腰椎后路釘棒內(nèi)固定術后內(nèi)固定斷裂危險因素

王 鵬(綜述)，金格勒(審校)

(新疆醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院外科(VIP)二病區(qū)，烏魯木齊 830054)

椎弓根螺釘內(nèi)固定術可為脊柱(特別是后柱)提供堅強的可靠的支撐，有利于脊柱的骨性融合，廣泛應用于脊柱創(chuàng)傷、畸形及退行性變等疾病的治療，但在取得良好療效的同時，也出現(xiàn)了一些并發(fā)癥，其中內(nèi)固定裝置斷裂由于其影響固定效果且取出困難，必須引起足夠的重視。胸、腰椎椎弓根螺釘系統(tǒng)內(nèi)固定術后斷釘發(fā)生率文獻報道不一，國內(nèi)為1.4%～20.6%，國外為3%～7%[1-3]。實際臨床中，椎弓根螺釘?shù)臄噌敗喟舳鄶?shù)是在取釘時發(fā)現(xiàn)的，故上述數(shù)據(jù)可能低估了實際發(fā)生率。該文回顧近年來此方面的相關文獻，以全面了解內(nèi)固定斷裂的危險因素進而加以預防，從而提高手術療效，減少醫(yī)患糾紛，更好地指導臨床實踐。

1 內(nèi)固定選擇不當

內(nèi)固定物選擇不當是造成術后內(nèi)固定斷裂的重要危險因素。醫(yī)師術前應根據(jù)影像學資料提前了解椎弓根個體差異，合理選擇內(nèi)固定物，考慮的因素包括椎弓根螺釘長度和直徑、固定節(jié)段長度、固定棒直徑等。螺釘過長則螺桿與螺紋交界處承受應力過大，易致螺釘斷裂；過短則螺釘對骨質(zhì)把持較差，術后易發(fā)生松動；螺釘過粗容易破壞椎弓根結(jié)構(gòu)影響固定強度；過細則螺釘剛度不足，易發(fā)生斷裂。內(nèi)固定物的牢固程度很大程度上取決于內(nèi)固定物的剛度，而增加固定結(jié)構(gòu)的直徑是增加剛度的有效措施，Rohlmann等[4]研究表明，鈦固定棒直徑由3 mm增加至7 mm時，彎曲剛度增加約30倍，直徑增加至10 mm時，彎曲剛度進一步增加至約150倍；但隨著固定物剛度增加，局部應力也相應增加，增大了椎弓根螺釘斷裂的危險性。目前脊柱內(nèi)固定物剛度普遍較高，因此選擇內(nèi)固定器械時需權衡機械強度與折斷風險。另外，當固定節(jié)段過長時，椎弓根螺釘承受應力也相應增加，術后斷裂風險增加，同時在固定鄰近節(jié)段椎間盤載荷明顯增加，退變隨之明顯加快[5]。

內(nèi)固定物的設計與制造水平也影響術后內(nèi)固定可靠程度。國內(nèi)部分文獻報道,腰椎后路釘棒內(nèi)固定術后內(nèi)固定斷裂發(fā)生率高達20.6%，雖不能排除術者操作技能因素，但也與部分生產(chǎn)廠家加工工藝與設計缺陷有關，導致內(nèi)固定裝置強度和抗疲勞性不足[2]。朱敦延等[6]報道，發(fā)生斷裂的均為DickⅡ型椎弓根螺釘裝置，而德國Socan公司、美國AST公司和法國Scientx公司的進口螺釘則較少發(fā)生斷裂。

2 內(nèi)固定置入技術缺陷

內(nèi)固定置入技術缺陷在臨床實踐中主要是椎弓根螺釘置入技術的缺陷，手術成功的關鍵在于螺釘必須沿椎弓根軸線方向的狹小骨性管道植入，但因椎弓根解剖復雜，毗鄰結(jié)構(gòu)重要，往往導致植入位置不佳，可直接引起術后內(nèi)固定系統(tǒng)失效甚至斷裂。椎弓根螺釘置入的要素包括進釘點、植入深度、水平面進釘角、矢狀面進釘角等參數(shù)[7]。選擇進釘點時，最基本的定位方法是利用椎體自身解剖標志，目前腰部椎弓根進釘點選擇有多種定位方法，較為常用的是AO法，該法將經(jīng)橫突中點的水平線和經(jīng)小關節(jié)外側(cè)緣的垂直切線的交點作為腰椎椎弓根的進釘點[8]。關于椎弓根螺釘置入深度，生物力學研究表明，將椎弓根螺釘鉆至椎體前緣皮質(zhì)下時可獲得較高的把持力，但實際手術時出于安全考慮，多數(shù)學者認為置釘深度以釘?shù)篱L度80%為宜[9]。而對于腰椎椎弓根釘?shù)倪M釘角度，通常認為在水平面上L1以內(nèi)聚5°～10°、向下逐漸增加至L5為15°～20°為宜，在矢狀面上以釘?shù)榔叫杏谧刁w終板或與棘上韌帶呈90°為宜[8]。近年來，計算機輔助導航定位技術的使用避免了反復穿刺引起的椎弓根結(jié)構(gòu)破壞，使椎弓根穿刺及置釘成功率明顯提高，成為今后脊柱外科的發(fā)展趨勢之一。通過準確地植入椎弓根螺釘，可以較好地保持固定強度，防止異常的應力集中，減少內(nèi)固定裝置的斷裂。

3 植骨融合效果欠佳

目前對于腰椎內(nèi)固定節(jié)段術后載荷承擔的生物力學研究已較為深入。由于脊柱解剖學特點，患者術后內(nèi)固定松動和斷釘/棒多發(fā)生在胸腰段，胸腰段是胸椎與腰椎的過渡區(qū)，胸推后突與腰推前突兩曲度在此銜接，軀干活動與負重應力集中于此。與胸腰段相比，腰椎后路釘棒內(nèi)固定術后內(nèi)固定裝置斷裂發(fā)生率較低，但由于腰椎特別是下腰椎具有獨特的解剖與運動特點，如與脊柱其他節(jié)段相比，腰椎關節(jié)突關節(jié)面為矢狀面方向，限制了腰椎的軸向旋轉(zhuǎn)運動，而前屈與后伸的活動范圍與脊柱其他節(jié)段比較也具有統(tǒng)計學意義，活動與負重載荷較大，局部應力相對集中[10-11]。經(jīng)過定量測量發(fā)現(xiàn)，在標準腰椎后路內(nèi)固定術后，由生理結(jié)構(gòu)與內(nèi)固定結(jié)構(gòu)共同承擔各方向的力和力矩，無論是前屈、后伸，還是軸向扭轉(zhuǎn)運動，前柱結(jié)構(gòu)都承擔了相當部分的載荷分布，只有側(cè)屈運動時載荷以內(nèi)植物承擔為主，由此可見前柱結(jié)構(gòu)的完整性和穩(wěn)定性在防止內(nèi)固定術后斷裂中起著重要作用[12]。在腰椎，通常增強前柱穩(wěn)定性的方法主要是椎體融合，常見的是單純植骨融合與椎間融合器融合，多篇文獻報道上述兩種融合方法效果相近[13-15]。判斷融合效果的有效指標是觀察椎體間是否實現(xiàn)骨性融合，要實現(xiàn)上述目標需同時滿足有效的固定、適宜的生物應力刺激以及良好的成骨活性，而當上述條件有一個或多個不具備時即會導致融合緩慢甚至不融合，進而可能導致內(nèi)固定失敗。例如,剛度過高的固定棒、融合器以及前方內(nèi)固定等，都會造成應力遮擋，影響融合效果，成為術后內(nèi)固定斷裂的危險因素[16]。另外，為增強內(nèi)固定效果，側(cè)后方植骨融合、前路雙柱固定以及前后路聯(lián)合固定等手術在實施前需嚴格評價其適應證，除了考慮費用、風險、手術創(chuàng)傷增加等因素，也應仔細評價是否可能影響融合效果而不宜采用[17-19]。

關于后路內(nèi)固定橫向連接桿的使用，有學者認為橫向連接桿可明顯消除后路短節(jié)段內(nèi)固定后的“四連桿”效應，增強前柱穩(wěn)定性，并增強內(nèi)固定裝置的抗疲勞穩(wěn)定性，從而有利于椎體融合，減少內(nèi)固定斷裂風險[20-21]。但橫向連接桿在臨床使用中也暴露出諸如術后腦脊液漏及遲發(fā)感染發(fā)生率增加等弊端，故在臨床實踐中對于橫向連接桿的使用與否應在權衡上述利弊后決定[22]。

4 術后功能鍛煉不當

后路內(nèi)固定術后載荷在腰椎各部位的分布與術前是明顯不同的，研究發(fā)現(xiàn)，在術后活動時，內(nèi)固定節(jié)段屈伸運動的載荷主要由前柱諸結(jié)構(gòu)分擔，側(cè)屈及扭轉(zhuǎn)運動時則有相當一部分載荷通過內(nèi)植物傳導[12]。加之腰椎負重較大、活動較多，故術后功能鍛煉不當也是后路釘棒內(nèi)固定術后內(nèi)固定疲勞斷裂的危險因素之一。多篇文獻提到患者術后在頻繁屈伸腰部、斗毆、過早過度負重、劇烈運動等情況下，內(nèi)固定斷裂風險增高[1-2,5-6]。術后正確佩戴腰圍可限制導致內(nèi)固定局部應力過度增加的異?；顒?，早期部分負重直至融合節(jié)段取得骨性融合，可顯著降低術后釘棒斷裂的風險。目前通常認為術后應堅持佩戴腰圍至少3個月。

此外，肥胖可能是導致后路內(nèi)固定術后內(nèi)植物斷裂的危險因素之一，除了導致內(nèi)固定裝置載荷增加引起斷裂，還可加快術后鄰近節(jié)段椎間盤退變，此外，由于肥胖患者術中暴露困難，造成組織過度剝離和相關結(jié)構(gòu)誤傷的風險，可能會影響融合速度與效果[23]。但肥胖與內(nèi)固定斷裂的具體關系尚未見文獻報道，仍有待于進一步研究。

5 內(nèi)植物取出過遲

內(nèi)固定物發(fā)生斷裂時，部分患者可有明顯感覺，如術后搬運重物或劇烈活動時腰部出現(xiàn)斷裂聲、術后運動時腰痛、腰椎固定區(qū)域出現(xiàn)畸形等，但多數(shù)患者內(nèi)固定裝置斷裂系內(nèi)固定物取出時首次發(fā)現(xiàn)，且對于術后慢性腰痛患者也難以回憶出真正的斷裂時間，故無法明確定義內(nèi)植物取出過遲。多數(shù)情況下內(nèi)固定斷裂系內(nèi)固定材料長期累積疲勞所致，故可以推測，后路釘棒系統(tǒng)內(nèi)固定術后內(nèi)植物松動或斷裂發(fā)生于患者正常負重并活動后，此前發(fā)生內(nèi)固定物斷裂的可能性不大。宋富立等[24]統(tǒng)計椎弓根螺釘斷裂發(fā)生時間為術后18～85個月，故建議術后9～12個月椎體獲得骨性融合后取出椎弓根螺釘內(nèi)固定系統(tǒng)。由于釘棒斷裂的發(fā)生危險常常被忽視，導致內(nèi)固定取出術中發(fā)現(xiàn)內(nèi)固定裝置斷裂的情況屢有發(fā)生，所以術前重新拍攝正側(cè)位X線片對于預測可能存在的隱匿性內(nèi)固定斷裂是非常有價值的。

此外，后路內(nèi)固定術后內(nèi)植物長期存留體內(nèi)，可引起固定節(jié)段的骨質(zhì)疏松以及鄰近節(jié)段的椎間盤退變加速，而骨質(zhì)疏松可能是內(nèi)固定斷裂的危險因素，具體將在下文討論。綜上所述，多數(shù)文獻建議椎弓根螺釘系統(tǒng)在內(nèi)固定術后不宜長期存留體內(nèi)，原則上應適時行二次手術取出，但二次手術也存在一定手術風險，如患者無明顯不適，亦可觀察隨訪。

6 骨質(zhì)疏松

骨質(zhì)疏松癥在年老手術患者中非常常見。后路釘棒內(nèi)固定系統(tǒng)穩(wěn)定性主要來自椎弓根螺釘對椎弓根骨質(zhì)的把持，而在骨質(zhì)疏松癥患者，由于骨密度的降低，骨小梁變薄，螺釘?shù)陌殉至γ黠@下降，可直接降低螺釘?shù)妮S向抗拔出力[25]。骨質(zhì)疏松時椎弓根螺釘可因為切割骨質(zhì)而造成微動，進而因反復微動導致螺釘松動甚至疲勞斷裂。有研究指出，骨密度下降的患者，內(nèi)固定失敗發(fā)生率明顯增高，所以可認為骨質(zhì)疏松癥是后路釘棒內(nèi)固定術后斷裂的危險因素之一[26]。

術前觀察腰椎正位X線片可直接觀察骨骼密度和形態(tài)，推測骨質(zhì)疏松的程度，是骨質(zhì)疏松癥診斷的重要手段之一。骨質(zhì)疏松癥患者在X線片下可見骨密度減低，骨小梁模糊、變細以及減少，骨皮質(zhì)變薄，嚴重者椎體高度降低，大體外觀可呈楔形，有時可見雙凹變形[27]。但上述診斷方法對于早期骨質(zhì)疏松癥診斷靈敏度欠佳，只用于定性診斷，目前臨床上多采用雙能X線骨密度儀，結(jié)合血清甲狀旁腺激素、腰椎CT和腰椎正側(cè)位X線片提高對骨質(zhì)疏松癥的診斷率，從而更好地預測內(nèi)固定裝置的斷裂[28]。為防止骨質(zhì)疏松患者椎弓根螺釘固定失敗，目前主要采取釘?shù)缽娀吐葆敻倪M等措施，前者如骨水泥釘?shù)缽娀笳呷缗蛎浡葆數(shù)膽玫萚29]。

7 小 結(jié)

腰椎后路釘棒系統(tǒng)內(nèi)固定術由于能對椎體提供可靠的支撐并維持復位的效果，廣泛應用于脊柱外科，但隨之而來的術后內(nèi)固定斷裂等并發(fā)癥也時有發(fā)生。腰椎后路釘棒系統(tǒng)內(nèi)固定術后內(nèi)固定斷裂的發(fā)生機制十分復雜，內(nèi)固定選擇不當、內(nèi)固定置入技術缺陷、植骨融合效果欠佳、術后功能鍛煉不當、肥胖、內(nèi)固定取出過遲以及骨質(zhì)疏松等均是術后內(nèi)固定斷裂的危險因素。隨著研究的深入，可能還會發(fā)現(xiàn)新的危險因素。醫(yī)務工作者通過認識這些危險因素并對其充分重視，可預測術后內(nèi)固定裝置斷裂的風險，并通過預防手段降低內(nèi)固定斷裂的發(fā)生率；患者通過認識上述危險因素對預后的影響，可適當調(diào)整功能鍛煉的強度與方法，及與患者配合有關的危險因素，并將手術期望值調(diào)整至理性水平，減少醫(yī)患糾紛的發(fā)生，營造良好的醫(yī)患關系。

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