皮質(zhì)骨通道螺釘在腰椎疾病中應(yīng)用的研究進(jìn)展

馬緒彪 綜述 蒲 丹 秧茂盛 審校

(吉首大學(xué)骨科研究所運(yùn)動與康復(fù)研究室，懷化 418000)

人口老齡化日趨嚴(yán)峻，伴有骨質(zhì)疏松的脊柱退行性疾病患者逐年增加。椎弓根螺釘(pedicle screw，PS)固定系統(tǒng)優(yōu)良的生物力學(xué)特性，利于維持脊柱正常序列、重建序列的穩(wěn)定及促進(jìn)融合，是脊柱疾病手術(shù)治療的首選固定方式[1]。骨質(zhì)疏松患者骨質(zhì)大量丟失，導(dǎo)致PS固定穩(wěn)定性下降，且置釘過程難以避免損傷神經(jīng)血管，影響手術(shù)效果[2]。因此，如何確保骨質(zhì)疏松患者椎弓根釘內(nèi)固定的強(qiáng)度已成為脊柱外科領(lǐng)域的一項挑戰(zhàn)。為解決上述臨床問題，2009年Santoni等[3]提出皮質(zhì)骨通道 (cortical bone trajectory, CBT)方案(可增加約30%的把持力)，并應(yīng)用于腰椎椎弓根置釘。CBT螺釘一度成為研究熱點(diǎn)。與PS不同，CBT螺釘由內(nèi)向外傾斜置釘，最大程度接觸皮質(zhì)骨，具有把持力強(qiáng)、創(chuàng)傷小、并發(fā)癥少、術(shù)中出血少及術(shù)后感染率低等優(yōu)點(diǎn)[4]，具有廣闊的臨床價值及應(yīng)用前景。本文就CBT螺釘在腰椎疾病中的應(yīng)用進(jìn)行文獻(xiàn)總結(jié)。

1 腰椎CBT螺釘?shù)纳锪W(xué)及影像學(xué)研究

相比PS，CBT螺釘在生物力學(xué)方面似乎更具優(yōu)勢，當(dāng)前基礎(chǔ)研究主要側(cè)重對CBT螺釘把持力、抗拔出力、扭矩和鈦棒系統(tǒng)抗拔出力分析。Santoni等[3]通過生物力學(xué)實(shí)驗對PS和CBT螺釘?shù)姆€(wěn)定性進(jìn)行比較，研究顯示CBT螺釘軸向拔出力較PS增加30%，但在抗負(fù)荷性載荷方面無統(tǒng)計學(xué)差異。Ueno等[5]針對釘?shù)酪蛩剡€是螺釘類型導(dǎo)致2種螺釘固定強(qiáng)度差異這一問題，在豬腰椎標(biāo)本上進(jìn)行生物力學(xué)實(shí)驗，結(jié)果表明無論哪種類型螺釘，CBT置釘拔出力均增大,同種釘?shù)乐冕敚珻BT螺釘拔出力未見明顯增加，因此認(rèn)為CBT螺釘固定強(qiáng)度主要受釘?shù)烙绊懚皇锹葆旑愋汀ray等[6]采用新鮮冰凍人體腰椎(L1～5)，將PS置入PS軌跡、PS置入CBT、CBT螺釘置入CBT，測量與軌跡有關(guān)的骨質(zhì)量、拔出力和扭矩，結(jié)果表明無論在高骨質(zhì)量組還是低骨質(zhì)量組，2種螺釘置入CBT，周圍骨質(zhì)量均明顯增加，證明CBT置釘是腰椎固定很好的選擇，尤其在低骨質(zhì)量患者中。

Baluch等[7]在離體脊椎(T11～L5)兩側(cè)椎弓根分別置入PS和CBT螺釘，進(jìn)行拔出抗疲勞測試，結(jié)果顯示CBT螺釘位移2 mm所需的循環(huán)數(shù)和軸向拔出力明顯高于PS。Kojima[8]對222例脊柱退行性疾病進(jìn)行腰椎CT掃描，結(jié)果顯示CBT螺釘比PS皮質(zhì)骨接觸面積大，因而螺釘把持力及扭矩更大，同一患者雙側(cè)椎弓根分別接受PS和CBT螺釘后，生物力學(xué)分析顯示CBT螺釘側(cè)扭矩值高于PS側(cè)。Matsukawa等[9]對48例PS和CBT螺釘置入扭矩測定，其中8例兩側(cè)椎弓根采取2種不同的置釘方式(H組)，CBT螺釘組置入扭矩為(2.49±0.99)N·m, PS組為(1.24±0.54)N·m，H組CBT螺釘側(cè)為(2.71±1.36)N·m，PS置入側(cè)為(1.58±0.44)N·m，結(jié)果顯示CBT螺釘?shù)闹萌肱ぞ乇萈S高約1.7倍。Perez-Orribo等[10]用尸體腰椎對比PS與CBT螺釘穩(wěn)定性，進(jìn)行不同狀態(tài)下椎體活動范圍(range of motion, ROM)比較，結(jié)果證明CBT螺釘可有效代替PS用于腰椎固定。Oshino等[11]對新鮮鹿腰椎標(biāo)本植入PS和CBT螺釘行生物力學(xué)分析腰椎穩(wěn)定性，8個方向的彎曲和左右旋轉(zhuǎn)實(shí)驗結(jié)果顯示，CBT組彎曲試驗ROM為1.8°～2.3°，PS組為2.2°～3.2°，左右旋轉(zhuǎn)實(shí)驗結(jié)果類似，2種螺釘固定ROM值及變化率并無顯著差異性，CBT螺釘與PS固定具有相似的穩(wěn)定性。Sansur等[12]用8例新鮮冰凍骨質(zhì)疏松尸體的脊柱骨盆標(biāo)本(骨密度T≤-2.5)進(jìn)行抗疲勞測試，CBT螺釘固定在下腰椎的平均負(fù)荷顯著增加，為PS固定提供一種可行的替代方案，特別是骨質(zhì)疏松癥患者。也有學(xué)者持不同意見，Akpolat等[13]在12個離體椎體上對CBT螺釘和PS出現(xiàn)位移所需循環(huán)載荷次數(shù)進(jìn)行比較，結(jié)果顯示CBT螺釘出現(xiàn)位移所需的循環(huán)載荷次數(shù)明顯低于PS，PS出現(xiàn)位移需(3592±4564)周,CBT螺釘出現(xiàn)位移需要(84±24)周(P=0.002)，因此認(rèn)為PS更穩(wěn)定。

更有研究引入三維有限元模型分析CBT螺釘?shù)闹冕敺桨讣靶Ч?。Matsukawa等[14，15]結(jié)合有限元模型分析20例腰椎[(62.1±20.0)歲]不同直徑(4.5～6.5 mm)和長度(25～40 mm)CBT螺釘對固定強(qiáng)度的影響，指出CBT螺釘理想直徑應(yīng)>5.5 mm，長度應(yīng)>35 mm。

在置釘失敗后翻修的研究中，Calvert等[16]尸體標(biāo)本生物力學(xué)實(shí)驗的結(jié)果顯示，CBT螺釘技術(shù)可用于PS置釘失敗后的補(bǔ)救措施，同時PS也可用于CBT螺釘置釘失敗后的補(bǔ)救性置釘，在相同節(jié)段置釘失敗后的補(bǔ)救置釘中，2種螺釘強(qiáng)度、把持力均無明顯差異性，CBT螺釘平均保持原螺釘拔出力的60%，PS螺釘平均保持原螺釘把持力的65%。

Matsukawa等[17]對17例成人峽部裂型腰椎滑脫(平均年齡54.6歲)進(jìn)行CT掃描，建立峽部裂型腰椎滑脫有限元模型，將PS和CBT螺釘置入椎體模型，比較2組患者螺釘?shù)妮S向拔出力及施加模擬屈曲、拉伸、側(cè)彎和軸向旋轉(zhuǎn)力時的固定強(qiáng)度，結(jié)果顯示在正常椎體CBT螺釘較PS抗拔出力提高23.5%，屈曲、伸展、側(cè)向彎曲、軸向旋轉(zhuǎn)時固定強(qiáng)度分別較PS增加36.4%、23.8%、17.4%、36.3%，但在滑脫椎體中CBT螺釘組在屈曲、伸展、側(cè)向彎曲、軸向旋轉(zhuǎn)時椎體固定強(qiáng)度較PS分別降低39.0%、35.6%、50.7%、59.3%，抗拔出力與PS無明顯差異，因此認(rèn)為CBT螺釘治療峽部裂型腰椎滑脫效果較差。Cheng等[18]在8具新鮮冰凍尸體建立多節(jié)段輕度腰椎滑脫模型分析ROM，結(jié)果顯示多節(jié)段解壓后CBT螺釘固定能夠提供與PS相同的穩(wěn)定性。

2 腰椎CBT螺釘?shù)呐R床研究

CBT螺釘用于臨床病例可提高骨-螺釘界面強(qiáng)度,有創(chuàng)傷小、把持力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但其并發(fā)癥也不容忽視。

2.1 進(jìn)釘點(diǎn)及方向

CBT螺釘進(jìn)釘點(diǎn)、方向及螺釘參數(shù)與PS有明顯差異。PS是以關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)縱向中線與橫突中線的交點(diǎn)為進(jìn)釘點(diǎn)，進(jìn)釘方向垂直于椎體冠狀面，與椎體矢狀面成5°～15°內(nèi)聚角。CBT 螺釘進(jìn)釘點(diǎn)為上關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)中垂線與同側(cè)橫突下 1 mm 水平線交點(diǎn)，進(jìn)釘方向為左側(cè)7點(diǎn)指向11～12 點(diǎn)方向、右側(cè)5點(diǎn)指向12～1 點(diǎn)方向置釘，釘尾向外發(fā)散，外偏角度為8°～10°、向頭端傾斜 25°～26°。不同腰椎節(jié)段螺釘參數(shù)有所不同，推薦螺釘直徑>5.5 mm，長度>35 mm，置釘深度為36～39 mm[14,15,17,19]。

2.2 適應(yīng)證及優(yōu)缺點(diǎn)

相比PS，CBT螺釘具有較小直徑、較短長度和更密螺紋特點(diǎn)[20,21]。此外，該技術(shù)體現(xiàn)微創(chuàng)及快速康復(fù)的理念，置釘時切口更小、更靠近中線、筋膜及肌肉組織剝離更少、術(shù)中出血少以及術(shù)后感染率、下腰背痛發(fā)生率低是CBT螺釘備受青睞的主要原因[22，23]。適應(yīng)證：①增加螺釘和皮質(zhì)骨的接觸面，螺釘把持力、抗拔出力強(qiáng)，是骨質(zhì)疏松患者脊柱固定融合更佳選擇；②肌肉、組織剝離較少，適用于肥胖、糖尿病及腰背肌發(fā)達(dá)患者；③PS置釘后出現(xiàn)的鄰椎病,避免暴露和移除之前的內(nèi)置物；④PS置釘失敗后的補(bǔ)救置釘；⑤需要腰椎融合固定的退行性疾病、創(chuàng)傷等。CBT螺釘除上述優(yōu)勢外，仍存在一定缺陷：①螺釘直徑過大導(dǎo)致椎弓根骨折可能；②置釘過深可導(dǎo)致上位神經(jīng)根損傷；③頭傾角不足，可致下位神經(jīng)根損傷；④螺釘頭尾不在同一矢狀面，增加釘棒連接難度；⑤技術(shù)出現(xiàn)時間短，開展初期X線下暴露時間長。

2.3 臨床療效

Sakaura等[24]對177例腰椎退行性滑脫行單節(jié)段后路解壓植骨融合(posterior lumbar inter-body fusion, PLIF)，相比PS組，CBT螺釘組術(shù)后JOA評分明顯改善(CBT組平均恢復(fù)率為64.4%，PS組為55.8%，P<0.05)、手術(shù)時間短(P<0.01)，此外，2組早期手術(shù)并發(fā)癥(CBT組為7.4%，PS組為9.8%，P>0.05)及融合率(P=0.052)差異無顯著性，遠(yuǎn)期有癥狀相鄰節(jié)段退化情況，PS組發(fā)生率11.0%(9/82)，明顯高于CBT螺釘組3.2%(3/95，P<0.05)。Lee等[25]采用隨機(jī)對照研究對79例單側(cè)退行性腰椎滑脫采用CBT螺釘或PS行PLIF， 隨訪1年2組融合率無顯著性差異(CBT組92.1%，PS組87.2%，P=0.61)，CBT螺釘組手術(shù)時間(P=0.03)、出血量(P=0.04)、切口長度(P=0.03)均顯著縮短/減少，體現(xiàn)微創(chuàng)的理念。李長虹等[26]報道52例骨質(zhì)疏松性腰椎退行性疾病行PLIF， CBT組術(shù)中明顯出血量少于PS組[(181.6±27.5)ml vs.(199.3±26.4)ml，P<0.05]。Gautschi等[27]闡述PLIF結(jié)合CBT螺釘?shù)木唧w操作過程及優(yōu)勢，指出CBT螺釘與經(jīng)皮PS有相同的優(yōu)勢，是一個更微創(chuàng)的選擇。Takenaka等[28]報道119例行單節(jié)段PLIF，盡管CBT-PLIF組和PS-PLIF組術(shù)后融合率(P=1.000)無差異，但CBT-PLIF組出血量少(P<0.001)、椎旁肌肉損傷少(P<0.0001)、術(shù)后疼痛緩解迅速(P=0.036)。田乃鋒等[29]比較CBT螺釘與PS固定在腰椎退行性病變肥胖患者(BMI≥ 28)的臨床效果，CBT組18例，PS組20例，研究結(jié)果表明對腰椎退行性病變肥胖患者，兩種治療方式均可取得良好療效，但肥胖患者采用CBT螺釘固定方法可以縮短手術(shù)時間(CBT組比PS組平均減少約 35 min，P<0.05)、減少術(shù)中出血風(fēng)險(CBT組比PS組平均減少110 ml，P<0.05)且更微創(chuàng)(手術(shù)切口長度CBT組比PS組平均縮短3.7 cm，P<0.05)。Ninomiya等[30]應(yīng)用CBT螺釘對22例進(jìn)行腰椎后路融合，單因素分析結(jié)果顯示CBT螺釘適用于嚴(yán)重退化的椎體。Mori等[31]隨訪32例單節(jié)段退行性腰椎滑脫接受CBT螺釘術(shù)后1年JOA評分明顯改善[術(shù)前(12±4.9)分，術(shù)后1年(25±1.8)分]，未出現(xiàn)螺釘拔釘、椎弓根劈裂等情況，他們認(rèn)為CBT螺釘技術(shù)可作為治療腰椎退行性滑脫的置釘選擇。Takata等[32]將PS和CBT螺釘聯(lián)合置釘技術(shù)用于6例腰椎退行性滑脫，JOA評分明顯改善，術(shù)前JOA評分平均15.5分，術(shù)后平均24.5分。Chen等[33]分析18例腰椎退行性病變接受CBT螺釘固定治療，手術(shù)后VAS評分明顯改善(P=0.004)。左如俊等[34]分析CBT螺釘與PS固定技術(shù)治療腰椎管狹窄癥短期臨床療效的差異，12例采用CBT螺釘，19例采用PS固定，術(shù)后1周腰痛VAS評分CBT組明顯低于PS組[(2.08±0.67)分 vs.(3.21±0.97)分，P<0.05]，6個月腰痛VAS評分無統(tǒng)計學(xué)差異，隨訪6 個月2組均未見螺釘松動、斷釘?shù)炔l(fā)癥，認(rèn)為腰椎管狹窄癥需要減壓融合時,CBT螺釘固定技術(shù)可與PS獲得相似的臨床效果,且CBT螺釘術(shù)后短期內(nèi)腰痛更輕。Mai等[35]對180例采用CT掃描Hounsfield 值比較PS和CBT螺釘固定點(diǎn)骨密度(bone mineral density, BMD)，結(jié)果顯示CBT螺釘優(yōu)勢明顯，尤其在骨質(zhì)疏松患者中CBT組釘?shù)乐車鶥MD增加73.4%，PS組增加20.8%。

Mullin 等[36]借助三維導(dǎo)航技術(shù)將CBT螺釘用于24例PS術(shù)后因骨質(zhì)疏松、鄰近節(jié)段腰椎間盤退化接受翻修手術(shù)和23例以往未接受手術(shù)者，共置入螺釘222顆，接受PS置釘手術(shù)患者翻修CBT螺釘置釘融合率為40%，未行手術(shù)治療的患者一側(cè)置入PS，另一側(cè)置入CBT螺釘，雙釘固定的成功率達(dá)70%。Rodriguez等[37]利用CT導(dǎo)航技術(shù)，將CBT螺釘用于5例腰椎PS融合術(shù)后有癥狀的鄰椎病，在不暴露和移除先前內(nèi)固定情況下，將直徑5.5 mm CBT螺釘放置在先前融合節(jié)段兩側(cè)椎弓根，平均手術(shù)時間為218 min(175～315 min)，平均住院2.8 d(2～3 d)，無手術(shù)并發(fā)癥，術(shù)后隨訪顯示患者術(shù)前癥狀改善，影像學(xué)隨訪顯示Lenke融合等級為A或B級。

Hung等[38]隨訪觀察16例接受PS和16例接受CBT螺釘固定術(shù)后患者多裂肌萎縮及術(shù)后功能評分改善情況，CBT螺釘組術(shù)后多裂肌無明顯萎縮及損失，而且較PS組術(shù)后脂肪浸潤率明顯降低，認(rèn)為CBT螺釘腰椎融合術(shù)后，下腰痛發(fā)生率低、程度輕是因為CBT螺釘技術(shù)多裂肌損傷小以及術(shù)后脂肪組織浸潤率低。彭俊等[39]采用PLIF治療97例單節(jié)段腰椎退變性病變，其中51例用CBT螺釘，46例用PS，術(shù)后血清肌酸激酶(creatine kinase，CK)濃度評估肌肉損傷程度，CBT組術(shù)后血清CK濃度明顯低于PS組[CBT組(209.7±85.4)U/L，PS組(449.3±177.2)U/L，P<0.05];術(shù)后48 h內(nèi)使用鎮(zhèn)痛藥物CBT組35例(68.6%),PS組46例(100%)，有明顯統(tǒng)計學(xué)差異。Chin等[40]將60例腰椎退行性病變分為2組，30例采用CBT螺釘在門診手術(shù)中心開展手術(shù)，30例采用PS固定，隨訪2年顯示CBT組VAS背部疼痛評分[CBT組術(shù)前(7.8±0.5)分，術(shù)后(2.5±0.7)分，PS組術(shù)前(7.2±0.6)分，術(shù)后(5.9±0.8)分]、腿痛評分[CBT組術(shù)前(4.2±0)分，術(shù)后(0.2±0.2)分，PS術(shù)前(5.0±1.7)分，術(shù)后(1.9±1.1)分]改善明顯，認(rèn)為門診開展的CBT螺釘固定手術(shù)較住院施行的PS技術(shù)更具優(yōu)勢，體現(xiàn)快速康復(fù)理念。

2.4 技術(shù)改良

有學(xué)者將CBT螺釘技術(shù)進(jìn)行改良,為解決椎小關(guān)節(jié)突退變及嚴(yán)重側(cè)凸或滑脫患者進(jìn)釘點(diǎn)的問題。Iwatsuki等[41]提出椎弓根峽部引導(dǎo)的CBT螺釘固定技術(shù)，這種方法的進(jìn)頂點(diǎn)位于椎弓根峽部外側(cè)緣向內(nèi)3 mm和椎間孔上緣，提高了置釘準(zhǔn)確性，降低了神經(jīng)根損傷、骨折等并發(fā)癥，但該方法的釘?shù)垒^短、皮質(zhì)骨接觸減少，因此,穩(wěn)定性稍差。Mizuno等[42]提出腰椎中線融合的概念，并應(yīng)用于12例單節(jié)段腰椎滑脫，該技術(shù)主要包括后正中小切口、微創(chuàng)椎板減壓及CBT螺釘固定，單一入路同時減壓融合，取得了較好的手術(shù)效果。Orita等[43]提出經(jīng)皮CBT螺釘固定技術(shù)，該技術(shù)對經(jīng)皮PS工具進(jìn)行改良，對經(jīng)皮CBT螺釘及經(jīng)皮PS的臨床效果進(jìn)行比較，結(jié)果顯示經(jīng)皮CBT螺釘具有手術(shù)切口小、肌肉損傷小、臨床療效好等優(yōu)點(diǎn)。

2.5 并發(fā)癥

盡管CBT螺釘前景可觀，但臨床實(shí)際應(yīng)用過程中仍存在風(fēng)險及術(shù)后并發(fā)癥，包括內(nèi)固定失敗、椎弓根劈裂、假關(guān)節(jié)和硬脊膜的撕裂等。Snyder等[44]隨訪觀察79例腰椎退行性病變接受CBT螺釘術(shù)后并發(fā)癥，術(shù)后近、遠(yuǎn)期并發(fā)癥發(fā)生率為8.9%，主要為內(nèi)固定失敗、假關(guān)節(jié)、深靜脈血栓、肺栓塞、硬膜下血腫和切口感染，但指出并非置釘錯誤引起相關(guān)并發(fā)癥。Patel等[45]指出CBT螺釘技術(shù)早期并發(fā)癥主要為術(shù)后螺釘松動、術(shù)中關(guān)節(jié)突骨折、硬脊膜破損及椎弓根劈裂。Glennie等[46]報道8例腰椎退行性疾病接受CBT螺釘固定，出現(xiàn)螺釘松動(2例)、復(fù)位丟失(4例)等現(xiàn)象，術(shù)后1年2例進(jìn)行翻修，原因歸結(jié)于鄰近節(jié)段退化(1例)、假關(guān)節(jié)形成(1例)。

3 小結(jié)

CBT螺釘作為新技術(shù)，因置釘通路與傳統(tǒng)PS技術(shù)的差異性，使其在臨床實(shí)際應(yīng)用的開展難以如意，關(guān)于螺釘置釘點(diǎn)、方向及角度、螺釘直徑及長度、減壓范圍，需要臨床不斷地摸索改進(jìn)。雖然一些相關(guān)的生物力學(xué)及臨床研究表明該技術(shù)的優(yōu)勢，但該技術(shù)出現(xiàn)時間尚短，還未有遠(yuǎn)期療效隨訪的相關(guān)文獻(xiàn)報道，遠(yuǎn)期融合率及并發(fā)癥仍需大樣本量及長期隨訪。