膨脹式椎弓根螺釘與普通椎弓根螺釘治療骨質(zhì)疏松性胸腰段爆裂骨折的療效分析

曹春風(fēng)，王群波，張銘華，盧旻鵬，霍 理，李正云

隨著我國(guó)人口老齡化加劇，骨質(zhì)疏松性脊柱骨折在臨床上越發(fā)多見(jiàn)，其中胸腰段脊柱爆裂骨折因其穩(wěn)定性差，多伴有椎管占位，常常需要手術(shù)治療而備受關(guān)注。普通椎弓根螺釘(conventional pedicle screw，CPS)在骨質(zhì)疏松椎體中易發(fā)生螺釘松動(dòng)、拔出及斷釘、斷棒，導(dǎo)致內(nèi)固定失敗。筆者科室采用膨脹式椎弓根螺釘(expandable pedicle screw,EPS)治療合并骨質(zhì)疏松癥的胸腰段爆裂性骨折取得良好臨床療效，本文旨在比較膨脹式椎弓根螺釘與普通椎弓根螺釘治療合并骨質(zhì)疏松癥的胸腰段爆裂性骨折的療效。

臨床資料

1 一般資料

回顧性研究2009年1月—2011年12月診斷為合并骨質(zhì)疏松癥的胸腰段爆裂性骨折的老年患者51例，采用后路膨脹式椎弓根螺釘結(jié)合傷椎普通螺釘內(nèi)固定治療25例(膨脹釘組)，男性9例，女性16例；年齡56～66歲，平均63歲；致傷原因：墜落傷8例，重物砸傷3例，道路交通傷14例；骨折部位：T11～L2椎體分別為2例、10例、10例和3例；按Denis爆裂骨折分型中A、B、E型分別為5例、18例和2例；術(shù)前雙能X線(xiàn)骨密度測(cè)量?jī)x測(cè)定骨密度T值：(-2.63±0.12)SD。采用普通椎弓根螺釘內(nèi)固定治療26例(普通螺釘組)：男性12例，女性14例；年齡54～66歲，平均61歲；致傷原因：墜落傷5例，重物砸傷6例，道路交通傷15例；骨折部位：T11～L2椎體分別為5例、7例、11例和3例；按Denis爆裂骨折分型A、B、E型分別為6例、17例和3例；術(shù)前雙能X線(xiàn)骨密度測(cè)量?jī)x測(cè)定骨密度T值：(-2.67±0.16)SD。術(shù)前根據(jù)美國(guó)脊髓損傷協(xié)會(huì)(ASIA)神經(jīng)損傷分級(jí)膨脹釘及普通螺釘組均為E級(jí)。

納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)術(shù)前行骨密度檢測(cè)明確骨質(zhì)疏松程度(>-2.5SD)；(2)脊柱CT檢查確定為單節(jié)段胸腰段脊柱爆裂骨折，椎體高度丟失50%～75%，且脊柱后柱完整，伴或不伴后凸畸形；(3)所有患者受傷時(shí)間均<2周，MRI提示為新鮮骨折；(4)椎管占位<30%，術(shù)中不需行后路直接椎管減壓，ASIA分級(jí)為E級(jí)；(5)術(shù)后至少完整隨訪(fǎng)18個(gè)月以上。

2 手術(shù)方法

51例均采用靜吸復(fù)合麻醉，氣管插管，取俯臥位，架空腹部以降低腹壓。手術(shù)以脊柱后正中入路，暴露至進(jìn)針點(diǎn)即可。依次用開(kāi)口椎、開(kāi)路錐確定釘?shù)牢恢谩⒔嵌?，并用彎、鈍頭探針探查椎弓根內(nèi)釘?shù)辣谑欠裢暾?，C臂透視下予以適當(dāng)調(diào)整、修改。確定釘?shù)牢恢煤笾萌牒线m長(zhǎng)度、直徑的椎弓根螺釘(螺釘長(zhǎng)度以側(cè)位片超過(guò)椎體1/2，但不超過(guò)4/5為準(zhǔn))，安裝已預(yù)彎的連接棒。膨脹螺釘(重慶市科威醫(yī)療器械有限公司提供，圖1)置釘確定無(wú)誤后需插入、擰緊中心釘，使螺釘前端膨脹撐開(kāi)約2mm，然后再行安裝已預(yù)彎的連接棒，傷椎置釘均采用普通螺釘。兩組病例均未直接減壓，同種異體骨與自體骨混合后于相應(yīng)節(jié)段椎板間、關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)等處植骨，注意去皮質(zhì)化及剔除關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)間隙軟骨等減少植入不融合因素。

3 術(shù)后處理及觀察指標(biāo)

兩組患者術(shù)后處理無(wú)異，常規(guī)應(yīng)用48h抗生素，絕對(duì)臥床休息4周，第6周開(kāi)始在胸腰支具保護(hù)下下床，并持續(xù)佩戴至術(shù)后12周左右。術(shù)后常規(guī)予以抗骨質(zhì)疏松治療，包括口服抗骨質(zhì)疏松藥及低頻脈沖電磁療等，出院后繼續(xù)口服藥物治療。

術(shù)后拔除引流管后復(fù)查腰椎平片，同一醫(yī)生測(cè)量并記錄椎體前緣高度、椎體后緣高度、椎體Cobb角，復(fù)查腰椎CT明確椎管占位骨塊的復(fù)位情況等；術(shù)后1個(gè)月及末次隨訪(fǎng)時(shí)仍包括X 線(xiàn)及CT檢查。螺釘穩(wěn)定性及脊柱融合情況采用Burkus及Singh方法評(píng)估[1-2]，并記錄Beaujon-Lassale功能評(píng)分[3]；同一護(hù)士記錄患者術(shù)前視覺(jué)疼痛評(píng)分(VAS)，并在術(shù)后1周及末次隨訪(fǎng)時(shí)記錄VAS評(píng)分變化情況，并在末次隨訪(fǎng)評(píng)估神經(jīng)功能恢復(fù)情況(ASIA 分級(jí)系統(tǒng))；術(shù)后放射檢查發(fā)現(xiàn)螺釘明顯移位、釘?shù)乐車(chē)琴|(zhì)吸收存在透亮帶或者螺釘尖端與椎體前緣、終板距離發(fā)生改變以及椎體高度明顯丟失等均需考慮螺釘松動(dòng)[4]。

圖1 膨脹式椎弓根螺釘

4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

結(jié) 果

1 兩組手術(shù)情況

本研究共51例患者，其中膨脹釘組25例，手術(shù)時(shí)間75～140min，平均112.5min；普通釘組26例，手術(shù)時(shí)間70～140min，平均111.2min。膨脹釘組術(shù)中出血100～500mL，平均268mL；普通釘組術(shù)中出血100～500mL，平均270mL；術(shù)中所有患者均輸血，術(shù)后無(wú)確切傷口并發(fā)癥。

2 兩組術(shù)后隨訪(fǎng)情況

本研究51例患者隨訪(fǎng)18～31個(gè)月，平均26.5個(gè)月。膨脹釘組及普通螺釘組均有術(shù)后返院要求取出內(nèi)固定病例，其中膨脹釘組5例，普通螺釘組16例，均為個(gè)人因素。至末次隨訪(fǎng)無(wú)死亡及失訪(fǎng)病例，所有病例均未發(fā)現(xiàn)內(nèi)固定失敗現(xiàn)象。普通螺釘組2例患者末次隨訪(fǎng)發(fā)現(xiàn)螺釘松動(dòng)，但均未訴腰背痛及根性癥狀，膨脹釘組螺釘松動(dòng)發(fā)生率低于普通螺釘組(P<0.05)，螺釘穩(wěn)定性及脊柱融合具體情況見(jiàn)表1、2。術(shù)前兩組患者組間VAS評(píng)分差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；術(shù)后1周兩組患者VAS 評(píng)分較術(shù)前均明顯降低(P<0.05)；末次隨訪(fǎng)亦較術(shù)后1周明顯好轉(zhuǎn)(P<0.05)，兩組間VAS評(píng)分差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。術(shù)前兩組間患者椎體前緣高度、椎體后緣高度及脊柱后凸Cobb 角度差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，術(shù)后1周兩組椎體前緣高度、椎體后緣高度及脊柱后凸Cobb角均較術(shù)前明顯糾正(P<0.05)，且膨脹釘組所糾正高度及度數(shù)優(yōu)于普通釘組，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，至末次隨訪(fǎng)時(shí)，兩組病例脊柱后凸Cobb角、椎體前緣高度及椎體后緣高度則差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)(見(jiàn)表3)。兩組末次隨訪(fǎng)神經(jīng)功能均為E級(jí)。典型病例見(jiàn)圖2。

表1 術(shù)后螺釘穩(wěn)定性評(píng)分

表2 術(shù)后脊柱融合評(píng)分

表3 不同時(shí)間點(diǎn)各項(xiàng)指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果

a b c d e

圖2 患者女性，68歲，交通事故致L2椎體爆裂骨折。a.術(shù)前X線(xiàn)片；b.術(shù)前CT；c.術(shù)后1周X線(xiàn)片；d.術(shù)后1周CT片；e.術(shù)后26個(gè)月X線(xiàn)片

討 論

胸腰段脊柱爆裂骨折通常累及脊柱前、中二柱甚至達(dá)后柱，脊柱穩(wěn)定性較差，且常有骨折塊凸入椎管壓迫脊髓，常需要手術(shù)干預(yù)，手術(shù)的目的主要為重建脊柱序列、恢復(fù)椎管容積，允許患者盡早下床活動(dòng)，減少并發(fā)癥，提高老年人的生存質(zhì)量。經(jīng)皮椎體成形術(shù)/后凸成形術(shù)可以使受傷椎體迅速穩(wěn)定并解除患者疼痛，一定程度上恢復(fù)椎體高度，但對(duì)于椎體爆裂骨折伴后壁破損的病例，易并發(fā)骨水泥過(guò)敏、中毒、滲漏等[5]。經(jīng)椎弓根內(nèi)固定技術(shù)可提供良好的脊柱穩(wěn)定性，撐開(kāi)復(fù)位時(shí)韌帶牽拉作用可復(fù)位或部分復(fù)位突入椎管的骨折塊，解除椎管占位。但老年人骨質(zhì)疏松，骨量持續(xù)丟失，傳統(tǒng)椎弓根螺釘系統(tǒng)在長(zhǎng)時(shí)間的縱向、橫向、旋轉(zhuǎn)等負(fù)荷作用下，容易出現(xiàn)諸如螺釘松動(dòng)、拔釘、斷釘及椎體高度再丟失等情況，最終導(dǎo)致內(nèi)固定失敗[6]。

前期的研究表明，螺釘?shù)姆€(wěn)定性主要取決于螺釘結(jié)構(gòu)和釘?shù)乐車(chē)琴|(zhì)強(qiáng)度，增加椎弓根螺釘?shù)拈L(zhǎng)度、直徑可以一定程度上增加螺釘?shù)妮S向拔出力，但植入的螺釘橫截面積超過(guò)相應(yīng)椎體椎弓根橫截面積的70%～90%，將增加椎弓根爆裂的風(fēng)險(xiǎn)[7]，而且螺釘長(zhǎng)度發(fā)生并發(fā)癥的概率大幅增加，如血管、神經(jīng)損傷等[8]。膨脹式椎弓根螺釘(EPS)可在不增加手術(shù)時(shí)間、不添加生物材料的前提下擴(kuò)大螺釘局部直徑，增加“釘-骨界面”，增強(qiáng)螺釘?shù)妮S向拔出力。國(guó)內(nèi)外學(xué)者通過(guò)大量的體內(nèi)外生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了其在骨質(zhì)疏松條件下能達(dá)到普通螺釘在正常骨質(zhì)中的穩(wěn)定性[9-10]。Chen等[11]通過(guò)對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，膨脹式螺釘在骨質(zhì)疏松椎體中可以提供相當(dāng)于2mL骨水泥注入聯(lián)合螺釘內(nèi)固定所能提供的抗拔出力，擁有良好的穩(wěn)定性，而且避免了骨水泥外漏的風(fēng)險(xiǎn)。臨床上應(yīng)用EPS治療合并骨質(zhì)疏松癥的各種腰椎疾患以及翻修手術(shù)均得到了較為滿(mǎn)意的臨床療效，不僅提高了螺釘在骨質(zhì)疏松椎體中的固定強(qiáng)度，還為脊柱融合提供了良好的局部穩(wěn)定環(huán)境[12-13]，而且相對(duì)普通螺釘大大降低了螺釘在骨質(zhì)疏松椎體中的松動(dòng)發(fā)生率[10]。本研究51例骨質(zhì)疏松性胸腰段脊柱爆裂性骨折患者，采用膨脹式椎弓根螺釘系統(tǒng)治療組(膨脹釘組)25例均未發(fā)生螺釘松動(dòng)，采用普通椎弓根螺釘系統(tǒng)治療組(普通釘組)26例中發(fā)生螺釘松動(dòng)2例(共2枚螺釘)，未出現(xiàn)斷釘、斷棒，無(wú)相應(yīng)臨床癥狀，兩組對(duì)比無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。松動(dòng)螺釘均出現(xiàn)在固定節(jié)段的頭端椎體，考慮與固定節(jié)段頭尾端承受較多運(yùn)動(dòng)負(fù)荷有關(guān)。

本組病例中膨脹式椎弓根螺釘與普通椎弓根螺釘均出現(xiàn)了不同程度的傷椎Cobb角再丟失，但前者明顯少于后者(P<0.05)，可見(jiàn)膨脹釘在維持傷椎高度、脊柱生理曲度方面表現(xiàn)出了良好的優(yōu)越性。李宏偉等[14]回顧分析了48例經(jīng)膨脹與普通椎弓根螺釘治療胸腰段脊柱爆裂性骨折合并骨質(zhì)疏松癥患者并比較術(shù)后椎體前緣壓縮率及Cobb角，也得出了相同的結(jié)論。對(duì)于骨質(zhì)疏松的患者，增加內(nèi)固定強(qiáng)度利于維持椎體高度及生理曲度，尤其是由于內(nèi)固定的應(yīng)力遮擋導(dǎo)致固定節(jié)段骨質(zhì)丟失加快的椎體，因此膨脹釘在骨質(zhì)疏松椎體中良好的把持力以及抗疲勞性能顯得尤為重要。另外，傷椎置釘可以增加固定強(qiáng)度，提高復(fù)位程度，利于減少椎體高度和后凸矯正丟失[15]，同時(shí)對(duì)周?chē)琴|(zhì)起擠壓作用，一定程度上防止椎體"空殼"現(xiàn)象，也起到維持椎體高度的作用。結(jié)合文獻(xiàn)，作者認(rèn)為為了盡可能提高膨脹式椎弓根螺釘固定強(qiáng)度以及手術(shù)療效，需要注意：(1)膨脹式椎弓根螺釘是提高螺釘穩(wěn)定性及維持椎體高度的有效途徑，但并非所有膨脹螺釘均可膨脹增加最佳的2mm直徑的程度，術(shù)后分析可能與不同患者的骨密度(BMD)有關(guān)，所以對(duì)于嚴(yán)重骨質(zhì)疏松(T值<-3.7SD)的患者，盡量不使用膨脹式螺釘；(2)為防止在EPS膨脹后擠壓移位骨塊加重椎管占位出現(xiàn)不良后果，傷椎置釘時(shí)應(yīng)使用普通椎弓根螺釘，但目前并無(wú)相關(guān)報(bào)道證實(shí)膨脹釘加重爆裂骨折而出現(xiàn)相應(yīng)臨床癥狀；(3)反復(fù)修改釘?shù)罆?huì)減弱膨脹式螺釘?shù)摹皵D壓力量”，影響其穩(wěn)定性，所以術(shù)中盡量不用攻絲，適當(dāng)?shù)耐敢暠苊饷つ啃薷尼數(shù)溃?4)術(shù)后長(zhǎng)期規(guī)律的抗骨質(zhì)疏松藥物和物理治療，以及適當(dāng)?shù)墓δ苠憻捑捎行Ц纳乒琴|(zhì)疏松，提高患者的骨質(zhì)條件，增加骨密度，從而提高手術(shù)臨床療效。

綜上所述，膨脹式椎弓根螺釘加強(qiáng)了“釘-骨界面”的強(qiáng)度，較之普通椎弓根螺釘固定在骨質(zhì)疏松椎體中具有更好的穩(wěn)定性，有效地降低了內(nèi)固定松動(dòng)、斷裂以及椎體高度再丟失等情況在骨質(zhì)疏松性胸腰段脊柱爆裂骨折中的發(fā)生率，在維持骨折椎體高度及胸腰段脊柱曲度方面更有優(yōu)勢(shì)，是治療合并骨質(zhì)疏松癥的胸腰段爆裂性骨折安全、有效的治療手段，但長(zhǎng)期療效尚待進(jìn)一步觀察。

參考文獻(xiàn)：

[1] Burkus JK,Dorchak JD,Sanders DL.Radiographic assessment of interbody fusion using recombinant human bone morphogenetic protein type 2[J].Spine,2003,28(4):372-377.

[2] Singh K,Smucker JD,Gill S,et al.Use of recombinant human bone morphogenetic protein-2 as an adjunct in posterolateral lumbar spine fusion:a prospective CT-scan analysis at one and two years[J].J Spinal Disord Tech,2006,19(6):416-423.

[3] 劉云鵬.骨與關(guān)節(jié)損傷和疾病的診斷分類(lèi)及功能評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)[M].北京：清華大學(xué)出版社,2002：242.

[4] Cook SD BJ,Miguel Rubi M,Salkeld SL,et al.Lumbosacral fixation using expandable pedicle crewsan alternative in reoperation and steoporosis[J].Spine J,2001,1(2):109-114.

[5] Garfin SR,Yuan HA,Reiley MA.New technologies in spine:kyphoplasty and vertebroplasty for the treatment of painful osteoporotic compression fractures[J].Spine,2001,26(14):1511-1515.

[6] Cook SD,Salkeld SL,Whitecloud TS,et al.Biomechanical evaluation and preliminary clinical experience with an expansive pedicle screw design[J].J Spinal Disord,2000,13(3):230-236.

[7] Brantley AG,Mayfield JK,Koeneman JB,et al.The effects of pedicle screw fit.An in vitro study[J].Spine,1994,19(15):1752-1758.

[8] Weinstein JN,Spratt KF,Spengler D,et al.Spinal pedicle fixation:reliability and validity of roentgenogram-based assessment and surgical factors on successful screw placement[J].Spine,1988,13(9):1012-1018.

[9] Wan S,Lei W,Wu Z,et al.Biomechanical and histological evaluation of an expandable pedicle screw in osteoporotic spine in sheep[J].Eur Spine J,2010,19(12):2122-2129.

[10] Wu Z X,Gong F T,Liu L,et al.A comparative study on screw loosening in osteoporotic lumbar spine fusion between expandable and conventional pedicle screws[J].Arch Orthop Trauma Surg,2012,132(4):471-476.

[11] Chen YL,Chen WC,Chou CW,et al.Biomechanical study of expandable pedicle screw fixation in severe osteoporotic bone comparing with conventional and cement-augmented pedicle screws[J].Med Eng Phys,2014,36(11):1416-1420.

[12] 桑宏勛,吳子祥,雷偉,等.新型可膨脹式椎弓根螺釘在骨質(zhì)疏松性腰椎融合與固定手術(shù)中的初步應(yīng)用[J].中華骨科雜志,2009,29(9):822-826.

[13] Stephen D，Cook JB,Miguel Rubi.Lumbosacral fixation using expandable pedicle screwsan alternative in reoperation and osteoporosis[J].Spine J,2001,1(2)：109-114.

[14] 李宏偉,馬遠(yuǎn)征,鮑達(dá),等.膨脹與普通椎弓根釘治療脊柱胸腰段骨折合并骨質(zhì)疏松的對(duì)比研究[J].中國(guó)骨質(zhì)疏松雜志,2006,12(1):13-16.

[15] Shen WJ,Liu TJ,Shen YS.Nonoperative treatment versus posterior fixation for thoracolumbar junction burst fractures without neurologic deficit[J].Spine,2001,26(9):1038-1045.