頸后路多錨點(diǎn)內(nèi)固定系統(tǒng)的研制及解剖學(xué)可行性分析

董偉鑫，胡勇，賴歐杰，袁振山

目前臨床上頸椎后路內(nèi)固定主要包括頸椎后路椎弓根螺釘與側(cè)塊螺釘，頸椎后路椎弓根螺釘擁有最佳的固定強(qiáng)度，但對置釘準(zhǔn)確性的要求極高，存在較高的螺釘誤置率[1-2]，置釘過程中也容易出現(xiàn)神經(jīng)根、椎動(dòng)脈或脊髓損傷等嚴(yán)重的并發(fā)癥[3-4]。頸椎后路側(cè)塊螺釘置釘風(fēng)險(xiǎn)較小，但釘?shù)肋^短，生物力學(xué)穩(wěn)定性較差，尤其在處理矯形或骨折脫位時(shí)，因螺釘松動(dòng)導(dǎo)致失敗的概率極高[5-6]。鑒于此，臨床上需要一種全新的頸椎后路內(nèi)固定系統(tǒng)，從器械設(shè)計(jì)的源頭上避免置釘過程損傷神經(jīng)根、脊髓或椎動(dòng)脈等重要結(jié)構(gòu)，同時(shí)擁有足夠的生物力學(xué)穩(wěn)定性。本研究通過測量C2～7中后柱相關(guān)解剖學(xué)參數(shù)，設(shè)計(jì)一款全新的頸后路多錨點(diǎn)內(nèi)固定系統(tǒng)，報(bào)道如下。

1 資料與方法

1.1 數(shù)據(jù)的收集與測量 2020 年1 月至2022 年12月隨機(jī)在寧波市第六醫(yī)院影像資料庫中抽取40 份正常頸椎CT+三維重建數(shù)據(jù)，由2 名脊柱外科醫(yī)生閱片，核對是否存在結(jié)構(gòu)異常、腫瘤或骨代謝疾病等。其中男20 名，女20 名；年齡18 ～65 歲，平均35 歲。將頸椎CT 數(shù)據(jù)導(dǎo)入到Mimics 軟件中，在Mimics 軟件中生成三維立體結(jié)構(gòu)，并在該三維立體結(jié)構(gòu)上測量相關(guān)參數(shù)。測量指標(biāo)包括側(cè)塊高度、椎板安全長度、椎板高度及棘突高度，見圖1。

圖1 測量參數(shù)圖示

1.2 設(shè)計(jì)頸后路多錨點(diǎn)內(nèi)固定系統(tǒng) 筆者設(shè)計(jì)的頸后路多錨點(diǎn)內(nèi)固定系統(tǒng)采用醫(yī)用鈦合金材質(zhì)制造。頸后路多錨點(diǎn)內(nèi)固定系統(tǒng)主要由多錨點(diǎn)螺釘固定板、側(cè)塊螺釘、棘突螺釘和萬向套組成，見圖2。多錨點(diǎn)螺釘固定板：該固定板厚度為2 mm，寬度為8 mm，長度設(shè)置了24 ～36 mm 不同的規(guī)格，間隔2 mm，可以根據(jù)患者骨骼大小不同，選用不同長度的固定板，固定板的螺釘孔直徑分別為3.5 mm 和2 mm。1.3 頸后路多錨點(diǎn)內(nèi)固定系統(tǒng)在Mimics 軟件上的模擬手術(shù) 在Mimics 軟件上重建一個(gè)頸椎椎體模型，并導(dǎo)入多錨點(diǎn)螺釘固定板的三維模型，將多錨點(diǎn)螺釘固定板拖至頸椎椎板、側(cè)塊及棘突的合適位置處，然后導(dǎo)入側(cè)塊螺釘與棘突螺釘?shù)娜S模型，將螺釘按照螺釘孔放置。立體旋轉(zhuǎn)椎體和頸后路多錨點(diǎn)內(nèi)固定系統(tǒng)這個(gè)整體結(jié)構(gòu)，觀察是否存在螺釘進(jìn)入椎管、椎間孔與椎動(dòng)脈孔。

圖2 多錨點(diǎn)內(nèi)固定系統(tǒng)

2 結(jié)果

2.1 參數(shù)測量結(jié)果 C2～C7中后柱相關(guān)測量參數(shù)的測量結(jié)果見表1。

表1 C2 ～C7 相關(guān)解剖參數(shù)測量結(jié)果mm

2.2 Mimics軟件上模擬內(nèi)固定置入結(jié)果 在Mimics 軟件上進(jìn)行頸后路多錨點(diǎn)內(nèi)固定系統(tǒng)的模擬置入，顯示側(cè)塊螺釘、棘突螺釘和多錨點(diǎn)螺釘固定板的位置準(zhǔn)確合理，見圖3。

圖3 頸后路多錨點(diǎn)內(nèi)固定系統(tǒng)在椎骨模型上模擬置入后示意圖

3 討論

目前臨床上使用的頸椎后路椎弓根螺釘與側(cè)塊螺釘都有各自的不足[7-8]，臨床上需要一種新型內(nèi)固定系統(tǒng)來彌補(bǔ)現(xiàn)有內(nèi)固定裝置的不足。此類新型內(nèi)固定系統(tǒng)要求在能提供足夠生物力學(xué)穩(wěn)定性的同時(shí)，不會造成神經(jīng)根、脊髓或椎動(dòng)脈損傷，這也是筆者設(shè)計(jì)頸后路多錨點(diǎn)內(nèi)固定系統(tǒng)的初衷。因?yàn)樯窠?jīng)根、脊髓或椎動(dòng)脈損傷都是災(zāi)難性的，帶給患者的結(jié)局是非死即殘，醫(yī)生、患者及其家庭都難以接受。理論上本研究設(shè)計(jì)的頸后路多錨點(diǎn)內(nèi)固定系統(tǒng)可以避免上述災(zāi)難性并發(fā)癥，同時(shí)相比側(cè)塊螺釘，可以提供較高的內(nèi)固定生物力學(xué)穩(wěn)定性，故對其進(jìn)行系統(tǒng)性研究是非常有必要的。

3.1 頸后路多錨點(diǎn)內(nèi)固定系統(tǒng)的意義及創(chuàng)新點(diǎn) 本研究首次提出了頸后路多錨點(diǎn)內(nèi)固定系統(tǒng)的概念，并設(shè)計(jì)出了全新的、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的、符合國人解剖特點(diǎn)的頸后路多錨點(diǎn)內(nèi)固定系統(tǒng)。理論上頸后路多錨點(diǎn)內(nèi)固定系統(tǒng)可以單獨(dú)用作固定錨定點(diǎn)，作用類似頸后路椎弓根螺釘和側(cè)塊螺釘，雖然頸后路多錨點(diǎn)內(nèi)固定系統(tǒng)的生物力學(xué)穩(wěn)定性是否能媲美或者超越頸后路椎弓根螺釘尚需進(jìn)一步生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，但是和頸后路側(cè)塊螺釘相比，因?yàn)轭i后路多錨點(diǎn)內(nèi)固定系統(tǒng)中包括了一枚傳統(tǒng)的側(cè)塊螺釘固定，并包含有其他錨定點(diǎn)，所以理論上其生物力學(xué)穩(wěn)定性將明顯優(yōu)于側(cè)塊螺釘。進(jìn)而可以說頸后路多錨點(diǎn)內(nèi)固定系統(tǒng)從器械設(shè)計(jì)的源頭上避免置釘損傷神經(jīng)根、脊髓或椎動(dòng)脈等重要結(jié)構(gòu)，同時(shí)擁有足夠的生物力學(xué)穩(wěn)定性，克服了目前臨床上使用的頸后路椎弓根螺釘和側(cè)塊螺釘內(nèi)固定系統(tǒng)的缺陷。此外，頸后路多錨點(diǎn)內(nèi)固定系統(tǒng)理論上還可以在頸后路單開門椎管擴(kuò)大減壓的同時(shí)，進(jìn)行頸后路固定融合，這是目前臨床上現(xiàn)有的頸后路內(nèi)固定系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)的，但是進(jìn)行該術(shù)式后的生物力學(xué)性能仍需要進(jìn)行相關(guān)的生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證支持。

3.2 頸后路多錨點(diǎn)內(nèi)固定系統(tǒng)的適應(yīng)證和禁忌證頸后路多錨點(diǎn)內(nèi)固定系統(tǒng)繼承了頸后路手術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：相比頸前路手術(shù)，后路手術(shù)入路風(fēng)險(xiǎn)較小，且初學(xué)者容易掌握，操作相對簡單；頸后路側(cè)塊螺釘和棘突螺釘置入相對簡單安全。筆者將頸后路多錨點(diǎn)內(nèi)固定系統(tǒng)的適應(yīng)證和禁忌證概括如下：（1）適用于頸后路椎弓根螺釘內(nèi)固定系統(tǒng)的適應(yīng)證；（2）適用于頸后路側(cè)塊螺釘內(nèi)固定系統(tǒng)的適應(yīng)證；（3）可行頸后路單開門椎管擴(kuò)大減壓的同時(shí)進(jìn)行頸后路的固定融合；（4）伴有上述兩者或三者的復(fù)合型疾病。禁忌證：（1）伴有棘突骨折不穩(wěn)，無法實(shí)現(xiàn)棘突螺釘固定；（2）伴有側(cè)塊骨折不穩(wěn)，無法實(shí)現(xiàn)側(cè)塊螺釘固定及撐開；（3）下頸椎畸形。

3.3 頸后路多錨點(diǎn)內(nèi)固定系統(tǒng)手術(shù)入路及實(shí)際操作的可行性分析 頸后路單開門椎管成型術(shù)、頸后路側(cè)塊螺釘固定術(shù)及棘突螺釘固定術(shù)已廣泛應(yīng)用于臨床[9-11]，頸后路相關(guān)術(shù)式因?yàn)椴幌耦i前路手術(shù)那樣存在食道、大血管、喉上神經(jīng)及喉返神經(jīng)等結(jié)構(gòu)損傷的風(fēng)險(xiǎn)[12]，故而容易被脊柱外科醫(yī)生掌握開展。本文設(shè)計(jì)的頸后路多錨點(diǎn)內(nèi)固定系統(tǒng)采用的是常規(guī)頸后路正中切口入路，該設(shè)計(jì)主要包括三個(gè)手術(shù)步驟：（1）頸椎后路單開門椎管擴(kuò)大減壓術(shù)。頸椎后路單開門減壓是目前在臨床上廣泛應(yīng)用的一種技術(shù)，其具有操作簡單、手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)相對較小的特點(diǎn)[13]；（2）頸椎側(cè)塊螺釘固定。該技術(shù)現(xiàn)廣泛應(yīng)用于臨床，雖然其生物力學(xué)性能不及椎弓根螺釘，但由于其操作簡單、容易掌握、并發(fā)癥極少，被廣泛應(yīng)用于臨床[5]；（3）棘突螺釘固定。該技術(shù)作為頸后路內(nèi)固定術(shù)的一種補(bǔ)充固定方式也已被應(yīng)用于臨床[11]。因此理論上頸后路多錨點(diǎn)內(nèi)固定系統(tǒng)在手術(shù)入路和手術(shù)操作上的可行性極高。結(jié)合頸后路多錨點(diǎn)內(nèi)固定系統(tǒng)在Mimics 軟件上的成功模擬置入，側(cè)塊螺釘、棘突螺釘和多錨點(diǎn)螺釘固定板的位置準(zhǔn)確合理，說明頸后路多錨點(diǎn)內(nèi)固定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)在手術(shù)入路和實(shí)際操作上具有可行性。理論上，頸后路多錨點(diǎn)內(nèi)固定系統(tǒng)可以作為頸后路側(cè)塊螺釘與椎弓螺釘?shù)囊环N補(bǔ)充技術(shù)，還可以作為頸后路單開門椎管擴(kuò)大減壓固定融合術(shù)的一種備用方案。

本研究的局限性在于缺乏生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證其優(yōu)勢，模擬研究未考慮實(shí)際手術(shù)復(fù)雜性，適應(yīng)證和禁忌證基于理論推測，未與現(xiàn)有應(yīng)用于臨床的內(nèi)固定系統(tǒng)進(jìn)行比較，這將是未來進(jìn)一步研究的方向。

利益沖突所有作者聲明無利益沖突

作者貢獻(xiàn)聲明董偉鑫：實(shí)驗(yàn)操作、論文撰寫；袁振山、賴歐杰：數(shù)據(jù)整理、統(tǒng)計(jì)學(xué)分析；胡勇：研究指導(dǎo)、論文修改、經(jīng)費(fèi)支持