使用椎弓根螺钉钢板的腰椎内固定

说明：
1. 翻译自Roy-Camille R, Saillant G, Mazel C.Internal fixation of the lumbar spine with pedicle screw plating.Clin Orthop Relat Res,1986,(203):7-17.

一、椎弓根的解剖

（一）解剖特点

水平直径（d）：T12到L5，从0.9cm稳定增长到1.5cm;
垂直直径（c）：T12到L5，约为1.5cm；
椎弓根的方向（e）：在腰椎水平，几乎是矢状的：从后面看的话，straight on；
只有L5有相当大的倾斜度（e = 30°）。
因此，可以用3.6毫米或4毫米的螺钉进行固定，而不用担心穿透椎弓根。

（二）腰椎椎弓根的毗邻关系

内侧靠近脊髓，距离为2-3mm，中间间隔的是硬脊膜和脑脊液。
在L1以下，椎弓根内侧靠近马尾和神经根的垂直部分。
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。
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。

（三）机械特点

pull-out strength非常大。
- 3.6-mm Philipps screw平均为76 DaN
- 4-mm Muller screw平均为80 DaN
椎弓根内，皮质骨螺钉和松质骨螺钉没有什么区别。
平均有效的螺钉长度最短为3厘米。

二、内固定

后板(posterior plates)的设计依据脊柱解剖 (Fig. 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。
螺钉的长度为4.5cm。
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。
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。
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49mm到190mm，从5个孔到15个孔。
特殊钢板用于腰骶关节融合术(lumbosacral arthrodesis)(Fig. 3)
- 第一个钢板下方是扁平的，因为它们位于皮肤下面，并且在这个位置上的孔是倾斜的，将螺钉固定到骶骨的外侧骨面。
特殊钢板用于腰椎仅三个节段的短节段固定，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。

三、主要手术步骤

椎弓根的进钉点均位于两条线的交叉处 (Fig. 4)。
- 垂直线(vertical line)是关节面的延伸(prolongation)，它是矢状的，垂直的，当去除关节囊时清晰可见。
- 水平线穿过横突insertion的中点。
横突在腰椎水平非常深，因此进钉点正确的标记，在关节线下方1mm处。这两条虚拟线的交叉点位于典型骨嵴上（发自下关节面，被软组织覆盖和隐藏，需要清理软组织后才能发现）。
bradawl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。
- 进针保持矢状(strictly saggital)，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。
- 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。

（一）新鲜腰椎骨折

需要矫形外科手术台orthopedic operating table
进行新鲜腰椎骨折的手术时，通常需要对脱位的椎体和关节突进行复位。
对椎体的复位较为容易，如Boehler’s procedure中通过腰椎过度前凸(hyperlordosis)。
- 患者仰卧位，手术床抬起患者的下肢，从而使得椎体复位。
关节突脱位的复位是通过后路手术直接操作来实现的。
复位的效果必须通过侧位X线来控制，这将有助于后续找到椎弓根的方向。
腰椎有三种类型的固定方式。
- 五节椎体的固定是最常用的。
  - 骨折椎体及其上方和下方两个椎体通过两块后板(posterior plates)和椎弓根螺钉固定 (Fig. 5)。
    
    FIGS.5A-5C.
    图A.L2骨折伴有多处神经根症状；
    图B.在骨科手术台上进行复位。行椎板切除术后并去除压迫的骨折碎片后，固定五个椎体。在撕裂的椎间盘后外侧植骨。
    图C.一年后神经功能完全恢复，没有移位的椎体。下方一个螺钉断裂。可以去除钢板和螺钉，恢复椎间盘远端的活动性。
- 如果骨折不稳定需要后方或后外侧植骨(grafting)，则融合将更短，只包括撕裂的椎间盘和骨折的椎体。
  - 远端的椎间盘可在骨折愈合并移除钢板后恢复活动性。
- 在某些情况下，可以通过三个节段的固定来稳定骨折的椎体。
  - 在这种情况下，通过将两个螺钉置入每个椎弓根，并使用特殊的2块钢板。
- 在脱位的情况下，固定仅包括四个椎体，植骨只包括2个椎体(Fig. 6)。
通过骨折稳定性和神经功能是否受累来判断手术指征。
- 当遇到非常不稳定的骨折，总是建议手术以防止继发的神经功能损伤和畸形愈合的风险。
  - 如关节突的骨折和后脱位
  - 粉碎性骨折 (comminutive fracture)伴椎体后壁损伤，椎间盘和韧带水平撕裂
  - 椎体中柱损伤
- 当骨折不是那么不稳定时
  - Boehler的复位和固定手术是T12，L1和L2骨折的正确选择
  - 但对于L3到L5，效果很差，需要手术复位和固定以防止畸形愈合，继发性椎管狭窄和机械性疾病(mechanical disorders)
- 如果存在神经功能受累，一旦出现移位就需要手术。
脊髓造影和CT扫描将有助于决定行椎板切除术从椎管内移除骨折碎片，还是行扩大后路移除椎板，横突和椎弓根。这种方法是在不接触脊髓的情况下环绕脊髓周围进行的，然后向前取出骨折碎块或将其推回到骨折的椎体中。
辅助性的椎体切除和前方植骨很少应用，除了L3（相邻两个椎间盘塌陷），这是腰椎前凸的顶点 (Fig. 7)。

（二）畸形愈合

如果存在神经功能受累，就需要手术。
若没有神经功能损伤时，医源性的风险(iatrogenic risk)（即使是在圆锥下方），使得做出手术的决定非常困难，当问题仅仅在于畸形脊柱弯曲的机械和美观上时。
脊髓动脉造影，是一种谨慎的技术，这是手术成功的保证。
治疗的目的是：
- （1）获得畸形的矫正;
- （2）去除后方的瘢痕(callus)，硬脊膜前后方的压迫;
- （3）使脊柱获得稳定的内固定和良好的植骨。
该技术包括不同的步骤（Fig. 8），因为callus通常是位于前方和后方。
- 第一步(患者俯卧位，通过后路进行)
  - 通过切除后方的callus来恢复脊柱的活动度，并且通常需要去除部分硬脊膜的压迫物。
  - 骨折椎体相邻椎体进行椎弓根置钉。
- 第二步(患者侧卧位，通过前外侧入路进行)
  - 移除骨折的椎体及其椎间盘。
  - 通过局部牵引器(local distractor)矫正脊柱畸形。
  - 相邻椎体之间进行植骨。
  - 植骨可以用自体髂骨，也可以使用同种异体骨，特别是股骨头和股骨颈（Fig. 9）。通常用staple连接移植骨。
  - 同时，侧卧位也可以行后路，重新打开后方的切口，将2块钢板固定在第一步置入的椎弓根螺钉上。
- 术后护理很简单。如果神经功能允许的话，术后第一周就可以在石膏或皮革corset保护下，下地行走。

（三）椎体肿瘤

最常见的椎体肿瘤是椎体转移瘤，通常推荐两种手术，后路固定和椎板切除术。
在当前的技术条件下，可以对某些特定的原发性肿瘤（骨肉瘤、软骨肉瘤和骨巨细胞瘤）行total spondylectomy
首先必须记住，疼痛和神经损伤来自不同的起源：
- 广泛或不广泛的肿瘤性硬膜炎(neoplastic epiduritis)
- 肿瘤压迫
- 伴有后壁病变的自发性骨折
- 偶尔肿瘤阻塞脊髓血管
治疗的目的是脊髓减压和稳定脊柱，这只是一种姑息治疗。
- 通过后路和large laminectomy实现脊髓减压。这是最容易，最简单，最直接的途径。
- 这种入路可以去除epiduritis，尽可能多地去除骨，甚至可以去除椎弓根。
- 然后可以通过内固定来稳定脊柱，治愈因椎体不稳导致的疼痛。
- 最好通过固定在椎弓根螺钉上2块后路钢板来实现内固定。
- 这种方式可以实现简单的广泛椎板切除术。
- 需要固定肿瘤椎体上下两个节段 (Fig. 10)。
Total spondylectomy在腰椎水平需要进行前后联合入路。在胸椎水平只需要行简单的后路手术即可。
- 在腰椎水平，第一步是通过后路行椎体后弓(posterior arch)的切除（包括椎弓根），然后用两块钢板稳定脊柱（范围为肿瘤椎体上下两个节段）。
- 第二步在几天后完成，通过前外侧入路，完整切除椎体(en bloc) (Fig. 11)
- 通过植骨和staple完成内固定。这种固定强度足以让患者在几天后在plaster corset保护下行走。
- 断层扫描确保第三个月和第五个月之间实现融合。
  
  Fig.11
  图A.en bloc切除L3椎体，重建需要前方植骨。
  图B.发生融合。

（四）腰骶椎手术

作者将讨论在椎间盘退变和腰椎滑脱的情况下对腰骶椎交界处进行固定和融合，伴或不伴复位。

腰骶椎融合

腰骶交界处行稳定的内固定伴后侧或后外侧植骨，肯定可以提高融合的成功率。
通过钢板实现内固定，可以达到几乎100%的成功率。
设计了针对L4或L5到S2进行固定的特殊钢板(Fig. 3)。
- 在腰椎，钢板固定在椎弓根
- 在骶骨，钢板固定在S1的椎弓根和Ala。
- 通常每隔2个孔，打一个椎弓根螺钉。
- 由于腰骶椎前凸，S1椎弓根的进钉点在in front of the hole immediately below the L5 pedicular hole
- 髂骨钉则obliquely through the plate, 30° laterally.
为了进行腰骶椎融合，建议采用两种手术方法。
- 第一种手术是单纯后路融合(患者仰卧位)
  - 在一侧用骶髂钢板固定，另一侧用direct oblique screw融合关节突。
  - 植骨主要在没有钢板侧的groove，从棘突到关节突的外侧面，也可以在另一侧的groove植骨(除非进行了椎板切除术和椎管内探查)。
- 第二种手术用于当对腰椎滑脱患者实施Gill's procedure后没有复位的情况。
  - 在这种情况下，腰骶椎交界处，用两块后路钢板固定行椎板切除术的两侧椎板。
  - 在后外侧和两侧植骨。
  - 患者在术后第5天可以下地行走，佩戴轻型脊柱支具3~4个月。
当腰背痛反复发作，变得持续性和丧失活动能力(incapacitating)时，建议采用腰骶椎融合术：
- 如椎间盘退变
- 不同程度的椎体滑脱
- 椎间盘手术后遗症
- 急性椎间盘疾病
植骨融合是这类手术的主要问题之一。
- X线正侧位无法完全判断是否融合。
- 斜位片也没什么太多的帮助。
- CT扫描可以显示鳞片状的不融合(nonunion in scale shape)，但不能与金属植入物一起使用。
- 由骨不连产生的永久性活动(permanent mobility)可能会在几个月后引起螺钉松动。因此，在长期评估时没有观察到螺钉松动，可以判断发生了融合。

高度椎体滑脱的复位和固定

在切除椎体后弓，探查神经根后，实施复位(Fig. 12)。
- 通过局部的牵引。在L4的下关节突和S1的上关节突，应用 distraction forceps
- 也可以应用cork screw将L4和L5拔出复位。
  - 为此，设计了特殊的钢板，比标准钢板的强度更大，并且弯曲程度和正常的腰骶交接处相匹配。
  - 这些钢板首先像往常一样置入骶骨，它们的上部保持与L4和L5后缘保持一定的距离。
  - 之后，椎弓根螺钉可以起到corkscrew effect的作用，从而实现复位。
  - 然后在双侧行后外侧植骨。
  - 因此，整个手术只通过后路就可以完成，不需要担心术后性功能障碍。
患者复位后，必须躺在床上三个月，然后再佩戴石膏或皮革支具三个月。
从1978年到1980年，有7名患者进行了手术。复位的效果显著，见Table 1。