胸腰椎骨折矢状面弧度矫正与内固定关系的实验研究

胸腰椎骨折矢状面弧度矫正与内固定关系的实验研究
朱小建;曹建华;成红兵;杨惠林
【摘要】目的:实验验证经后路钉棒系统治疗胸腰椎骨折时,钛棒的折弯弧度与所固定节段矢状面弧度的等同关系,并讨论其影响因素.方法:取成年猪8具5～6个连续节段的颈椎、颈胸椎为实验标本,制成前中柱损伤模型,应用椎弓根螺钉系统复位固定,分析所固定钛棒的折弯角、所固定节段矫形后的cobb角,分析两角度是否存在显著差异及各种影响因素.结果:棒的折弯角度与钉棒系统所固定节段矫形后的cobb角两者比较差异无统计学意义(P＞0.05).结论:实验证明治疗胸腰椎骨折时,钛棒的折弯角度与所固定节段脊柱形成的cobb角度等同,能够较精确的预见术后恢复所固定节段的矢状面的弧度,为临床治疗提供依据.
【期刊名称】《交通医学》
【年(卷),期】2012(026)001
【总页数】3页(P33-35)
【关键词】脊柱骨折;胸椎;腰椎;内固定器;矢状面;猪
【作者】朱小建;曹建华;成红兵;杨惠林
【作者单位】南通市第四人民医院骨科,江苏226001;南通市第四人民医院骨科,江苏226001;南通市中医院骨科;苏州大学附属第一医院骨科
【正文语种】中文
【中图分类】R683.2
胸腰椎骨折在骨科诊疗中为常见病，而经后路短节段椎弓根钉棒系统为治疗胸腰椎骨折的常规方法。

其原理是通过后纵韧带的牵拉将骨折椎体后缘骨块复位、钛棒的撑开及术时患者躯干的过伸位将椎体高度恢复、钛棒折弯重建脊柱矢状面弧度[1]。

术中棒的折弯操作往往凭借手术医师的经验操作，弯棒方法及弯棒角度常常会出现矢状面弧度矫枉过正或矫正不够。

不规范操作往往出现内固定应力增加、造成松动或断裂、脊柱出现后凸畸形及邻近椎体退变等[1，3，4]。

关于棒折弯方法、折弯
角度与所固定节段的矢状面弧度的关系报道较少。

本组研究应用猪的颈椎、颈胸椎建立骨折模型，探讨棒的折弯角度与所固定节段cobb角之间的关系。

为临床操作提供依据和方法，解决了怎样弯棒、弯多少的问题，从而提供所固定节段更趋生理性的矢状面弧度，减少并发症的形成。

1 材料与方法
1.1 实验材料取同种新鲜成年猪的颈椎、颈胸椎8具，均含有5~6个节段和一定
程度的前凸弧度，剔除肌肉，保留韧带与小关节、椎骨完整。

X线排除肿瘤、畸形、骨折等，固定材料为胸腰椎骨折治疗时常用的6mm×40mm规格椎弓根螺钉、尾端为U型槽及椎弓根尾丝、长度为9cm左右钛棒、常用椎弓根螺钉系统操作器械。

1.2 方法（1）骨折模型制作：将8具标本固定于工作台上，标注目标椎体，摄侧位片测量目标椎体的上椎体上终板与下椎体下终板所构成的cobb角（见图1a）。

参照Gepstein等[2]方法切除部分目标椎体及上下椎间盘，造成严重前中柱损伤骨折模型。

致伤结果8具标本大体观察均有骨折，椎体后上缘有骨块突入椎管，有
不同程度的后凸畸形或前凸丢失（见图1b）。

测量骨折后目标椎体的cobb角。

（2）短节段钉棒系统对固定节段矫形操作：在骨折椎的上下椎体椎弓根轴线后部皮质上，用咬骨钳咬除皮质，开路器钻出椎弓根松质骨通道。

通道尽量与该椎体终板平行，用“T”型扳手拧入椎弓根螺钉，置入预弯成不同角度的钛棒并凸侧朝向
外侧，拧入尾丝适度撑开后，利用旋棒器械将棒的凸面由外侧旋到前侧，拧紧4
枚尾丝。

目标椎体经矫形处理后高度恢复满意，后凸骨块回纳，矢状面的前凸恢复，测量矫形后目标椎体的上下椎体所构成的cobb角（见图1c）。

（3）钛棒折弯角度与所固定节段的矢状面弧度的几何关系：钉棒系统治疗胸腰椎骨折时，尽可能将棒折弯成“（”形状，而不是“〈”形状，因为“〈”形状易引起应力集中，钛棒两端固定点切线相交的锐角定义为折弯角度@。

目标椎体及其上下椎体、其椎间盘，椎
弓根螺钉，钛棒平面平面几何示意图见图2。

A、B是椎弓根螺钉与钛棒的相交点，AD、BE为分别经圆弧上固定点A、B两点切线。

AB弧所处圆的圆心为O，直径
为R，AO与BO为椎弓根螺钉轴线延长线，FC平行AO，GC平行BO。

由于理
论椎弓根螺钉与AB弧垂直，所以两椎弓根螺钉必然相交与O。

根据四边形内角和为360度原理，折弯角度=角ADE=角AOB=角FCG=所固定节段的cobb角，所以从几何推断得出棒的折弯角度与所固定节段的cobb角为数值等同关系。

1.3 统计学处理目标椎体cobb角与钛棒矫形后目标椎体的cobb角应用配对设计的两样本秩和检验，按α=0.05的检验标准，P＜0.05表示差异有统计学意义。

图1 椎体骨折模型
图2 平面几何示意图
2 结果
测量目标椎体损伤前上下椎体构成的cobb角，即钛棒的折弯角度、损伤后的cobb角、矫形后目标椎体的cobb角，其结果见表1。

目标椎体cobb角与钛棒
矫形后目标椎体的cobb角应用配对设计的两样本秩和检验，差别无统计学意义（P＞0.05）。

证明钛棒的折弯角度，与相应固定节段矢状面前凸之间的数值等同关系是成立的。

但从均值来看矫形后的目标椎体cobb角较棒的折弯角度（目标椎体骨折前co bb角）平均小0.9度，即矫形丢失0.9度。

表1 骨折前、后目标椎体cobb角及矫形后椎体cobb角比较注：cobb角的单位为度。

+表示前凸，-表示后凸。

cobb角 1 2 3 4 5 6 7 8骨折前目标椎体cobb
角 +24.5+9.1+18.1+16.5+11.0+14.2+10.3+20.5骨折后此椎体cobb角 +2.8-13.2+14.3-6.2-8.2+5.2-6.2-2.1矫形后椎体cobb角
+23.2+7.2+19.2+17.7+8.0+15.3+12.3+18.2
3 讨论
3.1 矢状面畸形纠正的重要性当某段脊椎塌陷时整个脊柱会发生缩短，但此时韧
带和纤维环的附着仍可在很大程度上保持相对的完整性，骨折并不会发生水平移位。

一般认为脊柱骨折中发生变形的主要平面是矢状面，脊柱的矢状面形态对脊柱稳定性有很大影响，矢状面的形态对轴向的强度和承重能力是至关重要的[2，6]。

如果支持结构形态所必需的骨成分较多受损，残存的支持结构就不足以防止畸形的进一步发展。

尤其当重新开始承重时，骨折复位不充分，特别是在矢状面上复位不充分，将使骨折畸形进一步加剧，导致后凸畸形进一步发展、椎管容量减少[5]。

3.2 影响预期操作效果因素分析⑴旋棒后椎弓根螺钉的钉尾U形面与CD棒面难
以达到面与面的接触而只能达到线与面，或部分面与部分面的接触，最后螺帽拧入时因为阻力巨大也达不到理想状态的面与面的接触，这一因素会丢失一定矫正角度。

⑵螺钉的轴线所在平面与躯干矢状面存在5～15度的夹角。

旋棒以后棒所在的面
需要与矢状面成同样一个夹角，如所成夹角大于或小于其角同样会减少矫正角度。

⑶拧入椎弓根螺钉时，若其轴线与相应椎体上或下终板延长线交于躯干腹侧，则折弯角应略大，其略大值为两者相交角，则弯棒时应减少相交角度大小的角度值。

若其椎弓根螺钉轴线与相应椎体上或下终板延长线交于躯干背侧，则折弯角应略小，略小值其值为延长线的相交角，弯棒时增加相应的相交角的角度值。

⑷腰椎侧位时，因为棒凸面所在的平面与脊柱矢状面存在夹角，所以棒的侧位并非标准侧位，所测值将增大。

⑸由于后凸畸形较大，旋棒或原位弯棒则阻力大，钉在椎弓根内有小角
度位移，矫正角度有一定丢失。

3.3 实验研究的临床意义通过数学推导和实验研究认为:在后路钉棒系统治疗胸腰
椎骨折时，钛棒的折弯角度与所固定节段矢状面曲度等同，在手术治疗胸腰椎骨折时可以按照所需要恢复的矢状面曲度行钛棒的折弯。

胸腰椎骨折以胸腰段骨折多见，胸腰段各椎体的骨折前的矢状面cobb角是多少，可以参照需要固定节段普通人的cobb角为棒的折弯角度。

即胸11约为后凸5度，胸12约为0度，腰1约为前
凸10度，腰2约为前凸20度[6]。

理想状态下能够恢复所固定节段的生理矢状面弧度，但实际操作中所折弯角度应该比理论值大0.9度左右，即棒折弯需要在基础值上增加0.9度。

[参考文献]
[1]Park WM,Park YS,Kim K,et al.Biomechanical comparison of instrumentation techniques in treatment of thoracolumbar burst fractures:a finite element analysis[J].J Orthop Sci,2009,14(4):443-449.
[2]Knop C,Bastian L,Lange U,et plications in surgical treatment of thoracolumbar injuries[J].Eur Spine J,2002,11(3):214-226.
[3]Shi JH,Mei X,Liu JY,et al.The influence of correction loss in thoracolumbar fractures treated by posterior instrumentation:A minimum
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[5]Wang XY,Dai LY,Xu HZ,et al.Biomechanical effect of the extent of vertebral body fracture onvthe thoracolumbar spine with pedicle screw fixation:An in vitro study[J].Journal of Clinical Neuroscience,2008,15(3):286-
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[6]He D,Wu L,Chi Y,et al.Facet joint plus interspinous process graft fusion to prevent postoperative late correction loss in thoracolumbar fractures with disc damage:Finite elementanalysis and smallclinicaltrials[J].Clinical Biomechanics,2011,26(3):229-237.。