全脊柱椎弓根螺钉技术

全脊柱椎弓根螺钉技术

张文玺1 王斌2

溧阳市人民医院骨科1 南京市鼓楼医院脊柱外科2

一、简史

boucher[1]于1959 年首先将椎弓根螺钉固定应用于腰椎的融合。1969年Ｈａｒｒｉｎｇｔｏｎ和Ｔｕｌｌｏｒ运用经椎弓根螺钉内固定使2例高位脊柱滑脱患者得以复位。1970年法国和瑞士的医生开始把椎弓根螺钉用于临床,ＣｏｔｒｅｌａｎｄＤｕｂｏｕｓｓｅｔ、Ｄｉｃｋ、Ｒｏｙ—Ｃａｍｉｌｌｅ和Ｌｏｕｉｓ相继报道了临床成功的病例。随着上世纪80年代以后椎弓根螺钉器械经过不断的改善得到广泛的接受，应用椎弓根螺钉结合植骨融合逐渐成为相关疾病的治疗金标准。Whitecloud[2]认为，椎弓根是脊椎上最为坚强的部分，是对脊柱进行操作和制动的有效作用点。通过椎弓根器械的正确安放，就可以免除脊柱的钩-杆系统中的固定钩或luque系统中的椎板下钢丝对腰椎管造成的医源性的狭窄。而且与前代固定系统相比，椎弓根器械可以在获得有效固定的同时，维持脊柱的正常解剖，最大限度地保留脊柱的运动节段。在同一器械的不同节段，可以分别进行牵开、压缩、旋转、恢复前凸以及椎体的向前和向后平移。Vanden- berghe[3] 等在尸体研究中发现，与先前的其它器械如harrin gton、hartshill 框架及luque 技术相比，椎弓根器械的力学优点更胜一筹。在控制各个方向的异常活动包括旋转活动方面作用明显，并且由于椎弓根器械对于三柱均有良好的稳定作用和其自身的通用性，在保持和重建腰椎生理前凸方面的作用也非常可靠。

二、基础研究

1、解剖学研究

a、颈、胸、腰段的椎弓根形态各异，腰段椎弓根髓腔宽均小于相应的髓腔高,故应以髓腔宽确定螺钉直径,Ｌ1、Ｌ2髓腔宽不足其高的1/2。Ebraheim.测量认为椎弓根内侧至硬膜囊间距离，椎弓根至邻近上下神经根的距离分别为1.5、5.3、1.5mm，神经根上下径3.8-4.6mm，神经根走行33.7-3

9.20，认为偏内侧偏尾侧操作应避免[4]。Saillent 报道椎弓根轴线在L1~L3位于横突中线上方1.4 ~3.9mm，在L4~L5 位于横突中线附近。

b、胸段椎弓根除Ｔ1有少部分(占23.3%)髓腔宽大于其髓腔高外,其余均小于其髓腔高,Ｔ4～6髓腔宽度仅为3.0ｍｍ左右,髓腔断面Ｔ1多为圆形或横椭圆形,Ｔ11、Ｔ12多为纵椭圆形,其余近似―耳形‖或―鞋底形‖,多为上宽下窄,中间凹陷处被肋颈所占且肋颈侧椎弓根骨皮质极薄,对螺钉几乎无阻力,易穿入肋椎关节内或损伤邻近结构,应引起临床足够的重视[5]。上胸椎椎弓根短,窄而薄,椎弓根的上缘与椎体上面终板相平行,椎弓根的上下缘位于椎体的上2/3处。椎弓根后部稍高,前部稍低。侯树勋等[10]对椎弓根轴线与关节突和横突的关系作了定量测量, 发现T9~T12 椎弓根轴线位于关节突中点和外缘所作垂直线与横突中点和上缘所作水平线构成的四边形的内上方,从L1以下逐渐移到外下方,而L5 到关节突外缘之外5mm 处。胸椎周围重要组织较多，当螺钉沿椎弓根轴线向前穿透椎前皮质外2～1 0ｍｍ时,胸椎右侧可能伤及的组织有肋间上血管(Ｔ4～5)、食道(Ｔ4～9)、奇静脉(Ｔ5～8)、上腔静脉(Ｔ11～12)、胸导管(Ｔ4～12);胸椎左侧可能伤及的组织包括食道(Ｔ4～9)、主动脉(Ｔ5～12)。当偏向椎弓根外侧的螺钉向前穿透椎前皮质时,胸椎左侧可能伤及肺组织、节段血管、交感神经链(Ｔ4～12)和主动脉(Ｔ5～10);右侧可能伤到肺组织、节段血管、交感神经链和奇静脉(Ｔ5～11)[11]。当螺钉偏于椎弓根内侧时,可能伤及脊髓和神经组织。胸膜反折位于椎弓根外下方，故螺钉偏外下可能损及胸膜和节段血管。事实上，硬膜囊两侧平均各有2.6ｍｍ的缓冲区,正是有了这一缓冲区,使大部分穿透椎弓根内侧皮质的螺钉未对神经组织造成伤害。由于肋骨头对胸膜的保护作用，当螺钉穿透或完全在椎弓根外侧皮质6ｍｍ以内时,胸膜可以免受螺钉损伤。

c、Ｃ6、Ｃ7髓腔宽度大于其高度,枢椎椎弓根上部宽明显大于其中部及下部,但其骨皮质厚度也为上部大于中下部,故其髓腔断面多呈纵椭圆或圆形,颈胸椎椎弓根外缘皮质骨极薄,对螺钉几乎无阻力。Ugur 等[6]研究了颈椎椎弓根内径平均值,与硬脊膜囊、上下神经根和椎动脉等毗邻重要结构的距离及颈椎椎弓根与椎体的夹角角度等,其椎弓根直径波动于6.0～7.5mm,椎弓根与椎体水平面成角波动于37～4 5°,矢状面成角波动于1～8.6°,偏内上侧皮质骨较厚,外下方皮质骨较薄,但存在个体差异。Panjabi等[7-9]进行了颈椎椎弓根内径的解剖学测量,发现C3和C4内径最小,平均约3mm,C7椎弓根内径最大,平均约5mm,C5和C6居中,平均约3.5～4.5mm,并提出决定椎弓根钉的稳定性及抗拔出力量主要是由其内径来决定,而不由外径大小决定。颈椎弓根在水平面上位于椎管和横突孔、椎体后缘与关节突之间。C2椎弓根是从侧后方斜指向内上方，位于横突孔的后内侧，内侧由上关节面覆盖。C3-C6的椎弓根走行是从后外侧指向前内侧，与上下关节突间侧块的前内侧面相连。椎动脉从C6到C2的上升过程

中，逐渐向前向内侧走行，在C2横突孔内，从下内方向上外侧方走行，而后上行穿过寰椎横突孔后转向后内方绕侧块之后,经寰椎后弓上面的椎动脉沟向中央走行,穿过寰枕后膜进入颅内形成基底动脉。椎动脉沟前方为上关节凹，与枕骨的枕髁相关节。C7侧块薄，椎弓根宽大，仅5%有椎动脉孔，适合椎弓根螺钉固定。

d、骶1椎体前上缘向前凸出，为岬部，骶骨前后各四对骶前孔与骶后孔，骶骨间无椎间盘。腹主动脉位于椎体左前方，于腰4平面分出左右髂总，分叉后方分出骶中动脉，再于骶1处分出髂内外动脉。下腔静脉位于其右侧，分叉于腰4/5间，同名血管与动脉伴行。骶静脉丛位于骶前筋膜与骶骨间，一旦损伤较难止血。骶神经前支较重要，应避免损伤。了解以上解剖对置钉有着重要的作用。

2、影像学研究

标准胸腰段正位Ｘ线片上椎弓根椭圆形投影的中心点作一水平线和一垂直线,过上一椎同侧下关节突下极作一水平线和过该关节突外侧缘作一垂直线。比较两水平线及两垂直线的距离,可以准确的选定椎弓根螺钉的入钉点—Ｘ线片上椎弓根椭圆形投影的中心点外移0.5～1.0ｍｍ[12]。侧位X线片，可看出椎弓根的高度，椎弓根中轴线是否与终板平行，椎弓根头向或尾向角度，以及是否存在畸形或缺如。需注意有时两侧椎弓根的头尾向角度并不一致。左前斜位片上可以清楚地显示右侧椎弓根螺钉顶端和椎体前外侧骨皮质,右前斜位片可以显示左侧椎弓根螺钉及椎体前外侧骨皮质。此部分骨皮质恰是椎弓根螺钉穿出的部位。进钉角度不同,出针点的位置也不相同,当0～5°时,出钉点在椎体侧方;5～10°时在椎体前外侧方;10～20°时出针点在椎体前方。这就为研究如何判断进钉深度提供了可靠的形态学基础。斜位片上椎体前方显影部位是椎弓根螺钉穿出骨皮质的部位,当进钉角度在5～10°时,斜位片可准确地判断螺钉进钉深度[13]。研究发现除Ｔ10、11少部分外,Ｔ12～Ｌ5全部及大部分Ｔ10、11的棘突上缘根部都位于椎弓根上、下平面范围内,这就使棘突定位法具备了最基本的条件。Ｌ1～4棘突上缘根部极接近椎弓根中轴线,大多在椎弓根中轴线上下2ｍｍ左右范围内。Ｌ5则明显位于中轴线下方5ｍｍ左右的范围内[14]。利用侧位Ｘ线片上椎弓根影像与棘突上缘之间的距离来确定进针平面,利用正位片上椎弓根卵圆形投影与棘突侧缘的距离来选择进针位置。CT对椎弓根的E角有直观的判断，同时可了解其横径及椎弓根形态，以及椎弓根中轴线与关节突的关系，这些对准确的置钉有着重要的作用，如支持三维重建，则可更直观的判断进钉点、进钉深度和钉的直径。只有通过影像学资料，才能很好的制定置钉方案，从而准确的通过中轴线及达到合适的深度。通常确定矢状面倾角(头向尾向角)