上胸椎前路逆向椎弓根螺釘內(nèi)固定技術(shù)安全性及可行性分析

上胸椎前路逆向椎弓根螺釘內(nèi)固定技術(shù)安全性及可行性分析

上胸椎前庭減壓和內(nèi)固定手術(shù)一直是脊柱手術(shù)的熱點(diǎn)。目前由于缺少上胸椎前路專用的內(nèi)固定器材,不少學(xué)者將頸椎前路鈦板內(nèi)固定系統(tǒng)用于上胸椎前方的重建內(nèi)固定[1~3]。雖然上胸椎前路內(nèi)固定的釘板系統(tǒng)已經(jīng)設(shè)計(jì)并在尸體標(biāo)本上進(jìn)行了相關(guān)生物力學(xué)方面的研究,但尚未批準(zhǔn)應(yīng)用于臨床。頸椎前路釘板系統(tǒng)和目前設(shè)計(jì)的上胸椎前路釘板系統(tǒng)都是利用椎體釘固定的原理,當(dāng)椎體釘無(wú)法提供足夠強(qiáng)度的內(nèi)固定時(shí),能否從前路逆向置入椎弓根螺釘來(lái)達(dá)到同樣的內(nèi)固定目的呢?近年來(lái),國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)下頸椎前路反向椎弓根螺釘內(nèi)固定技術(shù)進(jìn)行了研究并逐步開始應(yīng)用于臨床,取得了良好的效果[5~7]。但針對(duì)上胸椎前路逆向椎弓根釘內(nèi)固定技術(shù)的相關(guān)研究未見報(bào)道。本實(shí)驗(yàn)擬從放射、解剖學(xué)方面出發(fā),針對(duì)上胸椎前方逆向椎弓根螺釘內(nèi)固定技術(shù)的安全性及可行性進(jìn)行相關(guān)研究,以期為臨床提供相關(guān)影像學(xué)、解剖學(xué)方面的數(shù)據(jù)參考,為內(nèi)固定系統(tǒng)的研制提供數(shù)據(jù)參考。1數(shù)據(jù)和方法1.1ct掃描數(shù)據(jù)分析調(diào)取門診和住院的頭頸胸段CT檢查患者的影像資料,排除上胸椎有病變者(先天畸形、創(chuàng)傷、感染、原發(fā)性和轉(zhuǎn)移性脊柱腫瘤)后,隨機(jī)選取40例患者(以健康體檢及頸顱血管重建時(shí)掃描范圍包括上胸椎的患者為主)的CT掃描數(shù)據(jù)(20男,20女,年齡18~68歲,平均39.7歲)。1.2本術(shù)中的甲醛溶液10具完整的成人上胸椎防腐標(biāo)本(C7~T6),外觀無(wú)畸形和破損,完整保留T1~T4兩旁肋椎關(guān)節(jié)及椎旁軟組織;供者年齡不詳,男5例、女5例。所有標(biāo)本均經(jīng)體積分?jǐn)?shù)為10%的甲醛溶液處理。標(biāo)本由廣西醫(yī)科大學(xué)解剖教研室提供。1.3腰椎弓根螺釘內(nèi)固定的力學(xué)檢測(cè)調(diào)取用LightspeedVCT掃描儀以0.625mm層厚進(jìn)行連續(xù)掃描的患者的CT掃描數(shù)據(jù)(包括T1~T4)。運(yùn)用AdvantageWorkstationVolumeshare2andReformatSoftware軟件操作系統(tǒng)將所得橫斷面圖像進(jìn)行容積再現(xiàn)(volumerendering,VR),然后再進(jìn)行MPR重建,在上胸正中矢狀位圖像上定位上胸椎椎體,然后選取各個(gè)椎體每側(cè)椎弓根的矢狀面圖像,在每側(cè)椎弓根矢狀面上,沿椎弓根軸心做橫斷面的切面,所獲得的橫斷面即為椎弓根軸心所在的橫斷面;在所獲得的橫斷面上沿椎弓根軸心做矢狀位的切面,所獲得的矢狀面即為椎弓根軸心所在的矢狀面。在所選軸心所在的橫切面和矢狀切面上,參考HeikoKoller等頸椎前路椎弓根螺釘內(nèi)固定的解剖學(xué)測(cè)量方法,測(cè)量上胸椎前路逆向椎弓根螺釘內(nèi)固定技術(shù)的各項(xiàng)指標(biāo):椎弓根橫徑(outerpediclewidth,OPW)椎弓根軸心橫切面上椎弓根的最小橫徑;椎弓根高度(outerpedicleheight,OPH)椎弓根軸心矢狀切面上椎弓根的最小上下徑;釘?shù)篱L(zhǎng)度(pedicleaxislength,PAL)椎弓根軸心橫切面上椎弓根縱軸皮質(zhì)骨到皮質(zhì)骨的長(zhǎng)度;橫切面角度(transversesectionangle,TPA)椎弓根軸心與椎體正中矢狀面之間的夾角;矢狀面角度(sagittalsectionangle,SPA)椎弓根軸心與椎體前壁之間的夾角;橫切面進(jìn)釘點(diǎn)距離(distanceoftransverseintersectionpoint,DTIP)椎弓根軸心橫切面上進(jìn)釘點(diǎn)距椎體正中矢狀線的距離;矢狀面進(jìn)釘點(diǎn)距離(distanceofsagittalintersectionpoint,DSIP)(圖1~5)。每個(gè)指標(biāo)分左右側(cè)分別測(cè)量,為減少誤差,每個(gè)數(shù)據(jù)測(cè)量三遍,取最后的平均值作為最終數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、記錄。1.4x線透視下螺釘安裝取成人完整上胸椎防腐標(biāo)本10具,外觀無(wú)畸形和破損,完整保留至少C7~T6,胸椎兩旁肋椎關(guān)節(jié)及椎旁軟組織,男5例、女5例,將10具標(biāo)本標(biāo)號(hào)備用。對(duì)所測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析是否適合逆向置入椎弓根螺釘,如椎弓根過(guò)于細(xì)小不適合逆向置入椎弓根螺釘,則改為逆向置入椎弓根-肋骨復(fù)合體螺釘。于標(biāo)本T1~T4的椎體前方確定進(jìn)釘點(diǎn)位置及進(jìn)釘方向,徒手用開口器在椎體前方骨皮質(zhì)上開口,然后用開路器沿預(yù)先設(shè)計(jì)的進(jìn)釘方向緩慢鉆孔,操作過(guò)程中注意手感,如感覺開路器前方阻力很大,應(yīng)及時(shí)對(duì)進(jìn)釘方向進(jìn)行微調(diào),直至鉆入深度達(dá)到預(yù)期目標(biāo)為止,然后用探針探測(cè)頂?shù)剿闹芄潜谑欠裢暾?選取合適直徑、合適長(zhǎng)度的螺釘,沿所鉆孔道置入(圖6~8)。X線透視下觀察正側(cè)位上螺釘?shù)奈恢眉胺较虿⒆龊糜涗洝?duì)置入螺釘后的標(biāo)本再次進(jìn)行CT掃描,根據(jù)CT掃描結(jié)果對(duì)螺釘位置及方向進(jìn)行評(píng)價(jià)(圖9~12)。取出螺釘,沿釘?shù)婪较蜻M(jìn)行橫斷面和矢狀面的解剖(圖13、14),觀察釘?shù)赖奈恢煤头较?觀察釘?shù)乐鼙谑欠裢暾⒃敿?xì)記錄結(jié)果。參照Rao等的椎弓根螺釘穿破分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估置釘?shù)臏?zhǔn)確性,0級(jí):無(wú)穿破;1級(jí):穿破<2mm;2級(jí):2mm≤穿破<4mm;3級(jí):穿破≥4mm。0級(jí)為優(yōu),1級(jí)為良,2級(jí)為可,3級(jí)為差。1.5統(tǒng)計(jì)學(xué)差異比較運(yùn)用SPSS17.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。測(cè)量數(shù)據(jù)分為男女兩組,用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(ue0af±s)表示。對(duì)左右側(cè)測(cè)得的數(shù)據(jù)采用配對(duì)T-test進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)差異比較,設(shè)定當(dāng)P<0.05時(shí)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異有顯著性,如無(wú)顯著性統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,則予以合并后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)描述;如統(tǒng)計(jì)學(xué)差異有顯著性,結(jié)果予以分別描述;男性、女性的數(shù)據(jù)運(yùn)用成組T-test進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)差異比較,設(shè)定當(dāng)P<0.05時(shí)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異有顯著性,根據(jù)方差齊性檢驗(yàn)結(jié)果選取統(tǒng)計(jì)學(xué)結(jié)果,如無(wú)顯著性統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,則予以合并后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)描述;如統(tǒng)計(jì)學(xué)差異有顯著性,結(jié)果予以分別描述。2腰椎弓根本構(gòu)模型與ssip的比較對(duì)男性、女性所測(cè)得的左右側(cè)數(shù)據(jù)分別進(jìn)行配對(duì)T-test,結(jié)果P值均>0.05,無(wú)顯著性統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,予以雙側(cè)合并后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)描述;對(duì)合并后的男性、女性數(shù)據(jù)進(jìn)行成組T-test,結(jié)果發(fā)現(xiàn)除橫切面和矢狀面進(jìn)釘角度(TPA和SPA)比較時(shí)P>0.05,無(wú)顯著性統(tǒng)計(jì)學(xué)差異以外,其他數(shù)據(jù)(OPW、OPH、PAL、DTIP、DSIP)比較,P值均<0.05,統(tǒng)計(jì)學(xué)差異有顯著性,因此對(duì)男性、女性橫切面和矢狀面進(jìn)釘角度(TPA和SPA)的數(shù)據(jù)合并后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)描述,對(duì)其他數(shù)據(jù)(OPW、OPH、PAL、DTIP、DSIP)分別予以統(tǒng)計(jì)學(xué)描述(表1)。結(jié)合本次測(cè)量結(jié)果,T3、T4椎弓根橫徑過(guò)于細(xì)小,不適合逆向椎弓根螺釘?shù)闹萌?但在T3、T4逆向置入椎弓根-肋骨復(fù)合體螺釘是可行的。T1、T2前路逆向椎弓根螺釘?shù)囊?guī)格為:直徑4.0mm、長(zhǎng)度35mm左右,T3、T4前路逆向椎弓根-肋骨復(fù)合體螺釘?shù)囊?guī)格為:直徑5.0mm、長(zhǎng)度35mm左右。在10具上胸椎標(biāo)本的置釘操作結(jié)果,共置釘80枚,參照Rao等的判斷標(biāo)準(zhǔn),總體優(yōu)良率達(dá)90%。其中椎弓根側(cè)壁穿破小于2mm未造成脊髓壓迫的共7枚;椎弓根內(nèi)側(cè)壁穿破距離在2~4mm的共有5枚,分別為T1椎體1枚,T3椎體1枚,T4椎體3枚,有不同程度脊髓壓迫;椎弓根側(cè)壁穿破距離大于4mm的共有3枚,其中T3、T4各一枚為內(nèi)側(cè)壁穿破,脊髓受壓,T2一枚為外側(cè)壁穿破,未進(jìn)入椎管(表2)。3討論3.1上胸徑腰椎保護(hù)的工具上胸椎處于脊柱由頸椎前曲向胸椎后凸的過(guò)度節(jié)段,是受力相對(duì)集中的部位,根據(jù)人體脊柱的力學(xué)傳導(dǎo)路線,上胸椎前、中柱在力學(xué)穩(wěn)定性方面顯得尤為重要。臨床上引起上胸椎節(jié)段脊髓壓迫的病變大多來(lái)自脊髓前方,脊柱破壞也是以前、中柱為多見。要解決脊髓前方的壓迫、清除病灶、重建前中柱的穩(wěn)定性,多數(shù)學(xué)者主張從前方行病變椎體切除、椎管擴(kuò)大減壓、重建及內(nèi)固定[9、10],但目前還沒有專門用于上胸椎前方內(nèi)固定的器材。肖建如等通過(guò)研究指出頸椎Orion鋼板是上胸椎前方內(nèi)固定較好的內(nèi)固定材料。也有學(xué)者針對(duì)上胸椎進(jìn)行了系統(tǒng)的解剖學(xué)方面的研究,設(shè)計(jì)制造出了上胸椎前路內(nèi)固定鈦板并且在新鮮尸體標(biāo)本上進(jìn)行了相關(guān)生物力學(xué)方面的研究,但尚未批準(zhǔn)應(yīng)用于臨床。無(wú)論是頸椎Orion鋼板還是專門設(shè)計(jì)的上胸椎前路鈦板系統(tǒng),都是在上胸椎前方置入椎體螺釘,只能固定前柱,無(wú)法提供三柱的穩(wěn)定。當(dāng)上胸椎椎體的骨質(zhì)受到腫瘤、結(jié)核等破壞嚴(yán)重,或者椎體嚴(yán)重的骨質(zhì)疏松,或者由于種種原因進(jìn)行的上胸椎前方的二次內(nèi)固定翻修手術(shù)時(shí),普通椎體螺釘固定強(qiáng)度往往無(wú)法滿足需要。此時(shí)只能借助于常規(guī)的后路椎弓根釘棒系統(tǒng),但需要術(shù)中改變體位,不但增加了脊髓、神經(jīng)損傷的風(fēng)險(xiǎn),而且破壞了原本完好的后方椎旁軟組織結(jié)構(gòu),增加了手術(shù)切口,給患者造成更大的創(chuàng)傷,增加了術(shù)后感染、胸背部疼痛等并發(fā)癥發(fā)生的機(jī)會(huì)。能否在前路手術(shù)時(shí)逆向置入椎弓根螺釘呢?近些年來(lái),國(guó)內(nèi)外不少學(xué)者對(duì)下頸椎前路反向椎弓根螺釘內(nèi)固定技術(shù)進(jìn)行了解剖學(xué)方面的系統(tǒng)研究并逐步開始應(yīng)用于臨床[5~7、13],取得了不錯(cuò)的效果。受此啟發(fā),我們?cè)O(shè)計(jì)了本實(shí)驗(yàn),希望能夠?qū)ι闲刈登胺降氖中g(shù)、包括內(nèi)固定器材的設(shè)計(jì)開發(fā)等有所幫助。3.2本實(shí)驗(yàn)操作難度較結(jié)合本次實(shí)驗(yàn)的觀察測(cè)量及前人的研究[14、15]結(jié)果,T1、T2的椎弓根完全可以容納直徑4mm的椎弓根螺釘,而T3、T4椎弓根過(guò)于細(xì)小,為安全起見,不建議從前方逆向置入椎弓根螺釘,而是選擇逆向通過(guò)椎體將螺釘置入到椎弓根-肋骨復(fù)合體。實(shí)驗(yàn)也進(jìn)一步證實(shí)了這種技術(shù)的可行性。從前路逆向置入螺釘,可以直視下避開上胸椎前方的血管、神經(jīng),操作過(guò)程中只要避開內(nèi)側(cè)的椎管,就可以安全地將螺釘置入,后方是椎板及附著于椎板的肌肉組織,即使螺釘穿透骨皮質(zhì),也不會(huì)導(dǎo)致重要血管、神經(jīng)、臟器的損傷,因此具有一定的安全性。但本次實(shí)驗(yàn)在標(biāo)本上置釘操作中也有螺釘穿破椎弓根壓迫脊髓的情況發(fā)生,多是在前期操作不熟練時(shí)出現(xiàn)的,隨著操作熟練程度的增加,后期螺釘穿破椎弓根的情況也逐漸減少,這也說(shuō)明此項(xiàng)技術(shù)存在脊髓損傷的風(fēng)險(xiǎn)。由于此項(xiàng)技術(shù)操作難度及風(fēng)險(xiǎn)較常規(guī)后路椎弓根螺釘技術(shù)要高,因此不宜作為常規(guī)技術(shù)應(yīng)用,而是在上胸椎椎體因?yàn)槟[瘤、結(jié)核、嚴(yán)重骨質(zhì)疏松或初次手術(shù)內(nèi)固定失敗等情況下,常規(guī)前路椎體螺釘無(wú)法提供足夠強(qiáng)度的內(nèi)固定時(shí)才建議使用此方法。由于本研究?jī)H進(jìn)行了螺釘固定,是否再行鋼板固定后會(huì)對(duì)周圍血管神經(jīng)造成影響尚待進(jìn)一步研究;此外,標(biāo)本上操作與臨床中有較大差異,特別是在出血較多情況下,視野會(huì)受到影響,此時(shí)前路的血管和神經(jīng)是否會(huì)更容易誤損也需進(jìn)一步探討。因此在進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)中,我們會(huì)設(shè)計(jì)出專門的內(nèi)固定系統(tǒng),并在新鮮的尸體標(biāo)本及動(dòng)物模型上進(jìn)行實(shí)驗(yàn),以期能為今后的臨床工作提供參考。3.3腰椎螺釘內(nèi)固定技術(shù)進(jìn)釘方向的確定從生物力學(xué)的角度來(lái)講,雙皮質(zhì)螺釘?shù)墓潭ㄗ顬槔喂?由于椎體前方重要血管、神經(jīng)、臟器的存在,多數(shù)學(xué)者都主張后路椎弓根螺釘長(zhǎng)度以不突破椎體前方皮質(zhì)為宜[16、17]。而本次實(shí)驗(yàn)所提出的從前方逆向置入椎弓根螺釘?shù)姆椒?因椎弓根或椎弓根-肋骨復(fù)合體后方?jīng)]有重要結(jié)構(gòu),可以通過(guò)增加螺釘長(zhǎng)度來(lái)增加螺釘?shù)墓潭◤?qiáng)度,螺釘可以突破后方的骨皮質(zhì)發(fā)揮雙皮質(zhì)固定的優(yōu)勢(shì)。關(guān)于進(jìn)釘點(diǎn)的確定,國(guó)內(nèi)外學(xué)者在研究下頸椎前路反向椎弓根螺釘內(nèi)固定技術(shù)的時(shí)候采用空間定位的方法,利用距離來(lái)確定進(jìn)釘點(diǎn)[5~7、13]。本次實(shí)驗(yàn)中橫切面上的進(jìn)釘點(diǎn)以與椎體正中矢狀線的距離來(lái)確定;矢狀面上的進(jìn)釘點(diǎn)以距離上位終板的距離來(lái)確定。由于我們采用的是常規(guī)后路椎弓根螺釘,釘尾葉片較長(zhǎng),在置釘操作過(guò)程中由于在T1、T2椎體進(jìn)釘點(diǎn)位置相對(duì)較為靠近正中矢狀線,如果在同一橫切面上雙側(cè)同時(shí)置釘,釘尾有可能相互影響而導(dǎo)致操作困難,因此在今后實(shí)際操作中或設(shè)計(jì)內(nèi)固定系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮如何解決這一問題。對(duì)于進(jìn)釘方向的確定同樣參考國(guó)內(nèi)外學(xué)者們下頸椎前路反向椎弓根螺釘內(nèi)固定技術(shù)進(jìn)釘方向的確定方法[5~7、13],以椎體正中矢狀面和椎體前壁所在的冠狀面為參照。本次實(shí)驗(yàn)所測(cè)量的角度是椎弓根軸心的角度,對(duì)于T3、T4椎體來(lái)說(shuō),由于置入的是逆向椎弓根-肋骨復(fù)合體螺釘,因此橫切面上進(jìn)釘方向可以向遠(yuǎn)離椎管的方向偏斜,主要的目的是避開內(nèi)側(cè)的椎管,進(jìn)釘角度只要不小于所測(cè)得的角度即可,外側(cè)的操作空間相對(duì)較大。根據(jù)本次實(shí)驗(yàn)的測(cè)量,按照螺釘不超過(guò)椎弓根直徑的80%的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)計(jì)算,我們建議T1、T2椎體選擇螺釘?shù)闹睆綖?.0mm螺釘;根據(jù)韋興等的測(cè)量結(jié)果,在T3、4椎體,椎弓根-肋骨復(fù)合體螺釘?shù)闹睆娇梢赃x擇6.5mm甚至6.5mm以上的螺釘,但上胸椎椎體相對(duì)較小,且呈前窄后寬的形狀,如果選擇的螺釘直徑過(guò)大,從前方逆向置入過(guò)程中容易導(dǎo)致椎體側(cè)壁的骨折,不但增加了置釘?shù)娘L(fēng)險(xiǎn),螺釘固定的生物力學(xué)強(qiáng)度也勢(shì)必下降,因此我們建議螺釘直徑的選擇以5.0mm左右為宜。螺釘長(zhǎng)度的選擇上,為了發(fā)揮雙皮質(zhì)固定的優(yōu)勢(shì),根據(jù)本次測(cè)量的結(jié)果,螺釘長(zhǎng)度應(yīng)不小于35mm。由于上胸椎椎管相對(duì)較小,脊髓避讓空間有限,因此置釘操作中應(yīng)該注意進(jìn)釘方向盡可能遠(yuǎn)離椎管,有時(shí)候穿破椎弓根外側(cè)壁要比穿破內(nèi)側(cè)壁安全。進(jìn)釘點(diǎn)選擇不宜過(guò)于偏向椎體側(cè)方,因?yàn)檫@樣容易引起椎體側(cè)壁骨折,導(dǎo)致