王方永，李建軍

自從Roy-Camille等在20世紀(jì)70年代發(fā)明經(jīng)椎弓根鏍釘固定以來，該外科技術(shù)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用[1]。后路椎弓根鏍釘固定由于其特有的生物力學(xué)優(yōu)勢，應(yīng)用指征廣泛，從外傷引起的脊柱不穩(wěn)到脊柱腫瘤、感染和退變疾病均可應(yīng)用[2-6]。但是由于個(gè)體間的解剖差異較大，且椎弓根臨近重要的血管神經(jīng)組織，即使是由熟練的外科醫(yī)生操作，在手術(shù)中并發(fā)癥的發(fā)生率依然較高。因此在手術(shù)前對椎弓根進(jìn)行測量并完善術(shù)前計(jì)劃，制定個(gè)性化的置釘方案就極為重要。

1 材料與方法

1.1 材料 選取健康成人脊柱標(biāo)本6例，其中男性3例，女性3例；年齡25～50歲，平均38.67歲。脊柱標(biāo)本為正常標(biāo)本，排除畸形、腫瘤、炎癥、退變等病變脊柱標(biāo)本。

1.2 方法 術(shù)前使用螺旋CT機(jī)(德國西門子公司)2 mm厚加密掃描，對脊柱標(biāo)本進(jìn)行三維重建。根據(jù)重建模型測算各解剖標(biāo)志點(diǎn)的參數(shù)(包括坐標(biāo)參數(shù)、角度參數(shù)和距離參數(shù)等)。每例選擇其中T9～L4共8個(gè)椎體，雙側(cè)16個(gè)椎弓根。本研究共涉及96個(gè)椎弓根。

1.3 測量參數(shù) ①椎弓根寬度(pedicle width,PDW)：椎弓根峽部的直徑或?qū)挾龋虎谧倒叨?pedicle height,PDH)：椎弓根峽部上下的高度；③椎弓根橫向角(pedicle transverse angle,PTA)：水平面上椎弓根軸線與椎體矢狀線的夾角。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 采用SPSS 13.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理。計(jì)數(shù)資料經(jīng)Kolmogorov檢驗(yàn)均呈正態(tài)性分布。左右側(cè)分析使用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)(P＜0.05為有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義)。

2 結(jié)果

各線性參數(shù)和角度參數(shù)左右側(cè)無顯著性差異(P＞0.05)。見表 1。

表1 椎弓根線性參數(shù)左右側(cè)對比(n=48)

各椎弓根線性解剖參數(shù)和角度解剖參數(shù)統(tǒng)計(jì)表2。

表2 椎弓根參數(shù)(n=12)

本研究發(fā)現(xiàn)，T9～L4PDW的范圍是4.68～8.70 mm，從上到下總體表現(xiàn)為逐步增加的趨勢，但在T12、L1、L2水平椎弓根寬度小于上下椎體。PDH范圍是 8.19～12.76 mm，T9～L4變化不明顯，其中 T12最高。T9～L4PTA的范圍是6.26 o～13.06 o，從上到下總體表現(xiàn)為逐步增加的趨勢。

3 討論

3.1 椎弓根的局部解剖學(xué)特征與手術(shù)風(fēng)險(xiǎn) 椎弓根的局部解剖學(xué)特征是固定器設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，盡管目前固定器的種類很多，其設(shè)計(jì)都基于椎弓根的解剖特點(diǎn)和生物力學(xué)特性。了解椎弓根及其周圍的解剖關(guān)系，同樣也是手術(shù)成功的關(guān)鍵。雖然椎弓根鏍釘固定有許多優(yōu)點(diǎn)，但也會(huì)出現(xiàn)并發(fā)癥。相關(guān)解剖學(xué)研究主要關(guān)注椎弓根形態(tài)學(xué)。

椎弓根是脊柱最堅(jiān)強(qiáng)的部分，稱之為脊柱的力核中心，是一個(gè)中心包繞少量松質(zhì)骨的圓柱體，這一由Roy-Camille描述的大體輪廓已逐漸被人接受。椎弓根的周圍由堅(jiān)強(qiáng)的皮質(zhì)骨構(gòu)成，中心包繞少量的松質(zhì)骨，放射學(xué)觀察椎弓根中心只有薄層松質(zhì)骨，呈蜂窩狀，但自前向后逐漸致密，在椎弓根的后端最為致密，這種結(jié)構(gòu)可以解釋椎弓根能牢固地固定鏍釘?shù)睦碛?。橫突、椎板、上下關(guān)節(jié)突均匯合于椎弓根，所有從脊柱后部傳至椎體的力必然通過此點(diǎn)；乳突和副突位于椎弓根的后方，這是腰多裂肌的起點(diǎn)和最長肌的止點(diǎn)，它們部分控制節(jié)段性旋轉(zhuǎn)、側(cè)屈、后伸的傳導(dǎo)應(yīng)力。所以，經(jīng)椎弓根插入椎體鏍釘，能控制整節(jié)椎骨，因而能達(dá)到最牢固的固定。

椎弓根是一個(gè)復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)，且脊柱各節(jié)段的椎弓根形態(tài)學(xué)變化也比較大。不少學(xué)者對其三維結(jié)構(gòu)進(jìn)行細(xì)致的研究。Attar等發(fā)現(xiàn)，L1～L5PDW的范圍是5.9～23.8 mm，而PDH的范圍是10.4～18.2 mm[7]。另外從L1到L5PDW逐步增加，而PDH沒有明顯變化[8-10]。椎弓根距離上方神經(jīng)根距離為2.9～6.2 mm，而距離下方神經(jīng)根距離為0.8～2.8 mm[7]。而椎弓根內(nèi)側(cè)距離硬膜囊的距離為0.9～2.1 mm。綜上因素，椎弓根鏍釘靠內(nèi)和靠下時(shí)神經(jīng)損傷發(fā)生幾率高。為了避免術(shù)中神經(jīng)根損傷，許多醫(yī)生常常選擇外上方向?yàn)槔硐氲逆犪斶M(jìn)釘位置?？傮w來說從L1到L5風(fēng)險(xiǎn)逐步降低。

大量研究證實(shí)，椎弓根鏍釘植入存在傷及神經(jīng)根、硬膜囊、血管組織和胸膜的風(fēng)險(xiǎn)。Esses等報(bào)道兩組病例，其中一組401例病例中有1.5%發(fā)生神經(jīng)根損傷，另一組617例病例中有4.7%發(fā)生神經(jīng)損傷[4,11]。而Matsuzaki等研究發(fā)現(xiàn)神經(jīng)根損傷幾率為11%[12]。在椎弓根周圍，與其關(guān)系最為密切的是神經(jīng)根。椎弓根組成椎管的外側(cè)壁，同時(shí)椎弓根的上下緣形成椎間孔，椎弓根的內(nèi)側(cè)2～3 mm為硬膜囊，神經(jīng)根緊靠椎弓根下切跡穿出相應(yīng)的椎間孔，占據(jù)椎間孔的前上1/3，胸椎椎弓根外側(cè)為肋骨頭。由于椎弓根與神經(jīng)根如此緊密的關(guān)系，神經(jīng)根會(huì)被來自其上方的椎弓根皮質(zhì)損害，故該部位稱為鏍釘鉆入椎弓根的最大危險(xiǎn)區(qū)。不少學(xué)者主張椎弓根鏍釘應(yīng)偏上偏外鉆入。Weinstein指出[13]，腰椎附近的靜脈叢、靜脈竇不僅與椎間孔聯(lián)系緊密，而且穿出椎弓根，在行椎弓根內(nèi)固定手術(shù)時(shí)，偶爾也會(huì)造成靜脈竇損傷，擰入鏍釘后導(dǎo)致來自脊髓靜脈的彌漫性出血。

3.2 椎弓根的形態(tài)測量 Zindrick、Marchesi等先后進(jìn)行椎弓根形態(tài)測量，其中前者測量的數(shù)量達(dá)到3000個(gè)椎弓根[14]。為分析比較方便，我們把研究測量結(jié)果用表3列出。

表3 椎弓根高度和橫徑的解剖學(xué)測量值

3.2.1 PDH 本研究T9～L4節(jié)段PDH的范圍為8.19～12.76 mm，各節(jié)段數(shù)值均較文獻(xiàn)報(bào)道偏小，與測量方法有關(guān)。本研究從椎弓根鏍釘植入角度考慮，重點(diǎn)測量椎弓根內(nèi)層松質(zhì)骨高度，而大部分文獻(xiàn)測量的是上下皮質(zhì)骨距離。即便如此，本研究測量的數(shù)據(jù)中PDH也大大高于PDW，故矢狀面上限制鏍釘使用的因素不大。另外，本研究中T12節(jié)段PDH最高，這與文獻(xiàn)報(bào)道的一致。

3.2.2 PDW 本研究發(fā)現(xiàn)，T9～L4節(jié)段PDW的范圍是4.68～8.70 mm，從上到下總體表現(xiàn)為逐步增加的趨勢，但在T12、L1、L2水平PDW小于上下椎體。文獻(xiàn)報(bào)道因椎弓根部狹窄，變異較大。PDW因其小于PDH，故成為決定選擇鏍釘及限制鏍釘擰入方向的重要因素，應(yīng)視為經(jīng)椎弓根固定的“關(guān)鍵參數(shù)”之一。

3.2.3 PTA PTA為椎弓根的縱軸與椎體矢狀軸之間形成的夾角。PSA(也即矢狀角)為椎弓根的縱軸與椎體水平面的夾角。本研究中T9～L4節(jié)段PTA的范圍是6.26o～13.06o，從上到下總體表現(xiàn)為逐步增加的趨勢。從文獻(xiàn)的數(shù)據(jù)可以看出，不同學(xué)者之間的角度測量結(jié)果差別較大。所以在進(jìn)行相應(yīng)節(jié)段固定時(shí)，一定要注意分析患者椎弓根角度的特點(diǎn)。

雖然臨床過程中需要翻修手術(shù)的椎弓根鏍釘很少，但手術(shù)過程中仍應(yīng)保證盡可能準(zhǔn)確地植入鏍釘。其中一個(gè)重要原因就是椎弓根鏍釘?shù)陌纬隽15]。椎弓根鏍釘直徑每增加1 mm，拔出力就相應(yīng)增加，因此，鏍釘直徑越大，固定越牢固[16-17]。但是在固定過程中椎弓根鏍釘應(yīng)與椎弓根內(nèi)徑匹配，并避免損傷椎弓根外側(cè)皮質(zhì)[18]。另有研究表明[19]，在胸椎部位，與垂直進(jìn)釘相比，使用解剖進(jìn)入點(diǎn)和解剖通道時(shí)，可用于椎弓根鏍釘植入的骨通道直徑更大。

綜上所述，椎弓根的解剖是復(fù)雜的，PDH、PDW、PTA只是對其復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)不同側(cè)面的描述。上述結(jié)果也只是有限標(biāo)本的統(tǒng)計(jì)值。作者認(rèn)為，鏍釘位于與椎弓根的空間三維形態(tài)完美匹配，并發(fā)揮最大的生物力學(xué)效應(yīng)的位置是比較困難的，特別是對那些PDW小的椎弓根來說尤為困難。本研究中，我們首先對6具尸體脊柱標(biāo)本的T9～L4節(jié)段的椎弓根解剖形態(tài)進(jìn)行測量，并將數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，同時(shí)我們將固定節(jié)段椎弓根的這些重要參數(shù)測量出來，進(jìn)行多平面影像重建，形成空間的三維概念，以決定合適的鏍釘選擇及進(jìn)釘方向。

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

[2]Abumi K,Ito M,Kaneda K.Surgical treatment of cervical destructive spondyloarthropathy(DSA)[J].Spine,2000,25(22):2899-2905.

[3]Ebraheim NA,Jabaly G,Xu R,et al.Anatomic relations of the thoracic pedicle to the adjacent neural structures[J].Spine,1997,22(14):1553-1556;discussion 1557.

[4]Esses SI,Sachs BL,Dreyzin V.Complications associated with the technique of pedicle screw fixation.A selected survey of ABS members[J].Spine,1993,18(15):2231-2238;discussion 2238-2239.

[5]Krag MH,Weaver DL,Beynnon BD,et al.Morphometry of the thoracic and lumbar spine related to transpedicular screw placement for surgical spinal fixation[J].Spine,1988,13(1):27-32.

[6]Saillant G.Anatomical study of the vertebral pedicles.Surgical application[J].Rev Chir Orthop Reparatrice Appar Mot,1976,62(2):151-60.

[7]Attar A,Ugur HC,Uz A,et al.Lumbar pedicle:surgical anatomic evaluation and relationships[J].Spine J,2001,10(1):10-15.

[8]Ebraheim NA,Fow J,Xu R,et al.The location of the pedicle and pars interarticularis in the axis[J].Spine,2001,26(4):E34-E37.

[9]Berry JL,Moran JM,Berg WS,et al.A morphometric study of human lumbar and selected thoracic vertebrae[J].Spine,1987,12(4):362-367.

[10]Zindrick MR,Knight GW,Sartori MJ,et al.Pedicle morphology of the immature thoracolumbar spine[J].Spine,2000,25(21):2726-2735.

[11]Louis R.Fusion of the lumbar and sacral spine by internal fixation with screw plates[J].Clin Orthop Relat Res,1986,(203):18-33.

[12]Matsuzaki H,Tokuhashi Y,Matsumoto F.Problems and solutions of pedicle screw plate fixation of lumbar spine[J].Spine,1990,15(11):1159-1165.

[13]Weinstein JN,Tosteson TD,Lurie JD.Surgical versus nonoperative treatment for lumbar spinal stenosis four-year results of the Spine Patient Outcomes Research Trial[J].Spine,2010,35(14):1329-1338.

[14]Zindrick MR,Knight GW,Sartori MJ.Pedicle morphology of the immature thoracolumbar spine[J].Spine,2000,25(21):2726-2735.

[15]Wittenberg RH,Lee KS,Shea M,et al.Effect of screw diameter,insertion technique,and bone cement augmentation of pedicular screw fixation strength[J].Clin Orthop Relat Res,1993,(296):278-287.

[16]Misenhimer GR,Peek RD,Wiltse LL,et al.Anatomic analysis of pedicle cortical and cancellous diameter as related to screw size[J].Spine,1989,14(4):367-372.

[17]Moran JM,Berg WS,Berry JL,et al.Transpedicular screw fixation[J].J Orthop Res,1989,7(1):107-114.

[18]Christodoulou AG,Apostolou T,Ploumis A,et al.Pedicle dimensions of the thoracic and lumbar vertebrae in the Greek population[J].Clin Anat,2005,18(6):404-408.

[19]Dhawan A,Klemme WR,Polly DW Jr.Thoracic pedicle screws:comparison of start points and trajectories[J].Spine,2008,33(24):2675-2681.