從仿生學角度論寰椎骨折的治療

郝定均 楊俊松 劉團江 賀寶榮

上頸椎包括寰椎和樞椎，位于顱頸交界區(qū)，在頭側(cè)上承顱骨，在尾側(cè)與下頸椎毗鄰。作為“承上啟下”的重要結(jié)構(gòu)，寰椎和樞椎單一椎節(jié)的旋轉(zhuǎn)活動度最大，其椎管內(nèi)的頸脊髓與生命中樞延髓相續(xù)，在樞椎椎體內(nèi)部穿行的椎動脈經(jīng)橫突孔及寰椎后弓上方的椎動脈溝匯入顱內(nèi)。直接暴力可導致寰椎骨折，進一步影響寰樞關節(jié)周圍“筋骨”結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，導致寰椎和樞椎序列失常甚至脫位。由于損傷機制不同，寰椎骨折的形態(tài)改變各異，隨著寰椎和樞椎正常解剖對位關系的破壞，其支撐及運動功能紊亂，輕癥患者可僅出現(xiàn)頸項部疼痛，重癥患者可因延髓受到壓迫或椎-基底動脈系統(tǒng)供血的中斷出現(xiàn)四肢癱瘓、呼吸功能衰竭甚至病死。由于寰椎位置深在，血管神經(jīng)密布，寰椎骨折手術治療難度大，風險高，曾被視為頸椎外科的禁區(qū)。由骨科學“自然修復、功能至上”治療理念孕育而生的仿生骨外科學(bionic orthopaedic surgery，BOS)，以正常骨骼的解剖和功能作為仿生對象，應用先進的技術、材料或器械，將骨傷或骨病最大程度地修復到正常解剖和功能狀態(tài)。根據(jù)仿生修復方式的不同，將骨外科的仿生治療術式細分為仿生替代治療與仿生自然治療兩大類[1]。以下從BOS的角度對寰椎骨折的仿生治療現(xiàn)狀進行回顧，為規(guī)范并改進寰椎骨折的診療決策提供新的思路。

上頸椎位置深在，患者受到高處墜落傷或交通事故傷時顱骨承受向尾側(cè)傳導的軸向負荷是寰椎骨折的主要原因。寰椎不同于下頸椎椎體，其解剖存在獨特性。寰椎缺乏椎體，其前后弓與左右側(cè)塊的交界處骨質(zhì)薄弱，軸向外力易使寰椎炸裂，導致Jefferson骨折。側(cè)塊關節(jié)囊以及齒狀突周圍附著的翼狀韌帶、齒突間韌帶和十字韌帶共同參與上頸椎力學穩(wěn)定性的維持，因此寰椎骨折患者會存在不同程度的韌帶損傷。基于骨骼可再生修復的生物學屬性以及韌帶結(jié)構(gòu)部分可自愈的能力，仿生治療通過系統(tǒng)評估對可采用保守治療的患者進行識別并通過必要的干預手段實現(xiàn)創(chuàng)傷的自然修復，達到仿生自然的狀態(tài)；而對保守治療無效或不穩(wěn)定骨折的患者，通過早期外科干預，最大程度地重塑力學支撐及運動功能，亦可實現(xiàn)仿生自然治療。因此，在寰椎骨折的治療決策中，術后的仿生重建策略應全面考量骨性結(jié)構(gòu)及韌帶結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的評估與重塑。1822年Cooper首次報告寰椎骨折，直到1920年Jefferson才首次對寰椎骨折進行系統(tǒng)歸類[2]。隨著研究的深入，寰椎橫韌帶被視為維持寰椎穩(wěn)定的主要結(jié)構(gòu)，這一觀點也被納入美國神經(jīng)外科醫(yī)師學會發(fā)布的相關指南和中國醫(yī)師協(xié)會骨科醫(yī)師分會頒布的《成人急性寰椎骨折循證臨床診療指南》[3-4]。MRI提示斷裂是橫韌帶斷裂診斷的唯一直接證據(jù)[5]；而CT冠狀面上寰椎雙側(cè)側(cè)塊外移距離>6.9 mm、矢狀面寰齒前間距>5 mm或橫斷面橫韌帶撕脫是其間接診斷標準。上頸椎損傷機制較為復雜，臨床上發(fā)現(xiàn)并非所有橫韌帶完好的前弓骨折或后弓骨折都是穩(wěn)定骨折。寰椎前弓后面的齒凹與樞椎齒突的前關節(jié)面構(gòu)成齒凹關節(jié)，與齒突后方寰椎橫韌帶等韌帶結(jié)構(gòu)共同維持寰椎的穩(wěn)定。當寰椎前弓存在多處骨折時，即便橫韌帶完好，頸部后伸可使齒突突破寰椎前弓的骨性束縛發(fā)生前移位，繼而引起寰椎后弓及橫韌帶后向移位；當前弓和后弓均存在骨折時，寰椎可能發(fā)生以橫韌帶附著點為支點的旋轉(zhuǎn)移位。因此，寰椎橫韌帶并非維持寰椎穩(wěn)定的唯一因素。不僅橫韌帶本身的完整性對寰樞椎穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，橫韌帶止點的撕脫骨折也會因橫韌帶張力帶功能喪失引發(fā)寰樞椎失穩(wěn)。

在之前的報道中，寰椎骨折的保守治療與手術治療均存在一定的缺陷。保守治療存在周期長、患者耐受差和并發(fā)癥發(fā)生率高等缺點，治療后期部分患者訴有頸項部疼痛、枕頸失穩(wěn)及神經(jīng)功能障礙等癥狀，若骨折斷端不連仍需后期手術干預[6]。傳統(tǒng)的手術治療方法主要包括寰枕融合術和寰樞融合術。寰枕融合術犧牲了寰枕關節(jié)和寰樞關節(jié)，術后上頸椎旋轉(zhuǎn)及伸展運動均受限，上頸椎90%的活動功能由此喪失。寰樞融合術盡管保留了寰枕關節(jié)的活動度，但由于寰樞關節(jié)是枕頸部旋轉(zhuǎn)活動的樞紐，上頸椎50%左右的旋轉(zhuǎn)功能因寰樞融合而喪失。寰椎骨折多由縱向暴力所致，側(cè)塊爆裂導致橫向走行的橫韌帶撕裂，而縱向走行的韌帶由于枕頸部的相對短縮得以保留完整。因此，對側(cè)方炸裂的寰椎側(cè)塊進行有效復位后，枕頸部的垂直高度得以恢復，縱向走行的韌帶得以緊繃，重塑其張力帶功能，在正常生理載荷下重建寰樞椎的穩(wěn)定性[7]?；谏鲜隼碚?，有研究通過系列探索，在優(yōu)化寰椎分型評估及螺釘置入技術的基礎上，自主研發(fā)了寰椎釘板內(nèi)固定系統(tǒng)，并提出了寰椎單椎節(jié)內(nèi)固定術[8-11]。該術式通過后路釘板的置入，在骨折斷端實現(xiàn)加壓穩(wěn)定，通過斷端骨小梁的再生與修復實現(xiàn)寰椎骨折的仿生自然重建。

然而，如何對寰椎骨折進行準確的分型與評估，做到“應治盡治，精準施治”，實現(xiàn)寰椎骨折的仿生治療，是目前亟待解決的問題。寰椎仿生治療的原則主要是對保守治療效果確切可靠的患者盡可能采用外固定達到寰椎的仿生自然修復，而對保守治療效果欠佳的患者以“結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、功能最優(yōu)”為出發(fā)點，盡可能通過手術達到寰椎的仿生自然重建。寰椎穩(wěn)定性的精準評價使寰椎骨折仿生治療階梯化模式成為可行。以生物力學穩(wěn)定性為考量要素，遵循“損傷逐級遞增，穩(wěn)定性逐級遞減”的原則，可將寰椎骨折劃分為3型，對各型骨折應采用不同的固定策略。不合并橫韌帶斷裂的前弓單處骨折或后弓單處骨折為Ⅰ型寰椎骨折，為穩(wěn)定型骨折，對此型骨折患者可采用硬頸圍固定行保守治療[12]。Ⅰ型骨折以外的寰椎骨折為不穩(wěn)定型骨折，其中橫韌帶完好者為Ⅱ型寰椎骨折，橫韌帶斷裂則為Ⅲ型寰椎骨折。對Ⅱ型及Ⅲ型寰椎骨折患者，硬頸圍固定難以提供足夠的穩(wěn)定性，應增加固定的強度。對Ⅱ型寰椎骨折患者建議采用頭頸胸支具或Halo-vest外固定架；Ⅲ型寰椎骨折穩(wěn)定性最差，對此類患者建議采用Halo-vest外固定架或手術內(nèi)固定治療，手術首選寰椎單椎節(jié)固定方式。對寰椎和樞椎復合骨折或寰椎骨折不愈合導致寰椎和樞椎失穩(wěn)的患者，可考慮行寰樞融合手術治療。枕頸部固定融合術僅適用于急性寰椎側(cè)塊粉碎性骨折(側(cè)塊碎裂嚴重致使無法置入側(cè)塊螺釘或累及寰枕關節(jié)穩(wěn)定性)或陳舊性寰椎骨折已畸形愈合的患者。這一治療策略符合BOS理念，通過評估分型，以力學穩(wěn)定性為考量點，實現(xiàn)寰椎骨折的精準施治及仿生重建。

展望未來，寰椎骨折的仿生治療仍存在以下幾個問題，需進一步探索。首先，雖然仿生自然治療對于大部分寰椎骨折患者效果可靠，但對嚴重寰椎骨折脫位患者，無論前路還是單純后路手術均難以完全實現(xiàn)解剖學復位，導致術后殘余頸枕部疼痛。甚至對少數(shù)病例不得不采用寰樞融合固定或頸枕融合固定手術，犧牲上頸椎的活動功能。因此，有待研發(fā)更加理想的復位內(nèi)固定器械，以提升寰椎骨折仿生自然治療的效果。其次，部分學者對采用單椎節(jié)內(nèi)固定治療合并橫韌帶損傷的寰椎骨折仍存有爭議，其焦點主要在于如何判斷寰椎橫韌帶損傷以及側(cè)塊撕脫對寰樞椎穩(wěn)定性的影響程度[6]。未來可通過生物力學研究確定寰椎橫韌帶損傷以及側(cè)塊撕脫需固定融合的界值。最后，針對因陳舊性寰椎骨折脫位合并頑固性頸枕疼痛使生活質(zhì)量受到嚴重影響的患者，通過將醫(yī)學和工程學等學科深度融合研發(fā)人工寰樞關節(jié)，實現(xiàn)傷后寰樞椎功能與結(jié)構(gòu)的生理重塑，即仿生替代治療[13-14]。