頸椎弓根螺釘置釘技術(shù)研究進展

李洋，劉金龍，毛廣平

（南京大學(xué)醫(yī)學(xué)院臨床學(xué)院，南京軍區(qū)南京總醫(yī)院骨科，江蘇 南京 210002）

目前臨床頸椎后路手術(shù)內(nèi)固定方法主要分為鉤棒系統(tǒng)和釘棒系統(tǒng)。釘棒系統(tǒng)主要又包含側(cè)塊螺釘系統(tǒng)和椎弓根螺釘系統(tǒng)。自1994年Abumi等[1]首次報道頸椎椎弓根螺釘置釘技術(shù)以來，十余年的基礎(chǔ)研究及臨床應(yīng)用經(jīng)驗證實，頸椎經(jīng)椎弓根螺釘內(nèi)固定較其它方法具有更優(yōu)異的生物力學(xué)性能，在維持軸向旋轉(zhuǎn)、屈伸穩(wěn)定性方面有明顯優(yōu)勢，可以三維矯正畸形和椎體不穩(wěn)，恢復(fù)、維持正常的椎間高度和生理曲度[2～5]。Jones的頸椎椎弓根螺釘和側(cè)塊螺釘拔出力量對照試驗顯示前者是后者的2倍，滿意的臨床應(yīng)用效果[2～8]使其具有廣泛的適應(yīng)證[6～8]。但由于頸椎椎弓根直徑較小，個體差異、局部解剖變異和其毗鄰關(guān)系復(fù)雜，其內(nèi)側(cè)為頸髓，外側(cè)為椎動脈，上、下均為神經(jīng)根，螺釘?shù)闹萌刖哂泻艽蟮娘L(fēng)險性[9～10]，因此該技術(shù)的臨床應(yīng)用受到限制。其關(guān)鍵在于螺釘?shù)闹萌氡仨毥?jīng)過三維空間的唯一一個正確通道[11]，為此國內(nèi)外學(xué)者們對頸椎椎弓根螺釘?shù)闹萌爰夹g(shù)做了大量的基礎(chǔ)與臨床應(yīng)用研究，本文對國內(nèi)外研究成果、頸椎弓根螺釘置入技術(shù)進行總結(jié)，綜述其現(xiàn)狀與進展。

1 手法置釘

是依據(jù)骨骼的一般解剖特點，主要以后方小關(guān)節(jié)、側(cè)塊外緣、椎板表面等為參照物，或建立坐標(biāo)，或直接尋找、探查來確定椎弓根位置和角度的進釘方法。

1.1 目測定點定向置釘方法

1.1.1 Abumi法[1，6]C3-C7進釘點為下關(guān)節(jié)突下緣下方2 mm、側(cè)塊外緣向內(nèi)約5 mm處為進釘點，磨鉆磨除皮質(zhì)骨，顯露椎弓根的入口，小頭刮匙刮除部分松質(zhì)骨后探針探測椎弓根髓腔，插入定位針，內(nèi)傾角根據(jù)術(shù)前CT片測量確定，然后透視正側(cè)位確定和校正進釘點與方向，擰入螺釘。螺釘擰入方向一般為椎體矢狀面外展 25°～45°，C5-C7與上終板平行，C4釘尖端略向頭側(cè)傾斜，C3較 C4再略向頭側(cè)傾斜。Abumi等[1]對180例患者實施頸椎椎弓根螺釘，共置釘699枚，術(shù)后CT顯示有45枚螺釘（6.7%）穿透椎弓根，其中1例損傷椎動脈，2例引起神經(jīng)癥狀，椎弓根命中率為93.3%。

1.1.2 Ebraheim法[12]于置釘椎的上一椎節(jié)左右下關(guān)節(jié)突下緣連橫線，再于相鄰椎體側(cè)塊外緣連縱線，進釘點為橫線下1.6～2.6 mm；縱線內(nèi)約4.5～6.4 mm處；進釘方向在水平面上與側(cè)塊表面呈90°～100°、矢狀面上與側(cè)塊表面呈 53°～94°夾角。該法實驗和臨床置釘相關(guān)報道少，國內(nèi)實驗報道置釘準(zhǔn)確率只有29.1%，失誤率較高，其原因考慮用弧面的側(cè)塊表面作為目測參照面易產(chǎn)生誤差，另外還與我們黃種人骨骼尺寸較小相關(guān)[13]。

1.1.3 王東來法[14]以關(guān)節(jié)突背面中點為原點建立平面直角坐標(biāo)系，進釘點為C3-C6在外上象限的中點，C7在Y軸上，上關(guān)節(jié)面下緣略下方；進釘方向為C3-C6與矢狀面呈 40°-45°夾角，C7與矢狀面呈30°～40°夾角，平行相應(yīng)節(jié)段椎體上終板。王東來等[14]臨床應(yīng)用19例患者，無神經(jīng)根、脊髓及椎動脈損傷。

1.1.4 吳戰(zhàn)勇法[15]吳戰(zhàn)勇等[15]將關(guān)節(jié)突背面畫三條垂線分關(guān)節(jié)突為四等份，進釘點在C3-C5為外1/3垂線上，距上位椎節(jié)下關(guān)節(jié)突下緣3 mm處，C6-C7在中垂線上距上位椎節(jié)下關(guān)節(jié)突下緣2 mm處；進釘方向與椎體矢狀面夾角C3-C5為 40°，C6-C7為 35°，與椎體水平面夾角（水平面為0°，以上為正，以下為負(fù)）C3-C4、C5、C6-C7分別為-5°、0°、5°；他們應(yīng)用的17例患者中椎弓根內(nèi)置釘有3枚螺釘位置不準(zhǔn)確，1枚螺釘部分斜入上位椎間盤，1枚進釘點偏下，部分進入椎間孔內(nèi)，1枚螺釘損傷椎動脈。

1.1.5 孫宇法[16]于上關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)面最低點下方3 mm處為進釘點，方向為與椎體矢狀面C3-C5呈45°、C6-C7呈35°夾角，與椎體水平面的夾角（水平面為0°，以上為正，以下為負(fù)）C3-C7分別為-9°、0°、8°、15°、13°。該法臨床未見應(yīng)用報道。

1.1.6 Jeanneret法[8]Jeanneret等[8]將進釘點定位為側(cè)塊中部，距上關(guān)節(jié)面下緣3 mm，進釘角度根據(jù)術(shù)前CT掃描及術(shù)中影像確定。據(jù)作者本人報道，33枚螺釘中有10枚造成部分椎弓根皮質(zhì)穿破。

目測定點定向置釘方法簡單、方便、快捷，對手術(shù)條件要求不高，但需要依賴較豐富的解剖和臨床經(jīng)驗，手術(shù)風(fēng)險較高。在應(yīng)用于退變、增生較重的老年患者時，因側(cè)塊外緣、上下關(guān)節(jié)突下緣模糊不清，判斷有時困難，加之術(shù)中X線為二維平片，在進釘點和角度的判斷上有時容易產(chǎn)生誤差，尤其在下頸椎的C6、C7，甚至有些過于短頸患者的C5，透照時被肩部遮擋而無法影像確認(rèn)定位針位置時，易造成進釘失誤。

1.2 椎弓根尋找法

1.2.1 椎板部分切除椎弓根探查法[17]

該法將所需固定節(jié)段椎板部分切除開孔，直接探查尋找椎弓根位置或顯露椎弓根，直視下置入椎弓根螺釘。Miller等[17]分別使用傳統(tǒng)Abumi法置釘38枚和椎板部分切除椎弓根探查法置釘40枚，術(shù)后影像學(xué)和解剖標(biāo)本驗證結(jié)果顯示Abumi法置釘椎弓根皮質(zhì)穿出率為47.37%，而椎板部分切除椎弓根探查法為25%，表明后者的椎弓根穿破率較前者低，安全性提高，但仍有較高的椎弓根皮質(zhì)穿破率。Abumi[18]認(rèn)為椎板打開后脊髓直接暴露，容易損傷脊髓，并且椎板切除后會造成椎弓根內(nèi)側(cè)壁結(jié)構(gòu)薄弱，置入螺釘時容易造成椎弓根內(nèi)側(cè)壁骨折，螺釘向內(nèi)側(cè)偏移。

1.2.2 “鑰匙孔式”開窗椎弓根探查法[19]

該法在擬固定椎與相鄰椎椎板之間開窗，大小以能容納神經(jīng)剝離器進入即可，用神經(jīng)剝離器探查確認(rèn)椎弓根的內(nèi)側(cè)緣和上、下緣，根據(jù)Abumi法確定進釘點，磨鉆磨除進釘點骨皮質(zhì)，利用尖錐從此處旋轉(zhuǎn)輕輕推入，尖錐方向與矢狀面夾角在 C3-C6為 40°～45°、C7為30°～40°，水平面上尖錐方向應(yīng)盡量與椎體的上終板保持平行，操作同時目測椎弓根內(nèi)側(cè)緣、上下緣的神經(jīng)剝離器所在方向，確保尖錐方向始終在椎弓根中央，進入深度約2～2.5 cm，用探針探查周壁有無穿破，置入定位針，經(jīng)C型臂X線機透視無誤后，置入合適螺釘。該法報道其置釘準(zhǔn)確率為93.26%。

1.3 管道疏通法

1.3.1 Karaikovic法[20]

該法以外側(cè)椎動脈溝、下關(guān)節(jié)突、C2內(nèi)側(cè)椎弓根皮質(zhì)和C7橫突為骨性參照標(biāo)志。椎弓根進釘點：C3-C4為下關(guān)節(jié)突外1/3，C5為下關(guān)節(jié)外或中內(nèi)1/3，C6位于關(guān)節(jié)突內(nèi)1/3，C7多數(shù)椎弓根位于橫突下。確定進釘點后，以椎弓根內(nèi)側(cè)壁皮質(zhì)骨作為進釘?shù)陌踩龑?dǎo)標(biāo)志。用咬骨鉗和骨鑿去除入口外層皮質(zhì)骨，再用一小刮匙緊貼椎弓根內(nèi)側(cè)壁旋轉(zhuǎn)刮除椎弓根內(nèi)松質(zhì)骨，直視下顯露椎弓根管，然后用一小探針深入管內(nèi)確定路徑。根據(jù)其報道對10具尸體的120個椎弓根螺釘置入，其中7個椎弓根因管腔過于狹窄或管腔封閉無法置釘，94枚螺釘準(zhǔn)確置入（83.2%）；11枚螺釘輕微穿出椎弓根皮質(zhì)（9.7%）；8枚螺釘嚴(yán)重穿出椎弓根皮質(zhì)骨（7.1%）。

1.3.2 譚明生法[21]先在側(cè)塊背面上1/2，確定一個約5 mm×9 mm的橢圓孔（橢圓孔位于椎弓根軸線與側(cè)塊背面皮質(zhì)骨交點和椎弓根管口內(nèi)側(cè)緣起點平行矢狀面的延長線與側(cè)塊背面皮質(zhì)骨交點之間）作為進釘區(qū)域，用咬骨鉗或磨鉆磨去骨皮質(zhì)，刮匙刮除松質(zhì)骨直至椎板內(nèi)層皮質(zhì)，沿椎弓根軸線方向，旋轉(zhuǎn)刮除松質(zhì)骨到達(dá)椎弓根管口，再以直徑2 mm刮匙刮除椎弓根管內(nèi)松質(zhì)骨，直視下顯露椎弓根根管，然后將克氏針置入椎弓根根管內(nèi)，C型臂X線機透視確認(rèn)，按導(dǎo)針方向擴孔、置釘。譚明生等[21]報道的32例患者，96枚螺釘中有5枚穿破椎弓根，準(zhǔn)確率為94.8%，其中4枚穿破皮質(zhì)骨在1.0 mm以內(nèi)，未造成周圍組織損傷，1枚螺釘穿破椎弓根皮質(zhì)大于1.5 mm，出現(xiàn)一過性神經(jīng)根刺激癥狀。

椎弓根尋找法置釘操作較傳統(tǒng)的目測定點定向法直觀，可減少個體形態(tài)學(xué)變異的影響，減小依靠解剖結(jié)構(gòu)目測進釘時的盲目性和風(fēng)險性，在同時需要做椎板切除椎管減壓時較為方便。但操作過程中的探查、尋找可能引起周圍靜脈叢的出血和延長手術(shù)時間。雖然探查、尋找椎弓根，但Abumi等[1]傳統(tǒng)目測置釘操作法的要點、嫻熟解剖知識和影像透照確認(rèn)仍然是該法手術(shù)成功與順利的基礎(chǔ)與保障。

2 器械輔助置釘法

是通過特制工具、器械裝置，或應(yīng)用工業(yè)儀器、設(shè)備等輔助定位、導(dǎo)向置釘。

2.1 頸椎三維定位器置釘法[22]三維定位器是依據(jù)頸椎椎弓根解剖特點特制的定位器械。使用時需參照置釘椎體節(jié)段1：1椎弓根CT影像，用游標(biāo)卡尺、角度測量儀精確測量影像相關(guān)解剖數(shù)據(jù)，通過器械上的螺旋和角度弧的調(diào)節(jié)將數(shù)據(jù)輸入定位器中。手術(shù)時把已輸入患者相關(guān)解剖數(shù)據(jù)的三維定位器卡放在下關(guān)節(jié)突下緣中點上，則三維定位器的瞄準(zhǔn)器所指向位置即為椎弓根的空間位置，經(jīng)瞄準(zhǔn)器鉆孔后插入克氏針，透視確認(rèn)后置釘。有學(xué)者報道置釘90枚，椎弓內(nèi)置釘率90%，椎弓根穿破率10%；其中造成神經(jīng)根損傷2枚，占2.22%；椎動脈損傷1枚，占1.11%，無脊髓損傷[23]。

2.2 手持式頸椎椎弓根置釘瞄準(zhǔn)器[24，25]

該法是一種能三維調(diào)節(jié)角度的手持式置釘裝置，利用圖形矢量化軟件快速處理術(shù)前軸位CT圖和45°斜位X線片，推導(dǎo)出椎弓根術(shù)前影像學(xué)數(shù)據(jù)與瞄準(zhǔn)器鉆套調(diào)整角的關(guān)系公式并于該裝置上調(diào)整鉆套角度，精確確定進釘點、置入角度、螺釘直徑與長度。根據(jù)何彬等[24，25]報道，共置釘 46 枚，42 枚位置正確，準(zhǔn)確率91%。

2.3 電傳導(dǎo)裝置法[26，27]

電傳導(dǎo)裝置器械由鉆頭和手柄組成，中空的手柄內(nèi)裝有電路板，電路板中含有每秒5次的彩色閃光二極管，可反饋探測信息，同時可與標(biāo)準(zhǔn)的EMG連接成為一個神經(jīng)刺激器。椎弓根鉆孔時通過監(jiān)控電阻變化和肌肉收縮而確定孔道是否偏出椎弓根。根據(jù)其報道試驗置釘30枚，椎弓根皮質(zhì)穿破率為11.1%[26.27]。

2.4 計算機輔助導(dǎo)航模板法[28]

該法利用逆向工程原理和快速成型技術(shù)，采用患者CT數(shù)據(jù)，通過三維重建軟件建立三維模型，并尋找椎弓根最佳進釘通道，提取數(shù)據(jù)后，建立與椎骨后部解剖形態(tài)一致的模板，將椎骨和定位模板通過激光快速成型技術(shù)生產(chǎn)出實物模板，手術(shù)時通過定位模板與患者椎骨后部結(jié)構(gòu)吻合而尋找椎弓根位置，經(jīng)導(dǎo)航孔進行頸椎椎弓根的定位、置釘。根據(jù)其報道從C2-C7共置釘88枚，其中有14枚螺釘輕微穿破皮質(zhì)（＜2 mm），只有1枚螺釘穿破皮質(zhì)＞2 mm[28]。

2.5 快速成型模塊置釘法[29]

通過患者CT掃描數(shù)據(jù)，利用反求技術(shù)，經(jīng)過材料的精確堆積，制造仿真頸椎模型，然后在頸椎模型上尋找最佳頸椎椎弓根進釘點和方向，電鉆打孔，克氏針插入孔中，石膏圍繞克氏針周圍堆積，待石膏充分硬結(jié)，拔出克氏針，分離模塊，則模塊上的克氏針孔即為患者術(shù)中相應(yīng)椎弓根進釘位置。手術(shù)時將消毒好的模塊貼附在患者相應(yīng)椎骨后方，確認(rèn)吻合嚴(yán)密后由導(dǎo)航孔（原克氏針孔）克氏針鉆孔15 mm，插入克氏針透視確認(rèn)位置無誤后依據(jù)模型上測量的長度擰入相應(yīng)尺寸螺釘。該法作者本人臨床初步應(yīng)用7例患者，頸椎置釘24枚，其準(zhǔn)確率100%。

器械輔助置釘法是手法置釘法和高科技的計算機三維導(dǎo)航置釘法之間的一個過渡與補充，它較徒手置釘經(jīng)驗方面依賴少，容易掌握，準(zhǔn)確率較高。但頸椎三維定位器置釘法對術(shù)前的影像攝片和測量要求較高，手持式頸椎椎弓根置釘瞄準(zhǔn)器法操作過程中仍容易產(chǎn)生誤差，而電傳導(dǎo)裝置法的手術(shù)時間較長，進釘點仍須依靠解剖結(jié)構(gòu)目測確定。

計算機輔助導(dǎo)航模板法和快速成型模塊置釘法均利用患者CT影像數(shù)據(jù)經(jīng)計算機處理快速成型制作高精度模型后通過模板、模塊定位導(dǎo)向置釘，通過術(shù)前模型的制作，能夠更加精準(zhǔn)地掌握骨骼的解剖特點、損傷程度、畸形移位等，有利于術(shù)前手術(shù)方案的計劃，較其它置釘法更加直觀、容易掌握，進一步提高了置釘準(zhǔn)確率和安全性，降低了手術(shù)風(fēng)險。

3 影像學(xué)輔助置釘方法

術(shù)中通過影像設(shè)備透照而獲得患者椎弓根解剖位置關(guān)系，為置釘導(dǎo)向、導(dǎo)航。

3.1 術(shù)中C型臂X線機透視導(dǎo)航[30]

該法術(shù)中通過定位針由連續(xù)拍攝的X線片，或透視引導(dǎo)下確定進釘點和方向而置釘。劉亞軍等[30]報道的145枚螺釘置入準(zhǔn)確率為91.7%，它比傳統(tǒng)手法置釘安全性有所提高，但為了確定進釘點和方向需多次透視、攝X線片，耗時較多，射線輻射量較大，延長了手術(shù)時間。

3.2 計算機CT導(dǎo)航系統(tǒng)置釘法[31]

其系統(tǒng)組成包含硬件和軟件兩部分，硬件主要為成像設(shè)備、導(dǎo)航定位工具和計算機工作站等，軟件的核心部分包括圖像處理，匹配和操作系統(tǒng)等。計算機工作站根據(jù)術(shù)前收集到的患者影像學(xué)資料進行圖像融合、分析，然后進行注冊解剖學(xué)標(biāo)志，術(shù)中把動態(tài)參考架固定到患者的骨骼上，計算機通過紅外線接收動態(tài)參考架內(nèi)紅外線二極管發(fā)出的信號，算出動態(tài)參考架與軀體的相對位置，然后通過程序形成手術(shù)中的虛擬圖像，定位系統(tǒng)在虛擬圖像上追蹤手術(shù)器械，實時圖像顯示，指導(dǎo)手術(shù)進行。Richter等[32]回顧性研究了傳統(tǒng)手法置釘與使用計算機CT導(dǎo)航系統(tǒng)置釘準(zhǔn)確性的差異，結(jié)果使用傳統(tǒng)手法置釘93枚，其中8枚（8.6%）穿破椎弓根皮質(zhì)，而用計算機導(dǎo)航置釘167枚中只有5枚（3.0%）穿破皮質(zhì)，表明計算機導(dǎo)航系統(tǒng)置釘可提高置釘準(zhǔn)確率。另外田偉等[29]對計算機導(dǎo)航系統(tǒng)和C型臂X線機透視引導(dǎo)頸椎椎弓根螺釘置釘做了對比研究，結(jié)果C型臂X線機準(zhǔn)確率為91.7%，而三維導(dǎo)航系統(tǒng)是97.9%，明顯高于前者。

計算機CT導(dǎo)航系統(tǒng)置釘能夠更好的計劃手術(shù)和模擬手術(shù)步驟，提高手術(shù)的準(zhǔn)確性，減少術(shù)中放射線輻射劑量。不足的是，術(shù)中一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障則不能繼續(xù)使用?；颊逤T資料只能術(shù)前獲取，如術(shù)中體位變化，則虛擬三維圖像不能真實反映三維關(guān)系，有誤導(dǎo)術(shù)者的可能。術(shù)中鉆探椎弓根通道，當(dāng)頸椎活動度較大時，可能導(dǎo)致準(zhǔn)確性降低。另外，術(shù)前CT三維重建與術(shù)中患者骨解剖結(jié)構(gòu)之間的配準(zhǔn)精度較低，解剖標(biāo)記匹配時間長，實時性差，手術(shù)時間延長，降低了醫(yī)生使用的積極性，影響其臨床應(yīng)用[33]。

3.3 術(shù)中CT[34]

在手術(shù)室安裝專用的CT設(shè)備為手術(shù)進行即時導(dǎo)航，可簡化注冊程序，消除術(shù)中因體位變化導(dǎo)致的干擾，更真實反映患者頸椎解剖關(guān)系。其缺點是需要在手術(shù)室專門配備CT設(shè)備、特制手術(shù)床等，較其它導(dǎo)航系統(tǒng)使用費用高，基層醫(yī)院難以開展，且術(shù)中采集圖像時射線輻射較大。根據(jù)Steudel等[34]報道，159枚椎弓根螺釘中18枚螺釘突破皮質(zhì)，椎弓根內(nèi)置入率為89%。

3.4 ISO-C3D系統(tǒng)[35]

基于C型臂X線機的三維成像技術(shù)原理，術(shù)中三維影像數(shù)據(jù)由電動C型臂X線機在術(shù)中即時采集，可自動連續(xù)旋轉(zhuǎn)190°，采集100幅數(shù)字點片圖像，并重建三維圖像，傳輸至導(dǎo)航系統(tǒng)，進行注冊，導(dǎo)航置釘。田偉等[35]對比研究了CT計算機導(dǎo)航與ISO-C3D系統(tǒng)置釘?shù)臏?zhǔn)確性，其中CT導(dǎo)航組共571枚螺釘，未穿破皮質(zhì)485枚（84.9%）；而ISO-C3D系統(tǒng)共置釘142枚，未穿破皮質(zhì)136枚（95.8%），ISO-C3D系統(tǒng)精確度明顯高于CT三維導(dǎo)航。

ISO-C3D系統(tǒng)在圖像采集時節(jié)省了計算機CT導(dǎo)航的繁瑣匹配過程而省時，可實時采集術(shù)中影像數(shù)據(jù)，避免由于體位改變或者漂移現(xiàn)象所產(chǎn)生的誤差，提高精度，簡化手術(shù)，縮短時間，避免過多暴露椎旁組織，減少手術(shù)創(chuàng)傷及失血量，利于患者術(shù)后康復(fù)，其缺點是需要另外一個切口安放動態(tài)參考裝置，且采集圖像時可能產(chǎn)生偽影，影響圖像質(zhì)量，成像質(zhì)量比CT差，掃描容積小，難以精確、完整的反映復(fù)雜解剖關(guān)系，如果需要得到更多骨骼信息，則需要增加射線量和暴露時間。置釘時需要控制呼吸以減少椎體術(shù)中移動帶來的誤差。

4 展望

頸椎椎弓根置釘是高風(fēng)險手術(shù)，從發(fā)展歷程中的完全手法置釘、器械輔助置釘?shù)侥０?、模塊和計算機導(dǎo)航置釘，利用高科技來提高置釘準(zhǔn)確性，降低手術(shù)風(fēng)險，是唯一可行的，是頸椎椎弓根螺釘技術(shù)安全開展與普及的保障。

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