椎弓根钉复位内固定结合可注射复合人工骨修复胸腰椎骨折的稳定性

李铁锋，左文建，欧阳冰，史玉朋，何慕舜，叶俊强，曲志强，代宇

同行评价：文章探讨椎弓根系统复位内固定结合可注射复合人工骨椎体成形术治疗胸腰椎骨折的临床疗效，选题具有较强的实用性，且将两种技术有效地结合，从理论和临床实践均证实了其优越性。

偏倚或不足：仅通过比较伤椎前缘高度可能有一定的不足，进一步比较椎体前后缘高度的恢复可能对手术效果的评价更具意义，另外能否扩大该术式的手术适应证有待进一步研究。

临床意义：在影像增强设备或CT监视下，经皮椎体成形利用微创技术将骨水泥等生物材料经皮及椎弓根注入椎体，以恢复椎体高度，防止椎体进一步塌陷和畸形，减轻患者疼痛并改善运动功能。

李铁锋，男，1963年生，广东省梅州市五华县人，汉族，1986年中山医科大学毕业，副主任医师，主要从事脊柱外科相关研究。
jsyp9698@yahoo.
com.cn

通讯作者：史玉朋，医师，硕士，深圳市龙岗中心医院骨科，广东省深圳市 518116

背景：胸腰椎骨折后路椎弓根螺钉系统复位后易出现椎体内空壳现象，防止断钉、断杆、螺钉松动、弯曲、Cobb角增加及后期椎体高度丢失等并发症是近年来脊柱外科研究的热点之一。
目的：观察椎弓根钉系统复位内固定结合可注射型复合人工骨椎体成形修复胸腰椎骨折的效果。
设计、时间及地点：回顾性病例分析, 于2005-06/2006-12在深圳市龙岗中心医院骨科进行。
对象：胸腰椎骨折患者l7例，男11例，女6例，平均年龄38.2岁。损伤节段：T112例，T125例，L17例，L23例。压缩性骨折9例，爆裂性骨折8例。合并有神经损伤13例。
方法：采用椎弓根钉棒系统对伤椎进行复位后通过伤椎椎弓根注入复合人工骨行椎体成形治疗，治疗前后行X射线摄片和CT检查并随访。
主要观察指标：①材料与宿主的生物相容性反应。②人工骨吸收情况。③伤椎椎体前缘高度、后凸Cobb角。
结果：17例患者均获随访，随访大于10个月。①随访期内无内固定材料松动及断裂现象，椎体高度恢复满意，无再塌陷，人工骨椎体内充填满意，1例发生椎管漏。②CT显示注入椎体内的人工骨均在4个月内吸收。③治疗后伤椎压缩程度和后凸畸形Cobb角明显小于治疗前[(9.79±3.23)%，(51.28±8.67)%，P < 0.01；(5.6±3.8) °，(23.4±7.6)°，P < 0.01]。
结论：采用椎弓根螺钉系统复位内固定及可注射人工骨椎体成形治疗胸腰椎骨折解决了椎体内的空壳问题，减少了修复后并发症的发生，提高了脊柱的稳定性。
关键词：胸腰椎骨折；内固定；椎体成形；复合人工骨

李铁锋，左文建，欧阳冰，史玉朋，何慕舜，叶俊强，曲志强，代宇.椎弓根钉复位内固定结合可注射复合人工骨修复胸腰椎骨折的稳定性[J].中国组织工程研究与临床康复，2008，12(22):4221-4224
[www.zglckf.com/zglckf/ejournal/upfiles/08-22/22k-4221(ps).pdf]

中图分类号: R318
文献标识码: A
文章编号: 1673-8225
(2008)22-04221-04

Stability of vertebral pedicle screw system fixation and vertebroplasty for thoracolumbar fractures

BACKGROUND: Vertebral ghost, screw breakage, rod breakage, screw loosening and bending, increase in Cobb angle and anterior height loss are complications after pedicle screw system fixation for treating thoracolumbar fracture.
OBJECTIVE: To explore the effect of vertebral pedicle screw system and vertebroplasty by filling the injured vertebrae with injectable artificial bones on thoracolumbar fractures.
DESIGN, TIME AND SETTING: The retrospectively analysis was performed at Department of Orthopedics, Shenzhen Longgang Central Hospital from June 2005 to December 2006.
PARTICIPANTS: Seventeen patients with thoracolumbar fractures were selected, including 11 male and 6 female with an average of 38.2 years. The fractures involved 2 cases of T11, 5 of T12, 7 of L1, and 3 of L2, 9 of compression fracture and 8 of blowout fracture. In addition, 13 cases were complicated by nerve injury.
METHODS: The patients were treated with vertebral pedicle screw system internal fixation and vertebroplasty by filling the injured vertebrae with injectable artificial bones. Radiographic and CT examinations were performed before and after surgery, and the patients were followed up postoperatively.
MAIN OUTCOME MEASURES: Biocompatibility of materials to host; resorption of artificial bone; the anterior height and improved Cobb angle of the injured vertebrae body postoperatively.
RESULTS: Seventeen patients were followed up for more than 10 months. During the following-up, no case showed internal fixation device loosening or breakage; No case had anterior height loss of body of spine or collapse. The filling in artificial bone was favorable and only 1 case developed spinal canal leakage. CT results showed all injected artificial bones were absorbed within 4 months postoperatively. The anterior height and Cobb angle of the injured vertebrae body were significantly less than before treatment [(9.79±3.23)%, (51.28±8.67)%, P < 0.01; (5.6±3.8)°, (23.4±7.6)°, P < 0.01].
CONCLUSION: Fixation with vertebral pedicle screw system and vertebroplasty using injectable artificial bones avoids hollow vertebrae, reduces complication after surgery and improves stability of spine.

Li TF, Zuo WJ, Ouyang B, Shi YP, He MS, Ye JQ, Qu ZQ, Dai Y.Stability of vertebral pedicle screw system fixation and vertebroplasty for thoracolumbar fractures. Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu yu Linchuang Kangfu 2008;12(22): 4221-4224(China) [www.zglckf.com/zglckf/ejournal/upfiles/08-22/22k-4221(ps).pdf]

胸腰椎骨折由于破坏了脊柱的前中柱结构而导致脊柱不稳。椎体成形修复的目的在于恢复伤椎的高度、进行充分有效的椎管减压、维持脊柱的正常序列和重建脊柱的稳定性，以利患者早期活动。临床上常用的手术入路包括前路及后路两种。前路手术能够较彻底地解除椎管前方的压迫，而且前路内固定对前柱的支撑强度较强，降低了修复后发生内固定物松动、断裂的机率。但前路手术创伤大、操作复杂、并发症相对较多，对技术条件要求高。后路手术通过后路内固定器，撑开复位压缩椎体与椎间盘，并通过紧张后纵韧带与椎间盘纤维环，可将凸入椎管骨块推向前方而复位，从而解除压迫。后路手术相对前路手术具有解剖较简单，创伤小、出血少，操作容易等优点。但随着椎弓根钉技术的普遍推广，椎体骨折治疗后断钉、松棒等并发症报道越来越多[1-8]。后凸畸形和伤椎矫正度的丢失引起了人们的重视，对于胸腰段椎体骨折尤其前、中柱压缩严重的椎体爆裂型骨折，经椎弓根钉复位固定后，即使伤椎椎体高度得到恢复，但椎体内骨小梁支架结构的破坏，在复位过程中并不能完全复位而形成椎体内空隙，即所谓的“空壳”现象[4]。椎体骨折复位后“空壳”发生率报道不一，最高可达88%[9-10]。骨小梁的破坏将使骨折修复过程受到影响，成骨质量下降，腔隙内较大的血肿很难实现骨化，造成椎体抗轴压差，容易引起术后椎体高度再丢失，Cobb角增大，造成内固定器断裂，导致手术失败[11-12]。前中柱结构稳定性的丧失是发生晚期内固定失败或伤椎再塌陷及矫正度丢失的主要因素[13]。
近年来椎体成形修复逐渐兴起并取得了一定的效果，但临床上应用有一定局限性。首先经椎弓根植骨不能立即重建椎体强度与稳定性，而注入骨水泥虽可增强脊柱稳定性，减少内固定压力，但其并发症多，易损伤周围的血管、神经根、脊髓组织，且在体内不降解，与松质骨的骨融合性差，不能被骨组织代替，最终导致邻近椎体的骨坏死，骨塌陷及骨折的发生率增加，脊柱后凸畸形的Cobb矫正角丢失及伤椎前缘高度减少。复位固定后经椎弓根向伤椎内植骨曾一度引起人们的兴趣，但Alanay等[3]和Knop等[14]研究表明椎体内植骨并不能降低内固定失败和矫正度丢失的发生率，考虑可能与爆裂型骨折椎体内挤入的椎间盘组织及不利于骨愈合的应力环境有关。
Mermelstein等[11]通过生物力学试验表明，后路撑开复位内固定后经椎弓根向伤椎内注入凝固性羟基磷灰石骨水泥，可即刻增加爆裂型骨折模型前方稳定性，减少椎弓根螺钉的应力。Verlaan等[15]研究表明经椎弓根螺钉复位固定后采用注射磷酸钙骨水泥行椎体成形术能够增加脊柱稳定性，有效防止钉棒断裂及脊柱后突畸形发生，其安全性高，疗效肯定。Toyone等[16]在椎弓根钉撑开复位后，将制成棒状的羟基磷灰石陶瓷经单侧或双侧椎弓根孔道填塞进椎体空腔，修复后随访发现在内同定物取出后的迟发性后凸畸形小于3°。Oner等[17]应用磷酸钙骨水泥椎体成形结合椎弓根螺钉复位固定治疗20例胸腰椎爆裂骨折患者，不但修复后脊柱Cobb角及椎体高度得以充分矫正，内固定物去除后复位角度及椎体高度亦无明显丢失。
本科自2005-06/2006-12采用后路椎弓根钉系统复位内固定结合可注射人工复合骨椎体成形治疗胸腰椎骨折患者17例，取得满意效果。

设计：回顾性病例分析。
时间及地点：2005-06/2006-12在深圳市龙岗中心医院骨科进行。
对象：胸腰椎骨折患者l7例，男11例，女6例，年龄22~58岁，平均38.2岁。高空坠落伤6例，车祸伤9例，压砸伤2例。损伤节段：T112例，T125例，L17例，L23例。压缩性骨折9例，爆裂性骨折8例。合并有神经损伤l3例，按Franke1分级：B级4例，C级7例，D级2例。伤后至手术时间2~10 d。
参照尹庆水等[18]方法制备注射型复合人工骨，低温保存备用。其中珊瑚羟基磷灰石颗粒、重组人骨形成蛋白2冻干粉由军事医学科学院提供，2%几丁糖溶液由第二军医大学与上海其胜生物材料研究所联合研制提供。
脊柱矫形固定器钉棒Ⅰ型、Ⅱ型由天津正天医疗器械有限公司提供。
患者一般资料，见表1。

技术路线：
手术均由同一治疗小组完成，主要施术者均为副主任医师以上职称。
气管插管全麻下，取俯卧位，以伤椎为中心取后正中切口，暴露伤椎及上下位椎体的椎板、关节突，C型臂透视定位，于伤椎上下位椎体的椎弓根拧入椎弓根螺钉。对椎体后缘完整的压缩性骨折，不予切除椎板。爆裂性骨折及合并神经损伤的患者，常规切除椎板，行椎管减压，并了解脊髓神经、后纵韧带和椎间盘损伤的情况。通过椎弓根螺钉连接棒的塑型、撑开进行伤椎复位，透视下伤椎高度复位满意。松开并取下一侧连接棒，在该侧确定伤椎椎弓根，用锥子及椎弓根探子通过伤椎椎弓根进入椎体前中部，插入金属导管，抽出管心，把已混匀的黏度适中的可注射复合人工骨推注至椎体内，操作过程在C型臂机透视下进行。10 min后可注射人工骨硬化，再把松开的连接棒置入并用螺钉锁定。冲洗术口，留置负压引流管，逐层缝合。
术后第2天拔引流管，开始床上直腿抬高及腰背肌锻炼，2周后佩戴腰围下床负重，腰围保护时间为3个月。
影像学测量与计算：在术前侧位X射线片上测量伤椎椎体前缘高度值H，同时测量与伤椎相邻的上下椎体前缘高度值，取平均值作为伤椎椎体高度正常值H0，计算术前椎体前缘压缩程度P=(H0-H)/H0×100%，同法测量并计算术后及末次随访时椎体前缘压缩程度。测量术前、术后及末次随访时后凸Cobb角。后凸Cobb角测量为伤椎上位椎体的上终板与下位椎体的下终板之间的夹角。
评估标准：参照Alanay等[3]方法：内固定物松动、断裂、后凸畸形增加10°以上即为内固定失败。
主要观察指标：①材料与宿主的生物相容性反应。②人工骨吸收情况。③伤椎椎体前缘高度、后凸Cobb角。
统计学分析：影像测量结果由第二、四作者经SPSS 13.0统计软件采用配对t检验进行统计学分析处理。

2.1 并发症 17例患者均顺利完成手术，1例发生椎管渗漏，术后无下肢症状加重；所有病例均未发生椎体旁静脉栓塞现象。无切口感染发生。
2.2 影像学观察结果 17例患者全部获得随访，随访时间10~18个月，平均12.6个月。末次随访CT显示椎体内注入的人工骨边缘模糊，融合良好，无骨吸收现象。随访期内无断钉、断棒、螺钉松动等并发症，伤椎椎体高度维持良好，无明显椎体再压缩。
2.3 伤椎前缘压缩程度和后凸Cobb角 17例术前伤椎前缘压缩程度为(51.28±8.67)%，后凸畸形Cobb角为(23.4±7.6)°。术后伤椎压缩程度为(9.79±3.23)%，与术前比较差异有统计学意义(P < 0.01)，术后后凸Cobb角为(5.6±3.8) °，与术前比较差异有统计学意义(P < 0.01)。
2.4 综合评估结果见表2。

本组采用可注射复合人工骨对周围组织无灼伤、无毒性、能引导骨爬行，能即时提供稳定度等优点，是较理想的椎体成形填充剂。由于复位后椎体内空腔的存在，在注入人工复合骨时，无需过度加压，从而降低了椎管和椎间孔内渗漏可能性，人工骨注入时不宜过稀，且必须在X射线监视下进行，一旦出现渗漏，停止推注，及时处理，大大降低了操作难度及手术风险。
本组出现1例椎管渗漏，考虑人工骨过稀，注入时施压较大引起，经及时处理后神经症状无加重。复合人工骨体内硬化时间约8~10 min，故注入伤椎后可以即刻提供稳定度，重建椎骨前中柱生物力学功能；它可在体内降解吸收，12~16周内可完全吸收，生物相容性高，与椎体松质骨的硬度接近，可使骨细胞更快更容易的完成骨的爬行替代作用，同时骨形态发生蛋白2成骨诱导作用促进骨骼再生，增强脊柱的稳定性。本组运用人工骨椎体成形结合椎弓根钉内固定后随访10~18个月，平均12.6个月，均未发现矫正后凸Cobb角丢失和伤椎前缘高度减少，说明人工骨注入的椎体成形术更符合生物力学的要求，末次随访CT显示伤椎均完全骨愈合，远期效果良好。
通过椎弓根钉固定复位，恢复伤椎的高度，注入液态人工骨强化椎体的生物力学功能而达到治疗目的，其适应证为单纯胸腰椎骨折、爆裂性骨折不伴有椎弓根断裂或椎弓根先天性不连者，尤其适用于老年骨质疏松患者[19]。本研究中入选病例尚无老年骨质疏松患者，另外内固定取出后其椎体高度丢失程度有待进一步研究。

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