寰枢关节脱位的置入物治疗技术与生物相容性及生物力学的关系★

胡巍，肖增明

广西医科大学第一附属院脊柱骨病外科，广西壮族自治区南宁市 530021

胡巍★，男，1982年生，广西壮族自治区全州市人，汉族，广西医科大学在读硕士，医师，主要从事脊柱外科工作。
howie189@126.com

通讯作者：肖增明，广西医科大学第一附属院脊柱骨病外科，广西壮族自治区南宁市 530021

摘要
学术背景：寰椎水平常用的内固定材料有Gallie、Brooks 钢丝、Halifax 椎板夹等，可提供在屈伸方向上的稳定性，但其抗侧弯和旋转的强度较弱。Magerl+Gallie置入治疗技术可提供良好的生物力学稳定性，但在抗轴向移位方面并无优势。
目的：介绍寰椎侧块螺钉置入技术和寰椎后弓螺钉置入治疗技术，并分析其对生物相容性及置入物生物力学的影响。
检索策略：应用计算机检索Pubmed、PML、OVID与万方数据库1970-01/2007-06的相关文献，英文检索词“atlas,axis,dislocation,fixation,posterior”,中文检索词“寰枢椎,脱位,内固定,置入物，后路，生物相容性，生物力学"。对资料进行初审，选取关于寰枢椎内置入物介绍，手术方法，前后路适应证，生物力学等方面相关文献。对同一领域的文献选择近期发表或权威杂志的文献；排除重复研究和Meta分析类文章。共收集到127篇文献，入选30篇。
文献评价：文献的来源主要是通过寰枢椎脱位的治疗进行汇总分析。所选用的30篇文献中，3篇为综述，3篇为专著，其余为临床或基础实验研究。
资料综合：①侧块螺钉与椎弓根螺钉置入技术稳定性良好,具有三维固定的优点。②寰椎椎弓根螺钉置入技术的进钉点的位置较侧块技术高, 不必显露C1后弓下方等深部解剖结构, 术中推开C2神经根和静脉丛的幅度较小, 引起损伤的几率减小, 出血少; 其螺钉通道的长度比Harms 技术的螺钉通道长, 螺钉与骨骼接触的界面比后者大,固定更加牢固。
结论：寰枢椎后弓侧块螺钉置入固定有较好的生物力学性能，与宿主生物相容性较好，有可能成为寰枢段后路短节段固定的最佳固定方式。
关键词：寰枢椎；脱位；内固定；医学植入体；置入技术；生物力学；组织相容性

胡巍，肖增明.寰枢关节脱位的置入物治疗技术与生物相容性及生物力学的关系[J].中国组织工程研究与临床康复，2008，12(13):2511-2514 [www.zglckf.com/zglckf/ejournal/upfiles/08-13/13k-2511(ps).pdf]

中图分类号: R318
文献标识码: A
文章编号: 1673-8225
(2008)13-02511-04

Implantation techniques for dislocation of atlas-axis joint: Biocompatibility and biomechanics

Abstract
BACKGROUND: Gallie, Brooks steel wire, and Halifax vertebral plate clamp are tools for internal fixation of atlas-axis joint. They can keep the flexion-extension stability of atlas-axis joint, but weaken the ability to against lateral bending and rotation. Magerl+Gallie implantation shows good biomechanics stability, but cannot well prevent axial dislocation.
OBJECTIVE: To introduce the surgical technique from posterior approach for atlas, and explore the effect on biocompatibility and biomechanics of implants.
RETRIEVAL STRATEGY: The articles related to atlas-axis joint dated between January 1970 and June 2007 were retrieved through Pubmed, PML, OVID and Wanfang database using keywords of "atlas, axis, dislocation, fixation, posterior" and "atlas, dislocation, internal fixation, implant, posterior approach, biocompatibility, biomechanics" in Chinese. All collected articles were selected firstly and the articles related to implants, surgical skills, and biomechanics were selected. For articles in identical field, only those published in recently or in authoritative journals were selected. Repetitive articles and Meta analysis were excluded. 127 articles met the criteria and 30 of them were involved.
LITERATURE EVALUATION: The articles involved were related to the surgical treatment of dislocation of atlas-axis joint. Of 30 articles, 3 were review articles, 3 were monographs, and the others were clinical or basic researches.
DATA SYNTHESIS: ①Lateral mass and pedicle screw implantation techniques can achieve three-dimensional fixation. ②The screw entrance points of atlantoaxial pedicle screw implantation is higher than lateral mass technique, it is unnecessary to expose C1, posterior arch and other deep parts of anatomic structures. C2 nerve root and venous plexus are not separated completely, which reduce injury rate and blood loss. In addition, screw passage of pedicle screw is longer than Harms technique, so screw can completely contact with skeleton to enhance the fixation.
CONCLUSION: Atlantoaxial fixation by posterior pedicle screw implantation shows good biomechanics and biocompatibility. It may become the optimal approach for atlantoaxial short segmental fixation.

Hu W, Xiao ZM.Implantation techniques for dislocation of atlas-axis joint: Biocompatibility and biomechanics. Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu yu Linchuang Kangfu 2008;12(13):2511-2514(China)
[www.zglckf.com/zglckf/ejournal/upfiles/08-13/13k-2511(ps).pdf]

临床上寰枢椎的不稳定，使生命中枢处于危险状态，极易造成高位脊髓受压。寰枢椎不稳的后路内固定材料主要包括：Gallie钢丝、Brooks钢丝、Halifax椎板夹或 Apofix 椎板钩及1987年Magerl 和Seemann介绍的经寰枢关节突关节螺钉等[1-3]。Magerl 螺钉技术也被认为是治疗寰枢椎失稳患者的金标准。1994年，Goel 和Laheri 首先提出寰椎侧块螺钉[4]，但直到2001年在Harms和Melcher 的使用下才逐渐引起重视[5]。同年，Resnick等[6]、Tan等[7]对上述技术进行了改良，介绍了一种经寰椎后弓侧
块螺钉置入固定技术。

对目前关于寰枢关节脱位的定义、两种不同的寰椎后路置入物的治疗技术及适应证和发展前景做一综述。

2.1 资料检索应用计算机检索Pubmed、PML、OVID与万方数据库1970-01/2007-06的相关文献，英文检索词“atlas,axis,dislocation,fixation,posterior”,中文检索词“寰枢椎,脱位,内固定,后路"。
2.2 检索方法对资料进行初审，选取关于寰枢椎内置入物介绍，手术方法，前后路适应证，生物力学等方面相关文献。对同一领域的文献选择近期发表或权威杂志的文献；排除重复研究和Meta分析类文章。共收集到127篇文献，入选30篇。3篇为综述，3篇为专著，其余为临床或基础实验研究。

3.1 寰枢椎解剖学特点与置入物操作技术的关系寰椎作为人体的第一颈椎，是生命中枢对应的部位，具有独特的解剖结构，缺乏椎体和棘突，两侧为增大的侧块，上与枕骨髁，下与枢椎侧块形成关节；前方的弓状结构称为前弓，其顶点为前结节，前结节的后方与齿状突形成关节；后方的弓状结构称为后弓，其顶点为后结节。寰椎后部上方有椎动脉横行穿过，下方为C2脊神经根从神经管穿出，外为椎静脉丛与椎动脉孔，内为延髓生命中枢。椎弓与椎体连接的部分定义为椎弓根，由于寰椎缺乏椎体和椎板结构，因此不存在严格意义上的椎弓根。寰椎后弓与侧块的连接部分在结构上和力学上类似于其他椎体的椎弓根，故称之为“椎弓根”在临床上更便于理解和接受。
3.2 寰枢关节脱位的定义 Stauffer等[8]将创伤性C1-2脱位分为4型。尹庆水等[9]将C1-2脱位其分为3型：①可复位型（包括易复型和缓复型）。②难复型。③不可复型。王超等[10]根据颅骨牵引复位的情况，将其分为2型：①可复位性脱位。②不可复性脱位或固定性脱位。谭明生等[11]根据脱位的复位情况，结合手术因素，三维CT技术和创伤因素，将其分为3型：①牵引复位型（T型）。②手术复位型（O型）。③不可复位型（I型），简称TOI分型。总之，现有的C1-2脱位的临床分型尚存在有界定不明确，有争议的地方。
3.3 寰枢椎失稳的置入物治疗技术寰枢椎不稳外科治疗的主要目的在于恢复和重建其稳定性。Gallie、Brooks 钢丝、Halifax 椎板夹置入物固定等，可提供在屈伸方向上的稳定性，但其抗侧弯和旋转的强度较弱。临床实践显示，术后植骨不愈合的发生率高达10%~15%[12]。Magerl+Gallie置入治疗技术可提供良好的生物力学稳定性，术后植骨融合率升至87%以上[13]。1994年，Goel等介绍了一种经寰椎侧块螺钉结合枢椎椎弓根螺钉置入固定技术，近年来得到了不少国内外学者的推崇。谭明生等[14]对侧块螺钉技术进行了改良，提出了寰椎经后弓侧块螺钉结合枢椎椎弓根螺钉置入固定。Currier 等[15]将C1侧块螺钉的置入分为两种基本技术: ①即寰椎侧块螺钉置入技术，Goel、Harms、Melcher 和Gupta 等将进钉点设计在后弓下方侧块的中心，钉道贯穿寰椎侧块。②即寰椎“椎弓根”螺钉置入技术,谭明生等改良了Goel和 Harms技术,将进钉点设计在寰椎后弓，钉道贯穿寰椎后弓和侧块。
3.3.1 寰椎侧块螺钉置入技术寰椎侧块进钉点：C1侧块正中线与寰椎下关节面上方1.0~2.0 mm之交点处，其钉道内偏角和上倾角均为15°。其后有多人采用了这种方法，只是其入钉点和钉道方向稍有不同，这其中以Harms等[5]的方法较具代表性，其入钉点为寰椎后弓与侧块连接处中线与寰椎侧块后下部中点的交点处，其内偏角为0°，或者稍微内偏，研究表明，侧块中部的宽度为(11.59±1.39) mm，侧块中部的厚度为(12.70±1.04) mm[16]，完全可以容纳直径3.5 mm的螺钉。因此，对Goel等[4]和Harms等[5]的经寰椎后弓下方的侧块入钉的方法而言，需要考虑的是入钉点处侧块的高度和宽度。夏虹等[17]测得后弓与侧块连接处中点到下关节面的高度，左: 3.1~6.2 (4.0±0.7) mm，右：3.1~5.8 (4.2±0.7) mm，测量显示寰椎后弓下的侧块能够置入直径3.5 mm的螺钉。但是其测量结果均显示还是有标本小于4 mm。从目前的测量结果看，有一部分人的寰椎后弓下侧块高度小于3.5 mm，从而造成不适合于直径为3.5 mm螺钉置入。特别是对于Goel技术采取的钉板的方法而言，由于其入钉点上方需要有足够的空间容纳钢板末端，所以需要这个空间相对要较大，尽管他采取了入钉点偏下，减小螺钉直径，成人采用2.9 mm，小儿2.7 mm，在其报道的160例患者中仍有9例患者由于侧块高度过低不能置入螺钉，Goel认为必要时螺钉可以穿过寰椎下关节面，在小儿尤其如此。显然其使用小直径的螺钉及螺钉穿过寰椎下关节面的方法会减低寰椎侧块螺钉的力学强度，而此后Harms的方法将入钉点上移，较Goel的方法在一定程度上避免了螺钉可能损伤寰枢关节面的缺点，但是术前利用CT充分了解患者寰椎后弓下高度对制订手术计划是有帮助的。
3.3.2 寰椎后弓螺钉置入技术寰椎在后弓上的位置的进钉点为：寰椎后结节中点旁开18~20 mm，与后弓下缘向上2 mm 的交点。进钉方向为冠状面上保持垂直进钉，矢状面上钉头向头端倾斜约5°[18]。研究表明[18]，螺钉行经的寰椎侧块部分，其中部平均宽度(12.76±1.16) mm，平均高度(12.94±0.91) mm，对于放置直径为3.5 mm 的螺钉具有相当大的安全空间，而在进钉处寰椎后弓高度4.58 mm，技术上放置3.5 mm的“椎弓根”螺钉也是可行的。国内谭明生等[18]测量寰椎后弓进钉处后弓的外径高:左:(4.58±0.65) mm，右:(4.72±0.68) mm；外径宽，左:(9.51±1.20) mm，右:(9.32±1.l0) mm；内径高，左:(2.72±0.43) mm，右:(2.80±0.46) mm;内径宽，左(7.43±0.86) mm，右:(7.34±1.02) mm。马向阳等[19]测量50个寰椎干燥标本椎动脉沟处宽度(8.46± 0.57) mm，外1/3高度(4.25±0.51) mm，内1/3高度(3.88±0.52) mm。以上结果均表明经寰椎后弓侧块螺钉置入是可行的。对于经寰椎后弓侧块螺钉而言，寰椎后弓椎动脉沟是最重要的解剖因素，起下缘对于置入内植物的定位有着重要作用[20]。因为此处骨质最薄，其上方有椎动脉及静脉丛等血管通过，在椎动脉下方和椎动脉沟之间则有支配头下斜肌，头上斜肌，头大小直肌的C1神经根穿出，因此若此处骨质被螺钉穿破以后可能会继发邻近血管神经的损伤。在生物力学方面，谭明生等[21]经寰椎后弓侧块螺钉技术显示有更强的抗扭转性能。
3.3.3 手术安全暴露范围对于寰椎后弓的暴露范围，以往An等[22]认为由寰椎后结节向两侧的显露范围应在15 mm以内，以避免损伤椎动脉沟内的椎动脉。而马向阳等[23]认为寰椎后弓向两侧的暴露范围可以超过20 mm，但应注意切勿在寰椎后弓上缘进行锐性剥离。Ebraheim等[24]发现，椎动脉沟在外侧皮质上最外侧方切迹到中线的距离，男性为19 mm，女性为17 mm；最内侧方切迹到中线的距离，男性为10 mm，女性为 9 mm。因此，当寰椎后弓由中线向外侧暴露时，可达到20 mm。但当超过10 mm的时候，应该严格的在后弓下缘行骨膜下剥离，避免损伤上方的椎动脉。并探查寰椎侧块内外缘的帮助定位。
3.4 寰枢椎侧块置入物治疗的适应证 ①寰枢关节脱位，有脊髓神经功能障碍。②Aderson Ⅱ C型齿状突骨折。Aderson等[25]将齿状突骨折分为三型：Ⅰ型，齿突尖部斜行撕裂骨折，由翼状韧带或齿突顶部的韧带牵拉所致;Ⅱ型，多发生于齿突基底或腰部;Ⅲ型，为延伸到C2椎体内的骨折，骨折线可通过C2上关节面。Eysel 等[26]根据临床治疗需要，按骨折线的走行方向，即水平方向、前上向后下、后上向前下，将AdersonⅡ型骨折分为A、B、C 三个亚型。应用前路齿突螺钉固定AdersonⅡC 型齿突骨折会加重骨折端的移位程度。③寰枢椎不稳并鹅颈畸形。这种情况很难实施 Magerl螺钉置入。患者下颈椎是前凸的，那么穿刺器械将难以经枢椎峡部，再由枢椎上关节面的后1/3 部分穿出，螺钉难以在寰椎侧块内有足够长度的走行，固定极易失败。④先天性齿状突不连，寰椎后弓缺损以及寰枢椎前后方的稳定性均破坏者。而对于陈旧性C1~C2脱位的病例，因为病史长，C1~C2关节前方的颈长肌、关节囊韧带逐渐挛缩，瘢痕形成，侧块关节变形或齿突骨折畸形愈合，经颅骨牵引不能获得复位。传统观点认为，这种脱位不宜再行复位，以免加重脊髓损伤与椎动脉供血障碍。近年来，国内学者[27-29]对难复性C1~C2脱位采取颅骨牵引下经口腔松解复位、同期前路或后路寰枢关节固定，获得了良好的治疗效果。
3.5 寰枢椎侧块置入物治疗的生物力学评估 ①仅固定寰枢椎2个节段，无需枕颈融合，能保留寰枕关节等更多的颈椎活动功能。②使寰枢椎获得了即刻的坚强固定，建立了稳定的骨性融合。③在螺母锁定连接板与螺钉的过程中，寰椎逐渐复位，矫正鹅颈畸形，使头颈部获得生理曲线。④术中可有效复位，解除脊髓压迫。⑤其力学稳定性与Magerl 螺钉术相当，具有优异的三维稳定性[30]。

坚强的即时内固定有利于植骨融合这一概念已被临床医师所广泛的接受。但内固定也有其本身的不足，如椎体运动功能的丧失，固定相邻节段的退行性变，以及其效果是否优于Magerl螺钉，其生物力学稳定性如何，均需在以后的工作中进一步的研究。但目前寰枢椎后弓侧块螺钉固定技术因其有较好的生物相容性和生物力学性能，有可能成为寰枢段后路短节段固定的最佳固定方式。

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关于作者：第一作者构思并设计本综述，第一作者解析相关数据，经第二作者审校，第一作者对本文负责。

利益冲突：无利益冲突。

伦理批准：没有与相关伦理道德冲突的内容。

此问题的已知信息：对于寰枢椎脱位的治疗，其进展经历了由Gallie钢丝、Brooks钢丝、Halifax椎板夹或 Apofix 椎板钩到Magerl 螺钉技术。

本综述增加的新信息：寰椎侧块螺钉置入治疗技术和经寰椎后弓侧块螺钉置入治疗技术的解剖基础理论和临床应用。