下頸椎后路內(nèi)固定方式的研究進(jìn)展

王衛(wèi)忠 王靖 蔣毅*

在三柱脊柱創(chuàng)傷模型中，不穩(wěn)定被定義為下頸椎三柱中的兩柱及以上的損傷。頸椎具有正常的前凸曲線，比胸椎和腰椎有更大的活動(dòng)性，更容易發(fā)生退行性和創(chuàng)傷性疾病；各種原因引起的頸椎疾病和下頸椎不穩(wěn)，常需要行頸椎內(nèi)固定治療，堅(jiān)固的內(nèi)固定具有可早期活動(dòng)、愈合更快以及融合率增加的優(yōu)點(diǎn)［1］。頸椎前路固定技術(shù)要求暴露廣泛，解剖復(fù)雜，相較于后路固定技術(shù)有更高的鋼板螺釘松動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)［2］，頸椎后路內(nèi)固定是臨床上常用的固定技術(shù)。

1 后路內(nèi)固定術(shù)的歷史進(jìn)展

早期放置自體骨移植的頸椎后路非固定融合術(shù)雖能完成融合，但不適用于不穩(wěn)定的脊柱損傷，因其不能立即穩(wěn)定脊柱，術(shù)后需要長期臥床休息和佩戴支具，現(xiàn)已較少使用。最早頸椎后路內(nèi)固定是基于鋼絲技術(shù)，但這項(xiàng)技術(shù)需要完整的后骨環(huán)，只能恢復(fù)后張力帶而不能立即提供穩(wěn)定。鋼絲只能提供屈曲的穩(wěn)定性，當(dāng)脊柱受到伸展、側(cè)彎或旋轉(zhuǎn)的力時(shí)，無法進(jìn)行有效的固定，現(xiàn)主要用于脊柱尺寸非常小的兒童和一些無法進(jìn)行螺釘固定的搶救病例中。相較于傳統(tǒng)的鋼絲、Luque 棒和環(huán)等固定技術(shù)，目前下頸椎后路內(nèi)固定技術(shù)主要采用生物力學(xué)強(qiáng)度更高的螺釘-棒結(jié)構(gòu)，這通常具有更高的融合率，可更早進(jìn)行術(shù)后活動(dòng)和康復(fù)，并最終獲得更好的臨床效果。下頸椎后路最常用的螺釘固定技術(shù)包括側(cè)塊螺釘、椎弓根螺釘、椎板內(nèi)螺釘、小關(guān)節(jié)螺釘和椎間孔螺釘，每一個(gè)內(nèi)固定方式均有自己的優(yōu)勢和劣勢。

2 側(cè)塊螺釘（lateral mass screws，LMS）技術(shù)

2.1 解剖學(xué)特點(diǎn) 頸椎側(cè)塊由上關(guān)節(jié)突和下關(guān)節(jié)突以及中間的峽部組成，下頸椎側(cè)塊在解剖學(xué)上具有相似的特征，位于椎管的外側(cè)、椎弓根的后外側(cè)、椎板的前外側(cè)以及橫突的正后方［3］，此區(qū)域的骨量較大，可為下頸椎不穩(wěn)的患者進(jìn)行強(qiáng)有力的后路固定。

2.2 置釘技術(shù) Roy-Camille 在20 世紀(jì)60 年代首次提出了側(cè)塊螺釘技術(shù)，隨后由Louis 和Magerl 發(fā)展［4］，最近由Anderson和Ebraheim 進(jìn)行推廣［5］。早期該技術(shù)的側(cè)塊螺釘通過鋼板置入，無法適應(yīng)異常的脊柱解剖并可能導(dǎo)致醫(yī)源性的椎間孔狹窄。目前，可延展的棒已取代鋼板，并能夠精確的放置螺釘，施加壓力、牽引力或側(cè)向旋轉(zhuǎn)力來矯正畸形。不同的側(cè)塊螺釘技術(shù)主要的區(qū)別在于螺釘?shù)倪M(jìn)釘點(diǎn)和螺釘在側(cè)塊中的軌跡不同，見表1。

表1 不同頸椎側(cè)塊螺釘內(nèi)固定技術(shù)的比較

理想的側(cè)塊螺釘置入軌跡應(yīng)該提供恰當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性和拔出阻力，同時(shí)將并發(fā)癥保持在最小、具有更長的螺釘置釘安全長度以及進(jìn)行雙皮質(zhì)固定［6］。由于術(shù)中發(fā)生側(cè)塊骨折的風(fēng)險(xiǎn)，側(cè)塊螺釘?shù)闹睆酵ǔＯ拗圃?.0 mm 以內(nèi)，Roy-Camill 技術(shù)的螺釘長度通常為14 mm，而Magerl 技術(shù)的螺釘長度為18 mm；Roy-Camille 技術(shù)有較低的神經(jīng)根損傷風(fēng)險(xiǎn)，更大的小關(guān)節(jié)穿透風(fēng)險(xiǎn)，而Magerl 技術(shù)有較低的小關(guān)節(jié)穿透風(fēng)險(xiǎn)。Nazarian and Louis 技術(shù)直接垂直于側(cè)塊表面進(jìn)釘，徒手操作時(shí)較容易，但當(dāng)螺釘較長時(shí)可能會(huì)損傷椎動(dòng)脈；Riew 技術(shù)以側(cè)塊的上角和外角作為操作的解剖標(biāo)記，置釘?shù)碾y度較低，但當(dāng)C6 和C7棘突突出時(shí)會(huì)阻礙置釘?shù)耐鈨A角度。使用垂直軌跡的技術(shù)插入的螺釘比以斜方向插入的螺釘長度更短，關(guān)節(jié)斷裂的風(fēng)險(xiǎn)隨著向頭傾角增加而降低［7］。以上所有技術(shù)均需要三維定位，有時(shí)難以在術(shù)中進(jìn)行評(píng)估而可能導(dǎo)致軌跡發(fā)生改變?cè)斐缮窠?jīng)血管損傷，徒手角度置釘?shù)目煽啃匀晕吹玫匠浞值难芯浚?］。

2.3 優(yōu)勢與局限性 側(cè)塊螺釘技術(shù)相關(guān)的并發(fā)癥非常罕見，常見的并發(fā)癥包括螺釘?shù)乃蓜?dòng)和拔出（＜1%［9］）；側(cè)塊螺釘?shù)拇┛卓蓪?dǎo)致脊髓、椎動(dòng)脈（極其罕見）、神經(jīng)和小關(guān)節(jié)損傷；由于側(cè)塊螺釘置釘方向與脊髓相反，損傷脊髓的風(fēng)險(xiǎn)較低；當(dāng)插入較長螺釘時(shí)可導(dǎo)致側(cè)塊的皮質(zhì)破裂而繼發(fā)神經(jīng)損傷。相較于椎弓根螺釘固定技術(shù)，側(cè)塊螺釘固定技術(shù)具有較高的安全性且致命性的并發(fā)癥發(fā)生率較低，對(duì)術(shù)者的技術(shù)水平要求較低，但側(cè)塊螺釘?shù)纳锪W(xué)強(qiáng)度較椎弓根螺釘?shù)停瑢?duì)于骨質(zhì)疏松患者可能無法提供足夠的固定強(qiáng)度且螺釘?shù)乃蓜?dòng)率更高［10］。側(cè)塊螺釘技術(shù)固定時(shí)需要側(cè)塊的結(jié)構(gòu)完整，任何原因破壞側(cè)塊完整性都是此項(xiàng)技術(shù)的禁忌癥。此外，側(cè)塊螺釘在三柱骨折等嚴(yán)重不穩(wěn)定的情況下效果不佳，可能需要額外的前路融合來增強(qiáng)。

3 椎弓根螺釘（pedicle screws，PS）技術(shù)

3.1 置釘技術(shù) 椎弓根螺釘是腰椎和胸椎后路固定的黃金標(biāo)準(zhǔn)，但它們?cè)陬i椎中并不常用。ABUMI 等［15］于1994 年首次在下頸椎引入椎弓根螺釘內(nèi)固定技術(shù)，置釘點(diǎn)位于側(cè)塊中點(diǎn)稍外側(cè)，上位椎體下關(guān)節(jié)突下緣稍下方，內(nèi)傾25°～45°，平行與上下小關(guān)節(jié)面。由于C3～C7 內(nèi)側(cè)椎弓根的內(nèi)側(cè)皮質(zhì)較厚并且內(nèi)側(cè)與脊髓間有一定的空隙，因此置釘時(shí)要寧內(nèi)勿外以增加固定強(qiáng)度和防止椎動(dòng)脈損傷。在下頸椎中，由于C7 的椎弓根尺寸較大，以及大多數(shù)患者在C7 橫突孔內(nèi)缺少椎動(dòng)脈，因此在C7 椎弓根螺釘常用。

3.2 解剖學(xué)研究 頸椎椎弓根直徑小，內(nèi)傾角較大，外側(cè)皮質(zhì)薄，對(duì)于術(shù)者的技術(shù)要求較高，并發(fā)癥主要包括椎動(dòng)脈、脊髓和神經(jīng)根的損傷。椎弓根螺釘從側(cè)方穿孔會(huì)使橫突孔破裂從而導(dǎo)致椎動(dòng)脈損傷；向上或向下穿孔則侵犯椎間孔從而可能導(dǎo)致神經(jīng)根損傷；螺釘向內(nèi)側(cè)穿孔會(huì)導(dǎo)致脊髓的損傷。HEY 等［16］在放置107 枚頸椎椎弓根螺釘后發(fā)現(xiàn)椎弓根外側(cè)壁穿孔為31 例（29.0%），明顯高于椎弓根內(nèi)側(cè)壁穿孔2 例（1.9%），未發(fā)現(xiàn)椎弓根上下壁的穿孔，可能是由于椎弓根上下側(cè)皮質(zhì)厚度大于內(nèi)外側(cè)皮質(zhì)厚度［17］，使其不易穿孔破裂。一項(xiàng)尸體研究［18］表明C3 穿孔率（21%）最高，隨后的每個(gè)節(jié)段的穿孔率均在下降（C6 和C7 為4%）。盡管椎弓根穿孔的發(fā)生率較高，但神經(jīng)血管損傷的發(fā)生率低，這可能與其解剖學(xué)特征有關(guān)：椎動(dòng)脈平均只占橫突孔的35%且椎動(dòng)脈至椎弓根外側(cè)壁的距離從C2 至C7 是依次遞增的；椎弓根上緣距其上位神經(jīng)根為1.18～1.40 mm，從C3 至C7 逐漸增大［19］，比起較高椎體節(jié)段椎弓根螺釘，較低節(jié)段椎弓根螺釘更不易造成神經(jīng)損傷。

3.3 輔助置釘 術(shù)前仔細(xì)評(píng)估影像圖像，檢查每個(gè)椎體和側(cè)塊的形態(tài)有助于減少并發(fā)癥；CT 輔助置釘技術(shù)是目前公認(rèn)的提高頸椎椎弓根螺釘?shù)臏?zhǔn)確性和安全性最好的方法［20］；BILHAR 等［21］發(fā)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助導(dǎo)航技術(shù)將椎弓根螺釘插入胸椎與透視引導(dǎo)的準(zhǔn)確性是一致的，且視覺圖像導(dǎo)航具有省時(shí)、無輻射等優(yōu)點(diǎn)。即使椎弓根解剖結(jié)構(gòu)及毗鄰關(guān)系復(fù)雜，該項(xiàng)技術(shù)具有高風(fēng)險(xiǎn)性，但其仍具有生物力學(xué)優(yōu)勢。

3.4 椎弓根螺釘?shù)膬?yōu)勢 對(duì)于嚴(yán)重的頸椎不穩(wěn)或骨質(zhì)疏松患者，側(cè)塊螺釘無法提供足夠的穩(wěn)定性；或者頸椎側(cè)塊結(jié)構(gòu)缺失時(shí)無法行側(cè)塊螺釘固定可考慮椎弓根螺釘。生物力學(xué)研究表明：與側(cè)塊螺釘相比，椎弓根螺釘具有更好的固定效果，拔出強(qiáng)度是側(cè)塊螺釘?shù)?～3 倍［22］。陳希等［23］比較了側(cè)塊螺釘和椎弓根螺釘?shù)闹苯影纬隽Γ渲星罢邽椋?05.71±11.63）N，后者為（635.67±22.82）N；DUFF 等［24］證明下頸椎椎弓根的螺釘-棒結(jié)構(gòu)甚至可以與360°脊柱重建相媲美。在某些類型的患者中如脊柱關(guān)節(jié)病、關(guān)節(jié)炎、轉(zhuǎn)移性腫瘤、創(chuàng)傷、側(cè)塊缺失、后凸畸形，椎弓根螺釘能提供更高的融合率；同時(shí)，椎弓根螺釘固定在降低椎間盤壓力和頸椎軸向負(fù)荷比側(cè)塊螺釘固定更有效［25］。

4 椎間孔螺釘（paravertebral foramen screws，PVFS）技術(shù)

4.1 置釘技術(shù) 椎間孔螺釘技術(shù)是MAKI 等［26］于2014 年提出的一項(xiàng)新的下頸椎后路內(nèi)固定技術(shù)，可作為側(cè)塊螺釘置釘失敗的一種補(bǔ)救措施。進(jìn)釘點(diǎn)定位于側(cè)塊后表面中垂線與頭側(cè)相鄰椎體同側(cè)下關(guān)節(jié)突交點(diǎn)內(nèi)側(cè)1 mm 處，內(nèi)傾20°～25°，其理想軌跡是螺釘?shù)募舛藙偨佑|到橫突孔的皮質(zhì)。椎間孔螺釘尺寸為4.5 mm×12 mm，被認(rèn)為足夠短而不至于損傷橫突孔和椎動(dòng)脈，同時(shí)由于更長的直徑而具有更強(qiáng)的拔出強(qiáng)度。

4.2 解剖學(xué)研究 陳希等［27］對(duì)頸椎椎間孔螺釘、椎弓根螺釘與側(cè)塊螺釘釘?shù)赖挠跋駥W(xué)測量顯示椎間孔螺釘總體最適釘?shù)篱L度在C3～C7 節(jié)段為9.10～10.65 mm，均短于側(cè)塊螺釘和椎弓根螺釘（P＜0.05），總體最適進(jìn)釘內(nèi)傾角在C3～C7 節(jié)段為21.12°～27.54°，均小于椎弓根螺釘（P＜0.05），椎間孔螺釘具有較大的進(jìn)針安全角度范圍。側(cè)塊解剖學(xué)研究表明在C3～C6 椎孔位于頸椎椎體后壁前1～2 mm 處［28］，頸椎椎體后壁在側(cè)位片上是一個(gè)非常重要的解剖標(biāo)志，置釘時(shí)椎間孔螺釘頭端在側(cè)位片上越過頸椎椎體后壁，則發(fā)生橫突孔穿孔的概率升高，反之則發(fā)生椎孔穿孔的概率升高；TOMOAKI 等［29］對(duì)46 例行頸椎手術(shù)患者行94 枚椎間孔螺釘置入，發(fā)現(xiàn)有5枚（5.3%）發(fā)生橫突孔穿孔，高于側(cè)塊螺釘1.9%［30］的橫突孔穿孔比例，但均未發(fā)生血管神經(jīng)并發(fā)癥；該學(xué)者認(rèn)為在術(shù)中難以完全準(zhǔn)確地將椎間孔螺釘?shù)娜肟邳c(diǎn)和軌跡與術(shù)前CT圖像規(guī)劃的理想軌跡相匹配，且術(shù)中難以在透視圖像上識(shí)別橫突孔的后緣，因此椎間孔螺釘被認(rèn)為安全性不如側(cè)塊螺釘，但上述研究病例數(shù)較少，仍需大樣本、多中心、高質(zhì)量的研究進(jìn)一步證實(shí)。

4.3 生物力學(xué)研究 MAKI 等［26］在尸體標(biāo)本上比較了椎間孔螺釘和側(cè)塊螺釘?shù)纳锪W(xué)強(qiáng)度，其中前者的直接拔出力為（234±114）N，后者的直接拔出力（158±91）N；比較側(cè)塊螺釘置釘失敗后行椎間孔螺釘和側(cè)塊螺釘?shù)纳锪W(xué)強(qiáng)度，前者的直接拔出力為（195±125）N，前者的直接拔出強(qiáng)度比后者大，但差異不明顯；在最初的應(yīng)用中，椎間孔螺釘比側(cè)塊螺釘提供更強(qiáng)的固定效果，而作為側(cè)塊螺絲置釘失敗的補(bǔ)救措施時(shí)，椎間孔螺釘與側(cè)塊螺釘?shù)墓潭ㄐЧ喈?dāng)。國內(nèi)學(xué)者陳希等［23］也比較了頸椎椎間孔螺釘、側(cè)塊螺釘及椎弓根螺釘?shù)纳锪W(xué)強(qiáng)度，椎間孔螺釘?shù)闹苯影纬隽椋?27.10±17.07）N，側(cè)塊螺釘為（305.71±11.63）N，椎弓根螺釘為（635.67±22.82）N。椎間孔螺釘?shù)臍堄喟纬隽椋?65.62±18.19）N，側(cè)塊螺釘?shù)臍堄喟纬隽椋?92.80±17.10）N，椎弓根螺釘?shù)臍堄喟纬隽椋?94.89±41.79）N。椎間孔螺釘?shù)闹苯影纬隽β愿哂趥?cè)塊螺釘，殘余拔出力明顯高于側(cè)塊螺釘，抗疲勞性能與椎弓根螺釘相近并明顯優(yōu)于側(cè)塊螺釘，因此認(rèn)為頸椎椎間孔螺釘具有作為側(cè)塊螺釘和椎弓根螺釘有效替代的潛能。

4.4 優(yōu)勢 在下頸椎由于椎體長棘突的干擾，有時(shí)行側(cè)塊螺釘時(shí)較難保持準(zhǔn)確的釘?shù)儡壽E；側(cè)塊螺釘?shù)倪M(jìn)釘點(diǎn)位于椎弓根螺釘?shù)膬?nèi)側(cè)，即使使用了萬向螺釘，兩個(gè)頸椎節(jié)段之間的距離在兩種螺釘?shù)念^端安裝連接棒仍具有挑戰(zhàn)性，兩種技術(shù)不能相互替代，椎間孔螺釘可作為一種替選方案。對(duì)于行側(cè)塊螺釘固定時(shí)發(fā)生側(cè)塊骨折，因?yàn)樽甸g孔螺釘與側(cè)塊螺釘?shù)倪M(jìn)針軌跡不同，即使發(fā)生側(cè)塊骨折，椎弓根周圍的骨結(jié)構(gòu)通常是完整的，同時(shí)椎間孔螺釘尖端所接觸的側(cè)塊內(nèi)側(cè)骨密度較高［31］，因此椎間孔螺釘對(duì)于側(cè)塊螺釘固定失敗的情況下被認(rèn)為仍能具有足夠的生物力學(xué)強(qiáng)度。如果側(cè)塊螺釘置入失敗，椎間孔螺釘可作為一種補(bǔ)救固定技術(shù)。在單節(jié)段的頸椎融合病例中，單獨(dú)使用椎間孔螺釘被認(rèn)為也能提供足夠的穩(wěn)定性促進(jìn)融合；在多節(jié)段頸椎融合術(shù)中使用椎間孔螺釘可降低并發(fā)癥的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)［32］。雖有一些關(guān)于椎間孔螺釘在尸體、形態(tài)學(xué)研究以及臨床病例的報(bào)道，但目前總體關(guān)于椎間孔螺釘?shù)难芯窟€較少，有待進(jìn)一步的研究。

5 總結(jié)

各種因素引起下頸椎不穩(wěn)常需要行頸椎內(nèi)固定治療。所有后路內(nèi)固定結(jié)構(gòu)的共同優(yōu)勢是恢復(fù)了后路張力帶，以使其能夠抵抗屈曲力。側(cè)塊螺釘內(nèi)固定術(shù)對(duì)頸椎后方棘突和椎板的解剖完整性的要求較低，側(cè)塊區(qū)域的骨量較多能提供較高的生物力學(xué)強(qiáng)度，并有效降低損傷神經(jīng)和血管的發(fā)生率，是臨床上常用的頸椎后路手術(shù)方式。由于下頸椎的椎弓根較細(xì)，距離椎動(dòng)脈較近，解剖結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，學(xué)習(xí)曲線較長，置釘難度較大且具有較高的神經(jīng)、血管損傷風(fēng)險(xiǎn)，但其仍具有生物力學(xué)優(yōu)勢。當(dāng)側(cè)塊骨折、嚴(yán)重的骨質(zhì)疏松、側(cè)塊螺釘置釘失敗等情況時(shí)，椎間孔螺釘固定技術(shù)有較高的置釘安全性，提供足夠的生物力學(xué)強(qiáng)度，可作為一種補(bǔ)救內(nèi)固定技術(shù)。