青少年腰骶椎椎弓根進(jìn)釘角增齡變化及臨床意義

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(1.內(nèi)蒙古自治區(qū)人民醫(yī)院:a.急診外科；b.脊柱外科；c.骨創(chuàng)傷科,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010017；2.內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué):a.基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院解剖教研室；b.數(shù)字醫(yī)學(xué)中心；c.基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生理教研室；d.附屬醫(yī)院血液科,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010059)

“脊柱三柱理論”成為脊柱經(jīng)椎弓根內(nèi)固定指導(dǎo)臨床的理論力學(xué)基礎(chǔ)，目前已經(jīng)成為一種成熟的固定方法[1]。隨著近幾十年脊柱生物力學(xué)的發(fā)展，誕生了以RRC系統(tǒng)、CD系統(tǒng)等用于脊柱側(cè)凸等類(lèi)型的脊柱疾病，達(dá)到了較為理想的治療目的。但由于青少年患者機(jī)體的發(fā)育迅速，置入螺釘與成人有較大差異[2]。在臨床手術(shù)中常見(jiàn)螺釘未完全擰入或擰入深度不足，以及擰入方向不正確，螺釘與椎體結(jié)合程度不足導(dǎo)致螺釘松動(dòng)退出，或經(jīng)反復(fù)活動(dòng)后椎體與內(nèi)固定系統(tǒng)間存在微動(dòng)，應(yīng)力相對(duì)集中于內(nèi)固定物，導(dǎo)致堅(jiān)強(qiáng)的內(nèi)固定系統(tǒng)失衡，不能分散應(yīng)力，使螺釘承受過(guò)度應(yīng)力，產(chǎn)生疲勞斷裂，因此對(duì)青少年型脊柱側(cè)凸的治療仍面臨巨大挑戰(zhàn)[3]。怎樣提高青少年椎弓根內(nèi)固定的安全性和有效性是每個(gè)臨床醫(yī)師所關(guān)心的重要課題。本研究通過(guò)30例青少年腰骶椎椎弓根E、F角及椎體復(fù)合體的上下及左右入釘點(diǎn)間距應(yīng)用解剖學(xué)研究，為臨床應(yīng)用提供有關(guān)椎體椎弓根內(nèi)固定技術(shù)的詳實(shí)數(shù)據(jù)，為安全準(zhǔn)確置入腰骶椎椎弓根螺釘提供解剖學(xué)理論參考值。

1 材料與方法

1.1 材料

通過(guò)內(nèi)蒙古自治區(qū)人民醫(yī)院西門(mén)子雙源64排螺旋CT，收集無(wú)腰椎疾患青少年樣本30例，其中男15例，女15例，年齡12～18歲，平均(14.35±4.99)歲。

1.2 方法

采用德國(guó)Siemens炫速雙源64排螺旋CT(Somatom Definition,Siemens Medical Solution.Forchheim)選取患者均取標(biāo)準(zhǔn)中立仰臥位，身體長(zhǎng)軸與機(jī)床平行，雙臂抱頭，掃描范圍為盆腹腔，掃描線(xiàn)與身體中軸線(xiàn)垂直，掃描參數(shù)：準(zhǔn)值0.625 mm，采用Z軸飛焦點(diǎn)技術(shù)采集64層，探測(cè)器排列：64×0.625 mm，重建層厚0.75 mm，重建間距0.5 mm，采集矩陣512×512 dpi，顯示矩陣1 024×1 024 dpi，A管球電壓140 KV，電流104 mAs，B管球電壓100 KV，電流104 mAs。將掃描原始數(shù)據(jù)選取所研究腰骶段后以DICOM格式導(dǎo)入計(jì)算機(jī)工作站，利用比利時(shí)Materialise 公司Mimics15.01軟件(由內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)數(shù)字醫(yī)學(xué)中心提供)行三維重建脊柱腰骶段后處理并測(cè)量。

1.3 測(cè)量指標(biāo)

E角(E angle，E)：椎弓根縱軸與椎體矢狀面之間的夾角，表示椎弓根自后方向前、內(nèi)方的傾斜角。E角對(duì)某一椎體而言是固定不變的。F角 (F angle，F(xiàn))：椎弓根縱軸與椎體水平面之間的夾角，表示椎弓根自后方向前下方的傾斜角。為固定不變的解剖學(xué)角度。左右入釘點(diǎn)間距(The distance between two screw entry points of the same vertebra，DSP)：椎弓根左右理想入釘點(diǎn)間距離。上下入釘點(diǎn)間距(The distance between two screw entry points of the neighbour vertebra，DNP)：相鄰椎骨同側(cè)椎弓根理想入釘點(diǎn)間距離。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

E角、F角、左右、上下入釘點(diǎn)間距經(jīng)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析在左、右側(cè)別和性別間均無(wú)顯著性差異(P>0.05)，故合并統(tǒng)計(jì)。E角從L1～L5在腰段呈急劇上升的趨勢(shì)，到S1突然達(dá)到最大峰值，其中L3和S1與之間有顯著性差異(P<0.05)，其余均無(wú)顯著性差異(P>0.05)；F角總體呈逐漸下降趨勢(shì)，到L5突然變?yōu)樨?fù)值。最小值位于L5，負(fù)值最大值仍位于S1，L1～L4F角度數(shù)在0.000～10.000之間，L5～S1為負(fù)角，S1角度數(shù)一般在-10.000～-20.000之間。其中L3和S1與之間亦有顯著性差異(P<0.05)，其余均無(wú)顯著性差異(P>0.05)。左右入釘點(diǎn)間距從L1到S1總體呈波浪狀，且各椎之間相差較大，L3和S1與之間亦有顯著性差異(P<0.05)。上下入釘點(diǎn)間距從L1到S1總體呈波浪狀，且各椎之間相差較小，均無(wú)顯著性差異(P>0.05)，見(jiàn)表1，圖1。

3 討論

椎弓根螺釘內(nèi)固定廣泛應(yīng)用于脊柱側(cè)彎等病癥[4]，但是也帶來(lái)相關(guān)的并發(fā)癥，最常見(jiàn)的是椎弓根螺釘內(nèi)固定后螺釘松動(dòng)、斷裂等。一般來(lái)說(shuō)，腰骶段椎弓根的高度、寬度和釘?shù)篱L(zhǎng)決定了手術(shù)選擇與使用螺釘?shù)闹睆胶烷L(zhǎng)度，但同時(shí)必須考慮左右、上下入釘點(diǎn)間距和E、F角等椎體相關(guān)結(jié)構(gòu)關(guān)系。這是因?yàn)樽刁w單元是三位6個(gè)自由度的復(fù)合體，其生物力學(xué)性能復(fù)雜多變[5-7]。脊柱節(jié)段內(nèi)固定是一個(gè)整體相鄰椎體間固定，相互之間影響比較大。如果入釘點(diǎn)位置、長(zhǎng)度、入釘點(diǎn)角度間等分布不均，加之操作不當(dāng)及器械本身缺陷都可能則易造成應(yīng)力性疲勞而致螺釘彎曲松動(dòng)、發(fā)生斷裂。常見(jiàn)情況是術(shù)者在手術(shù)操作中反復(fù)對(duì)椎弓根相同部位進(jìn)行穿刺，調(diào)整方向或更換不同粗細(xì)的螺釘使釘?shù)罃U(kuò)大而造成含釘力減弱，使螺釘在釘?shù)纼?nèi)松動(dòng)導(dǎo)致螺釘退出。如果E角角度不夠，螺釘易穿破椎弓根外壁或椎體的側(cè)壁。如果F角角度不夠，特別在L5椎體和椎體S1固定時(shí)，由于F角突然變?yōu)樨?fù)值，左右入釘點(diǎn)間距突然增大，上下入釘點(diǎn)間距突然減少，螺釘應(yīng)力相對(duì)集中于釘桿與釘尾的交界處，使其產(chǎn)生較大的剪力造成螺釘發(fā)生疲勞性斷裂。因此需要盡量做到一次性操作，而且椎間或橫突之間植骨融合是保持脊柱穩(wěn)定和防止螺釘斷裂的一個(gè)有效方法，靠骨性融合來(lái)完成良好的矯正及生理力線(xiàn)與穩(wěn)定的重建[8-10]。

表1 各椎測(cè)量參數(shù)結(jié)果

*：vsL1;#:vsL2;△:vsL3;▲:vsL4;★:vsL5，P<0.05

圖1 青少年脊柱腰骶段椎體進(jìn)釘角變化曲線(xiàn)圖

本課題運(yùn)用Mimics 15.01軟件將CT掃描的脊柱薄層圖像導(dǎo)入重建了脊柱標(biāo)本[11]。采用計(jì)算機(jī)快速成型技術(shù)制作成實(shí)體樹(shù)脂模型，根據(jù)模型模擬判斷螺釘?shù)倪M(jìn)釘位置和方向，在模型的指導(dǎo)下直接應(yīng)用在手術(shù)操作中，并根據(jù)患者個(gè)體化脊柱三維空間的解剖特點(diǎn)及生理彎曲，掌握好每一椎體正確的E、F角并結(jié)合進(jìn)釘長(zhǎng)度，把握好上下椎體復(fù)合體的上下及左右入釘點(diǎn)間距，可以大大提高椎弓根螺釘內(nèi)固定術(shù)的置釘成功率，同時(shí)避免了反復(fù)穿釘，保證了椎弓根內(nèi)固定器械的準(zhǔn)確置入[12-13]。因此結(jié)合實(shí)際手術(shù)中，認(rèn)真分析椎體的數(shù)據(jù)，術(shù)中植入椎弓根螺釘盡量保持對(duì)稱(chēng)固定，避免應(yīng)力集中，術(shù)前可結(jié)合椎弓根螺釘固定的三維有限元分析，才能真正達(dá)到了個(gè)體化治療的目的。

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