前路TARP系統(tǒng)與后路釘棒系統(tǒng)對樞椎下拉力的生物力學(xué)研究

夏虹，石林，趙衛(wèi)東，石亮，楊慶磊，尹慶水

顱底凹陷癥合并寰樞椎脫位的治療一直是臨床醫(yī)師面臨的難題。傳統(tǒng)的治療方式是切除枕骨大孔后緣和(或)寰椎后弓以擴大枕骨大孔減壓，或前路切除樞椎齒狀突及斜坡再行后路融合固定。在顱底凹陷合并寰樞椎脫位狀態(tài)下，由于樞椎齒突上移，脊髓腹側(cè)受壓明顯，此時將上移的樞椎齒突下拉，使寰樞椎復(fù)位至正常解剖位置，即可達(dá)到對脊髓腹側(cè)減壓的目的[1-3]。目前臨床常用的前路經(jīng)口寰樞椎復(fù)位鋼板(transoral atlantoaxial reduction plate，TARP)系統(tǒng)及后路寰樞椎釘棒(板)系統(tǒng)均有將上移的樞椎齒突下拉，復(fù)位固定寰樞椎的作用[4-7]，但孰優(yōu)孰劣尚無充足的依據(jù)。本研究從生物力學(xué)角度比較了前、后路固定系統(tǒng)對寰樞椎的復(fù)位效能，以期為臨床應(yīng)用提供實驗依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗材料 獲取6具年齡21～53歲(平均37歲)意外死亡男性新鮮冰凍尸體的頸椎標(biāo)本(南方醫(yī)科大學(xué)解剖研究所提供)，經(jīng)檢查排除頸椎外傷、腫瘤、骨質(zhì)增生及變性疾病等，截取寰樞椎(C0-C3)段，去除椎旁肌肉、脂肪等軟組織，保留骨、所有韌帶和關(guān)節(jié)囊完整，制成頸椎完整狀態(tài)的實驗?zāi)Ｐ?，雙層塑料密封保存于–20℃低溫冰箱冷凍備用。前路TARP系統(tǒng)、后路頸椎椎弓根釘棒系統(tǒng)均為鈦合金，由山東威高骨科材料公司提供。

1.2 實驗方法及分組

1.2.1 寰樞椎標(biāo)本預(yù)處理 實驗前標(biāo)本置于室溫下自然解凍4～6h，然后將標(biāo)本C0和C3用聚甲基丙烯酸甲酯(自凝型，上海齒科材料廠)包埋，保留寰樞關(guān)節(jié)活動不受限。

1.2.2 實驗分組 6例標(biāo)本分別先后行前路TARP系統(tǒng)(TRAP組，n=6)和后路椎弓根釘棒系統(tǒng)(后路釘棒組，n=6)固定。

1.2.3 內(nèi)固定器械放置 TARP組：寰椎螺釘?shù)倪M(jìn)釘點位于寰椎兩側(cè)側(cè)塊前表面的中心點，進(jìn)釘方向為寰椎側(cè)塊的長軸方向，即向后外偏10°～15°；樞椎前路用臨時復(fù)位椎體釘固定于椎體前中央[7-8]。螺釘為3.5mm骨皮質(zhì)螺釘，長度為26.0mm，鋼板厚2.0mm。

后路釘棒組：寰椎椎弓根釘以樞椎側(cè)塊內(nèi)外緣中點作為解剖標(biāo)志，進(jìn)釘點位于經(jīng)樞椎側(cè)塊中點的縱垂線上，距寰椎后弓上緣下方至少3.0mm，螺釘內(nèi)傾10°、上傾5°，樞椎椎弓根螺釘進(jìn)釘點位于樞椎側(cè)塊內(nèi)上象限，椎板上緣下方5.0mm和椎管內(nèi)緣外側(cè)7.0mm的交點處，內(nèi)斜10 °～15°，上傾40°[7,9]，螺釘長度為28.0mm。

1.3 生物力學(xué)測試 所有標(biāo)本隨機依次固定于BOSE材料試驗機(ELF-3510AT，Bose Inc.，USA)上，將包埋處理好的標(biāo)本上緣正對樞椎齒突部與位移傳感器相連，下緣固定于力學(xué)傳感器上。前路用TARP-Ⅲ系統(tǒng)按上述方法固定于寰樞椎上，結(jié)合撐開復(fù)位器，模擬手術(shù)撐開復(fù)位過程，在復(fù)位器旋轉(zhuǎn)支點兩側(cè)相等力臂處依次施加撐開負(fù)荷(60、80、100N)，用BOSE材料試驗機記錄撐開過程中對樞椎的下拉力及寰樞椎間分離的位移。同理將后路椎弓根釘棒系統(tǒng)固定于寰樞椎上，連接棒安放在釘尾凹槽內(nèi)，擰緊C2尾帽，C1尾帽擰入釘尾一半使連接棒可在椎弓根釘尾的凹槽內(nèi)上下滑動，并帶動寰樞椎上下分離。利用撐開器在左右兩側(cè)椎弓根釘尾連接棒處同時施加與前路相等的撐開負(fù)荷(2×30N、2×40N、2×50N)，用BOSE材料試驗機記錄撐開過程中對樞椎的下拉力及寰樞椎間分離的位移。

1.4 統(tǒng)計學(xué)處理 采用SPSS 13.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析，數(shù)據(jù)結(jié)果以s表示，組間比較采用配對t檢驗，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié) 果

在加載60、80、100N撐開負(fù)荷時，TARP組對樞椎產(chǎn)生的下拉力分別為26.11±2.08、36.08±2.40、45.01±2.26N，而后路釘棒組分別為22.09±1.45、29.77±2.36、40.80±3.41N，配對t檢驗分析顯示，前路TARP系統(tǒng)對樞椎產(chǎn)生的下拉力均顯著高于后路釘棒系統(tǒng)，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)。在加載60、80、100N撐開負(fù)荷時，TARP組寰樞椎間分離位移分別為0.87±0.07、1.07±0.07、1.14±0.06mm，而后路釘棒組分別為0.82±0.07、1.01±0.08、1.06±0.08mm，配對 t檢驗分析顯示，前路TARP系統(tǒng)產(chǎn)生的寰樞椎間分離位移均顯著高于后路釘棒系統(tǒng)，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)。

3 討 論

3.1 顱底凹陷癥合并難復(fù)性寰樞椎脫位的治療現(xiàn)狀 針對上頸椎疾患的治療，臨床醫(yī)師設(shè)計發(fā)明了多種固定方法，包括Gellie法、Brooks法、椎板夾固定、Magerl螺釘?shù)萚10-15]。這些技術(shù)對易復(fù)性的寰樞椎脫位療效確實，但對于顱底凹陷癥合并難復(fù)性寰樞椎脫位的患者，由于其寰椎向前脫位、齒突上移、脊髓腹側(cè)受壓嚴(yán)重，上述技術(shù)雖能起到一定固定作用，但對脊髓腹側(cè)的減壓往往不夠充分，導(dǎo)致臨床療效不夠滿意。有鑒于此，對于顱底凹陷癥合并難復(fù)性寰樞椎脫位的患者，Wang等[5]采用經(jīng)口前路切除瘢痕及增生的骨痂等進(jìn)行松解，然后一期行后路釘板復(fù)位，將樞椎及齒突下拉后再行固定，使復(fù)位率及脊髓減壓程度明顯提高，但該方法需行兩次較大的手術(shù)，手術(shù)時間長，創(chuàng)傷大，風(fēng)險高。彭新生等[4]針對顱底凹陷癥伴寰樞椎脫位的患者，術(shù)前予以大重量牽引，然后行后路枕頸固定治療，取得了較好的臨床效果，但此法只適用于可復(fù)性寰樞椎脫位，而且住院時間長，齒突下移復(fù)位并不十分理想。

為解決上述不足，我們采用尹慶水等[16]研發(fā)的前路TARP系統(tǒng)對顱底凹陷癥合并寰樞椎脫位的患者進(jìn)行治療，在經(jīng)口前路松解后，術(shù)中結(jié)合寰樞椎復(fù)位器將樞椎及齒突有效地下拉至解剖位置，達(dá)到即時復(fù)位，再行同期固定、融合[17-18]，避免了分期或一期后路手術(shù)，且無需切除寰椎前弓及樞椎齒突，從而達(dá)到“無創(chuàng)”減壓。TARP技術(shù)對顱底凹陷合并寰樞椎脫位的治療，開創(chuàng)了一種全新的手術(shù)方法，極大地簡化了手術(shù)方式，降低了手術(shù)風(fēng)險，具有良好的應(yīng)用前景。

3.2 前、后路系統(tǒng)對樞椎的復(fù)位效能比較 對于顱底凹陷癥患者，由于顱底的畸形，樞椎及齒突向上凸入枕骨大孔，使枕骨大孔及以下部分椎管相對狹小，椎管橫截面積變小，延脊髓受到壓迫。而在合并寰樞椎脫位時，由于各種原因?qū)е洛緲凶倒琴|(zhì)及其連接的韌帶、關(guān)節(jié)囊等結(jié)構(gòu)退變和(或)破壞，在寰椎及以上頭顱等組織垂直重力作用下，寰樞椎間的韌帶和肌肉等組織失去維持寰樞椎間正常位置關(guān)系的能力，即寰樞椎之間椎體前后緣的受力平衡機制失衡，寰椎向前下脫位，樞椎及齒突向后上移位[19]，從而導(dǎo)致椎管在滑移節(jié)段的橫截面積縮小，延脊髓腹側(cè)受到樞椎齒突及樞椎后上部壓迫。

傳統(tǒng)的治療方式是切除枕骨大孔后緣和(或)寰椎后弓以擴大枕骨大孔減壓，然而后路枕骨大孔擴大并非直接減壓，其臨床效果欠佳，因此需行前路松解減壓，直視下切除寰椎前弓、齒狀突，必要時可將樞椎椎體及斜坡下部一并切除，這就增加了手術(shù)風(fēng)險及難度。故此，若能將樞椎及齒突向下拉至正常解剖位置，使寰樞椎復(fù)位以恢復(fù)椎管的有效橫截面積，就能使延脊髓腹側(cè)的壓迫得到“無創(chuàng)”減壓，從而避免上述手術(shù)風(fēng)險。目前臨床應(yīng)用較多的前路TARP系統(tǒng)和后路釘棒系統(tǒng)對樞椎及齒突均有下拉功能，但其對樞椎及齒突下拉復(fù)位的能力大小尚無文獻(xiàn)報道。

本研究結(jié)果顯示，在施加不同撐開負(fù)荷時前路TARP系統(tǒng)對樞椎產(chǎn)生的下拉力及寰樞椎間產(chǎn)生的分離位移均大于后路椎弓根釘棒系統(tǒng)。我們認(rèn)為這是由兩套系統(tǒng)本身的復(fù)位機制所決定的。后路釘棒系統(tǒng)在復(fù)位過程中巧妙地利用連接棒的滑動及釘棒之間的杠桿原理，首先，椎弓根螺釘植入寰樞椎椎體，再將連接棒任意一端與椎弓根釘尾連接并擰緊，使椎體、椎弓根、連接棒一端三者成為一個整體，讓另一端在椎弓根釘尾的凹槽內(nèi)可任意上下滑動，然后利用撐開器在椎弓根釘尾部施加撐開負(fù)荷，連接棒在一端椎弓根釘尾部凹槽內(nèi)上下滑動，從而帶動寰樞椎間上下分離，而后再據(jù)連接棒的預(yù)彎幅度，通過擰緊椎弓根螺釘尾帽時的撬撥和杠桿作用將寰椎向后撬撥提拉，把樞椎及齒突下拉至解剖位置，從而使延脊髓得到有效減壓。在后路撐開復(fù)位過程中，在椎弓根釘尾部間施加的撐開負(fù)荷受力點位于頸椎椎體后方，而寰椎及其以上頭顱組織的脫位重心位于頸椎椎體前方，二者間的距離相距較遠(yuǎn)，其復(fù)位力臂短而脫位力臂長，故施加相同的撐開負(fù)荷時，在寰樞椎椎體間產(chǎn)生的分離力量較小，對樞椎產(chǎn)生的下拉力小，寰樞椎間產(chǎn)生的分離位移也較小，即復(fù)位效能較差。在前路TARP系統(tǒng)的復(fù)位過程中，TARP鋼板固定于寰樞椎體前方，結(jié)合復(fù)位器，在前方撐開分離寰樞椎，其撐開負(fù)荷直接施加于椎體前方。與寰椎及其以上頭顱組織的脫位重心距離較短，相對于后路椎弓根釘棒系統(tǒng)，其復(fù)位力臂長、脫位力臂短，故在寰樞椎椎體間產(chǎn)生的分離力較大，對樞椎產(chǎn)生的下拉力大，寰樞椎間產(chǎn)生的分離位移也較大，故其復(fù)位效能也相對較好。

綜上所述，本研究結(jié)果表明，在相同條件下前路TARP系統(tǒng)對樞椎向下的拉力和寰樞椎間的分離位移均明顯大于后路椎弓根釘棒系統(tǒng)，提示對顱底凹陷癥合并寰樞椎脫位的治療，前路TARP系統(tǒng)可作為臨床較好的選擇方案。

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