骨水泥灌注螺釘技術(shù)在脊柱骨質(zhì)疏松治療中的臨床應(yīng)用進(jìn)展

韓 琦 韋善華 韓承佑 韋永安（通信作者）

（河池市第一人民醫(yī)院脊柱外科，廣西 河池 546300）

隨著我國人口老齡化加劇，老年性脊柱骨質(zhì)疏松已經(jīng)成為威脅老年人健康的常見病、多發(fā)病，并已受到人們的關(guān)注和重視，這類疾病的治療也成了當(dāng)今臨床骨科醫(yī)師面臨的難題。脊柱是骨質(zhì)疏松最常累及的部位，中老年脊柱疾病手術(shù)患者當(dāng)中，36%的患者可發(fā)生骨質(zhì)疏松癥，椎體骨小梁相對來說比較稀疏，常規(guī)椎弓根螺釘復(fù)位和固定所需的把持力無法得到保證，手術(shù)中提拉或撐開椎體時(shí)容易導(dǎo)致椎弓根螺釘在釘?shù)纼?nèi)發(fā)生松動(dòng)，術(shù)后就會出現(xiàn)固定節(jié)段不穩(wěn)定、角度丟失，甚至出現(xiàn)螺釘斷裂、脫出等問題而導(dǎo)致手術(shù)失敗[1-3]。那么，多種螺釘設(shè)計(jì)的創(chuàng)新，包括改變螺釘長短、直徑、內(nèi)徑、螺紋及可膨脹螺釘?shù)倪x擇等灌注骨水泥椎弓根螺釘?shù)某霈F(xiàn)，為骨質(zhì)疏松患者提供了新的固定材料[4]。螺釘設(shè)計(jì)對老年性脊柱骨質(zhì)疏松患者的固定強(qiáng)度有重要決定性作用，但手術(shù)操作技術(shù)的不斷地創(chuàng)新同樣有重要的指導(dǎo)意義。本文對近年來應(yīng)用在脊柱骨質(zhì)疏松治療中的骨水泥灌注螺釘技術(shù)進(jìn)行探究，旨在為其臨床應(yīng)用提供參考。

1 椎弓根螺釘置入技術(shù)

如何確保脊柱骨質(zhì)疏松患者椎弓根螺釘?shù)睦喂虖?qiáng)度，首先要實(shí)現(xiàn)椎弓根螺釘置入的有效固定。目前常見椎弓根螺釘有3 種，第一種是實(shí)心螺釘，置釘要點(diǎn)是在釘孔內(nèi)灌注骨水泥后再擰入螺釘；第二種是多側(cè)孔中空螺釘，置釘要點(diǎn)是先將螺釘擰到到理想位置，再通過中空管道灌注骨水泥；第三種是可膨脹螺釘,多用于脊柱后路手術(shù)[5]。椎弓根螺釘扭力和把持力與引導(dǎo)孔的容積有關(guān)，當(dāng)引導(dǎo)孔直徑大于螺釘直徑時(shí)，椎弓根骨折、螺釘松動(dòng)拔出的風(fēng)險(xiǎn)增大。在脊柱骨質(zhì)疏松治療中，強(qiáng)化椎弓根螺釘技術(shù)要點(diǎn)包括引導(dǎo)孔的容積、自攻螺釘與預(yù)先攻絲、置釘深度和角度及螺釘?shù)脑俅握{(diào)整。

1.1 引導(dǎo)孔的容積

對于脊柱骨質(zhì)疏松患者椎弓根螺釘固定強(qiáng)度方面，引導(dǎo)孔的容積具有重要作用。Battula等[6]做過研究，通過對不同螺釘外徑引導(dǎo)孔進(jìn)行拔出強(qiáng)度試驗(yàn)，驗(yàn)證在高螺釘固定強(qiáng)度和低螺釘固定扭矩之間保持最佳平衡所需的引導(dǎo)孔容積的臨界值，得出了應(yīng)用椎弓根螺釘外徑的較好臨界值。

1.2 自攻螺釘是否需預(yù)先攻絲

在脊柱內(nèi)固定手術(shù)中，置入椎弓根螺釘前往往在引導(dǎo)孔內(nèi)預(yù)攻絲，但大部分術(shù)者為了縮短手術(shù)時(shí)間，直接使用自攻螺釘，自攻螺釘在置入過程能切割螺紋路徑中的骨質(zhì)，省力省時(shí)，Pfeiffer等[7]通過10種不同設(shè)計(jì)的自攻螺釘和非自攻螺釘做了比較，認(rèn)為大部分自攻螺釘?shù)陌殉至υ诠琴|(zhì)疏松模型中顯著性明顯，但在旋入過程中產(chǎn)生一定的摩擦阻力，增加了椎弓根骨折的風(fēng)險(xiǎn)。Halvorson等[8]認(rèn)為，正常脊柱骨質(zhì)無需攻絲，并不影響內(nèi)固定強(qiáng)度，骨質(zhì)疏松時(shí)，用小于螺釘直徑的型號來攻絲，抗拔出力為400.2 N，而未攻絲組為350.2 N，統(tǒng)計(jì)學(xué)數(shù)據(jù)差異不大。Carmouche等[9]報(bào)道，嚴(yán)重的脊柱骨質(zhì)疏松患者在腰椎骨質(zhì)中預(yù)攻絲會降低椎弓根螺釘?shù)陌殉至Γ谛刈祪?nèi)固定中預(yù)攻絲和自攻螺釘2 種方法對螺釘把持力并沒有受到影響。因此，對于脊柱骨質(zhì)疏松患者，置釘前無需預(yù)攻絲，同樣得到較好的內(nèi)固定效果。

1.3 控制置釘方向

脊柱椎弓根皮質(zhì)骨維持著大部分的螺釘把持力強(qiáng)度，其他由椎體內(nèi)骨小梁來輔助性固定。改變置釘方向會影響螺釘內(nèi)固定強(qiáng)度，Yuan等[10]應(yīng)用導(dǎo)航技術(shù)，對螺釘向脊柱尾側(cè)傾斜置入和平行上終板置入進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)前者固定強(qiáng)度較高。Kuhns等[11]認(rèn)為，當(dāng)螺釘向脊柱尾側(cè)傾斜置入角度23°時(shí)，螺釘?shù)墓潭◤?qiáng)度都有所增加。以上說明了在脊柱骨質(zhì)疏松患手術(shù)中者，當(dāng)螺釘與終板呈23～40°進(jìn)入椎體時(shí)，其骨-釘觸合面積加大、走徑距離足夠，增加了椎弓根螺釘?shù)墓潭◤?qiáng)度。也有學(xué)者采用經(jīng)橫突通道植釘技術(shù)，對側(cè)后凸畸形和僵硬性后凸畸形的矯正療效滿意，該技術(shù)在提高縱向撐開力，恢復(fù)椎體高度等方面具有一定的技術(shù)優(yōu)勢[12]。在實(shí)踐中，置釘方向把握，如何避免椎弓根骨折和不破損傷終板，都需要術(shù)者的經(jīng)驗(yàn)和操作技能來保駕護(hù)航。

1.4 置釘深度

理論上講，在一定范圍內(nèi)增加椎弓根螺釘置入深度可增加螺釘拔出強(qiáng)度，深度代表了骨-螺釘接觸面的大小，直觀表現(xiàn)了對螺釘拔出強(qiáng)度的影響，但并不是越深越牢固。Karami等[13]對不同置釘深度做了試驗(yàn),通過一側(cè)皮質(zhì)固定，深度相差0.5 cm螺釘?shù)目拱纬隽Ψ謩e為798 N和714 N，置釘深度到達(dá)椎體前緣時(shí)抗拔出力也沒有明顯增加，但穿過對面皮質(zhì)骨時(shí)得到了最高的抗拔出力。都金鵬等[14]通過3 種輔助導(dǎo)航技術(shù)對置釘精確度進(jìn)行了比較，認(rèn)為機(jī)器人引導(dǎo)技術(shù)、導(dǎo)航模板、O-臂導(dǎo)航系統(tǒng)在精確度方面無明顯差異，但機(jī)器人引導(dǎo)技術(shù)能夠減少不良事件的發(fā)生，可作為首選。吳兵等[15]應(yīng)用CT導(dǎo)航技術(shù)，在術(shù)中行椎弓根螺釘植入深度方面提高了準(zhǔn)確性。目前臨床普遍認(rèn)可長度40 mm以上的螺釘，進(jìn)入椎弓根的深度位于椎體置釘軸線的80%，再延長置釘深度會增加穿透椎體前側(cè)皮質(zhì)，損傷腹側(cè)血管、神經(jīng)及腹盆腔臟器損傷的風(fēng)險(xiǎn)[16]。因此，依據(jù)術(shù)中透視判斷置釘軸線的深度比較可靠。

1.5 螺釘?shù)脑俅握{(diào)整

對于術(shù)中透視判斷置釘位置不滿意，往往需要再次調(diào)整方向置入的操作，一定程度上會降低螺釘?shù)墓潭ㄐЧ?。Krishnan等[17]和Manon等[18]通過骨質(zhì)疏松模型翻修螺釘重置對拔出強(qiáng)度影響的生物力學(xué)方面進(jìn)行研究，認(rèn)為要維持椎弓根重置螺釘?shù)陌纬鰪?qiáng)度，可使用稍大直徑的螺釘；Chen等[19]研究發(fā)現(xiàn)，重度骨質(zhì)疏松的低密度骨模型中，螺釘撤出后再次單獨(dú)置入螺釘后固定強(qiáng)度較拔出前下降10%。由此可見，術(shù)中再次調(diào)整螺釘位置，在評估有無椎弓根骨折風(fēng)險(xiǎn)前提下，相應(yīng)增加置入螺釘?shù)闹睆?，可以提高螺釘?shù)墓潭ㄐЧ?/p>

2 骨水泥灌注

2.1 骨水泥類型

現(xiàn)階段，臨床上使用最多的骨水泥原料是聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），其被廣泛應(yīng)用于椎體成形術(shù)、骨腫瘤腔缺損填充、髖膝關(guān)節(jié)假體固定等手術(shù)中，并發(fā)癥較少且成本相對較低[20]。PMMA骨水泥由固態(tài)與液態(tài)兩部分組成，其中固態(tài)主要成分是聚甲基丙烯酸甲酯粉末，液態(tài)為甲基丙烯酸甲酯單體，使用時(shí)將固態(tài)和液態(tài)混合,發(fā)生聚合反應(yīng)后可將假體牢固地固定于骨組織上,起到填充和錨固作用。在提高椎弓根螺釘強(qiáng)度方面，PMMA可以提高25%以上的抗拔出力[21]。PMMA有良好的生物相容性，但體內(nèi)不可吸收，沒有骨傳導(dǎo)性與骨誘導(dǎo)性，可能出現(xiàn)變態(tài)反應(yīng)。其他骨水泥材料有羥基磷灰石和磷酸鈣、硫酸鈣及其混合物。有學(xué)者認(rèn)為羥基磷灰石具有骨傳導(dǎo)性和骨誘導(dǎo)性，未來可以用來代替PMMA[22]。趙金柱等[23]通過礦化膠原（MC）對PMMA進(jìn)行改性后，在骨修復(fù)領(lǐng)域應(yīng)用方面具有一定優(yōu)勢。

2.2 骨水泥灌注量和時(shí)間把握

有學(xué)者用不同的骨水泥灌注量對椎弓根螺釘軸向把持力作了對比，認(rèn)為2.0～3.0 mL的骨水泥可得到最佳的內(nèi)固定強(qiáng)度，骨水泥過多不但沒有提高抗拔出強(qiáng)度，還可能提高骨水泥外滲風(fēng)險(xiǎn)[24]。Chen等[25]在骨質(zhì)疏松模型中用1.0～3.0 mL的骨水泥量灌注椎弓根釘?shù)?，發(fā)現(xiàn)骨水泥使用量與拉伸強(qiáng)度和拉拔力成正比。韓樁汛等[26]也做同類型試驗(yàn)，認(rèn)為在骨水泥2.0～4.0 mL的灌注量對軸向拉拔強(qiáng)度最佳。當(dāng)前應(yīng)用骨水泥灌注螺釘技術(shù)時(shí)，多數(shù)術(shù)者認(rèn)為骨水泥使用量在2.0～3.0 mL，不會有較大的骨水泥泄漏風(fēng)險(xiǎn),還能提升脊柱椎體整體穩(wěn)定性。在控制骨水泥注入的時(shí)機(jī)方面，Hu等[27]的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，灌注過程中阻力過大常見于骨水泥黏度過高，黏度較低時(shí)推注阻力小，但會增加栓塞與滲漏的風(fēng)險(xiǎn)，但對于重度骨質(zhì)疏松患者盡可能用高黏度的骨水泥。在凝固期時(shí)間把控方面，有學(xué)者對骨水泥聚合不同時(shí)期對螺釘把持力強(qiáng)度進(jìn)行了比較，將“糨糊期”“面團(tuán)期”及“硬化后期”作了對比，發(fā)現(xiàn)“面團(tuán)期”持力強(qiáng)度最佳，“硬化后期”最差[28]。Linhardt等[29]在尸體標(biāo)本作同樣的試驗(yàn)，也認(rèn)為“面團(tuán)期”的抗拔出力最佳。

2.3 骨水泥灌注中并發(fā)癥的預(yù)防。

骨水泥灌注過程中出現(xiàn)的相關(guān)并發(fā)癥有過很多報(bào)道。主要是骨水泥滲漏造成椎管內(nèi)占位，可能對神經(jīng)造成機(jī)械性壓迫，熱效應(yīng)可導(dǎo)致神經(jīng)、脊髓、血管損傷等[30]。Moon等[31]報(bào)道骨水泥向腹側(cè)滲漏率為5.4%；Kerry等[32]椎弓根骨水泥強(qiáng)化周圍滲漏率在5%～39%范圍內(nèi)；也有的患者未產(chǎn)生自覺癥狀骨水泥滲漏率高達(dá)65.8%，深靜脈栓塞率達(dá)4%，肺栓塞率可達(dá)7.8%[33]。罕見神經(jīng)受機(jī)械性壓迫損傷；國內(nèi)有學(xué)者報(bào)道應(yīng)用骨水泥強(qiáng)化椎弓根螺釘技術(shù)滲漏率近30%[34]。Guo等[35]對202 例患者進(jìn)行了回顧性分析，其中有165 例發(fā)生骨水泥滲漏，滲漏率達(dá)81.68%，總共使用了950 枚椎弓根螺釘，其中有335 枚螺釘發(fā)生骨水泥滲漏，滲漏率為35.26%，有255 枚發(fā)生經(jīng)節(jié)段靜脈滲漏，滲漏率為76%，有77 枚經(jīng)椎基底靜脈發(fā)生滲漏，滲漏率達(dá)22.99%，有30 枚經(jīng)椎旁軟組織滲漏，滲漏率達(dá)8.96%。骨水泥滲漏多數(shù)原因是骨水泥混合物中的溶質(zhì)、溶劑間的比例，注入時(shí)機(jī)的把握等骨水泥狀態(tài)，多數(shù)認(rèn)為高黏度水泥增強(qiáng)螺釘?shù)墓潭ㄐЧ容^明顯?；诠撬喙嘧⒅写嬖跐B漏的風(fēng)險(xiǎn)，在關(guān)注骨質(zhì)疏松程度（骨密度測出T-score＜-1.94）或骨質(zhì)疏松引起應(yīng)力性骨折時(shí)才考慮骨水泥強(qiáng)化[36]。如果術(shù)前CT檢查發(fā)現(xiàn)胸腰椎體上下終板及側(cè)壁有缺損，必須在監(jiān)控下緩慢注入骨水泥。如果置釘時(shí)有穿破過側(cè)壁或前壁，不能注入骨水泥；其他問題可能是骨水泥對周圍的機(jī)械壓迫占位等可產(chǎn)生無菌性炎癥反應(yīng)，出現(xiàn)胸腰椎周圍慢性疼痛，發(fā)生熱損傷可造成骨壞死和血管、神經(jīng)受損。另外，發(fā)生鄰近椎體退變加速、其他椎體應(yīng)力性骨折、螺釘松動(dòng)脫出或斷裂等風(fēng)險(xiǎn)同樣不可避免，這些并發(fā)癥可能導(dǎo)致更復(fù)雜的值得術(shù)后思考的問題。由此可見，骨水泥的規(guī)范化應(yīng)用雖然增強(qiáng)了椎弓根螺釘?shù)陌殉至Γ趹?yīng)用水泥增強(qiáng)化技術(shù)之前，應(yīng)綜合考慮、謹(jǐn)慎操作。因此，掌握好置釘技術(shù)，對把握好骨水泥強(qiáng)化技術(shù)更為重要。

3 椎體節(jié)段內(nèi)固定

在脊柱骨質(zhì)疏松治療中,椎體內(nèi)固定節(jié)段的增加可以提高螺釘?shù)恼w固定強(qiáng)度，也能相應(yīng)降低每一枚螺釘所承受的應(yīng)力,但每增加1 個(gè)固定節(jié)段就會喪失1 個(gè)脊柱節(jié)段的活動(dòng)度，增加并不是無限制。史冊等[37]認(rèn)為長節(jié)段固定術(shù)式每枚螺釘所承受應(yīng)力較短節(jié)段減少，但長節(jié)段固定如果達(dá)到4個(gè)椎體以上，對脊柱活動(dòng)度限制會增大，手術(shù)時(shí)間及創(chuàng)傷相應(yīng)增加。章文杰等[38]認(rèn)為，對于伴有脊柱后凸的胸腰椎骨質(zhì)疏松性骨折患者，聯(lián)合后路短節(jié)段固定加以傷椎椎體成形術(shù)，能有效恢復(fù)并維持椎體高度及強(qiáng)度，重建脊柱生理曲度，增加術(shù)后脊柱穩(wěn)定性，減少腰背部肌肉的痙攣。有學(xué)者報(bào)道，增加傷椎置釘固定的軸向抗扭轉(zhuǎn)力增加1 倍多，且屈伸、側(cè)彎抗扭轉(zhuǎn)力也有增加[39]。因此，掌握好節(jié)段內(nèi)固定技術(shù)，可提高脊柱整體穩(wěn)定性。

4 提高手術(shù)技術(shù)策略

4.1 置釘策略

對于提高脊柱骨質(zhì)疏松患者的手術(shù)技術(shù)，置釘策略比置釘技術(shù)更關(guān)鍵。置釘技術(shù)操作要求是沒有重復(fù)操作動(dòng)作，力求一次置釘成功，在提拉撐開矯形過程中不要追求過于完美[40]。同時(shí)要合理延長固定椎體節(jié)段，低位腰骶部也可往下延長到髂骨，往上可超過后凸頂點(diǎn)椎體，這樣便于分散螺釘產(chǎn)生的應(yīng)力，提高內(nèi)固定強(qiáng)度。

4.2 內(nèi)固定材料改良

考慮到骨水泥強(qiáng)化椎弓根螺釘技術(shù)翻修困難。還需在內(nèi)固定材料方面進(jìn)一步探索，對內(nèi)固定骨水泥材料構(gòu)成進(jìn)行改進(jìn)。展望以后的骨水泥加強(qiáng)技術(shù)將進(jìn)一步標(biāo)準(zhǔn)化、個(gè)性化、體系化，針對不同骨質(zhì)疏松性患者的疾病特點(diǎn)采取不同手術(shù)技術(shù)方案。其中膨脹式螺釘改進(jìn)設(shè)計(jì)提供了一種新型內(nèi)固定材料，在增加機(jī)械固定強(qiáng)度方面有一定優(yōu)勢，但同樣要面對骨質(zhì)受損和骨水泥外滲的風(fēng)險(xiǎn)。因此，在使用膨脹螺釘前提條件是確保椎弓根外部皮質(zhì)的完整性。在改進(jìn)螺釘材料方面，無論是膨脹螺釘還是骨水泥強(qiáng)化螺釘，要考慮到螺釘?shù)暮线m直徑，防止椎弓根骨折和神經(jīng)受壓迫的風(fēng)險(xiǎn)，而增加螺釘?shù)拈L度則可能破壞椎體前緣皮質(zhì)，引起血管和內(nèi)臟的損傷。同時(shí)工具與材料研發(fā)改進(jìn)提供給術(shù)者更安全便捷的手術(shù)體驗(yàn)，降低手術(shù)失敗率，提高就醫(yī)體驗(yàn)。

5 小結(jié)與展望

對于脊柱骨質(zhì)疏松患者，使用普通椎弓根螺釘固定所出現(xiàn)的并發(fā)癥偏高，遠(yuǎn)期療效欠佳。目前應(yīng)用灌注骨水泥椎弓根螺釘方式，在脊柱骨質(zhì)疏松治療中改善了內(nèi)固定強(qiáng)度。以上置釘?shù)燃夹g(shù)雖然在理論上為術(shù)者的選擇提供了依據(jù)，但也要根據(jù)術(shù)者的經(jīng)驗(yàn)、習(xí)慣、對各種技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)的評估以及患者骨質(zhì)情況、椎弓根解剖特點(diǎn)等進(jìn)行個(gè)體化選擇，如何進(jìn)一步優(yōu)化術(shù)中置釘策略仍是今后研究的方向之一。PMMA強(qiáng)度高且生物相容性好，羥基磷灰石具有的骨誘導(dǎo)性。 如何對強(qiáng)化骨水泥材料和工具的研發(fā)是今后努力的方向。骨水泥灌注螺釘技術(shù)在脊柱骨質(zhì)疏松治療中取得一定的療效，但脊柱退行不斷變化和骨質(zhì)疏松程度不斷加重，在考慮如何提高椎弓根螺釘技術(shù)應(yīng)用同時(shí)，也應(yīng)積極關(guān)注抗骨質(zhì)疏松治療，補(bǔ)充鈣劑，口服阿侖膦酸鈉片等藥物，預(yù)防髖部和脊柱骨折再發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。目前在生物力學(xué)研究方面，對骨水泥的應(yīng)用顯著增加椎弓根螺釘?shù)腻^定力，考慮到骨水泥注入的體積和分布、骨質(zhì)疏松的嚴(yán)重程度等因素影響以及骨水泥滲漏的問題，在改進(jìn)新型螺釘設(shè)計(jì)、新型骨水泥材料的同時(shí)減少相關(guān)并發(fā)癥方面仍需要更多的臨床研究。