椎弓根螺钉板固定胸椎、胸腰椎和腰椎损伤

说明：
1. 翻译自Roy-Camille R, Saillant G, Mazel C.Plating of thoracic, thoracolumbar, and lumbar injuries with pedicle screw plates.Orthop Clin North Am,1986,17(1):147-59.

一、前言

1. 使用椎弓根螺钉板进行胸椎、胸腰椎和腰椎损伤的固定是我们从1961年就开始使用的一项技术。
2. 钢板的形状根据脊柱的弯曲程度预弯。
3. 这种固定方式相对安全，并发症少。可用于：
   • 新鲜骨折
   • 畸形愈合
   • 肿瘤切除
   • metastasis fixation
   • 关节疾病
   • 脱位和畸形

二、指征

（一）局部病变(anatomopathology of the lesions)

（1）局部椎体畸形(local vertebral deformities)

（2）椎体不稳，有继发移位的风险(insta­bility with the risk of secondary displacement)

1. 我们宁愿讲displacement evolution，而不是说instability。
2. 我们区分三种可能的继发displacement：
   • 无
   • 渐进的和稳定的
   • 突然的和意外的
3. displacement的风险取决于椎间盘和椎体韧带损伤，以及骨骼的损伤。必须仔细分析X线和CT，以确定不稳定性(instability)的诊断。
   • 椎间盘和韧带的损伤通常很难被发现，因此必须特别留心。
     • 主要信息是：
       • 初始displacement的程度
       • thickness
       • regularity or inclination of the disks
       • 小关节损伤
       • 棘突间隙的开放程度
   • 骨损伤是显而易见的。骨折线可以是简单的，多处的或复杂的。
     • 在爆裂性骨折（压缩性骨折）中，碎骨块的撞击或多或少会引起displacement的风险。
4. 我们必须指出，一处大的骨折块会形成骨痂愈合，并自发稳定。相反，韧带和椎间盘的明显病变永远不会自发稳定。

   • 塌陷小于三分之一的压缩性骨折会使椎体壁膨胀但不破裂。

   • 塌陷超过三分之一时，会引起椎体壁和插入韧带(ligamentous insertion)的破裂。

   • 孤立的重要骨骼损伤总是与椎间盘和韧带损伤有关。

     

（3）脊柱损伤的节段

1. 在胸椎水平，由于胸廓的支撑(thoracic cage)，脊柱的稳定性增加。
   • 因此可以考虑保守治疗，但是light corset可能没有效果，需要使用minerva corset。
   • 如果有手术的指征，我们认为可以用Harrington棒来矫正脊柱后凸畸形，尽管我们从未使用它们。我们一直提出用椎弓根螺钉板。
   • 接骨术(osteosynthesis)的范围可以较为广泛，包括病变上方和下方的2-3个椎体(Fig. 2)。
   • 在胸椎区域，脊柱的活动性较差。
2. 胸腰椎损伤是最常见的。
   • 根据骨和韧带病变的重要性，他们都有适用于Boehler's technique和椎弓根螺钉板pedicle screw plates的适应证。
   • 在这个区域，脊柱的活动性是相对比较重要，但在这个胸腰椎的结合部(junction)，strength也最大，因此接骨术(osteosynthesis)必须包括病变上方和下方的两个椎体(Fig. 3)。
3. Boehler's technique不能很好地处理L2，L3和L4处的骨折。

   • 如果实现有效的复位，通常会在plaster cast下观察到继发的位移。因此通常使用椎弓根螺钉板。

   • 在这个区域上，脊柱活动度非常重要。它是前凸腰椎曲度的顶端，并且椎间盘非常宽。接骨术(osteosynthesis)必须尽可能短，仅连接三个椎体。

   • 在一些椎间盘显著塌陷的情况下，前路必须进行补充性的grafting and stapling(Fig. 4)。

4. L5损伤并不常见。我们只观察到三例L5-S1脱位。
   • 保守治疗通常会导致较差的结局，并具有继发性腰痛的高危风险。这种病变是用特殊设计的椎弓根螺钉板进行L5-S2融合的良好指征。
   

（二）神经功能损伤(existence of neurologic involvements)

1. 所有在影像中可见的脊柱病变继发的神经功能损伤是手术治疗的指征。
2. 如果脊柱病变不可见，有必要确定它是否是spontaneously reduced dislocation。如果是，则需要进行椎管内的紧急脊髓造影(emergency mye­lography of the spinal canal)。
   • 如果没有压迫，则手术是禁忌，它可能只是一种血管综合征vascular syndrome。
   • 如果存在压迫，可能是由于急性椎间盘突出或硬膜外血肿。需要手术去除椎间盘或进行椎板切除术减压。
3. 当证实是脊柱的病变时，其可能是椎体移位或压缩性骨折碎骨块突入到椎管内，导致神经功能损伤。
4. 手术治疗的目的是：
   • 减少移位
   • 恢复椎管的结构(realign the vertebral canal)
   • 减压脊髓和神经根
   • 探查脊髓
   • 稳定脊柱以防止移位并便于患者的护理
5. 在所有的情况下，通过椎弓根螺钉板都可以最好地实现这种固定。
6. 手术治疗应在尽可能短的时间内实施。
   • 如果cord syndrome is incomplete，并且神经功能没有恶化，手术可以推迟到24-48小时。在此期间，完成全面的临床和影像学检查。根据我们的经验，这种推迟会降低手术的出血并提供更好的手术控制。
   • 如果cord syndrome is complete，与其他学者提倡的做法相反，我们建议进行紧急手术治疗。如果脊髓没有横切而只是被压迫，早期减压可以促进神经功能的恢复。
   

三、椎弓根螺钉板的外科治疗

（一）总体考虑

1. 由于premolded plate shape和椎弓根孔之间的恒定距离（26mm），椎弓根螺钉板对于脊柱稳定和复位都很有效。

   26mm是两个椎弓根之间的平均距离。

2. 接骨术(osteosynthesis)的范围取决于受伤的节段。

   • 在急性骨折的情况下，接骨术（不需要植骨）就足以实现骨的愈合。移除钢板后，脊柱将恢复其活动度。
   • 在明显的椎间盘损伤的情况下，在移除钢板后，可以观察到继发性椎间盘突出和椎体后突畸形。这是融合的指征，从而连接损伤的椎间盘，因为它远远没有钢板那么extensive。

（二）技术

（1）移位的复位

1. 椎弓根螺钉板通过后路在俯卧位上置入。俯卧位可以很大程度上减少脊柱局部的后突畸形。

2. 从T1到T5，我们使用标准的手术床和头架(head holder)。

3. 从T5到T10，也可以使用标准的手术床，但使用矫形外科专用手术床更有效(Judet table)。

   对于胸腰椎和腰椎节段，这个特殊的手术床可以通过拉、抬下肢来重现腰椎前凸和减少创伤性脊柱后凸畸形。这种操作仅在椎板切除术完成和脊髓控制(cord control)后进行。

4. 通常，复位还需要一些局部动作，例如在脱位的关节面之间插入spatulas，就像tyre lever maneuver。

5. 然后通过钢板，螺钉的拉力重塑脊柱，并将椎体复位至其正常位置。恢复正常的椎弓根距离有助于纠正椎体的塌陷。

6. 这种减压对于脊髓减压是最有效的，因为椎管恢复到其正常的形状和体积，但是压迫的死骨仍然可能在椎管内。

（2）去除可能导致压迫的碎骨块

1. 常规椎板切除术作为单纯的减压手术没有其他适应症。
2. 去除向后压迫的碎骨块相对容易。
   • 在L1水平以下，可以收缩硬膜囊，从而达到马尾神经周围，但在L1水平以上，收缩脊髓是很危险的。这就是我们提倡扩大后外侧入路的原因 (Fig. 5)：
     • 椎板切除术在一侧或两侧向外延伸，代价是牺牲关节突关节，椎弓根和横突。
     • 以外，还能够向前，去除在脊髓前方压迫的椎体和椎间盘碎块。
     • 这是通过绕过硬脊膜和脊髓而不接触它们来实现的。

（3）脊髓探查

1. 在神经功能损伤的情况下，在椎板切除术期间，很容易控制硬脊膜。
2. 如果硬脊膜被撕裂，就要立即评估脊髓和神经根损伤。
3. 如果硬脊膜没有被撕裂，打开硬脊膜来观察脊髓是有理由的，以便了解损伤的预后。然后通过冻干材料(lyophilized material)和plastic en­largement来闭合硬脊膜。

（4）稳定脊柱

通过椎弓根螺钉实现

（三）椎弓根的特点

（1）解剖特点

1. 它是椎体中最坚硬部分(Figure 6)。
2. 从T1到L5：
   • 椎弓根的垂直直径从0.7cm稳定增加到1.5cm。
   • 水平直径从0.7cm增加到1.6cm，最小的T5为0.5cm。
3. 内倾角：
   • 从T1到T3，椎弓根方向非常内倾。
   • 从T4到L4，椎弓根的方向几乎是矢状的(sagittal)。

     • 角度永远不会超过10°。除了L5，其方向是内倾30°。

     • 在这个节段，椎弓根非常宽，很容易直接钻孔。

     • 因此可以在椎弓根中植入3.6mm或4mm螺钉，无需担心穿孔。

       

       Figure 6.Pedicle characteris­tics.
       

       1. 垂直直径（c）从0.7增加到1.5厘米。
          
       2. 水平直径（d）从0.7增加到1.6厘米，T5最小为0.5厘米。
          
       3. 从T4到L4，方向几乎是矢状的。角度（e）永远不会超过10度。
          
       4. 越靠近头端，方向越内倾。
          T1 = 36°
          T2 = 34°
          T3 = 23°
          L5 = 30°
          

（2）椎弓根的毗邻关系

1. 内侧靠近脊髓，距离为2-3mm，中间间隔的是硬脊膜和脑脊液。
2. 在L1以下，椎弓根内侧靠近马尾和神经根的垂直部分(Fig. 7)。
3. 神经根位于椎弓根的下方。因此，椎弓根的下方是钻孔时最危险的部位。
4. 腰椎神经根占据椎间孔的前方和上方三分之一。因此，椎弓根区域的上方和外侧是相对较为安全的。

（3）机械特点

1. pull-out strength非常大。
2. 椎弓根内，皮质骨螺钉和松质骨螺钉没有什么区别。
3. 平均有效的螺钉长度为3厘米。较长的螺钉不能更好地把控椎体的松质骨。
4. 在外科手术中，螺钉的长度必须包括板的厚度，并且随着脊柱的节段而变化。

（4）内固定

1. 后板(posterior plates)的设计依据脊柱解剖 (Fig. 8)。

2. 两个相邻椎弓根之间的平均距离为2.6厘米。

   • 在板上每隔1.3厘米就设计一个孔。
   • 因此，可以每两个孔用一个椎弓根螺钉固定两个相邻的椎体。

3. 胸椎螺钉长度为3.1cm，胸腰椎螺钉长度为3.8厘米，腰椎螺钉长度为4.5厘米。

   

   Figure 8.将钢板预制成类似正常脊柱曲度的形状。每个孔都有reinforcement，使钢板具有均匀的阻力。右上方是特别设计的钢板，用于短节段固定，如三个椎体。

4. 在椎弓根螺钉之间可选用短的关节突螺钉以完成固定，其长度为长1.9厘米，因此很容易固定到关节面。

5. 钢板被弯曲成类似于正常脊柱在胸腰段交界处的曲度，这是最常见的骨折部位。

6. 钢板上的孔都通过collar加固，使钢板具有均匀的阻力。

   • 它们由钴铬合金或不锈钢制成(co­balt chromium alloy or of stainless steel)。
   • 如有必要，每种类型的钢板都可以弯曲。
   • 设计了不同长度的钢板，从49 mm到190 mm，从5个孔到15个孔。
   • 我们还设计了一种用于腰椎间隙短节段固定的特殊钢板，可以在每个椎弓根中植入两个螺钉。
     • 该钢板有一个中心孔，两侧各有三个孔，距离仅为9毫米。
     • 三个孔中只有一个经过加固。
     • 我们选择三个孔中最合适的两个将两枚螺钉植入每个椎弓根。
   • 此外，也存在用于腰骶椎固定和融合的特殊钢板。

（四）椎弓根螺钉置钉步骤

1. 在无法直视椎弓根的情况下，要正确地将螺钉置入椎弓根，你必须对进钉点和方向有绝对的把握。
2. 患者取俯卧位。通过后路，必须清楚地显露两侧的vertebral grooves，只有这样才有能开始寻找椎弓根标志。
3. 在腰椎和胸椎节段，椎弓根的后入口均位于两条线的交叉处。

   • 胸椎的进钉点为：下关节突垂直平分线与横突平分线的交点，位于关节突关节下方1mm(Fig. 9)。

   • 腰椎的进钉点为：经过关节突关节的垂线与横突平分线的交点(Fig. 10)。

     • 进钉点位于关节突关节下方1mm处，位于典型垂直骨嵴上(typical vertical bony crest)，被软组织隐藏，需要在显露时清楚表面的软组织。
4. awl有助于开始钻孔，并通过低速电钻完成。

   • 钻头为3.2毫米。

   • 钻孔必须垂直于椎体后部的切面。

   • 在手术开始时或在复位后拍摄侧位X线片给出椎弓根相对于地面的方向。这是要遵循的方向，防止过于向头端或尾端钻孔(Fig. 11)。

   • 在矢状面上，也不能过于内倾或外展。

   • 在整个3厘米的钻孔中，必须感受到持续的firm bony opposition。

     
     

5. 为了检查椎弓根螺钉的位置，将金属针插入到不同的孔中拍摄新的X线片。
   • 然后，将钢板放到脊柱上，使金属针穿过钢板孔。
   • 随后，这些金属针被螺钉所替代。
6. 通常只用椎弓根螺钉就可以实现坚强内牢固，但如果需要，短的in­termediate articular screws也可以增加稳定性。
7. 最好不要将螺钉置入骨折椎体的椎弓根中，因为它们可能会将椎体后壁拉回到椎管内，从而引起可能的脊髓压迫。
8. 在脱位的情况下，病变位于椎间盘，因此接骨术(osteosynthesis)只需要包括4节椎体（Fig. 12）。

（五）术后护理

1. 所有患者术后都佩戴corset/minerva corset，有助于患者在术后回到接近正常的生活。所有没有神经功能损伤的患者都能在corset准备好后立即下地行走（5-7天）。
   • 对于从T1到T6或T7的胸椎骨折，这是胸椎后凸的顶部，我们使用minerva corset。
   • 在所有其他情况下，我们使用类似于Boehler cor­set的皮革或塑料corset。
   • 这种补充性的稳定需要坚持3~4个月，直到骨折愈合和实现融合。

四、结果

（一）脊柱后凸程度有两种测量方法。

1. 椎体后凸畸形由骨折椎体的上下平台之间的角度决定。

2. 局部后凸畸形，更多地取决于椎间盘和韧带损伤，通过相邻上椎体的下平台和相邻下椎体的上平台之间的角度来测量。

   

（二）初始的神经功能及恢复

（三）术后脊柱复位和融合的长期结果

1. 椎体后凸的测量使我们能够在术后X线上了解复位的效果。
2. 在77％的病例中，复位后椎体后凸畸形小于5度。
3. 长期研究证明了椎弓根螺钉板的稳定效果。
4. 在115例长期随访患者中，42例椎体后凸程度保持不变，其他患者丢失少于3°。
5. 我们没有观察到椎弓根板断裂的情况。但在25例腰椎患者中，我们观察到螺钉尾端的断裂。
   • 这种断裂发生在第5和第24个月之间（平均时间为16个月）。那时，骨折已愈合。
   • 由于脊柱活动度的恢复，从而导致了螺钉断裂。
   • 于是我们在手术后的第12个月和第24个月之间移除了钢板。