钛网及钢板/钉棒材料植入物在脊柱疾病中的应用★

黄民锋1，何元诚1，陈锋1，马翠萍1，许建文2，贾经汉1，袁振超1

1广西中医学院附属瑞康医院骨腰骶科，广西壮族自治区南宁市 530011；2广西中医学院第一附属医院脊柱外科，广西省南宁市 530023

黄民锋★，男，1972年生，广西壮族自治区南宁市人，1997年中山医科大学毕业，硕士，主治医师，主要从事脊柱外科方面的研究。
hmf7219@163.com

摘要：选择2002-01/2007-06于广西中医学院附属瑞康医院骨腰骶科及骨颈胸科行前路椎体次全切、钛网植骨、钢板（颈椎）/钉棒（胸腰椎）内固定治疗的脊柱疾病患者102例。随访13~72个月，102例患者置入前与最终一次随访时神经功能ASIA分级变化:A 级进入B 级4例；B 级进入C级8例、进入D级7例；C级进入D级12例、进入E级15例；D级进入E级44例(H = 25.33, P < 0.05)。症状完全缓解59例,部分改善31例,恢复率为88.2%。置入后X射线显示无内固定、钛网松动及钛网明显移位。置入后4、8、12个月的骨融合率和钛网沉降率分别为69% 、95%、 97%及7.5%、10.2%、13.0%, 无1例出现骨不连或假关节形成。
关键词: 骨科植入物；脊柱疾病；内固定器；钛网植骨；椎体次全切除术

黄民锋，何元诚，陈　锋，马翠萍，许建文，贾经汉，袁振超.钛网及钢板/钉棒材料植入物在脊柱疾病中的应用[J].中国组织工程研究与临床康复，2008，12(17):3345-3348 [www.zglckf.com/zglckf/ejournal/upfiles/08-17/17k-3345(ps).pdf]

中图分类号: R681
文献标识码: B
文章编号: 1673-8225
(2008)17-03345-04

Titanium mesh, steel plate/screw-rod system in treating spinal diseases

Abstract: 102 patients with spinal diseases underwent anterior subtotle vertebrectomy, titanium mesh bone grafting, steel plate (cervical vertebrae)/screw-rod (thoracolumbar vertebrae) internal fixation in Department of Orthopaedics and Lumbosacral Spine and Department of Orthopaedics, Cervix and Chest, Ruikang Hospital of Guangxi Traditional Chinese Medical University from January 2002 to June 2007. All patients were followed up for 13-72 months. The changes of American Spinal Injury Association before implantation and the final follow up were as follows: 4 cases improved from grade A to grade B; 8 from grade B to grade C; 7 from grade B to grade D; 12 from grade C to grade D; 15 from grade C to grade E; 44 from grade D to grade E (H=25.33, P < 0.05). Fifty-nine patients were completely cured, and 31 were partially improved; the recovery rate was 88.2%. Radiography showed no obvious internal fixation loosening or titanium mesh loosening or displacement. At 4, 8 and 12 months after implantation, bone fusion were 69%, 95%, and 97% and titanium degradation rates were 7.5%, 10.2%, 13.0%, respectively. And no bone nonunion or pseudoarticulation formation was found.

Huang MF, He YC, Chen F, Ma CP, Xu JW, Jia JH, Yuan ZC.Titanium mesh, steel plate or screw-rod system in treating spinal diseases. Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu yu Linchuang Kangfu 2008;12(17):3345-3348(China)
[www.zglckf.com/zglckf/ejournal/upfiles/08-17/17k-3345(ps).pdf]

钛网应用于外科已有30年左右，首先用于颌面外科及髋关节置换术中，为多孔的板状结构，主要用于支持或弥补骨质缺损[1]。1986 年钛网开始用于脊柱融合,其呈中空圆筒状，有多种直径可供选择，钛网侧壁上有许多菱形的制孔，为了使这种网状重建体适应不同的情况，增加了内环、连接螺丝及多孔状的底板以强化重建体，使之能承受脊柱轴向负荷，其应用逐渐得到推广和普及。作者回顾性分析了2002-01/2007-06广西中医学院附属瑞康医院骨腰骶科及骨颈胸科采取前路椎体次全切除、并应用钛网植骨、钢板/钉棒内固定治疗102例颈胸腰椎疾病患者，观察患者置入后脊髓神经功能恢复情况；同时随访观察植骨融合及内固定的稳定情况。

设计：回顾性病例分析。
单位：广西中医学院附属瑞康医院骨腰骶科及骨颈胸科。
对象：选择2002-01/2007-06广西中医学院附属瑞康医院进行前路椎体次全切、钛网植骨、钢板/钉棒内固定的患者102例，其中男65例，女37例。年龄19~75岁，平均（47±9）岁。病程 2 h~15年, 平均9年8个月。颈椎疾病35例（颈椎病27例，结核4例，肿瘤2例，骨折2例），胸椎疾病31例（结核18例，肿瘤8例，骨折5例），腰椎疾病36例（结核23例，肿瘤6例，骨折7例）。病灶累及1~2个椎体42例, ≥ 3个椎体16例。术前依据1982年由美国脊髓损伤协会(ASIA)制定，2000年加以修订的脊髓损伤神经功能评定标准进行患者的神经功能等级评定。102例患者中A级6例, B级23例, C级29例, D级44例, E级0例。
材料：
钛网为纯钛合金，呈中空圆筒状，有不同外径规格,侧壁上有直径约为3 mm的圆形制孔；应用江苏武进第三医疗器械厂56个，Link公司13 个，depuy公司15个，AO 18个。
颈椎前路钢板中,应用AO钢板8例,Orion
钢板5例，Codman ACP钢板15例，Zephir钢板7例。
胸腰椎前路应用钉棒系统,其中胸椎为单棒系统, 腰椎为双棒系统; 江苏武进第三医疗器械厂提供GSS系统43套, mattews公司提供Ventrofix系统15套, depuy公司提供Moss-miami系统6套, Sofamor Denik公司提供TSRH系统3套。
设计、实施、评估者：实验设计、评估为第一作者，资料收集、实施为全部作者。
方法：
置入前准备：完善置入前检查；高血压患者控制收缩压< 140 mm Hg（1 mm Hg＝0.33 kPa），舒张压< 90 mm Hg；糖尿病患者空腹血糖 < 9 mmol/L；血红蛋白 > 120 g/L；总蛋白 > 60 g/L，白蛋白 > 30 g/L；脑梗死患者治疗后至少１个月，心肌梗死患者治疗后至少6个月。
置入方法：102例患者均采用气管插管全麻，常规预防性应用抗生素。颈椎疾病患者为仰卧位，依据需切除的椎体数目采用枪械横切口或颈动脉切口。胸腰疾病患者侧卧位, 患侧(双侧病变时病变较重的一侧) 在上。T10及其以上病变采用剖胸切口；T11~L2 采用胸腰联合切口(肾切口)，胸膜腹膜外入路；L3~5采用倒八字切口，腹膜外入路，显露病变及相邻的各一健康椎体。对椎体压缩或爆裂性骨折、脊髓型脊椎病相邻椎间盘突出压迫脊髓，行椎体次全切除，切除上下相邻椎间盘组织、软骨板及其间椎体的中间部分；对脊髓过伸性损伤者根据损伤节段也需要行椎体次全切除，以充分减压；对脊髓型颈椎病者，若单间隙椎间盘突出压迫脊髓, 用环锯切除突出的椎间盘，上位椎体的下1/3 和下位椎体的上1/3。于病变节段上、下位椎体中间分别置入撑开器，向上下两端撑开，根据减压窗长度截取合适的钛网, 用切除的椎体制成颗粒骨填入钛网置入的椎间隙, 取出椎体撑开器, 使钛网嵌插紧密。选择适当长度的钛板置于颈椎椎前, 于钛板上下两端呈对角位螺钉孔旋入松质骨固定螺钉，C型臂X射线证实钛板及螺钉位置良好后，再锁定螺钉。胸腰椎前路应用钉棒系统,其中胸椎为单棒系统, 腰椎为双棒系统。切口内置引流管或引流条, 按层缝合切口。
置入后处理：置入前使用广谱抗生素1~2 次，置入后应用广谱抗生素5~7 d。颈椎疾病，放置引流条, 24~48 h 拔除引流条,患者置入后2~3 d 即可在颈托保护下自由坐起或离床活动,颈托常规固定3个月。胸腰椎疾病，放置负压引流管，引流量低于5 mL，肺扩张良好, 无积液, 无积气, 可拔除引流管; 置入后2周在穿戴胸腰支具下起坐或下床活动，经X射线片确认植骨、内固定无异常后配合支具保护逐步坐起, 离床活动。至影像学证实病变静止，植骨完全融合(多为置入后4~8个月) 后弃支具活动。置入后每隔1周，4、8、12个月摄X射线片复查，以观察植骨融合及内固定的稳定情况。部分患者行CT 或MRI 核查融合情况及脊髓减压情况。
主要观察指标： ①置入后脊髓神经功能恢复情况。②钛网植骨融合率。③钛网沉降率。
评估标准：ASIA神经功能分级(脊髓损伤神经功能)评定标准[2]:A、完全性损伤，骶段( S4、5 ) 无任何运动及感觉功能保留；B、不完全性损伤，神经平面以下，包括骶段( S4、5 ) 存在感觉功能，但无任何运动功能；C、不完全性损伤，神经平面以下有运动功能保留，一半以上的关键肌肌力小于3级；D、不完全性损伤，神经平面以下有运动功能保留，至少一半的关键肌肌力大于或等于3级；E、正常，感觉和运动功能正常。
统计学分析：由第一作者采用SPSS10.0for Windows 统计软件包进行统计学分析，置入前、置入后神经功能改善情况经成组设计多个样本比较的秩和检验，以P < 0.05为差异有显著性意义。

2.1 随访时间及复查项目 102例患者均获得随访。置入后1 周、4、8、12个月常规随访，102例患者随访13～72个月, 平均34个月。常规复查X射线片，部分患者行CT 或MRI 核查。
2.2 置入后脊髓神经功能恢复情况 102例患者置入前与最终一次随访时神经功能ASIA分级变化:A级进入B 级4例，无恢复2例； B 级进入C级8例，进入D级7例，无恢复8例；C级进入D 级12例，进入E级15例，无恢复2例；D级进入E级44例。症状完全缓解59例, 治愈有效率57.8%；部分改善31例,好转率30.4%；总计恢复率为88.2%。
置入前、后患者神经功能改善情况经成组设计多个样本进行比较，结果见表1。

2.3 钛网植骨融合率骨融合的影像学表现:螺钉与钛网周围无晕轮结构；钛网钢板螺钉体系无松动和脱出；在钛网周围和内部有骨生长；置入后X射线显示无内固定、钛网松动及钛网明显移位。置入后4个月102例患者骨融合率为69% , 置入后８个月骨融合率为95%，置入后1 年骨融合率为97%，无1例出现骨不连或假关节形成。
典型病例：某女性患者，52岁，多发性骨髓瘤，L3破坏，置入前脊髓神经功能ASIA分级为D级，右侧前路行L3椎体次全切除,椎管减压,钛网加自体松质骨植骨融合,GSS钉棒内固定。置入后脊髓神经功能ASIA分为E 级。见图1，图2。

2.4 钛网沉降率钛网沉降率为钛网嵌入锥体的深度/钛网菱形网眼的高度（以百分率表示），而钛网嵌入锥体的深度是指钛网嵌入头侧和尾侧锥体的深度，并分别计算[3]。
在102例患者中早期出现钛网沉降的有8例, 5例出现在上方修剪过的接触面, 3例出现在下方。置入后4个月钛网沉降率为7.5%，置入后8个月钛网沉降率为10.2%，置入后1年钛网沉降率则为13.0%。

对于大部分脊柱疾病，如肿瘤、创伤后椎体畸形（压缩性骨折、粉碎性骨折、半脱位）、骨质疏松压缩性骨折、急性创伤性骨折、脊椎前移、脊柱后侧凸、先天性椎骨畸形、陈旧性骨髓炎、椎体结核、后路内固定融合失败等，都可以引起脊椎前柱损伤，造成前柱生物力学缺陷，并从椎管前方压迫脊髓神经。椎体次全切除减压是目前治疗此类疾病的常见方法之一，其减压效果确实,本文显示置入后脊髓神经功能恢复良好，恢复率为88.2%。
在脊柱重建过程中，移植骨常使用自体髂骨块和腓骨。但由于移植骨的获取而导致20%~30%的供骨区发生并发症, 包括感染、血肿形成、神经损伤、髂骨骨折、腹腔内容物疝, 以及长期的供区疼痛[4]；与腓骨移植相关的还可能引起踝关节不稳、胫骨应力性骨折等[5]。为避免供区并发症的发生, 常采用同种异体骨和钛网取代自体骨移植，但同种异体骨移植又容易有融合率低和疾病传播的风险，所以钛网植骨作为一种新的置入方式逐步发展起来。
与单纯植骨进行节段融合相比，使用钛网植骨具有以下优点: ①钛网提供了钛网内植骨与椎体上下的充分接触, 利于骨渗入和血管长入而达到多方位的融合, 且融合率与腓骨植骨融合相当[6-7]。本文亦显示患者骨融合良好，置入后1年骨融合率达到97%, 无1例出现骨不连或假关节形成。②钛网具有强大的力学强度, 可达到不锈钢的90% , 钛网置入后, 减压节段可获得良好的支撑, 根据撑开张力带原则提供即刻稳定, 并能恢复椎间高度和排序, 重建脊柱的中柱, 尤其是病变超过3个节段的病例钛网的支撑作用更为突出。它能防止因轴向负荷引起的塌陷, 力学测试最大载荷达2 000~5 000 N[8]。其末端还可在加压时嵌入椎体从而避免单纯植骨时发生的植骨块移位和滑脱。③植骨量相对较少，无需取自体大块髂骨, 避免了供骨区的近期和远期并发症。④与前路内固定系统联合使用具有坚强的稳定性[9]。⑤钛网的长度可视情况适度截取, 配合内固定系统的撑开-压缩能获得可靠的节段稳定性和满意的生理曲度。⑥安装方便, 减少置入时间。⑦组织相容性好, 不影响MRI检查。
而前路钢板、钉棒系统的优越性在于: ①重建脊柱稳定性可靠, 术后通常不需牢固的外固定, 患者可早期起床活动, 有利于患者的康复并减少外固定所致的并发症。② 具有很好的撑开和压缩功能, 利于稳定钛网, 恢复椎体的高度及矫正脊柱侧凸、后凸畸形。③操作简单、安全, 暴露范围小, 内固定可以在较短时间内完成, 减少置入并发症。④组织相容性好, 不影响MRI检查。
本文结果显示在随访过程中发现早期出现钛网沉降8例, 5例出现在上方修剪过的接触面, 3例出现在下方；置入后4个月沉降出现率为7.5%，置入后8个月沉降出现率为10.2%，置入后1年沉降出现率为13.0%，较国内外文献的报道低[10-11]。不过置入后植入物沉降、融合节段丢失仍是十分令人关注的问题。
分析其中的原因主要来自于以下几个方面: ①植入物位置不当，钛网过小且置于终板中央；松质骨暴露过多,在植入物与椎体融合过程中,界面骨质坏死吸收,使椎间高度丢失；老年患者骨质疏松,骨细胞功能降低,骨细胞处于退变相和溶骨相,骨小梁异常改建,承重能力下降,椎体高度逐渐下降,矢状径增大是颈前路手术后植入物沉降的易发因素。②钛网使用不当。骨性融合前钛网以锯齿形边缘与椎体接触并主要沿钛网传导力线, 接触点椎体骨质因承受巨大的压强而造成骨质吸收, 使得钛网下沉。即便达到骨性融合, 钛网和其内骨质与椎体的接触面积仍远小于正常椎体横断面积, 接触面的骨质可能仍承受着较大的压强而发生骨质吸收和塌陷。当钛网过长或与椎体成角接触时这种情况加重。③前路内固定器。对胸腰椎上下端椎体内各有1枚椎体钉固定方法，虽然在纵向上能起到稳定脊柱的作用, 但在防止椎体发生轴向旋转的方面存在缺陷, 加之胸腰段脊柱活动范围相对较大, 椎体有以椎体钉为轴在矢状面上发生旋转运动的趋势, 尤其是在骨性融合之前。这种情况可进一步加大钛网和其内骨质与椎体接触面承受的压力, 造成骨质吸收和钛网沉降, 而骨质吸收和钛网沉降反过来会加大椎体的旋转程度, 造成恶性循环, 这可能也是钛网移位, 内固定松动的主要原因。④其他原因:下地过早或支具佩戴不当、过分加压等。
为防止钛网沉降在安装钛网和内固定时要注意的方面: ①钛网应放置终板的周边及前侧, 既有足够的支撑, 又可减少压迫脊髓和神经根的可能。因为椎体终板强度外周大于中央, 终板的前、后强度无差异[12]。②刮除软骨终板时要尽量保留终板, 以便有效增强椎体的抗压强度, 防止钛网沉降。③钛网直径要合适，钛网长度要适当, 并垂直安放, 必要时安装钛网加强环增大接触面积。这样不仅可以防止和减轻下沉, 还可对抗和均分纵轴压应力,有利于内含松质骨的生长[10]。④最好选用能在椎体内置入2枚椎体钉的内固定器械, 有助于防止椎体旋转、钛网移位及内固定松动。⑤内固定不应过分加压, 对伴有脊柱侧凸时内固定在凹侧过分加压有造成或者加重脊椎侧凸的可能, 在钛网安放倾斜时更为严重。所以要综合考虑到对侧凸的矫正选择入路, 内固定尽量安装在侧凸的凸侧。⑥避免过早下地负重, 注意佩戴合适支具。

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