王力航 羅春山 陸廷盛 姚書眈

目前，脊柱截骨矯形術作為一種有效的手術方式，在脊柱畸形，尤其是重度脊柱畸形的治療中得到廣泛應用。相比單純的后路內(nèi)固定術，截骨矯形術對脊柱畸形的矯正和脊柱整體平衡的重建具有更好的療效。截骨矯形術主要包括Smith-Peterson截骨術(Smith-Peterson osteotomy，SPO)，經(jīng)椎弓根截骨術(pedicle subtraction osteotomy，PSO)和全脊椎截骨術(vertebral column resection，VCR)等，其截骨的方式和范圍各不相同，其余術式則是在這幾種術式基礎上進行的改良和變化[1]。為了更好地對脊柱截骨術進行規(guī)范化使用，2014年Schwab等[2]根據(jù)截骨程度的不同將截骨手術分為6級。根據(jù)患者的具體情況選用不同的截骨方式是十分關鍵的?，F(xiàn)有文獻中未見脊柱截骨手術策略的量化標準。在臨床工作中，常常因過度截骨而導致患者出現(xiàn)嚴重并發(fā)癥，因過度矯正而出現(xiàn)冠狀面和矢狀面失代償或者因截骨不足導致冠狀面和矢狀面失代償未得到糾正而再次翻修。對重度脊柱側(cè)后凸患者使用頭盆環(huán)牽引、HALO-股骨牽引后行矯形內(nèi)固定術可取得良好療效[3]。本研究對經(jīng)頭盆環(huán)牽引及HALO-股骨牽引后行二期矯形術的重度脊柱側(cè)后凸患者的臨床資料進行了回顧性分析，根據(jù)影像學資料總結出術前截骨策略，旨在提出截骨策略的量化標準并探討該策略的臨床指導意義。

資料與方法

一、資料

1.病例納入與排除標準：(1)病例納入標準：①脊柱側(cè)凸或后凸畸形，Cobb角≥80°；②主彎冠狀面?zhèn)惹桓纳坡省?5%；③特發(fā)性脊柱側(cè)彎；④臨床資料完整且術后隨訪時間≥24 個月；⑤無合并感染性病灶。(2)病例排除標準：①術前伴有神經(jīng)癥狀；②合并其他復雜椎管內(nèi)畸形如脊髓栓系、腫瘤和脊膜膨出等。

2.一般臨床資料：對2012年5月至2020年5月貴州省骨科醫(yī)院脊柱外科采取手術治療的符合本研究病例納入與排除標準的重度脊柱側(cè)后凸患者63例的臨床資料進行回顧性分析。其中男30例，女33例，年齡(19.8±5.0)(13～34)歲。所有患者術前常規(guī)行全脊柱X線、CT及MRI檢查。主彎頂椎位于胸段43例，胸腰段9例，腰段11例；主彎冠狀面Cobb角平均117.4°(91°～176°)，矢狀面Cobb角平均92.5°(62°～132°)。所有患者術前均未發(fā)現(xiàn)神經(jīng)功能異常。8例(12.7%)患者存在不可耐受的胸腰背疼痛；13例(20.6%)患者存在冠狀面失衡。

二、方法

1.手術治療：(1)頭盆環(huán)牽引及股骨牽引3～7周。牽引終點為達到患者可承受的最大極限時(規(guī)律使用非甾體抗炎藥的情況下，患者出現(xiàn)主觀不可耐受的疼痛)；若患者出現(xiàn)神經(jīng)并發(fā)癥則立即停止牽引，觀察神經(jīng)功能變化；若出現(xiàn)釘?shù)老嚓P并發(fā)癥則停止牽引，換藥至釘?shù)烙虾罄^續(xù)牽引；若出現(xiàn)頸椎脫位或顱骨骨折則終止牽引。(2)行矯形手術。保留牽引裝置，調(diào)整牽引桿位置，使其不影響手術操作?；颊呷「┡P位，用馬蹄形軟墊適配頭盆環(huán)擺放體位。采用后路最上至最下固定椎棘突連線切口，剝離椎旁肌，充分顯露融合范圍的椎板及關節(jié)突，在三維打印模型輔助下將預置釘椎體置入椎弓根螺釘。在截骨區(qū)切除2～3個椎板，防止矯形后脊髓卡壓或過度堆積造成脊髓損傷。對牽引后主彎凸側(cè)邊椎體高度H1-凹側(cè)邊椎體高度H2≥1.5個正常椎體高度h且≤2h的患者，采用PSO或鄰椎不對稱截骨；對牽引后H1-H2>2h的患者，采用VCR；對牽引后H1-H2<1.5h的患者，僅采用頂椎區(qū)SPO或Ponte截骨，截骨時先置單側(cè)棒，同時松解牽引裝置，防止截骨斷端移位壓迫硬膜囊。對所有患者均在融合節(jié)段內(nèi)行上位椎體下關節(jié)突切除，改善矯正效果，創(chuàng)造植骨床。矯形完成后，進行麻醉喚醒試驗。打磨椎板，行融合節(jié)段充分植骨。放置引流管后逐層縫合切口。待患者麻醉清醒后，返回病房。

2.隨訪：術后1，3,6,12,24和36個月進行門診隨訪，行問診、體格檢查和X線檢查。

3.影像學測量：行站立位全脊柱正側(cè)位、左右側(cè)屈曲位和過伸過屈位、經(jīng)牽引后全脊柱正側(cè)位X線，CT和MRI檢查。通過全脊柱正位X線像測量冠狀面Cobb角、頂椎位移、最大側(cè)方移位、冠狀面失代償值[骶骨中垂線(center sacral vertical line，CSVL)與C7鉛垂線(C7 plumb line，C7PL)的距離]以及雙肩高度差；通過全脊柱側(cè)位X線像測量矢狀面腰椎前凸角以及矢狀面上C7PL與S1椎體后上緣之間距離(sagittal vertical axis，SVA) 的關系等，其中SVA為正值表明C7PL前移，SVA為負值表明C7PL后移；分別測量h，經(jīng)牽引前與牽引后冠狀面和矢狀面H1-H2(圖1)，牽引后主彎冠狀面和矢狀面椎間盤總開角(牽引后主彎各椎間盤角度之和α1-牽引前主彎各椎間盤角度之和α2)。

圖1 冠狀面與矢狀面主彎評價指標測量示意圖 A 冠狀面主彎凹側(cè)椎體高度(右側(cè)紅線所示)與凸側(cè)椎體高度(右側(cè)綠線所示)的差為3個正常椎體高度；代償彎凹側(cè)椎體高度(左側(cè)紅線所示)與凸側(cè)椎體高度(左側(cè)綠線所示)的差為0 B 矢狀面椎體前緣高度(紅線所示)與椎體后緣高度(綠線所示)差為3個正常椎體高度

4.分組：依據(jù)牽引后手術前冠狀面和矢狀面楔形變程度將全部患者各分為H1-H2<1.5h，H1-H2=1.5h～2.0h和H1-H2>2.0h3組；依據(jù)牽引后手術前冠狀面與矢狀面椎間盤總開角值將全部患者各分為α1-α2<20°，α1-α2=20°～30°和α1-α2>30° 3組；共12組。見表1。

表1 依據(jù)牽引后手術前4項標準分組及各組手術方法(例)

5.評價指標：記錄不同截骨方式的12組病例術前和術后主彎冠狀面Cobb角、術前和術后矢狀面Cobb角、術后冠狀面和矢狀面Cobb角的矯正率、手術時間和術中出血量并進行比較。

結 果

一、總體手術情況與療效

全部患者牽引時間為(31.13±9.26)(19～49) d，在牽引過程中未見神經(jīng)并發(fā)癥及釘?shù)浪蓜?、感染和釘?shù)榔つw不愈合等并發(fā)癥。固定融合范圍為(10.12±2.37)(8～14)個椎體。SPO截骨20例，PSO截骨36例，VCR截骨7例。術后主彎冠狀面和矢狀面Cobb角矯正率分別為(58.54±8.87)% (31%～76%)和(52.55±12.69)% (38%～59%), 手術時間(325.55±118.36) (250～480) min，術中出血量(954.76±443.55)(860～2 400) ml。SPO截骨術患者中1例發(fā)生尾帽脫出，經(jīng)翻修后融合，并發(fā)癥發(fā)生率為1.59%； PSO截骨術后患者中1例出現(xiàn)下肢麻木，術后4周完全緩解，并發(fā)癥發(fā)生率為2.78%； VCR截骨術患者中1例出現(xiàn)下肢肌力減退，3個月后逐漸恢復，并發(fā)癥發(fā)生率為14.29%。未見感染和病死病例。

全部患者隨訪(29.33±8.11)(12～36)個月。末次隨訪時主彎冠狀面和矢狀面 Cobb角矯正率分別為(57.66±5.12)%(31%～78%)和(51.65±6.43)%(38%～59%)，C7PL-CSVL為(10.1±6.6)(4～19)mm，SVA為(9.0±5.9)(4～14)mm。術后未見神經(jīng)損傷、大血管損傷、腦脊液漏、感染和病死發(fā)生。末次隨訪時患者均一般情況好，外形和軀干平衡較術前明顯改善，未出現(xiàn)內(nèi)固定移位、松動和斷裂。

二、各組手術情況與術后療效

見表2～5。

表3 依據(jù)矢狀面楔形變程度分組的3組各項評價指標的比較

表4 依據(jù)牽引后冠狀面椎間盤總開角分組的3組各項評價指標的比較

表5 依據(jù)牽引后矢狀面椎間盤總開角分組的3組各項評價指標的比較

在依據(jù)冠狀面楔形變程度分組的3組中，SPO術后Cobb角矯正率H1-H2<1.5h組為(50.94±6.35)%，顯著高于其他2組的(33.72±7.26)%和(32.89±6.55)%(均P<0.01)，手術時間和術中出血量3組差異均無統(tǒng)計學意義(均P>0.05)；PSO術后Cobb角矯正率H1-H2<1.5h組與H1-H2=1.5h～2.0h組分別為(62.21±5.50)%和(58.68±6.69)%，均高于H1-H2>2.0h組的(42.98±5.12)%(均P<0.01)，手術時間和術中出血量3組差異均無統(tǒng)計學意義(均P>0.05)；VCR僅應用于H1-H2=1.5h～2.0h組和H1-H2>2.0h組，2組術后Cobb角矯正率、手術時間和術中出血量差異均無統(tǒng)計學意義(均P>0.05)。

在依據(jù)矢狀面楔形變程度分組的3組中，SPO術后Cobb角矯正率H1-H2<1.5h組、H1-H2=1.5h～2.0h組和H1-H2>2.0h組分別為(53.40±4.14)%，(41.08±5.54)%和(39.37±4.21)%，差異均有統(tǒng)計學意義(均P<0.01)，手術時間和術中出血量3組差異均無統(tǒng)計學意義(均P>0.05)；PSO術后Cobb角矯正率H1-H2<1.5h組與H1-H2=1.5h～2.0h組分別為(53.02±5.44)%和(53.52±4.75)%，差異無統(tǒng)計學意義(P=0.12)，均高于H1-H2>2.0h組的(38.86±5.51)(均P<0.01)，手術時間和術中出血量3組差異均無統(tǒng)計學意義(均P>0.05)；VCR僅應用于H1-H2=1.5h～2.0h組和H1-H2>2.0h組，2組術后Cobb角矯正率、手術時間和術中出血量差異均無統(tǒng)計學意義(均P>0.05)。

在依據(jù)牽引后冠狀位椎間盤總開角分組的3組中，SPO術后Cobb角矯正率α1-α2>30°組為(54.62±6.31)%，顯著高于其他2組的(35.52±7.72)%和(36.07±6.55)%(均P<0.01)，手術時間和術中出血量3組差異均無統(tǒng)計學意義(均P>0.05)；PSO術后Cobb角矯正率α1-α2>30°組與α1-α2=20°～30°組分別為(63.64±6.41)%和(61.21±7.02)%，差異無統(tǒng)計學意義(P=0.27)，均顯著高于α1-α2<20°組的(43.09±8.82)%(均P<0.01)，手術時間和術中出血量3組差異均無統(tǒng)計學意義(均P>0.05)；VCR僅應用于α1-α2=20°～30°組和α1-α2<20°組，2組術后Cobb角矯正率、手術時間和術中出血量差異均無統(tǒng)計學意義(均P>0.05)。

在依據(jù)牽引后矢狀位椎間盤總開角分組的3組中，SPO術后Cobb角矯正率α1-α2>30°組為(49.40±6.62)%，顯著高于其他2組的(35.71±8.91)%和(36.02±7.10)%(均P<0.01)，手術時間和術中出血量3組差異均無統(tǒng)計學意義(均P>0.05)；PSO術后Cobb角矯正率α1-α2>30°組與α1-α2=20°～30°組分別為(51.22±7.12)%和(50.55±6.99)%，差異無統(tǒng)計學意義(P=0.21)，均顯著高于α1-α2<20°組的(37.63±8.33)%(均P<0.01)，手術時間和術中出血量3組差異均無統(tǒng)計學意義(均P>0.05)；VCR僅應用于α1-α2=20°～30°組和α1-α2<20°組，2組術后Cobb角矯正率、手術時間和術中出血量差異均無統(tǒng)計學意義(均P>0.05)。

典型病例見圖2～4。

圖2 典型病例1，男，16歲，重度僵硬特發(fā)性脊柱側(cè)彎。術前主彎Cobb角92°，左右側(cè)傾位85°，經(jīng)HALO-股骨牽引后主彎Cobb角65°，主彎凹側(cè)高度比凸側(cè)高度短2.1個正常椎體高度，主彎椎間盤總開角27°。行VCR截骨。術后主彎冠狀面Cobb角24°，矯正率74%。手術時間410 min，出血量1 500 ml A 術前正位X線 B 牽引后測量冠狀面凹側(cè)與凸側(cè)邊椎體高度差 C 術后2個月X線 圖3 典型病例2，女，17歲，重度僵硬特發(fā)性脊柱側(cè)彎。術前主彎Cobb角85°，左右側(cè)傾位77°，經(jīng)HALO-股骨牽引后主彎Cobb角59°，主彎凹側(cè)椎體高度比凸側(cè)椎體高度短1.7個正常椎體高度，主彎椎間盤總開角26°。行PSO截骨。術后主彎冠狀面Cobb角25°，矯正率71%。手術時間330 min，出血量1 200 ml A 術前正位X線 B 牽引后測量冠狀面凹側(cè)與凸側(cè)邊椎體高度差 C 術后2個月X線 圖4 典型病例3，男，14歲，重度僵硬特發(fā)性脊柱側(cè)彎。術前冠狀面主彎Cobb角105°，左右側(cè)傾位100°，矢狀面主彎65°，經(jīng)頭盆環(huán)牽引后冠狀面主彎Cobb角54°，矢狀面主彎17°，冠狀面主彎凹側(cè)椎體高度比凸側(cè)椎體高度短1.4個正常椎體高度，矢狀面椎體前緣高度比椎體后緣高度短1.1個正常椎體高度，冠狀面主彎椎間盤總開角51°，矢狀面椎間盤總開角48°。行SPO截骨。術后主彎冠狀面Cobb角41°，矢狀面26°，矯正率61%。手術時間240 min，出血量800 ml A 術前正位X線 B 術前側(cè)位X線 C 牽引后冠狀位凹凸側(cè)椎體邊高度差 D 牽引后側(cè)位X線 E,F 術后2個月正側(cè)位X線

討 論

重度僵硬脊柱畸形是常伴有胸腰椎側(cè)凸、后凸和脊柱矢狀位、冠狀位嚴重失平衡的一種綜合性畸形，柔韌性極差，凸側(cè)左右側(cè)傾位Cobb角恢復<25%，甚至產(chǎn)生脊髓功能障礙，需矯形手術治療才能恢復脊柱局部和整體的平衡。截骨矯形術是重度僵硬脊柱畸形最常用有效的治療方法[4]。通常截骨等級越高，手術風險越大。因此，如果能用2級截骨矯正畸形，則應盡量避免選擇3級及以上截骨，因為3級及以上截骨為三柱截骨，術中脊柱不穩(wěn)定，發(fā)生脊髓損傷并發(fā)癥的風險及術中出血風險明顯增加[5]。Suk等[6]報道VCR神經(jīng)損傷發(fā)生率為17%(12/70); Lenke等[7]報道神經(jīng)損傷發(fā)生率為27%(40/147);Zhang等[8]報道神經(jīng)損傷發(fā)生率16.1%(10/62)。由此可見，采用VCR技術治療重度僵硬脊柱畸形存在較高的神經(jīng)損害可能性。重度脊柱側(cè)彎的形態(tài)學改變包括椎間盤楔形變、椎體楔形變和多節(jié)段的脊柱旋轉(zhuǎn)，這些形變在重力作用下逐漸加重，需接受側(cè)彎矯形手術以恢復脊柱正常形態(tài)。關于截骨策略，既往截骨選擇主要基于醫(yī)生的經(jīng)驗，往往導致患者承擔更高等級截骨的風險。在此，基于本研究結果提出一種可量化的截骨策略，以避免上述情況發(fā)生。重度脊柱側(cè)彎的維持因素為椎間盤楔形變和椎體楔形變，因此提出的量化指標以這兩者為依據(jù)，包括經(jīng)牽引后冠狀面或矢狀面主彎凸側(cè)與凹側(cè)邊椎體長度差以及冠狀面或矢狀面椎間盤總開角(表6)。

表6 重度僵硬脊柱側(cè)后凸畸形截骨策略

SPO截骨能使僵硬脊柱側(cè)后凸主彎H1-H2<1.5h的畸形得到50%以上的矯正，同時能使經(jīng)牽引后主彎α1-α2>30°的畸形得到50%以上的矯正，而對于側(cè)后凸主彎H1-H2≥1.5h的畸形和α1-α2≤30°的畸形矯形效果欠佳。提示SPO截骨適用范圍為側(cè)后凸H1-H2<1.5h且牽引后α1-α2<30°，若超過該范圍可能出現(xiàn)矯形效果不良。

PSO截骨能使僵硬脊柱側(cè)后凸主彎H1-H2≤2.0h的畸形得到50%以上的矯正，同時能使經(jīng)牽引后主彎椎間盤總開角≥20°的畸形得到50%以上的矯正，而對側(cè)后凸主彎H1-H2>2.0h的畸形和α1-α2<20°的畸形矯形效果欠佳。與SPO截骨相較，PSO截骨對H1-H2<1.5h的畸形和主彎α1-α2>30°的畸形矯形效果相當，但手術時間和出血量均顯著增加。1例PSO截骨術后患者出現(xiàn)下肢麻木，提示PSO截骨可能適用范圍為側(cè)后凸H1-H2=1.5h～2.0h和牽引后α1-α2=20°～30°的患者。若指標小于上述范圍可能導致患者承受截骨等級過高的風險，出現(xiàn)如手術時間長、術中出血量多、神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥、截骨端愈合不良、假關節(jié)形成和內(nèi)固定斷裂等不良結果的可能性增加；若指標大于該范圍則可能出現(xiàn)矯形效果欠佳。

VCR截骨能使僵硬脊柱側(cè)后凸H1-H2>2.0h的畸形得到50%以上的矯正，同時能使經(jīng)牽引后主彎α1-α2<20°的畸形得到50%以上的矯正。相較于PSO截骨，VCR截骨對H1-H2=1.5h～2.0h的畸形以及主彎α1-α2=20°～30°的畸形具有無顯著差異的矯形效果，但手術時間及術中出血量均有顯著增加。1例VCR截骨術后患者出現(xiàn)下肢肌力減退，3個月后逐漸恢復，提示VCR截骨適用范圍為側(cè)后凸H1-H2>2.0h、牽引后α1-α2<20°的畸形。若指標小于上述范圍則進入PSO截骨適用區(qū)間，采用VCR截骨可能導致患者承受截骨等級過高的風險，出現(xiàn)如手術時間長、出血量多及神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥、截骨端愈合不良、假關節(jié)形成和內(nèi)固定斷裂等的可能性增加。

使用上述截骨策略的前提是重度僵硬的側(cè)彎得到充分的牽引。充分牽引即無論采用HALO重力牽引、HALO-股骨牽引還是頭盆環(huán)牽引，均需到達患者能耐受的最大極限。其判斷標準是使用較強效鎮(zhèn)痛藥物均不能緩解因牽引導致的疼痛，連續(xù)兩次復查側(cè)彎無好轉(zhuǎn)趨勢，牽引時間2周以上，或出現(xiàn)嚴重并發(fā)癥如神經(jīng)系統(tǒng)并發(fā)癥、針道并發(fā)癥、頸椎脫位趨勢等。當上述并發(fā)癥出現(xiàn)時立即放松牽引裝置并積極處理并發(fā)癥，患者均可逐漸得到恢復?；颊哌_到牽引耐受極限為合適的手術時機。以牽引最后一次復查X線表現(xiàn)確定椎間盤總開角，依此制定截骨策略。

術前牽引對攣縮軟組織有撕裂-修復的重建作用，對脊柱椎間盤、小關節(jié)和韌帶等組織也有相同作用。牽引后的脊柱形態(tài)發(fā)生改變，側(cè)后凸角度減小明顯，這可能影響手術決策。牽引后主彎、代償彎、后凸和旋轉(zhuǎn)均有不同程度好轉(zhuǎn)，部分患者矯正率可達70%。與一期矯形相比，牽引后手術的截骨等級、截骨范圍和融合范圍均降低，同時可降低術中矯形難度，減少手術時間和術中出血量，對手術矯形程度的確定和脊髓的安全有指導作用。在漸進的牽引過程中可觀察神經(jīng)功能狀態(tài)，避免手術的“矯枉過正”[9]。術前左右側(cè)傾位側(cè)凸自發(fā)矯正率遠低于后路術后側(cè)凸矯正率，不適合作為嚴重脊柱側(cè)凸患者術前預測矯形效果的指標[10]。牽引后主彎椎間盤總開角>30°表明無融椎且椎間盤仍然具有良好代償性，行關節(jié)突截骨術后該椎間盤的代償將進一步擴大，從而提高畸形矯正率，因此，該指標對重度僵硬脊柱側(cè)后凸的治療較術前左右側(cè)傾位像更有指導意義。

重度僵硬脊柱側(cè)后凸畸形患者，可能是由于青春期快速發(fā)育期已經(jīng)存在的側(cè)彎畸形導致椎體左右受力不平衡，在凹側(cè)形成極大的壓應力，致使形態(tài)改變，成為楔形的椎體，楔形椎體數(shù)量越多則結構性彎曲越嚴重，彎曲超過椎間盤的代償能力則將進一步加重側(cè)彎。未見既往關于楔形椎體對側(cè)彎貢獻率的研究，本研究將椎體楔形變H1-H2推定為1.5h～2.0h，結果顯示對H1-H2<1.5h的楔形變行SPO或Ponte截骨，由椎間盤的代償來恢復側(cè)彎畸形可取得令人滿意的效果；對H1-H2=1.5h～2.0h楔形變行不對稱PSO截骨或經(jīng)椎間盤不對稱截骨可取得令人滿意的效果；對H1-H2>2.0h楔形變，由于存在明顯結構性異常，需行4級以上截骨方能獲得令人滿意的矯形效果。

綜上，本研究提出的截骨策略，對重度僵硬脊柱側(cè)后凸的截骨方式選擇具有一定指導意義，既可避免因截骨等級不足而影響矯形效果，又可避免患者承受截骨等級過高的風險。但本研究樣本量較小，未來需進行更進一步的觀察與多中心研究檢驗和改進該截骨策略的實際使用效果。另外，本研究存在影像學測量可操作性欠佳的缺陷。但隨著人工智能的發(fā)展和計算機圖像識別技術的提高，影像學測量將不會成為該策略研究與應用的障礙。目前，機器學習過程已衍生為完全自動化的程序，無需人工干預即可處理大數(shù)據(jù)[11]。人工智能已被應用于骨科手術和骨科影像學檢查如脊柱核磁共振成像等[12]。Ravi等[13]展示了深度學習可以預測腰椎后路椎間融合器融合術的并發(fā)癥和病死率。IBM Watson AI 醫(yī)療系統(tǒng)具有機器學習和自然語言處理能力，可幫助醫(yī)生查閱患者的電子病歷并檢索相關文獻，幫助醫(yī)生做出有效的決策[14]。AI 系統(tǒng)可以提取人眼可見或不可見的圖像特征，為骨科醫(yī)生提供影像解讀報告，極大地提高了醫(yī)生的讀片效率。手術機器人在骨科的應用將日益廣泛，該截骨策略經(jīng)積累及改進后可能對機器人手術截骨策略的確定有重要意義。