從脊柱解剖結(jié)構(gòu)看胸椎經(jīng)皮穿刺椎體成形術(shù)的設(shè)計(jì)

陳 滟 張愛(ài)華 叢樹(shù)園 程建軍 武煜明 楊恩彬*

1.云南中醫(yī)學(xué)院正常人體解剖組胚學(xué)教研室，云南 昆明 650500;2.昆明市中醫(yī)醫(yī)院肺脾科，云南 昆明 650011

經(jīng)皮穿刺椎體成形術(shù) (percutaneous vertebroplasty，PVP)是在DSA 等影像增強(qiáng)裝置的監(jiān)視下，經(jīng)患者皮膚穿刺入椎骨的椎體內(nèi)，注入骨水泥或其他填充物，治療椎骨溶骨性破壞及鈣缺失性疾病的一種非血管性介入治療手段。目前臨床使用的骨水泥多是聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl-Methacrylate，PMMA)。自1987年法國(guó)Galibert 首次報(bào)道將PVP 技術(shù)應(yīng)用于治療一名頑固性疼痛的椎體血管瘤患者以來(lái)，已漸漸發(fā)展成一種重要的治療脊柱疾病的微創(chuàng)手術(shù)，目前已應(yīng)用于骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折、椎體轉(zhuǎn)移腫瘤和椎體血管瘤等疾病的治療。通過(guò)注入骨水泥，PVP 可改變病變椎體的結(jié)構(gòu)和生物力學(xué)性質(zhì)，使脊柱功能得到一定的恢復(fù)，緩解疼痛效果明顯。同時(shí)具有適用范圍廣、操作簡(jiǎn)單、并發(fā)癥小、住院周期短和費(fèi)用較低等優(yōu)勢(shì)，吸引了越來(lái)越多的醫(yī)師［1］。但PVP 不是一種開(kāi)放性手術(shù)，關(guān)于如何選擇穿刺途徑、單側(cè)或雙側(cè)穿刺、骨水泥注入量等關(guān)鍵問(wèn)題還存在爭(zhēng)議，有待通過(guò)臨床實(shí)踐與基礎(chǔ)研究進(jìn)一步規(guī)范。本文擬從脊柱的解剖結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，結(jié)合近年來(lái)的解剖學(xué)研究進(jìn)展，探討經(jīng)皮穿刺椎體成形術(shù)的設(shè)計(jì)方法，重點(diǎn)是對(duì)胸椎的穿刺進(jìn)行討論。

1 椎體成形術(shù)設(shè)計(jì)的解剖學(xué)基礎(chǔ)

1.1 脊柱的結(jié)構(gòu)及周圍結(jié)構(gòu) 脊柱作為人體軀干背部的中軸，由椎骨和椎間盤(pán)、關(guān)節(jié)、韌帶等構(gòu)成，并有豎脊肌等肌肉附著。頸、胸、腰椎構(gòu)成了一條縱行的椎管，內(nèi)容納脊髓、脊神經(jīng)根及其被膜等結(jié)構(gòu)。供應(yīng)脊柱的血管主要來(lái)自于與它緊密相鄰的節(jié)段性動(dòng)脈，如肋間后動(dòng)脈、腰動(dòng)脈等。這些動(dòng)脈的分支多通過(guò)脊柱前外側(cè)進(jìn)入鄰近的椎骨，分布到椎骨的椎體、椎弓和突起上，彼此吻合成網(wǎng)狀。脊柱表面的靜脈也吻合成網(wǎng)。部分血管還與椎管內(nèi)血管吻合。正常脊柱可做前屈、后伸，左、右側(cè)屈，旋轉(zhuǎn)和環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，能承受重力，并能緩沖從下肢向顱部傳送的震蕩［2］。脊柱的運(yùn)動(dòng)是通過(guò)椎體之間的椎間盤(pán)被壓縮后的不同變形而實(shí)現(xiàn)的，構(gòu)成脊柱主體的椎骨是不會(huì)發(fā)生形狀改變的。因此，當(dāng)椎骨的完整性受到破壞，就可能導(dǎo)致脊柱承重和運(yùn)動(dòng)功能的嚴(yán)重障礙。這也是經(jīng)皮穿刺注入骨水泥可用于治療部分脊柱破壞性疾病的解剖學(xué)基礎(chǔ)。

1.2 椎骨的結(jié)構(gòu) 椎骨由前方的椎體和后方的椎弓構(gòu)成。椎體和椎間盤(pán)一起構(gòu)成了椎管的前壁。椎弓前端與椎體相連處較細(xì)，稱為椎弓根。椎弓根上下方各有一個(gè)切跡，相鄰的兩個(gè)椎弓根的切跡圍成一個(gè)椎間孔，有脊神經(jīng)和血管等進(jìn)出。椎弓根與椎間孔構(gòu)成了椎管的外側(cè)壁［2］。由于椎管較為狹窄，所以在穿刺時(shí)一定不能太偏內(nèi)，以避免誤傷椎管脊髓等結(jié)構(gòu)，同時(shí)，為了避免損傷經(jīng)椎弓根上下方的椎間孔穿出的脊神經(jīng)，穿刺時(shí)也不能超過(guò)椎弓根在正中矢狀面上的投影。

2 椎體成形術(shù)的生物力學(xué)評(píng)價(jià)

2.1 評(píng)價(jià)指標(biāo) 椎體成形術(shù)的目的是通過(guò)各種方式改變椎體的結(jié)構(gòu)，盡可能地恢復(fù)脊柱的穩(wěn)定性和強(qiáng)度。所以生物力學(xué)研究中多以椎體剛度與強(qiáng)度是否得到恢復(fù)或增加作為評(píng)價(jià)治療效果的常用指標(biāo)。椎體剛度指椎體抵抗外力作用并保持不變形能力，剛度越大，椎體就越不容易發(fā)生變形。椎體強(qiáng)度指可導(dǎo)致椎體發(fā)生壓縮性骨折的臨界值，也即骨折之前所能承受的最大應(yīng)力［3］。

2.2 骨水泥注入量 雖然PVP 臨床療效肯定，創(chuàng)傷?。?］，但由于往椎體骨松質(zhì)內(nèi)注入了骨水泥，改變了病變椎體的強(qiáng)度和剛度，所以對(duì)于究竟注射多少骨水泥方可收到最佳的治療效果，是否會(huì)壓迫上下方的椎骨，甚至造成相鄰椎體骨折，目前仍存在分歧，尚無(wú)定論。Ryu［4］等經(jīng)過(guò)臨床研究發(fā)現(xiàn)PMMA 注射劑量越大，硬脊膜外滲漏的可能性就越大。徐暉、李健等［5］選用胸腰段椎骨建立骨質(zhì)疏松性椎體壓縮性骨折三維有限元模型。模擬PVP 途徑沿椎弓根方向往第12 胸椎體內(nèi)注入骨水泥4.0ml 后，再模擬脊椎常見(jiàn)受壓狀態(tài)，比較注入骨水泥前后相鄰椎體間終板的應(yīng)力變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)與第12 胸椎相鄰的的第11 胸椎下位終板和第1腰椎上位終板在手術(shù)前后總體應(yīng)力變化不大。但注入骨水泥后這兩個(gè)終板中間部分的應(yīng)力在各種狀態(tài)下均有增加。從而認(rèn)為PVP 注入較小劑量的骨水泥是安全有效的，應(yīng)力改變也未增加上、下椎體骨折的可能性。劉維剛、吳金濤［3］等用只保留椎體部分的第8 胸椎至第3 腰椎的分離標(biāo)本制作椎體壓縮骨折模型，分組經(jīng)中位或偏側(cè)分別注射骨水泥發(fā)現(xiàn)椎體強(qiáng)度均有恢復(fù)，而剛度均未相應(yīng)恢復(fù)。說(shuō)明注入低劑量的骨水泥可恢復(fù)椎體的強(qiáng)度，但對(duì)剛度恢復(fù)的作用不大。與中位組相比，偏側(cè)組因骨水泥偏側(cè)分布帶來(lái)的偏側(cè)塌陷的風(fēng)險(xiǎn)也未增加。

2.3 單側(cè)還是雙側(cè)穿刺椎 體成形術(shù)中灌注骨水泥可選擇經(jīng)單側(cè)或雙側(cè)途徑。單側(cè)穿刺優(yōu)點(diǎn)是可節(jié)約手術(shù)時(shí)間、減低手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。但由于胸腰椎椎弓根長(zhǎng)軸與椎骨正中矢狀面的夾角較小，使單側(cè)穿刺，尤其是經(jīng)椎弓根途徑穿刺時(shí)，骨水泥往往不能到達(dá)對(duì)側(cè)，容易造成骨水泥的偏側(cè)分布，增加了椎體向未強(qiáng)化側(cè)塌陷風(fēng)險(xiǎn)的可能性。經(jīng)雙側(cè)椎弓根穿刺的優(yōu)點(diǎn)是保證了骨水泥的對(duì)稱分布。但需要進(jìn)行兩次穿刺操作，對(duì)病變椎體破壞較大，增加了組織創(chuàng)傷、椎弓根骨折和神經(jīng)損傷等并發(fā)癥的發(fā)生率，還增加了手術(shù)醫(yī)生和患者在X 線下的曝露時(shí)間。有學(xué)者統(tǒng)計(jì)文獻(xiàn)中具體指明穿刺路徑的報(bào)道，發(fā)現(xiàn)522例手術(shù)多用經(jīng)椎弓根途徑，其中雙側(cè)穿刺的占54.4%，單側(cè)穿刺的占42.1%［6］。Kaufmann TJ［7］主張?jiān)诮?jīng)皮椎體成形術(shù)中通過(guò)單側(cè)椎弓根入路，只有骨水泥在椎體內(nèi)分布不佳時(shí)才再行另一側(cè)椎弓根入路。潘丞中等［6］用僅保留椎體的腰椎在前屈壓縮載荷下制作椎體骨折模型，分組后分別經(jīng)單側(cè)椎弓根和雙側(cè)椎弓根灌注相同劑量的PMMA。張亮［8］等用保持椎間韌帶及關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)完整的三節(jié)段椎體標(biāo)本，制作中間椎體壓縮性模型，分組后分別經(jīng)單側(cè)椎弓根和雙側(cè)椎弓根灌注相同劑量的固化磷酸鈣骨水泥(autosetting calcium phosphate cement，ACPC)，均發(fā)現(xiàn)無(wú)論是單側(cè)還是雙側(cè)穿刺，經(jīng)椎弓根途徑灌注小劑量骨水泥，都能恢復(fù)受損椎體的生物力學(xué)性能，統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析兩者之間無(wú)區(qū)別，對(duì)相鄰椎間盤(pán)的抗壓力學(xué)性能影響小。

3 胸椎經(jīng)皮椎體成形術(shù)穿刺途徑

人體脊柱不同節(jié)段，形態(tài)結(jié)構(gòu)與周圍結(jié)構(gòu)不同［2］。所以經(jīng)皮穿刺椎體成形術(shù)進(jìn)針途徑有多種選擇。頸椎因頸曲凸向前，椎體前器官結(jié)構(gòu)少，可以選擇前外側(cè)入路。腰椎前有腹腔，兩旁是肌肉，除經(jīng)椎弓根入路外，還可使用后外側(cè)入路。胸椎因椎體前方有胸腔，兩旁有肋骨相連，受限最大，只能經(jīng)椎弓根或椎弓根旁入路。

胸椎的椎弓根高度和寬度較腰椎小，其長(zhǎng)軸與正中矢狀面的夾角較小，且向前下方傾斜。無(wú)論男女，椎孔的橫徑與矢徑均比腰椎小，中胸段胸椎尤為狹小。椎弓根內(nèi)側(cè)壁緊鄰胸髓。上下緣的切跡有包裹脊神經(jīng)的硬脊膜鞘附著［2，9］。所以在胸椎行PVP 的臨床實(shí)踐中，就選擇何種途徑及穿刺角度爭(zhēng)議較大。

3.1 經(jīng)椎弓根途徑穿刺 經(jīng)椎弓根途徑穿刺針全程位于椎弓根骨松質(zhì)內(nèi)，受骨密質(zhì)的保護(hù)，一般不會(huì)損傷周圍結(jié)構(gòu)，具有安全、創(chuàng)傷小的優(yōu)點(diǎn)，尤能避免氣胸的發(fā)生，被多數(shù)醫(yī)師選擇。但受胸椎椎弓根粗細(xì)與角度的限制，要保持穿刺針不刺穿椎弓根骨密質(zhì)，就可能把穿刺針限制在椎體內(nèi)的側(cè)方，導(dǎo)致穿刺時(shí)骨水泥不能超過(guò)中線，偏側(cè)分布。為了讓骨水泥分布更均勻，可能需要雙側(cè)椎弓根入路。這就增加了手術(shù)和X 線暴露時(shí)間，也容易增加椎弓根骨折、神經(jīng)血管損傷的發(fā)生率。而且第2 次注入的骨水泥會(huì)受到第1次灌注的影響［10］。石銳［11］等用螺旋CT 掃描不同節(jié)段椎骨后做多平面重建，測(cè)量椎弓根內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，胸椎椎弓根內(nèi)部骨松質(zhì)寬度較小，第3 至第9 胸椎節(jié)段椎弓根內(nèi)骨松質(zhì)寬度小于3mm 的超過(guò)70%，部分甚至小于1mm，而這樣細(xì)的椎弓根是很難進(jìn)行穿刺的。

3.2 經(jīng)椎弓根基底途徑穿刺經(jīng)椎 弓根基底途徑是穿刺針沿椎弓根外側(cè)方，進(jìn)入椎弓根與椎體相連的基底部刺穿骨密質(zhì)后再進(jìn)入椎體。因其不需要穿過(guò)整個(gè)椎弓根，所以不受椎弓根的結(jié)構(gòu)影響。徐志強(qiáng)［10］等結(jié)合螺旋CT 和標(biāo)本實(shí)測(cè)的方法發(fā)現(xiàn)，經(jīng)椎弓根基底途徑穿刺針是先穿過(guò)椎弓根基底再到達(dá)椎體的穿刺部位，而不僅是穿過(guò)椎體側(cè)壁，在穿刺過(guò)程中，肋椎關(guān)節(jié)可保護(hù)胸膜，上關(guān)節(jié)突和椎弓根可保護(hù)椎管。并且從中下段胸椎和全部腰椎均能到達(dá)椎體前部中線，所以單側(cè)即可達(dá)到經(jīng)椎弓根途徑雙側(cè)穿刺的效果。王兆紅等［12］回顧性分析54例運(yùn)用經(jīng)皮椎體成形術(shù)治療骨質(zhì)疏松性椎體壓縮骨折患者的臨床資料發(fā)現(xiàn)，經(jīng)雙側(cè)椎弓根入路或單側(cè)椎弓根外側(cè)入路組入路的骨水泥注入量與滲漏率、血管神經(jīng)并發(fā)癥和VAS 評(píng)分等指標(biāo)比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。但兩組在術(shù)中放射投照次數(shù)、手術(shù)時(shí)間方面差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。說(shuō)明椎弓根外入路單側(cè)穿刺即可達(dá)到經(jīng)椎弓根入路雙側(cè)穿刺的治療效果。

綜上所述，經(jīng)皮穿刺椎體成形術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，將成為一種比較理想的姑息性治療方法［13］。但是，由于脊柱各段椎骨結(jié)構(gòu)特點(diǎn)區(qū)別很大，具體穿刺方案如何設(shè)計(jì)，尚有爭(zhēng)議，這也給臨床醫(yī)生的實(shí)踐帶來(lái)困難。有學(xué)者嘗試運(yùn)用影像學(xué)技術(shù)手段，觀察擬穿刺椎骨的結(jié)構(gòu)，模擬穿刺后制定具體的設(shè)計(jì)方案。如譚中寶等［14］采用術(shù)前CT 檢查，在CT 圖像上模擬PVP 手術(shù)穿刺路線，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同節(jié)段椎骨椎弓的變異較大，其穿刺點(diǎn)和穿刺角度之間的差異有明顯統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。因此僅靠穿刺經(jīng)驗(yàn)選擇固定的穿刺參數(shù)往往不能滿足不同椎體穿刺的需要。筆者據(jù)此建議術(shù)前行CT 檢查，模擬穿刺過(guò)程，一方面可以確定穿刺點(diǎn)旁開(kāi)棘突距離和穿刺進(jìn)針與正中矢狀面的角度;另一方面還可根據(jù)椎弓根結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，決定單側(cè)還是雙側(cè)入路，如模擬穿刺不能保證穿刺針全程位于椎弓內(nèi)走行，則應(yīng)放棄單側(cè)穿刺而選擇雙側(cè)入路。術(shù)中透視要全程監(jiān)控，根據(jù)椎弓根向下的斜角度，以及椎體壓縮程度和部位，再?zèng)Q定針尖是否向下傾斜及傾斜角度。這就可以較好地彌補(bǔ)用經(jīng)驗(yàn)性穿刺來(lái)確定參數(shù)的不足，能有效縮短手術(shù)時(shí)間、提高單側(cè)穿刺的成功率和盡可能避免發(fā)生并發(fā)癥。

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