經(jīng)椎弓根椎體內(nèi)植骨治療胸腰椎骨折的影像學(xué)觀察

劉建泉 于遠(yuǎn)洋 孔祥錄 黃寶良 王傳宇 崔成亮 高畔

經(jīng)椎弓根椎體內(nèi)植骨治療胸腰椎骨折的影像學(xué)觀察

劉建泉 于遠(yuǎn)洋 孔祥錄 黃寶良 王傳宇 崔成亮 高畔

目的 通過 38 例病例觀察椎體內(nèi)植骨的轉(zhuǎn)歸以及椎體內(nèi)植骨術(shù)對胸腰椎骨折復(fù)位術(shù)后防止矯正度丟失的作用。方法 通過術(shù)前、術(shù)后即刻、術(shù)后 12 個月隨訪時的側(cè)位 X 線片，測量傷椎前緣高度比和后緣高度比的變化，分析椎體內(nèi)植骨在傷椎形態(tài)恢復(fù)、防止矯正度丟失中的作用；通過術(shù)前、術(shù)后和隨訪時的螺旋 CT 資料，應(yīng)用 Photoshop CS 8.0 軟件中的“磁性套索”工具對不同時期的植入骨塊相對面積和骨缺損相對面積進(jìn)行測量、比較，觀察植入骨塊和骨缺損的轉(zhuǎn)歸。結(jié)果 術(shù)后 12 個月時，椎體前、后緣高度比分別降低了 0.28% ( P＝0.071 ) 和 0.17% ( P＝0.086 )，差異無統(tǒng)計學(xué)意義；植入骨塊相對面積逐漸縮小，由 34.12% 降低到 13.56%，無新生空腔；骨缺損相對面積逐漸縮小，由 18.53% 降低到 9.29%。結(jié)論 經(jīng)椎弓根椎體內(nèi)植骨可以切實有效地消除傷椎內(nèi)的空隙，恢復(fù)傷椎的結(jié)構(gòu)完整性和初始穩(wěn)定性；植入的骨粒通過誘導(dǎo)骨愈合，能夠維持傷椎的結(jié)構(gòu)完整性和力學(xué)穩(wěn)定性；椎體內(nèi)的空隙不能完全自愈。

骨折固定術(shù)，內(nèi)；假體植入；體層攝影術(shù)，X 線計算機(jī)；脊柱骨折；胸椎；腰椎

經(jīng)椎弓根椎體內(nèi)植骨是預(yù)防胸腰椎骨折后路復(fù)位、內(nèi)固定術(shù)后椎體高度再丟失的一種方法，但目前學(xué)術(shù)界對此方法的療效尚存在爭議[1]。對我科2008 年 1 月至 2012 年 12 月，采用經(jīng)椎弓根椎體內(nèi)植骨治療胸腰段脊柱骨折并資料完整的 38 例患者，進(jìn)行影像學(xué)隨訪觀察。

資料與方法

一、一般資料

本組男 23 例，女 15 例。年齡 17～51 歲，平均 39.5 歲。參照 Denis 分型[2]：爆裂型 34 例，壓縮型 4 例。致傷原因：高處墜落 26 例，交通事故 10 例，壓砸傷 2 例。其中 10 例有脊髓神經(jīng)損傷。神經(jīng)功能評分按 Frankel 分類：C 級 5 例，D 級8 例，E 級 25 例。損傷節(jié)段 T113 例，T1211 例，L119 例，L25 例。手術(shù)時間為急診到傷后 10 天之內(nèi)。

二、手術(shù)方法

全麻下進(jìn)行，取后正中切口常規(guī)暴露傷椎及其上下各一個椎體的關(guān)節(jié)突，確定椎弓根進(jìn)釘點部位，置入探針后 C 型臂透視證實無椎體定位錯誤和確定探針的在椎弓根內(nèi)的位置是否合適。然后，置入椎弓根螺釘。根據(jù)術(shù)前 CT 片椎管內(nèi)骨塊占位和程度，對占位＞1 / 3 的病例行椎管減壓，用骨刀把向后方壓迫脊髓的骨片推向前方，解除致壓因素。安裝連接棒。傷椎經(jīng)椎弓根定位，透視下導(dǎo)針尖端位于椎體塌陷一側(cè)終板前緣，距終板約 2～4 mm，拔出導(dǎo)針，直徑 4、5、6、7 mm 的系列導(dǎo)錐擴(kuò)大椎弓根骨孔，導(dǎo)錐進(jìn)入深度應(yīng)達(dá)到椎體的前柱，隨著擴(kuò)口錐直徑增大，逐漸翹撥、撐起塌陷的椎體終板。探子探明孔道的周邊無破裂，大多數(shù)病例經(jīng)復(fù)位后通過探子可感覺到空虛，將角度刮匙伸入錐體將塌陷的終板撬撥復(fù)位。將 6 mm 的植骨套管沿直徑5 mm 的導(dǎo)棒插入椎弓根骨道內(nèi)，套管進(jìn)入骨道深度約 4.5～5.0 cm，拔出導(dǎo)棒，將漏斗狀植骨器插入椎弓根隧道，事先制備的骨粒 ( 取自髂骨 ) 每次少量用金屬棒推入，隨著植入骨粒的增多，植骨器逐步后退，植骨量的多少可根據(jù)復(fù)位后撐開的多少及推入棒的阻力來確定，推入棒推入骨粒時用力不可過大。實施椎板切除減壓病例再次探查椎管是否有骨塊突入椎管。安裝橫連桿。術(shù)后臥床 2～6 周，進(jìn)行背肌鍛煉，腰部支具保護(hù) 3～4 個月。

三、X 線片測量方法

測量術(shù)前、術(shù)后即刻、術(shù)后 12 個月傷椎前后緣高度比變化。傷椎上下相鄰正常椎體前緣高度的平均值代表傷椎的正常前緣高度 A，傷椎前緣高度為 A’，傷椎的前緣高度比＝A’ / A；同樣方法計算傷椎后緣高度比。利用 SPSS 17.0 對術(shù)后和隨訪12 個月時的數(shù)值進(jìn)行配對資料 t 檢驗 ( Paired-Samples t Test，P＜0.05 ) 統(tǒng)計。

四、CT 圖像中骨塊面積和骨缺損面積的確定方法

不同組織的 CT 值不同，植骨塊是由松質(zhì)骨和皮質(zhì)骨混合的骨粒打壓而成，所以其 CT 值高于松質(zhì)骨而低于皮質(zhì)骨；骨缺損處術(shù)后早期是由血腫填充，后期是由肉芽組織填充，其 CT 值接近于軟組織，低于松質(zhì)骨。這種 CT 值的不同體現(xiàn)在照片上就是亮度的不同。利用 Photoshop 中的“磁性套索”可以對不同亮度區(qū)域進(jìn)行圈定，經(jīng)過適當(dāng)?shù)氖止ば拚?，就可以大致確定照片中骨塊面積和骨缺損面積。

五、CT 測量方法

將術(shù)后及隨訪期傷椎 CT 橫斷面資料導(dǎo)入電腦，根據(jù)定位片選擇經(jīng)過椎弓根中心的，并且平行于上終板的掃描平面，選擇經(jīng)過椎弓根中心平面的 CT 橫斷面，應(yīng)用 Photoshop CS 8.0 軟件 ( 美國 ) 打開，利用工具欄中的“磁性套索”工具測量傷椎面積 ( 椎體后緣以前的面積 )，打開“窗口”菜單中的“直方圖”菜單獲取傷椎面積像素值 a (圖1，2 )，再分別套索傷椎內(nèi)植入骨塊的面積和骨缺損的面積，用同樣的方法獲取骨塊面積的像素值b 和骨缺損面積的像素值 c (圖3～6 )，這樣，就可以獲得：植入骨塊的相對面積＝b / a，骨缺損的相對面積＝c / a。分別記錄不同時期的植入骨塊相對面積和骨缺損相對面積 ( 表2 )。

結(jié) 果

術(shù)后 12 個月 38 例獲得隨訪。術(shù)前 B、C、D 級的感覺運動評分均有明顯恢復(fù)，無死亡和神經(jīng)癥狀加重病例，未發(fā)生傷口和深部組織感染并發(fā)癥。

術(shù)前、術(shù)后及隨訪期傷椎前后緣高度比的變化見表1。隨訪期間，復(fù)位的傷椎得到很好地維持，術(shù)后椎體前、后緣高度與末次隨訪時相比，分別降低了 0.28% ( P＝0.071 ) 和 0.17% ( P＝0.086 )，此變化差異無統(tǒng)計學(xué)意義。

表1 術(shù)前、術(shù)后及隨訪期椎體前后緣高度 (±s，% )Tab.1 The ratios of anterior height and posterior height of the injured vertebral body preoperatively, postoperatively and in the follow-up (±s, % )

表1 術(shù)前、術(shù)后及隨訪期椎體前后緣高度 (±s，% )Tab.1 The ratios of anterior height and posterior height of the injured vertebral body preoperatively, postoperatively and in the follow-up (±s, % )

注：將所有病例術(shù)后 12 個月隨訪結(jié)果和術(shù)后結(jié)果相比，差異無統(tǒng)計學(xué)意義 ( P＞0.05 )Notice: The results were compared in all patients right now and at the 12 th month after the operation, and the differences were not statistically significant ( P＞0.05 )

項目 術(shù)前 術(shù)后即刻 12 個月 丟失 ( 末次隨訪 )前緣高度比值 51.82±5.68 95.07±1.73 94.89±1.44 0.0028±0.0071后緣高度比值 88.43±8.01 96.90±1.45 96.85±1.35 0.0017±0.0036

圖1 像素值結(jié)果Fig.1 The pixel value results

圖2 椎體橫截面積Fig.2 The cross-sectional area of the vertebral body

圖3 術(shù)后即刻植骨塊面積Fig.3 The area of the grafted bone block right now after the operation

圖4 術(shù)后即刻骨缺損面積1Fig.4 The area of the bone defect 1 right now after the operation

圖5 術(shù)后即刻骨缺損面積2Fig.5 The area of the bone defect 2 right now after the operation

圖6 術(shù)后 1 年植骨塊面積Fig.6 The area of the grafted bone block at 1 year after the operation

在骨缺損相對面積的記錄中，只對 9 例有明顯骨缺損的病例進(jìn)行記錄。植入骨塊面積逐漸縮小，被爬行替代，無新生空腔；骨缺損面積逐漸縮小，但不能完全自愈 ( 表2 )。植骨未進(jìn)入椎管內(nèi)。術(shù)后無 1 例發(fā)生內(nèi)固定物斷裂、骨道松動。

表2 術(shù)后及隨訪期傷椎植入骨塊相對面積和骨缺損相對面積(±s，% )Tab.2 The relative areas of the grafted bone blocks and the bone defec-ts of the injured vertebral body postoperatively and in the followup (±s, % )

表2 術(shù)后及隨訪期傷椎植入骨塊相對面積和骨缺損相對面積(±s，% )Tab.2 The relative areas of the grafted bone blocks and the bone defec-ts of the injured vertebral body postoperatively and in the followup (±s, % )

項目 例數(shù) 術(shù)后即刻 3 個月 6 個月 12 個月植入骨塊相對面積 38 34.12±6.78 28.43±7.52 23.43±6.24 13.56±6.13骨缺損相對面積 9 18.53±9.46 23.54±6.38 20.41±5.84 9.29±8.76

討 論

目前，嚴(yán)重胸腰椎骨折的常規(guī)治療方法是后路復(fù)位、減壓、椎弓根釘系統(tǒng)內(nèi)固定。但單純椎弓根釘系統(tǒng)固定遠(yuǎn)期斷釘、斷棒、螺釘松動、彎曲等并發(fā)癥高達(dá) 50%[3]，這是由于骨折部位經(jīng)椎弓根釘撐開復(fù)位后，雖然 X 線片上高度恢復(fù)，但椎體成“蛋殼”樣改變，即椎體內(nèi)松質(zhì)骨壓縮，傷椎內(nèi)存在較大空隙。此空隙如較大，將由纖維結(jié)締組織充填，難以完全骨愈合，由此造成椎體前、中柱抗壓強(qiáng)度差，致使椎弓根釘系統(tǒng)承擔(dān)較大應(yīng)力。以至發(fā)生螺釘松動、斷釘、斷棒以及遠(yuǎn)期椎體高度的丟失、椎管容積減少、Cobb’s 角增大、后凸畸形，從而出現(xiàn)新的神經(jīng)損害或原有神經(jīng)損害加重。

法國學(xué)者 Daniaux 于 1986 年首先報道經(jīng)椎弓根植骨以改善胸腰椎骨折后路減壓、內(nèi)固定術(shù)后椎體高度再丟失。以后，有很多文獻(xiàn)支持此觀點[4-5]。據(jù)我們觀察，胸腰椎壓縮或爆裂骨折多為 Danis I B、II B 型，即骨折僅累及上終板，而累及下終板的I C、II C 型和上下終板均累及的 I A、II A 型很少見。本組 38 例中，B 型 37 例，A 型 1 例，C 型0 例。劉團(tuán)江[6]報道的 32 例中全是 B 型。B 型骨折經(jīng)復(fù)位后，其椎體內(nèi)的空隙絕大多數(shù)位于椎體前中柱的中上部，恰好位于椎弓根平面，從而為“經(jīng)椎弓根植骨”這一術(shù)式提供了解剖學(xué)上的可能性。

經(jīng)椎弓根往椎體內(nèi)植入顆粒狀松質(zhì)骨，填充了傷椎復(fù)位后“蛋殼”樣空隙，改善了其生物力學(xué)性質(zhì)，在植骨充分的情況下能即時獲得與正常椎體相似的強(qiáng)度。尹知訓(xùn)等[7]的生物力學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)椎弓根椎體內(nèi)植骨可恢復(fù)骨折椎體的最大抗壓強(qiáng)度，有強(qiáng)化骨折椎體的作用。王驊等[8]的生物力學(xué)研究顯示，骨折后椎體的軸向剛度和強(qiáng)度分別是正常椎體的 67% 和 62%；而經(jīng)過椎體內(nèi)自體骨植骨后軸向剛度和強(qiáng)度分別提高到正常椎體的 84% 和 81%。從而，經(jīng)過椎體內(nèi)植骨的傷椎重新獲得了結(jié)構(gòu)上的完整性和力學(xué)上的初始穩(wěn)定性，可以有效地減輕椎弓根螺釘系統(tǒng)所承受的負(fù)荷，預(yù)防螺釘松動、斷釘、斷棒以及遠(yuǎn)期椎體高度的丟失、Cobb’s 角增大等并發(fā)癥的發(fā)生。在本組病例中，術(shù)后 12 個月時，椎體前、后緣的高度比術(shù)后即刻僅降低了 0.28% 和0.17%，無內(nèi)固定失敗病例。

植入的自體松質(zhì)骨粒易于誘導(dǎo)骨融合，促進(jìn)骨愈合，且無組織反應(yīng)問題，不易漏出椎體，是理想的植骨方法。關(guān)于經(jīng)椎弓根椎體內(nèi)植骨轉(zhuǎn)歸的文獻(xiàn)報道較少，臨床文獻(xiàn)一般認(rèn)為植入骨經(jīng)過“爬行替代”過程達(dá)到骨愈合，這一過程對松質(zhì)骨來說需要6 個月至 1 年，而皮質(zhì)骨則需要更長的時間。T?gil等[9]對術(shù)后 18～20 個月取出內(nèi)固定的患者同時行植入自體骨部位活檢，發(fā)現(xiàn)植入骨不完全融合，但未影響校正丟失及臨床效果。這與本實驗觀察結(jié)果一致。根據(jù)我們對術(shù)后傷椎 CT 橫斷面的動態(tài)觀察，植入的自體骨粒在術(shù)后 12～18 個月縮小到原始面積的26%～41%，被質(zhì)地均勻的新生松質(zhì)骨爬行替代；而在部分病例，因行單側(cè)經(jīng)椎弓根椎體內(nèi)植骨和 ( 或 )初始植骨量不足，傷椎內(nèi)殘留部分骨缺損。造成這種骨缺損的原因有兩種，一是傷椎撐開復(fù)位后壓縮的骨小梁未恢復(fù)而形成的骨缺損，二是經(jīng)椎弓根的植骨通道內(nèi)未植骨而形成的骨缺損。我們發(fā)現(xiàn)，約在術(shù)后 3～6 個月傷椎內(nèi)的骨缺損面積會一過性的增加，增加的程度大約在 29% 左右，這是由于在血管化過程中死骨被吸收所致。約在術(shù)后 12～19 個月，骨缺損面積縮小到原來的 45%～75%，說明傷椎內(nèi)的骨缺損可以部分自愈，但術(shù)后 12 個月時，骨缺損仍然無法完全愈合。在臨床上，存在骨缺損的傷椎有內(nèi)固定失敗或去除內(nèi)固定后再塌陷的風(fēng)險。

結(jié)論：( 1 ) 經(jīng)椎弓根椎體內(nèi)植骨可以切實有效地消除傷椎內(nèi)的空腔，恢復(fù)傷椎的結(jié)構(gòu)完整性和初始穩(wěn)定性；( 2 ) 植入的自體松質(zhì)骨粒通過誘導(dǎo)骨愈合，能夠維持傷椎的結(jié)構(gòu)完整性和力學(xué)穩(wěn)定性；( 3 ) 植骨時盡量經(jīng)雙側(cè)椎弓根植骨，并保證椎弓根通道內(nèi)也要充分植骨，以保證足夠的植骨范圍和植骨量，徹底消滅傷椎內(nèi)的空隙。

不足：( 1 ) 在選擇 CT 層面時，雖然選擇的標(biāo)準(zhǔn)為經(jīng)過椎弓根中心的影像，但操作的誤差和患者體位的變化并無法保證每次選定的層面絕對一致；( 2 )應(yīng)用“像素法”測量面積時，植骨粒團(tuán)塊和骨缺損邊界本身不規(guī)則，應(yīng)用“磁性套索”工具套索時，難免受到手工操作的影響，精確度有限，只能一定程度上代表面積變化的趨勢；( 3 ) 本組病例中，植骨后傷椎內(nèi)仍有骨缺損的病例數(shù)少，對骨缺損變化無法進(jìn)行統(tǒng)計分析，僅進(jìn)行描述性分析；( 4 ) 隨訪時間較短，病例數(shù)少，沒有取出內(nèi)固定物后的病例的觀察。

[1] Alanay A, Acaroglu E, Yazici M, et al. Short-segment pedicle instrumentation of thoracolumbar burst fractures: does transpedicular intracorporeal grafting prevent early failure? Spine, 2001, 26(2):213-217.

[2] 劉志雄. 骨科常用診斷分類方法和功能結(jié)果評定標(biāo)準(zhǔn). 北京:北京科技出版社, 2005: 174-177.

[3] Butt MF, Farooq M, Mir B, et al. Management of unstable thoracolumbar spinal injuries by posterior short segment spinal fixation. Int Orthop, 2007, 31:259-264.

[4] Leferink VJ, Zimmerman KW, Veldhuis EF, et al. Thoracolumbar spinal fractures: radiological results of transpedicular fixation combined with transpedicular cancellous bone graft and posterior fusion in 183 patients. Eur Spine J, 2001 Dec, 10(6):517-523.

[5] 李利, 史亞民, 侯樹勛, 等. 經(jīng)椎弓根椎體內(nèi)植骨與后外側(cè)植骨治療胸腰椎爆裂骨折的影像學(xué)比較. 中華外科雜志, 2011, 49(02):1-4.

[6] 劉團(tuán)江, 郝定均, 王曉東, 等. 胸腰段骨折椎弓根釘復(fù)位固定術(shù)后骨缺損的CT研究. 中國矯形外科雜志, 2003, 11(10): 678-679.

[7] 尹知訓(xùn), 丁紅梅, 靳安民, 等. 胸腰椎骨質(zhì)疏松壓縮性骨折經(jīng)椎弓根植骨的生物力學(xué)研究. 中國臨床解剖學(xué)雜志, 2008, 26(2):196-198.

[8] 王驊. 經(jīng)椎弓根植骨治療腰椎骨折的生物力學(xué)研究. 揚州: 揚州大學(xué), 2007.

[9] T?gil M, Johnsson R, Str?mqvist B, et al. Incomplete incorporation of morselized and impacted autologous bone graft: a histological study in 4 intracorporally grafted lumbar fractures. Acta Orthop Scand, 1999, 70(6):555-558.

( 本文編輯：馬超 )

Imaging observation of transpedicular intracorporeal grafting in the treatment of thoracolumbar fractures

LIU Jian-quan, YU Yuan-yang, KONG Xiang-lu, HUAGN Bao-liang, WANG Chuan-yu, CUI Cheng-liang, GAO Pan. Department of Orthopaedics, Liangxiang Hospital, Yanjing Medical College, Capital Medical University, Beijing, 102401, PRC

ObjectiveTo observe the prognosis of intracorporeal grafting and its effects in preventing the loss of correction after the reduction of thoracolumbar fractures in 38 cases.MethodsThe ratios of anterior height and posterior height of the injured vertebral body were measured based on the lateral X-ray flms preoperatively, immediate after the surgery and at the 12th month after the operation. The effects of intracorporeal grafting were analyzed in promoting the recovery of the morphology of the injured vertebral body and preventing the loss of correction. Based on the spiral computed tomography ( CT ) results preoperatively, postoperatively and in the follow-up, the relative areas of the grafted bone blocks and the bone defects were measured and compared at different times with the Magnetic Lasso tool in the software of Photoshop CS 8.0, and the prognoses of the grafted bone blocks and the bone defects were observed.ResultsAt the 12th month after the operation, the ratios of anterior height and posterior height of the injured vertebral body were decreased by 0.28% ( P=0.071 ) and 0.17% ( P=0.086 ) respectively, and no statistical differences were found. The relative area of the grafted bone blocks was reduced gradually from 34.12% to 13.56%, without new cavities. The relative area of the bone defects was reduced gradually from 18.53% to 9.29%.ConclusionsTranspedicular intracorporeal grafting can effectively eliminate the space and restore the structural integrity and initial stability of the injured vertebral body. The bone healing which is grafted in the vertebral body can maintain the structural integrity and mechanical stability of the injured vertebral body. The bone cavities cannot completely heal naturally .

Fracture fxation, internal; Prosthesis implantation; Tomography, X-ray computed; Spinal fractures; Thoracic vertebrae; Lumbar vertebrae

10.3969/j.issn.2095-252X.2014.01.009

R683.2, R445

102401 北京，首都醫(yī)科大學(xué)燕京醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院良鄉(xiāng)醫(yī)院

2013-02-27 )