腰椎前路椎間融合手術(shù)中關(guān)節(jié)突螺釘與椎弓根螺釘?shù)纳锪W(xué)比較

聶志紅，侯英諾，孔凡磊，趙素香，樊格林，張子檀(河北省邢臺(tái)市人民醫(yī)院脊柱骨科，河北 邢臺(tái) 054031)

·論著·

腰椎前路椎間融合手術(shù)中關(guān)節(jié)突螺釘與椎弓根螺釘?shù)纳锪W(xué)比較

聶志紅，侯英諾，孔凡磊，趙素香，樊格林，張子檀
(河北省邢臺(tái)市人民醫(yī)院脊柱骨科，河北 邢臺(tái) 054031)

目的探討關(guān)節(jié)突螺釘(translaminar facet screw，TFS)與椎弓根螺釘(pedicle screw，PS)在前路椎間融合術(shù)(anterior lumbar interbody fusion,ALIF)中的力學(xué)穩(wěn)定性，以及2種后路固定螺釘在ALIF對(duì)相鄰節(jié)段的影響是否一致。方法采用正常成人新鮮尸體腰椎標(biāo)本,將16具標(biāo)本隨機(jī)分為無手術(shù)組(intact)、ALIF組、ALIF+TFS組、ALIF+PS組,在400N壓力和75N/m速率件下，比較各組剛度、相鄰節(jié)段活動(dòng)度和椎間盤壓力。結(jié)果與intact組比較，ALIF組在前屈度、側(cè)彎度、軸向旋轉(zhuǎn)度方面增加，而后伸度減少。在ALIF+TFS組、ALIF+PS組和ALIF組的比較中，ALIF組在前屈度、側(cè)彎度、軸向旋轉(zhuǎn)度方面明顯增加，而TFS固定和PS固定提供的穩(wěn)定性相當(dāng)(差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義)，但TFS在椎間盤壓力方面對(duì)相鄰節(jié)段影響更小。結(jié)論TFS固定可以與PS固定提供同樣的力學(xué)穩(wěn)定性，TFS固定是2節(jié)段ALIF理想的固定方法。

腰椎；前路椎間融合；關(guān)節(jié)突螺釘；椎弓根螺釘

10.3969/j.issn.1007-3205.2014.08.008

腰椎前路椎間融合(anteriorlumbarinterbodyfusion,ALIF)和后路椎間融合越來越多地應(yīng)用于治療腰椎疾病[1-3]。在臨床應(yīng)用中，椎弓根釘固定可以提供堅(jiān)強(qiáng)的內(nèi)固定，一直以來被視為黃金標(biāo)準(zhǔn)，術(shù)后療效肯定[4]，但椎弓根固定技術(shù)也存在很多缺點(diǎn)，如廣泛的肌肉損傷、可能存在的神經(jīng)損傷以及手術(shù)時(shí)間和手術(shù)費(fèi)用增加。相比之下，關(guān)節(jié)突螺釘固定技術(shù)更簡單、安全、創(chuàng)傷更小、成本低廉，并且生物力學(xué)證實(shí)其是可靠選擇之一[5]。在臨床上，ALIF手術(shù)多為2節(jié)段或多節(jié)段手術(shù)，因此，我們?cè)谛迈r尸體上，對(duì)關(guān)節(jié)突螺釘固定(translaminarfactorscrew,TFS)和椎弓根釘固定(pediclescrew,PS)技術(shù)在2節(jié)段ALIF手術(shù)中的生物力學(xué)影響進(jìn)行了研究。報(bào)告如下。

1 資料與方法

1.1 樣本制作：由河北醫(yī)科大學(xué)解剖學(xué)教研室提供12具新鮮尸體的腰椎標(biāo)本，男性8例，女性8例，年齡42～78歲，平均(51.2 ±8.3)歲。保持腰1～5的完整性。隨機(jī)分為無手術(shù)(Intact)組、單純ALIF組、ALIF+PS組、ALIF+TFS組。常規(guī)拍攝正側(cè)位X線片，除外骨骼發(fā)育異常。切除多余的肌肉軟組織，保留完整的韌帶、椎間盤。

1.2 生物學(xué)測量：將標(biāo)本的腰5和腰1分別連接在WDW-4100電子萬能試驗(yàn)機(jī)上。此裝置模擬脊柱在功能位置上前曲、后伸、側(cè)彎以及軸向扭轉(zhuǎn)活動(dòng)，并測量在各個(gè)功能位置上的受力、活動(dòng)情況。給予矢狀位400N的壓力預(yù)加載，以消除標(biāo)本松弛、蠕動(dòng)導(dǎo)致的時(shí)間延時(shí)影響。保持400N壓力，通過軸向轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，以75N/m速率，將標(biāo)本分別向前屈、后伸、左側(cè)彎曲、右側(cè)彎曲、軸向旋轉(zhuǎn)等6個(gè)方向活動(dòng)。自腰1～5每個(gè)椎體上安裝12個(gè)紅外記錄器，記錄各個(gè)方向的椎體活動(dòng)。在每個(gè)髓核內(nèi)放置壓力傳感器。首先測量完整腰椎的活動(dòng)情況，然后測量2節(jié)段經(jīng)PS和TFS后ALIF手術(shù)的活動(dòng)情況。2種螺釘?shù)姆胖梅绞脚c常規(guī)臨床手術(shù)方式相同。

2 結(jié) 果

2.1 固定節(jié)段的剛度:ALIF組較Intact組前屈、側(cè)彎以及軸向旋轉(zhuǎn)時(shí)的剛度明顯增強(qiáng)(P<0.05)，但在后伸時(shí)較弱(P<0.05)；ALIF+TFS組和ALIF+PS組與Intact組和ALIF組比較，內(nèi)固定的各項(xiàng)剛度測量明顯增強(qiáng)(P<0.05)；ALIF+TFS組與ALIF+PS組的剛度比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表1。

GroupsFlexionExtensionLateralbendingAxialrotationIntact2．89±0．312．20±0．261．91±0．462．19±0．13ALIF6．05±1．91?1．78±0．63?3．13±1．02?2．76±0．24?ALIF+TFS7．86±1．33?#7．38±1．16?#6．76±1．28?#5．95±1．06?#ALIF+PS7．64±1．17?#7．50±1．05?#6．68±0．94?#6．05±1．22?# F22．500111．92252．26452．779 P0．0000．0000．0000．000

*P<0.05vsintact group #P<0.05vsALIF group byqtest
ALIF：anterior lumbar interbody fusion；TLS：translaminar facet screw；PS：pedicle screw

2.2 相鄰節(jié)段的活動(dòng)度:對(duì)上位椎體，ALIF組、ALIF+TFS組和ALIF+PS組較Intact組前屈度、側(cè)彎度、軸向旋轉(zhuǎn)度增加，后伸度減少，ALIF+TFS組和ALIF+PS組各椎體活動(dòng)度又較ALIF組增強(qiáng)(P<0.05)；ALIF+TFS組與ALIF+PS組之間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表2。

對(duì)下位椎體，ALIF組與Inact組各項(xiàng)活動(dòng)度改變差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；ALIF+TFS組和ALIF+PS組前屈、后伸、側(cè)彎和軸向旋轉(zhuǎn)4個(gè)活動(dòng)度均較ALIF組增強(qiáng)(P<0.05)。ALIF+TFS與ALIF+PS組之間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表3。

2.3 椎間盤壓力測試：對(duì)于上位相鄰椎間盤內(nèi)壓力，ALIF組較Intact組前屈、側(cè)彎、軸向旋轉(zhuǎn)壓力增強(qiáng)(P<0.05)；ALIF+TFS組和ALIF+PS組較Intact組和ALIF組均明顯增強(qiáng)(P<0.05)；ALIF+PS組前屈較ALIF+TFS組壓力增強(qiáng)(P<0.05)，ALIF+TFS組與ALIF+PS組之間各椎體盤間壓力差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表4。

對(duì)于下位相鄰椎間盤內(nèi)壓力，ALIF+TFS組和ALIF+PS組較Intact組和ALIF組均明顯增強(qiáng)(P<0.05)；ALIF+TFS組與ALIF+PS組之間各椎體盤間壓力差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見表5。

GroupsFlexionExtensionLateralbendingAxialrotationIntact3．55±0．622．83±0．775．11±0．842．09±0．58ALIF4．31±0．48?2．06±0．81?6．41±0．70?2．63±0．42?ALIF+TFS5．96±0．55?#5．31±0．68?#7．96±0．92?#4．97±0．94?#ALIF+PS6．35±0．61?#5．78±0．33?#7．99±1．1?#5．41±0．57?# F42．85259．21219．15153．754 P0．0000．0000．0000．000

*P<0.05vsintact group #P<0.05vsALIF group byqtest
ALIF：anterior lumbar interbody fusion；TLS：translaminar facet screw；PS：pedicle screw

GroupsFlexionExtensionLateralbendingAxialrotationIntact5．18±0．812．94±0．345．41±0．632．73±0．17ALIF5．22±0．672．70±0．425．41±0．832．86±0．48ALIF+TFS6．46±0．68?#3．13±0．77?#6．44±0．58?#4．18±0．49?#ALIF+PS6．50±0．62?#3．21±0．44?#6．52±0．71?#4．30±0．44?# F9．49911．0086．96232．558 P0．0010．0010．0030．000

*P<0.05vsintact group #P<0.05vsALIF group byqtest
ALIF：anterior lumbar interbody fusion；TLS：translaminar facet screw；PS：pedicle screw

GroupsFlexionExtensionLateralbendingAxialrotationIntact0．91±0．420．75±0．440．73±0．470．74±0．46ALIF1．41±0．52?0．75±0．281．05±0．62?1．13±0．58?ALIF+TFS1．57±0．44?#1．43±0．37?#1．39±0．60?#1．41±0．69?#ALIF+PS1．92±0．73?#△1．28±0．37?#1．36±0．52?#1．44±0．47?# F5．0183．8763．3292．958 P0．0120．0290．0340．000

*P<0.05vsintact group #P<0.05vsALIF group △P<0.05vsALIF+PS group byqtest
ALIF：anterior lumbar interbody fusion；TLS：translaminar facet screw；PS：pedicle screw

GroupsFlexionExtensionLateralbendingAxialrotationIntact0．91±0．110．93±0．210．72±0．090．94±0．13ALIF0．99±0．170．87±0．050．73±0．070．96±0．14ALIF+TLS1．19±0．19?#1．08±0．23?#0．84±0．16?#1．19±0．21?#ALIF+PS1．19±0．21?#1．11±0．21?#1．94±0．18?#1．24±0．22?# F5．8323．351143．9576．623 P0．0070．0380．0000．004

*P<0.05vsintact group #P<0.05vsALIF group byqtest
ALIF：anterior lumbar interbody fusion；TLS：translaminar facet screw；PS：pedicle screw

3 討 論

本研究通過比較2種內(nèi)固定ALIF手術(shù)，為臨床醫(yī)師在考慮手術(shù)治療方式時(shí)提供了參考依據(jù)。在剛度方面，前屈、軸向旋轉(zhuǎn)及側(cè)彎時(shí)，單純ALIF組比Intact組要強(qiáng)一些，而后伸弱一些。在2個(gè)節(jié)段的ALIF手術(shù)中后伸不穩(wěn)定性的增加可能與前縱韌帶、前半部分纖維環(huán)的切除有關(guān)。在臨床上，ALIF結(jié)合后路椎弓根內(nèi)固定術(shù)式被認(rèn)為是此類手術(shù)的黃金標(biāo)準(zhǔn)。本研究結(jié)果顯示，2種內(nèi)固定方式在剛度及穩(wěn)定性方面確實(shí)明顯改善，但2種內(nèi)固定方式比較沒有明顯差異。這與曾忠友等[6]所做的后路融合內(nèi)固定生物力學(xué)研究結(jié)果所一致。研究結(jié)果展示了關(guān)節(jié)突螺釘?shù)膬?yōu)勢(shì)，取得同樣的穩(wěn)定性，關(guān)節(jié)突螺釘固定只需2枚螺釘，椎弓根螺釘需要4枚螺釘。

相鄰節(jié)段退變是ALIF手術(shù)中常見的并發(fā)癥，上位間盤活動(dòng)度、壓力增加，而下位間盤受影響較小[7-8]。本研究上位間盤在前屈、側(cè)彎及軸向旋轉(zhuǎn)時(shí)的活動(dòng)度，間盤內(nèi)壓力在2個(gè)節(jié)段ALIF手術(shù)后與無手術(shù)時(shí)明顯增加，而后伸時(shí)降低，這是由于后伸時(shí)不穩(wěn)定性影響了手術(shù)節(jié)段的剛性降低導(dǎo)致的。下位椎間盤的椎間盤壓力和椎體活動(dòng)度方面，單純ALIF組與Intact組差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié)合后路內(nèi)固定的ALIF手術(shù)后剛度明顯改善，相鄰節(jié)段椎體活動(dòng)度及椎間盤的壓力增加，說明內(nèi)固定術(shù)后給相鄰節(jié)段帶來明顯影響。不同方式內(nèi)固定對(duì)活動(dòng)度、椎間盤壓力影響不明顯。但是椎弓根螺釘固定對(duì)相鄰節(jié)段的影響要比關(guān)節(jié)突螺釘固定的影響大，盡管許多學(xué)者對(duì)椎弓根釘置釘技術(shù)進(jìn)行改良[9]，但椎弓根螺釘對(duì)軟組織顯露范圍大的缺點(diǎn)仍無法根本解決。上位相鄰節(jié)段的活動(dòng)度椎間盤壓力的增加數(shù)據(jù)表明，在2個(gè)階段ALIF手術(shù)中，無論是單純ALIF手術(shù)還是結(jié)合內(nèi)固定的ALIF手術(shù)對(duì)上位關(guān)節(jié)突的影響都比對(duì)下位相鄰節(jié)段的影響大。

本研究只統(tǒng)計(jì)在剛剛完成手術(shù)后的臨床狀態(tài)，沒有涉及到Cage沉降、纖維環(huán)松弛、固定釘松動(dòng)等帶來的影響，然而這些影響因素均有可能影響脊柱的穩(wěn)定性以及預(yù)后，并最終導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果改變。本研究亦將人體肌肉綜合的運(yùn)動(dòng)簡化為單一的受力改變，這也會(huì)對(duì)最終結(jié)果產(chǎn)生影響。需要進(jìn)一步的完善研究。

綜上所述，關(guān)節(jié)突螺釘固定能提供同樣的穩(wěn)定性，具有手術(shù)創(chuàng)傷小、費(fèi)用低廉等優(yōu)勢(shì)，并且對(duì)相鄰節(jié)段的影響更小。

[1] TANG S,XU W,REBHOLZ BJ.Anterior lumbar interbody fusion combined with percutaneous pedicle screw fixation for degenerative lumbar instability:minimum four-year follow-up[J].Turk Neurosurg,2012,22(2):156-160.

[2] RAHN KA,SHUGART RM,WYLIE MW,et al.The effect of lordosis,disc height change,subsidence,and transitional segment on stand-alone anterior lumbar interbody fusion using a nontapered threaded device[J].Am J Orthop (Belle Mead NJ),2010,39(12):E124-129.

[3] JIANG SD,CHEN JW,JIANG LS.Which procedure is better for lumbar interbody fusion:anterior lumbar interbody fusion or transforaminal lumbar interbody fusion? [J].Arch Orthop Trauma Surg,2012,132(9):1259-1266.

[4] 黃隆,何立江.腰椎后路髓核摘除、植骨融合內(nèi)固定術(shù)治療腰椎間盤突出癥合并腰椎不穩(wěn)的有效性[J].河北醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào),2011,32(7):831-833.

[5] SETHI A,MUZUMDAR AM,INGALHALIKAR A,et al.Biomechanical analysis of a novel posterior construct in a transforaminal lumbar interbody fusion model an in vitro study[J].Spine J,2011,11(9):863-869.

[6] 曾忠友,吳鵬,陳國軍,等.腰椎雙節(jié)段不同固定方式穩(wěn)定性的生物力學(xué)研究[J].中華創(chuàng)傷雜志,2014,30(2):170-176.

[7] YAN JZ,QIU GX,WU ZH,et al.Finite element analysis in adjacent segment degeneration after lumbar fusion[J].Int J Med Robot,2011,7(1):96-100.

[8] TANG S,REBHOLZ BJ.Does anterior lumbar interbody fusion promote adjacent degeneration in degenerative disc disease? A finite element study[J].J Orthop Sci,2011,16(2):221-228.

[9] 牛云峰,許金松,劉金榜,等.保留小關(guān)節(jié)囊的改良椎弓根螺釘固定技術(shù)在腰椎外科手術(shù)中的應(yīng)用[J].中國脊柱脊髓雜志,2013,23(11):989-992.

(本文編輯：趙麗潔)

本刊關(guān)于對(duì)作者所投稿件查重的說明

為了保證雜志的質(zhì)量，我們將采用科技期刊學(xué)術(shù)不端文獻(xiàn)檢測系統(tǒng)對(duì)作者所投稿件查重，凡不符合要求的稿件一律退稿。故要求作者務(wù)必以電子郵件的形式投稿，本刊投稿信箱為hbydxb@126.com，電子版稿件中需注明作者的聯(lián)系方式(手機(jī)號(hào)及E-mail)。今后本刊編輯部不再受理作者的紙質(zhì)稿件。

敬請(qǐng)理解與合作！

《河北醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)》編輯部

BIOMECHANICALCOMPARISONOFTRANSLAMINARFACETSCREWANDPEDICLESCREWINANTERIORLUMBARINTERBODYFUSIONSURGERY

NIEZhihong,HOUYingnuo,KONGFanlei,ZHAOSuxiang,FANGelin,ZHANGZitan
(DepartmentofOrthopeadicSurgery,thePeople′sHospitalofXingtai,HebeiProvince,Xingtai054031,China)

ObjectiveToexplorethemechanicalstabilityoftranslaminarfacetscrew(TFS)andpediclescrew(PS)inanteriorlumbarinterbodyfusion(ALIF)andwhetherthetwoposteriorinstrumentationshavethesameinfluenceontheadjacentsegmentsintwolevelanteriorlumbarinterbodyfusion.MethodsNormaladulthumanfreshcorpseswereusedasspinesamples,16lumbarspineswererandomedintonosurgerygroup(intact),ALIFgroup,ALIF+TFSgroupandALIF+PSgroup.Under400Ncompressivepreloadand75N/mspeed,comparisonswereperformedinthestiffness,motionrangeofadjacentsegmentsandintervertebraldiscpressureamongdifferentgroups.ResultsComparedwithintactgroup,ALIFgroupshowedincreaseinflexion,lateralbendingaxialrotation,butdecreaseinextension.ComparisonsamongALIFgroup,ALIF+TFSgroupandALIF+PSgroup,ALIFgroupalsoshowedincreaseinflexion,lateralbending，axialrotation,andthefixationstabilitybyTFSandPSweresimilar,thedifferencewasnosignificant,butTFSexertedlesscompressivestressontheadjacentsegmentsofintervertebraldiscs.ConclusionTFScanprovidethestabilityequivalenttoPSintwo-segmentALIF,TFSistheidealchoiceintheoperation.

lumbarvertebrae;anteriorlumbarinterbodyfusion;translaminarfacetscrew;pediclescrew

2014-04-02；

2014-06-13

聶志紅(1971-)，男，河北邢臺(tái)人，河北省邢臺(tái)市人民醫(yī)院副主任醫(yī)師，醫(yī)學(xué)博士，從事脊柱外科疾病診治研究。

R681.5

A

1007-3205(2014)08-0889-04