特發(fā)性脊柱側(cè)凸胸椎平背畸形相關(guān)矯形技術(shù)進(jìn)展

張國瑩(綜述)，張永剛(審校)

(中國人民解放軍總醫(yī)院骨科，北京 100853)

特發(fā)性脊柱側(cè)凸是一種三維脊柱畸形，其發(fā)病原因尚不明確，治療的主要手段是通過手術(shù)進(jìn)行脊柱矯形、固定和融合。矯形的目標(biāo)包含冠狀面?zhèn)韧沟某C正，矢狀面生理曲線的恢復(fù)以及水平面的椎體去旋轉(zhuǎn)。胸椎平背畸形在特發(fā)性脊柱側(cè)凸患者中十分常見，是一種典型的矢狀面畸形，表現(xiàn)為胸椎后凸角度減小，甚至在頂椎附近出現(xiàn)局部的前凸畸形，對胸廓容積造成影響，并可導(dǎo)致脊柱矢狀面的失衡。近年來，對于平背畸形的認(rèn)識越來越深入，各種矯形理論和技術(shù)以及不斷改進(jìn)的矯形器械，對此類畸形的矯形效果有怎樣的影響，綜述如下。

1 特發(fā)性脊柱側(cè)凸患者胸椎平背畸形的特點(diǎn)及臨床意義

正常胸椎有20°～40°的生理性后凸。胸椎后凸角度對保持胸廓容積，維持脊柱矢狀面的平衡具有重要意義。胸椎平背畸形是特發(fā)性脊柱側(cè)凸患者中一種典型的矢狀面畸形，脊柱胸段呈現(xiàn)后凸不足甚至前凸畸形。Dickson等[1]認(rèn)為，矢狀面畸形在特發(fā)性脊柱側(cè)凸的發(fā)生、發(fā)展中起重要作用，胸椎的相對前凸趨勢是特發(fā)性脊柱側(cè)凸發(fā)生的始動因素，早于側(cè)凸畸形和旋轉(zhuǎn)畸形出現(xiàn)。脊柱前方結(jié)構(gòu)的過度生長，導(dǎo)致胸椎后凸不足，并可促使側(cè)凸角度進(jìn)展。

Lenke分型增加了矢狀面的參數(shù)修正，引起了對側(cè)凸矢狀面畸形的重視。該分型通過測量T5～T12矢狀面的角度，將畸形分為后凸過度(>40°)、正常后凸(10°～40°)和后凸不足(<10°)，但是這并不能充分反映胸彎頂椎附近的矢狀面畸形情況。胸椎后凸角度不足問題存在于許多特發(fā)性脊柱側(cè)凸患者中，在主胸彎畸形的頂椎處更加明顯，甚至局部出現(xiàn)前凸畸形。頂椎區(qū)相對前凸的特點(diǎn)在普通側(cè)位像中無法完全顯示清楚，曾有人參照頂椎的旋轉(zhuǎn)程度，拍攝出“真?zhèn)任弧毕駚磉M(jìn)一步顯示畸形的真實(shí)情形[2]。近來應(yīng)用三維重建技術(shù)進(jìn)一步證實(shí)了頂椎區(qū)域前凸的減少，并能清楚地反映胸彎與脊柱其他部分之間的整體關(guān)系[3]。

維持正常的胸椎生理性后凸，無論是對于脊柱的矢狀面平衡，還是患者的心肺功能都有重要意義。研究顯示，胸椎后凸角與患者的肺功能具有相關(guān)性，當(dāng)胸椎后凸角度<10°時，肺功能水平下降，胸椎后凸角度>40°時，肺功能水平相應(yīng)提高[4]。另外，Lenke1型患者進(jìn)行選擇性胸彎融合時，恢復(fù)胸椎后凸角度可以使腰椎前凸的角度獲得自發(fā)矯正，反過來如果出現(xiàn)胸椎后凸角度丟失，那么腰椎的前凸角度將隨之減小，兩者存在相關(guān)性[5-6]。胸椎后凸角度的丟失同樣會引起頸椎前凸代償性減小[7]。為了選擇最佳的手術(shù)方案，需要對特發(fā)性脊柱側(cè)凸患者在三個平面的畸形充分進(jìn)行分析，綜合考慮臨床表現(xiàn)和影像學(xué)特點(diǎn)。軀干外觀的畸形包括冠狀面的失代償、軀干的側(cè)方偏移、雙肩的不等高、胸肋的獅背畸形以及腰部的突起。軸位旋轉(zhuǎn)畸形通常是患者眼里最主要的畸形，其與頂椎的相對前凸或絕對前凸有關(guān)，在進(jìn)行去旋轉(zhuǎn)操作時必須注意對矢狀面后凸角度的影響。

2 不同器械對矯正胸椎平背畸形的作用

不同的器械對保持和恢復(fù)胸椎后凸的作用不同。早期的Harrington系統(tǒng)和Luque系統(tǒng)并不具有三維矯形能力，只是通過直接或間接的撐開作用進(jìn)行畸形的矯正，結(jié)果常常是矢狀面曲度的進(jìn)一步丟失。

近年來，廣泛應(yīng)用的CD矯形系統(tǒng)和椎弓根釘棒系統(tǒng)均屬于三維矯形系統(tǒng)，兩者的冠狀面矯形能力均明顯勝過以往的矯形器械系統(tǒng)。不過，最近不少研究顯示，椎弓根釘棒矯形系統(tǒng)容易導(dǎo)致胸椎后凸角度丟失，從而加重平背畸形[8-9]。椎弓根釘技術(shù)與鉤子器械相比，術(shù)后的胸椎后凸角度有差異(17° vs 26°)；椎弓根釘與釘鉤混合器械對比的結(jié)果相似，術(shù)后胸椎后凸角度的丟失存在差異 (10° vs 3°)[8,10]。通常認(rèn)為，特發(fā)性脊柱側(cè)凸形成的原因是前柱的相對過度生長，因此在矯形過程中，如果沒有延長后柱，將導(dǎo)致脊柱的前凸加重。椎弓根釘技術(shù)在脊柱冠狀面和水平面上具有更大的矯形能力，可能是其造成更多后凸丟失的原因[11]。

椎弓根釘棒系統(tǒng)對胸椎后凸角度的影響仍有爭議。Suk等[12]研究顯示，使用椎弓根釘棒系統(tǒng)可以使胸椎后凸不足問題得到矯正，使用椎弓根釘棒系統(tǒng)矯正平背畸形時，均使用粗棒，可能是其具有更佳的矢狀面矯形能力的原因。另有研究顯示，棒的直徑在矯正矢狀面畸形時有重要影響，使用細(xì)棒順應(yīng)性大，容易出現(xiàn)屈服現(xiàn)象，術(shù)后容易出現(xiàn)胸椎后凸角度丟失[13]。生物力學(xué)研究顯示，隨著棒的直徑增加，矯形過程中所受到的反向阻力也相應(yīng)增加[14]。因而如果患者術(shù)前存在平背畸形，建議術(shù)中使用直徑>6.0 mm的鈦棒，甚至使用鋼棒，并且進(jìn)行充分預(yù)彎，以減小矢狀面的矯形丟失。另外，術(shù)中使用長尾螺釘進(jìn)行矯形更利于恢復(fù)胸椎后凸[15]。

3 術(shù)中矯形技術(shù)對矯正胸椎平背畸形的作用

目前更多地使用椎弓根釘系統(tǒng)進(jìn)行后路矯形，不同的術(shù)中矯形技術(shù)，對胸椎平背畸形的矯形效果具有差異。

傳統(tǒng)的壓棒技術(shù)要求先把凹側(cè)棒過度彎曲，而凸側(cè)折彎程度應(yīng)當(dāng)小一些。凹側(cè)棒首先置入并旋轉(zhuǎn)至有助于胸椎后凸的最佳位置。置入凸側(cè)棒并同時在頂椎附近壓棒以進(jìn)行去旋轉(zhuǎn)。將尾側(cè)的中立椎固定，向頭側(cè)每一個椎體順次做去旋轉(zhuǎn)操作，以使每一椎體獲得最佳的去旋轉(zhuǎn)。根據(jù)需要進(jìn)行選擇性撐開和加壓，以調(diào)整冠狀面和矢狀面的力線。

平移技術(shù)要求使用長尾螺釘，這樣容易植入連接棒，首先預(yù)彎雙棒，安置時調(diào)整好棒的旋轉(zhuǎn)角度，首先鎖定頭端螺釘，再逐漸交替擰緊各個螺釘?shù)穆菽敢允沟脧?fù)位的力量均勻分散在每個固定的螺釘上。相對于傳統(tǒng)的壓棒技術(shù)，平移技術(shù)更利于恢復(fù)胸椎的后凸角度[16-17]。

直接去旋轉(zhuǎn)術(shù)利用其去旋轉(zhuǎn)裝置通過椎弓根螺釘直接作用于椎體，顯示了更強(qiáng)的去旋轉(zhuǎn)能力和冠狀面矯形能力，但是在恢復(fù)胸椎后凸方面，同壓棒去旋轉(zhuǎn)技術(shù)相比并無優(yōu)勢，甚至?xí)又仄奖郴蝃18-19]。

近年來出現(xiàn)的共平面排列技術(shù)與傳統(tǒng)的壓棒去旋轉(zhuǎn)技術(shù)相比，共平面排列技術(shù)更有利于恢復(fù)正常的胸椎后凸。共平面排列技術(shù)是在植入所有螺釘后，尾端連接特制管筒，首先將管筒的尾端用鋼棒串聯(lián)起來，形成一個旋轉(zhuǎn)軸，再將另一根鋼棒串聯(lián)進(jìn)去并逐漸向下滑向螺釘，完成整體矯形和去旋轉(zhuǎn)過程[20-21]。

4 不同的手術(shù)入路和方式對矯正胸椎平背畸形的作用

不同的手術(shù)入路對脊柱矢狀面曲線產(chǎn)生不同影響，前方入路似乎更有利于恢復(fù)胸椎后凸[22-23]。前路融合術(shù)通過椎間盤切除和加壓可以短縮前柱，對于矯正脊柱旋轉(zhuǎn)和恢復(fù)胸椎后凸至關(guān)重要，尤其是在胸彎頂椎附近。但是前路手術(shù)難免直接干擾肺功能，如果使用胸腔鏡進(jìn)行手術(shù)，損傷相對較小，對肺功能可以起到保護(hù)作用，但是手術(shù)時間相對較長，手術(shù)難度較高，學(xué)習(xí)曲線較長。在學(xué)習(xí)曲線的最初階段，胸腔鏡前路矯形手術(shù)并發(fā)癥的發(fā)生率很高。另外，嚴(yán)重特發(fā)性脊柱側(cè)凸畸形常伴有不同程度的肺功能下降，決定前路手術(shù)時應(yīng)當(dāng)具體考慮每個病例的手術(shù)時機(jī)、風(fēng)險(xiǎn)以及前路切開術(shù)或胸腔鏡手術(shù)可能發(fā)生的并發(fā)癥。

后路手術(shù)依賴延長脊柱后方結(jié)構(gòu)來恢復(fù)后凸，這需要對后柱進(jìn)行充分松解。對椎體進(jìn)行節(jié)段性松解的作用是在進(jìn)行頂椎去旋轉(zhuǎn)操作時，使脊柱后柱長度能夠改變，使后柱得以延長。早期的后路手術(shù)由于對矢狀面畸形的認(rèn)識不足和重視不夠，以及矯形器械和技術(shù)不夠成熟，使得后路手術(shù)恢復(fù)胸椎后凸的效果不如前路手術(shù)。Betz等[24]的研究顯示，后路手術(shù)的60%患者不能改善胸椎后凸，而前路手術(shù)的81%患者術(shù)后胸椎后凸正常；不過，術(shù)前胸椎后凸正常的患者40%術(shù)后出現(xiàn)后凸過大。

不過，隨著各種后路矯形技術(shù)的涌現(xiàn)和不斷成熟，矯形效果及恢復(fù)胸椎后凸的能力逐漸加強(qiáng)。目前用于松解脊柱后柱的常用方法有傳統(tǒng)的下關(guān)節(jié)突切除術(shù)和Ponte截骨術(shù)。Alberto Ponte等于1984年首次提出Ponte截骨術(shù)，用于松解脊柱后柱椎體間的骨性結(jié)構(gòu)，早期主要用來矯治休門病的后凸畸形,Ponte截骨的范圍包括上方椎體的下關(guān)節(jié)突和下方椎體的上關(guān)節(jié)突，并切斷椎間的黃韌帶結(jié)構(gòu)[25]。后路手術(shù)中，在脊柱多個椎體間使用該截骨術(shù)，同時進(jìn)行撐開和加壓等操作，能夠矯正脊柱的矢狀面曲度，操作也比較安全。1998年Shufflebarger等[26]將其用于特發(fā)性脊柱側(cè)凸的矯形，對脊柱后方結(jié)構(gòu)進(jìn)行徹底松解，能夠增加腰彎的冠狀面矯正率，并且可以恢復(fù)腰椎前凸，隨訪結(jié)果無矯形丟失和假關(guān)節(jié)發(fā)生。Halanski等[27]將Ponte截骨術(shù)與單純下關(guān)節(jié)突切除術(shù)進(jìn)行了病例對照研究，結(jié)果顯示，兩者均能有效地保持和恢復(fù)胸椎后凸角度，并未發(fā)現(xiàn)兩者在冠狀面和矢狀面的矯形效果有明顯差異。使用Ponte截骨術(shù)配合傳統(tǒng)的撐開技術(shù)，可以延長脊柱后柱，從而恢復(fù)胸椎后凸角度，特別是對于脊柱重度畸形的患者，意義更加明顯[28]。主胸彎畸形的患者，其相對前凸和旋轉(zhuǎn)最明顯部位是頂椎區(qū)，因而應(yīng)當(dāng)選擇頂椎附近節(jié)段截骨。另外，Ponte截骨還使置釘點(diǎn)顯露更加清楚，降低了椎弓根螺釘?shù)闹萌腚y度。

5 小 結(jié)

胸椎平背畸形是一種重要的脊柱矢狀面畸形，在矯形手術(shù)中逐漸受到更多的重視。矯形器械和技術(shù)不斷發(fā)展，器械方面從早期的Harrington系統(tǒng)和Luque系統(tǒng)，到最近的CD系統(tǒng)和椎弓根釘棒系統(tǒng)；技術(shù)方面由傳統(tǒng)的壓棒技術(shù)，到近來的平移技術(shù)、直接去旋轉(zhuǎn)技術(shù)以及共平面排列技術(shù)等；外科醫(yī)師也在尋找最佳的手術(shù)入路和方式以獲得滿意的脊柱三維矯形。不斷進(jìn)步的矯形器械和技術(shù)為矯正胸椎平背畸形提供了更有力的手段，對改善患者的心肺功能、恢復(fù)脊柱的矢狀面失衡有重要意義。不過，相對于過度后凸引起的背痛、脊柱活動度減小和患者活動能力降低來說，胸椎后凸不足對患者生活的具體影響尚不十分清楚，需要長期的隨訪研究才能得出更真實(shí)的結(jié)果。

[1] Dickson RA.The etiology and pathogenesis of idiopathic scoliosis[J].Acta Orthop Belg,1992,58(Suppl):21-25.

[2] Perdriolle R,LeBorgne P,Dansereau J,etal.Idiopathic scoliosis in three dimensions:a succession of two-dimensional deformities?[J].Spine(Phila Pa 1976),2001,26(24):2719-2726.

[3] Hayashi K,Upasani VV,Pawelek JB,etal.Three-dimensional analysis of thoracic apical sagittal alignment in adolescent idiopathic scoliosis[J].Spine(Phila Pa 1976),2009,34(8):792-797.

[4] Newton PO,Faro FD,Gollogly S,etalResults of preoperative pulmonary function testing of adolescents with idiopathic scoliosis:a study of six hundred and thirty-one patients[J].J Bone Joint Surg Am,2005,87(9):1937-1946.

[5] Newton PO,Yaszay B,Upasani VV,etal.Preservation of thoracic kyphosis is critical to maintain lumbar lordosis in the surgical treatment of adolescent idiopathic scoliosis[J].Spine(Phila Pa 1976),2010,35(14):1365-1370.

[6] Jang JS,Lee SH,Min JH,etal.Influence of lumbar lordosis restoration on thoracic curve and sagittal position in lumbar degenerative kyphosis patients[J].Spine(Phila Pa 1976),2009,34(3):280-284.

[7] Blondel B,Schwab F,Bess S,etal.Posterior global malalignment after osteotomy for sagittal plane deformity:it happens and here is why[J].Spine(Phila Pa 1976),2013,38(7):E394-E401.

[8] Kim YJ,Lenke LG,Kim J,etal.Comparative analysis of pedicle screw versus hybrid instrumentation in posterior spinal fusion of adolescent idiopathic scoliosis[J].Spine(Phila Pa 1976),2006,31(3):291-298.

[9] Lowenstein JE,Matsumoto H,Vitale MG,etal.Coronal and sagittal plane correction in adolescent idiopathic scoliosis:comparison between all pedicle screws versus hybrid thoracic hook lumbar screw constructs[J].Spine(Phila Pa 1976),2007,32(4):448-452.

[10] Vora V,Crawford A,Babekhir N,etal.A pedicle screw construct gives an enhanced posterior correction of adolescent idiopathic scoliosis when compared with other constructs:myth or reality[J].Spine(Phila Pa 1976),2007,32(17):1869-1874.

[11] Watanabe K,Lenke LG,Bridwell KH,etal.Comparison of radiographic outcomes for the treatment of scoliotic curves greater than 100 degrees:wires versus hooks versus screws[J].Spine(Phila Pa 1976),2008,33(10):1084-1092.

[12] Suk SI,Lee SM,Chung ER,etal.Determination of distal fusion level with segmental pedicle screw fixation in single thoracic idiopathic scoliosis[J].Spine(Phila Pa 1976),2003,28(5):484-491.

[13] Fletcher ND,Hopkins J,McClung A,etal.Residual thoracic hypokyphosis following posterior spinal fusion and instrumentation in adolescent idiopathic scoliosis:risk factors and clinical ramifications[J].Spine(Phila Pa 1976),2011,37(3):200-206.

[14] Wedemeyer M,Parent S,Mahar A,etal.Titanium versus stainless steel for anterior spinal fusions:an analysis of rod stress as a predictor of rod breakage during physiologic loading in a bovine model[J].Spine(Phila Pa 1976),2007,32(1):42-48.

[15] Akbar M,Dreher T,Schwab F,etal.Evaluation of the sagittal profile in patients with thoracic adolescent idiopathic scoliosis Lenke type 1 following posterior correction[J].Orthopade,2013,42(3):150-156.

[16] Clement JL,Chau E,Kimkpe C,etal.Restoration of thoracic kyphosis by posterior instrumentation in adolescent idiopathic scoliosis:comparative radiographic analysis of two methods of reduction[J].Spine(Phila Pa 1976),2008,33(14):1579-1587.

[17] Clement JL,Chau E,Vallade MJ,etal.Simultaneous translation on two rods is an effective method for correction of hypokyphosis in AIS:radiographic results of 24 hypokyphotic thoracic scoliosis with 2 years minimum follow-up[J].Eur Spine J,2011,20(7):1149-1156.

[18] Lee SM,Suk SI,Chung ER.Direct vertebral rotation:a new technique of three-dimensional deformity correction with segmental pedicle screw fixation in adolescent idiopathic scoliosis[J].Spine(Phila Pa 1976),2004,29(3):343-349.

[19] Mladenov KV,Vaeterlein C,Stuecker R.Selective posterior thoracic fusion by means of direct vertebral derotation in adolescent idiopathic scoliosis:effects on the sagittal alignment[J].Eur Spine J,2011,20(7):1114-1117.

[20] Vallespir GP,Flores JB,Trigeuros IS,etal.Vertebral coplanar alignment:a standardized technique for three dimensional correction in scoliosis surgery:technical description and preliminary results in Lenke type 1 curves[J].Spine(Phila Pa 1976),2008,33(14):1588-1597.

[21] Qiu Y,Zhu F,Wang B,etal.Comparison of surgical outcomes of lenke type 1 idiopathic scoliosis:vertebral coplanar alignment versus derotation technique[J].J Spinal Disord Tech,2011,24(8):492-499.

[22] Muschik MT,Kimmich H,Demmel T.Comparison of anterior and posterior double-rod instrumentation for thoracic idiopathic scoliosis:results of 141 patients[J].Eur Spine J,2006,15(7):1128-1138.

[23] Schmidt C,Liljenqvist U,Lerner T,etal.Sagittal balance of thoracic lordoscoliosis:anterior dual rod instrumentation versus posterior pedicle screw fixation[J].Eur Spine J,2011,20(7):1118-1126.

[24] Betz RR,Harms J,Clements DH 3rd,etal.Comparison of anterior and posterior instrumentation for correction of adolescent thoracic idiopathic scoliosis[J].Spine(Phila Pa 1976),1999,24(3):225-239.

[25] Geck MJ,Macagno A,Ponte A,etal.The Ponte procedure:posterior only treatment of Scheuermann′s kyphosis using segmental posterior shortening and pedicle screw instrumentation[J].J Spinal Disord Tech,2007,20(8):586-593.

[26] Shufflebarger HL,Geck MJ,Clark CE.The posterior approach for lumbar and thoracolumbar adolescent idiopathic scoliosis:posterior shortening and pedicle screws[J].Spine(Phila Pa 1976),2004,29(3):269-276.

[27] Halanski MA,Cassidy JA.Do Multilevel Ponte osteotomies in thoracic idiopathic scoliosis surgery improve curve correction and restore thoracic kyphosis?[J].J Spinal Disord Tech,2013,26(5):252-255.

[28] 張國瑩,張永剛,張雪松,等.后路廣泛松解手術(shù)對重度僵硬性脊柱側(cè)凸胸椎矢狀面矯形效果的影響[J].中華醫(yī)學(xué)雜志,2013,93(7):483-486.