee支具用于脊柱畸形矯形治療[5]。頭盆環(huán)牽引技術最早在1959年由Perry和Nickel報道，他們將此技術用于固定不穩(wěn)定頸椎節(jié)段[6]。20世紀60年代，A.R.H將頭盆環(huán)牽引技術用于脊柱結核感染后所致的脊柱后凸畸形的固定治療中；1969年，Levine開始將該技術用于重度先天性脊柱側凸畸形患者中，用來矯正患者術后骨盆傾斜；1970年伊利諾斯州大學的DeWald 和Ray將改裝后的頭盆環(huán)牽引裝置用于治療重度脊柱側凸患者[6]。20世紀70年代，O'Brien等[4]報道了118例使用頭盆環(huán)牽引治療的脊柱側凸病例。此后，頭盆環(huán)牽引技術才算真正意義上被脊柱外科醫(yī)師所認識。隨著脊柱堅強內固定裝置的普及和流行，目前頭盆環(huán)牽引技術在重度脊柱畸形病例中并未得到廣泛應用，但它的臨床效果十分顯著[7]。

1 頭盆環(huán)牽引裝置的發(fā)展歷史和進展

傳統(tǒng)的頭盆環(huán)牽引裝置由三部分組成：4顆頭顱釘構成的頭環(huán)、穿過髂前上棘及髂后上嵴的4顆直釘構成的盆環(huán)以及4 根連接頭環(huán)及骨盆環(huán)的支撐棒。大量的臨床研究展現(xiàn)了對頭盆環(huán)牽引裝置的測試和改良，雖然改進的側重點不同，但已涉及牽引架每個細節(jié)中。改進主要集中在頭顱釘、骨盆釘和支撐棒的數目、位置、材料上。頭盆環(huán)牽引裝置中盆環(huán)改變較大，如今主要由髂骨翼穿刺針構成。頭環(huán)依然采用環(huán)形或者以環(huán)形為基礎的結構，是最為穩(wěn)定的沿用至今的結構。Cheung等[8]將髂骨釘調整為單側髂前上棘置入2 顆釘及髂骨翼置入3 顆釘，改進后單側5 顆骨盆釘提高了骨盆的固定強度，克服了單顆螺釘松動后需移除裝置的缺點，他同時使用萬向連接器簡化了裝置組裝，并改用碳纖維制作支撐棒，減輕了牽引裝置的重量，同時碳纖維具備核磁相容性，不影響患者進行MRI 檢查。黃春明等[9]以髂前上棘上2～4 cm 為進釘點，以髂后上棘稍偏內約0.5 cm 為出釘點，在骨盆上穿2根4 mm的骨圓針，連接盆環(huán)，運用4根支撐棒，牽引穩(wěn)定性較高，平均每天患者身高可撐高0.2～0.3 cm。鄭君濤等[10]改進頭盆環(huán)牽引裝置材料，應用“輕便頭盆環(huán)牽引裝置”進行術前牽引，裝置重量僅為1 kg，提高了患者的依從性。目前也有學者將支撐棒安置在患者軀干前外側，支撐棒安放適度遠離軀干，頭盆環(huán)牽引裝置改進為半圓形，患者肢體活動、護理、穿著、臥床及移動變得更加方便，也有利于患者進行康復鍛煉。Bond[11]在牽引棒上添加壓力表讀取牽引力，來監(jiān)測牽引的強度，使得牽引力度變得更加可控[12]。

2 頭盆環(huán)牽引的生物力學分析

頭盆環(huán)牽引的生物力學方面研究較少。傳統(tǒng)觀點基于胡克定律，認為調節(jié)支撐桿螺母時，支撐桿延長，由于盆環(huán)及頭盆固定，故支撐桿發(fā)生彎曲形變產生垂直方向的反向作用力。此作用力驅使頭環(huán)縱向移動，進而帶動顱骨穿刺釘牽引脊柱，因而調節(jié)位移量是縱行支桿位移量、連接裝置位移量和脊柱位移量的總和[13]。牽引可以反復持續(xù)進行，如支撐桿預置位移不足，可以松開螺釘重新預置。而縱行支桿具有一定彈性形變能力，在一定范圍內可以進行彈性儲能，可以進行長時間適當強度的持續(xù)彈性牽引。Voor和Khalily[13]認為頭盆環(huán)牽引架在縱行支桿的彈性模量、直徑、偏移距離、鎖定點間距離、桿型確定的條件下，位移量與牽引力呈線性關系。根據脊柱生物力學縱向牽拉持續(xù)性應力的作用[14]，對肌肉、韌帶產生持續(xù)性疲勞，使肌腱、韌帶、血管、脊髓神組織細胞等發(fā)生輕微移位和斷裂，在長時間牽拉固定作用下，使得組織細胞自我修復以適應新的結構狀態(tài)，而達到矯形的目的[15]。

在牽引力不變的情況下，脊柱拉伸的長度與脊柱韌帶肌肉復合體的堅韌程度成反比[16]，即對于骨質疏松、脊柱未融合及韌帶肌肉組織薄弱（如馬凡綜合征[17]）的患者，其牽引效果更佳；對于脊柱自發(fā)性融合（如強直性脊柱炎）、脊柱分節(jié)不全、肌肉韌帶發(fā)達及軟組織攣縮的患者，其牽引效果欠佳。同時，頸椎韌帶肌肉復合體強度相對于腰椎較弱，故頸椎畸形的牽引效果往往優(yōu)于腰椎畸形。其次，頭盆環(huán)牽引支撐力合力力線位于脊柱畸形凹側時，其牽引效果更佳，故支撐桿位于患者前外側的改良頭盆環(huán)牽引對于重度脊柱后凸畸形的矯形效果較好。

3 頭盆環(huán)牽引在臨床的應用

隨著脊柱堅強內固定裝置的普及和流行，對于脊柱畸形患者，很多醫(yī)師選擇直接一期行矯形手術。但重度脊柱畸形患者由于胸腔及腹腔容積受限、肺發(fā)育障礙，其多合并心肺[18]、消化功能障礙[3]，患者營養(yǎng)狀況通常較差[19]。長期嚴重脊柱畸形又導致脊柱僵硬，一期矯形手術難度大，手術時間長，術中及術后出血量大[20]，術中甚至發(fā)生脊髓不可逆損傷[21]，患者圍手術期各種并發(fā)癥發(fā)生率明顯增加[1]。對于此類病例，一期矯形手術均很難取得滿意療效。而術前改善肺功能、心功能，提升患者基礎營養(yǎng)狀況，可以顯著降低手術風險[22]。

頭盆環(huán)牽引技術通過旋轉支撐棒螺母而逐漸延長支撐棒，從而提供安全、持續(xù)并且可控性較高的牽引矯正力[23]。有學者提出一期頭盆環(huán)牽引配合二期矯形手術治療[24]。術前頭盆環(huán)牽引能夠使凹側攣縮組織逐漸松弛，拉開小關節(jié)間隙、椎體間隙[25]以及椎板間隙，從而很好地降低脊柱僵硬程度[7]。同時，牽引可以增加脊柱柔韌度，明顯增加胸腔及腹腔容積[26]，有效地改善患者的肺功能[19]和消化功能[27]，提升患者營養(yǎng)狀況，并且分擔矯形壓力，降低了二期手術矯形壓力及手術難度，減少了矯形手術時間[28]及術中出血量[7]，明顯增大了畸形矯正率。相對于重力牽引、股骨牽引及其他牽引方式，頭盆環(huán)牽引裝置構造簡單，矯形效果明顯，其效益經濟比值更高[29]。同時，頭盆環(huán)牽引可以在矯形術中應用[30]，對截骨矯形術后的患者仍然可以起到充分的固定作用[31]。

張宏其等[32]對比了21例重度僵硬性脊柱畸形患者牽引前后肺功能變化，頭盆環(huán)牽引前平均用力肺活量（forced vital capacity,FVC）為（50.4±11.8）%，牽引后為（82.1±11.7）%，牽引后肺功能明顯改善。宋西正等[33]通過總結50例重度僵硬性脊柱側凸病例的臨床資料，認為采用一期頭盆環(huán)牽引、二期手術前路松解、三期手術后路矯正可以取得良好的矯正效果，經過一期頭盆環(huán)牽引后，側凸Cobb角改善率達（30.4±6.6）%，后凸Cobb角改善率達（22.3±5.2）%；經過二期手術前路松解，側凸Cobb角改善率達（26.7±5.1）%，后凸Cobb 角改善率達（21.2±6.0）%，經過三期后路矯形手術，側凸Cobb角改善率達（33.7±7.2）%，后凸Cobb 角改善率達（27.1±5.3）%。程俊杰等[24]通過統(tǒng)計80例重度脊柱后凸、側后凸病例，認為應用頭盆環(huán)牽引后有效降低了矯形手術中脊髓及神經損傷的發(fā)生率。田慧中等[30]運用一期頭盆環(huán)牽引、二期脊柱截骨治療方案，治療了185例成人重度脊柱畸形病例，平均矯正率達到70.32%。黃春明等[34]通過對103例重度僵硬性脊柱側凸患者進行29～32 d的頭盆環(huán)牽引，除1例神經纖維瘤病牽引無明顯效果外，其余病例均增高5～23 cm，平均每例增高11.35 cm，脊柱畸形明顯改善。Kim等[35]報道了1例嚴重僵硬性結核性脊柱后凸的病例，患者行一期頭盆環(huán)牽引、二期矯形手術，隨訪20年，未出現(xiàn)神經損害并發(fā)癥，脊柱矢狀位維持平衡。

再者，頭盆環(huán)牽引有助于在術前了解脊髓最大耐受矯正角度，給二期矯形手術提供更多參考信息[36]。O'Brien等[4]認為頭盆環(huán)牽引對于維持身體軀干的冠狀位及矢狀位平衡也有著重要的意義。頭盆環(huán)牽引患者在矯形術后，能夠獲得更早的下地時間，患者可以更早地進行康復訓練[29]；宋西正等[37]發(fā)現(xiàn)，頭盆環(huán)牽引后，患者在矯形術后疼痛程度明顯降低，這可能是因為牽引后減少了矯形術中強力撐開次數，減少了軟組織的撕裂及破壞。

4 頭盆環(huán)牽引的適應證和禁忌證

目前對頭盆環(huán)牽引的適用范圍仍存在爭議，但它對于脊柱外科諸多病例都表現(xiàn)出確切的療效。頭盆環(huán)牽引主要應用于各種嚴重的脊柱側凸或脊柱后側凸矯形中[38]，包括特發(fā)性脊柱側凸及繼發(fā)于脊髓灰質炎、脊柱結核、軟骨發(fā)育不全、神經纖維瘤[39]的脊柱畸形病例中，也可應用于不穩(wěn)定的脊柱節(jié)段的固定中，例如半椎體切除術后及前路長節(jié)段內固定物置入術后的固定中。另有學者們報道了頭盆環(huán)牽引在嚴重椎體滑脫、漏斗胸畸形[36]、侏儒癥[40]、胸腰椎骨折脫位伴下肢癱瘓[31]病例中的應用價值。Yau等[40]率先將此技術用于結核性脊柱后凸畸形的矯正中，Yu等[41]認為頭盆環(huán)牽引對于重度僵硬性結核性脊柱后凸有著良好的很好的矯形作用。Sunami和Imai[31]將頭盆環(huán)牽引用于25例胸腰椎骨折脫位伴下肢癱瘓的患者中，13例患者在僅使用頭盆環(huán)牽引下就得到了較好的下肢肌力恢復?？偨Y來看，對于各種類型的重度脊柱畸形、肺功能不全或者營養(yǎng)不良難以耐受一期手術者，或者已有神經壓迫癥狀，一期手術容易加重者，頭盆環(huán)牽引都具有極大的應用價值。

對于頭盆環(huán)牽引禁忌證，文獻報道不多。O'Brien[42]認為顱骨骨質疏松或骨盆骨質較薄、嚴重的椎管狹窄者、感染狀態(tài)、急性軟組織損傷以及脊髓內有占位性病變，是頭盆環(huán)牽引應用禁忌證。同時對于脊柱尤其是頸椎不穩(wěn)及脫位，頭盆環(huán)牽引可用于固定脊柱，但禁忌牽引，以防脊髓損傷加重。有學者報道了脊髓縱裂患者經頭盆環(huán)牽引后出現(xiàn)了神經受壓癥狀甚至截癱[43]，故認為牽引前應除外脊髓縱裂。

5 頭盆環(huán)牽引并發(fā)癥

近年來，針對頭盆環(huán)牽引的測試和改良出現(xiàn)了大量的研究工作，盡管改進的側重點不一樣，但主要目前都是為了減少頭盆環(huán)牽引并發(fā)癥。頭盆環(huán)牽引并發(fā)癥主要可以分為器械相關、神經損傷相關及其他方面[44]。

器械相關并發(fā)癥主要為頭環(huán)釘和骨盆釘的周圍感染[45,46]、釘道松動、誤置[47]等。由于髂骨翼變異，骨盆釘誤置可能損傷腹部臟器，Ransford[8]的250例患者的研究中，有4例出現(xiàn)了髂骨釘誤置入腹膜內。也有學者報道置入骨盆釘可引起髂腰肌痙攣[48]。通過加強對頭盆環(huán)牽引患者釘道的護理、傷口及時換藥及抗生素的合理使用，可以明顯降低頭環(huán)釘及骨盆釘的感染率[49]。目前隨著導航技術在術中的實時運用，骨盆釘誤置率明顯下降[7]。

神經損傷并發(fā)癥方面，由于在牽引脊柱的同時，會同時對神經根產生牽引，導致相應神經缺血損傷及牽拉物理損傷[21]。文獻報道牽引所致顱神經損傷主要包括Ⅵ、Ⅸ、Ⅹ及Ⅺ神經損傷[45]。宋西正等[37]統(tǒng)計了80例頭盆環(huán)牽引病例，其中13例出現(xiàn)了短暫性顱神經（Ⅻ及Ⅵ）麻痹癥狀，但13例顱神經并發(fā)癥患者均于放松牽引后數日內恢復正常，恢復正常后再次牽引均未再發(fā)生相應并發(fā)癥。同時有學者報道了頭盆環(huán)牽引后出現(xiàn)脊髓損傷[50]、臂叢神經麻痹（C5/C6 麻痹）[12]及喉反神經麻痹[51]。宋西正等[37]認為，牽引早期出現(xiàn)的神經功能障礙，多因為相關神經不適應牽引，放松牽引待并發(fā)癥消失后，再次牽引多不再發(fā)生相應神經功能障礙；如在牽引晚期出現(xiàn)或者中期反復出現(xiàn)的神經功能障礙，則為不能繼續(xù)牽引的指征。所以牽引過程中醫(yī)務人員需要嚴密觀察患者神經并發(fā)癥，于神經癥狀出現(xiàn)早期及時調整牽引力度可以有效避免嚴重神經損傷并發(fā)癥的發(fā)生。

其他方面，有報道稱結核性脊柱后凸畸形的患者在牽引后出現(xiàn)了體溫及血壓的波動，Hsu[12]認為這與牽拉刺激了延髓體溫及血壓控制中樞有關。文獻還報道了牽引后樞椎齒狀突缺血性壞死[52]、頸椎關節(jié)突關節(jié)退變[53]、脊柱活動度的損失[51]、自發(fā)性頸椎融合[54]及頸椎僵硬等并發(fā)癥，其發(fā)生率與頭盆環(huán)的佩戴時間呈正相關。O'Brien[4]報道的118例頭盆環(huán)牽引病例平均牽引時間為22周；Hsu[12]報道的150例頭盆環(huán)牽引病例平均牽引時間為12～24周，少數病例牽引時間超過1年；宋西正等[37]報道的76例頭盆環(huán)牽引病例平均牽引時間為8周。在保證牽引效果下盡可能縮短牽引時間是降低脊柱退變并發(fā)癥的重要因素。

隨著頭盆環(huán)牽引裝置不斷的改良和牽引經驗的積累，相對于20世紀60年代，頭盆環(huán)牽引并發(fā)癥發(fā)生率明顯降低[55]。但減免并發(fā)癥的發(fā)生依舊是學者們共同的目標。

6 其他牽引方式

Halo牽引技術，文獻報道的除了骨盆牽引，還有股骨牽引及重力牽引。Halo-股骨牽引（halo-femoral traction,HFT），是最早出現(xiàn)的Halo牽引裝置，目前因為其缺點較多而逐漸被棄用[56]。相對于頭盆環(huán)牽引，HFT牽引力度有限，矯正效率低[57]，股骨釘的感染率較高[12]；同時由于股骨釘的相對固定，患者在牽引過程中缺乏下肢運動能力，長期臥床顯著增加了褥瘡、呼吸道感染發(fā)生率及護理難度[58]；股骨牽引后患者骨質疏松性骨折風險明顯增加[59]；同時牽引后髖關節(jié)及膝關節(jié)的僵硬也是不容忽視的問題[12]。

Halo-重力牽引（halo-gravity traction,HGT）是目前運用較多的牽引裝置[16]，其利用患者自身重量為反作用力[15]，從而達到持續(xù)牽引的目的。重力牽引對于脊柱畸形矯正是一種安全、有效的非手術方法[25]。其最大優(yōu)點為此裝置沒有股骨釘或者骨盆釘，減少了釘道相關并發(fā)癥[60]；同時患者可自行調節(jié)頭部高度調節(jié)牽引力度，舒適性較佳，患者依從性相對較好[61]。與頭盆環(huán)牽引類似，患者無需長期臥床，臥床相關并發(fā)癥如褥瘡、呼吸道感染發(fā)生率明顯減少。相對于頭盆環(huán)牽引，重力牽引其主要缺點在于牽引裝置笨重龐大，患者活動能力略受限，且在俯臥或者平臥位時使用受限，故重力牽引無法在患者臥床休息時使用，不能實現(xiàn)全天24 h不間斷牽引；同時對于極重度僵硬脊柱畸形患者，重力牽引無法在矯形術中提供持續(xù)牽引[62]。而且重力牽引提供的牽引力度有限，可控性欠佳[63]，實際矯形能力有待進一步觀察。

7 總結與展望

頭盆換牽引目前在國內應用不廣泛的主要原因，一方面在于隨著公共衛(wèi)生的發(fā)展，結核病及脊髓灰質炎等感染性疾病的發(fā)生率明顯降低，同時隨著學校體檢篩查力度加大，繼發(fā)性重度僵硬性脊柱畸形的病例也在逐漸減少；另一方面，脊柱畸形患者需要很高的依從性來佩戴頭盆環(huán)牽引裝置，裝置平均佩戴時間為5個月[41]，佩戴期間對于患者外貌及生活質量的有一定影響；同時，考慮到醫(yī)院病床利用效率、住院時間等因素，很多醫(yī)師更愿意選擇堅強內固定裝置直接行矯形手術。

頭盆環(huán)作為一種古老的牽引裝置，構造簡單、價格低廉，可以給重度脊柱畸形的患者提供有效、持續(xù)、可控的矯正力度。相對于其他類型Halo牽引架，其效果可靠、并發(fā)癥少。一期頭盆環(huán)牽引可以有效地改善患者心肺功能及消化系統(tǒng)功能，降低二期矯形術中風險，提高矯正效率[7,64]，術后患者可以更早地進行康復訓練，從而達到更好的矯正效果。對于頭盆環(huán)牽引裝置的并發(fā)癥，在加強護理力度、及時依據患者癥狀調整牽引強度、合理控制牽引時間后可以得到明顯控制。目前頭盆環(huán)牽引生物力學及裝置構造還有待進一步研究，以增加其在臨床中的應用價值。進一步增加裝置的簡易度及舒適度，改進材料工藝從而減輕裝置重量、增強其磁相容性，將醫(yī)院牽引模式逐漸轉化為家庭牽引模式，都將是頭盆環(huán)牽引裝置未來的發(fā)展方向。有理由相信，頭盆環(huán)牽引裝置在重度脊柱畸形中的應用價值會越來越大。