颈腰椎脊柱内固定解剖和临床研究

颈腰椎脊柱内固定解剖和临床研究
作者 : 张迪
学位授予单位 : 河北医科大学
学位名称 : 博士
导师姓名 : 崔慧先
学位年度 : 2018
关键词 : 椎弓根；侧块；解剖学；腰椎管狭窄症；颈椎病；侧块螺钉；椎弓根螺钉
摘要 : 随着社会经济的发展与老龄化社会的到来,高龄患者也越来越多,脊柱退变性疾病的发生率越来越高。这些疾病多发在高龄人群,而高龄患者手术耐受能力较差,并且由于广泛的退变增生,手术难度较高。由于内固定的出现,提高了手术疗效,降低了术后并发症。然而内固定相关并发症的出现使外科医生开始思考如何更佳合理的置入内固定。内固定置入的方法纷繁复杂,但是不论哪种内固定,其操作基础都是依靠局部的解剖学标志和解剖学相对位置。对手术相关的解剖学标志和解剖学相对位置的测量有利于提高置钉准确率,减少术后并发症。颈后路全椎板减压侧块螺钉内固定术作为颈后路手术经典术式之一,对多阶段脊髓型颈椎病的治疗方面获得满意疗效。侧块螺钉置入技术在下颈椎的应用虽然较椎弓根螺钉把持力稍逊,但能够满足颈后路手术所需的即刻稳定性要求,而且其安全性高于椎弓根螺钉,技术难度和并发症发生率低于椎弓根螺钉,已经成为颈后路手术最常用的内固定置入方法之一。RoyCamille首先将侧块螺钉的置入技术应用于临床,并首次提出了置钉方法。之后,Magerl,Anderson和An分别介绍了各自置入侧块螺钉的方法。椎动脉和神经根损伤是两种因置入侧块螺钉的位置不当所导致的严重医源性并发症。由于个体间存在解剖学差异且同一个体的每个椎体的解剖结构也不尽相同,故侧块螺钉的置入也应是个体化的,相同的角度和方向并不能适用于所有患者或所有椎体。所以我们提出了个体化的侧块螺钉置入的方法。腰椎椎弓根螺钉置入法是一种具有较高把持力,可以提供即刻稳定的内固定置入方法。腰椎减压融合术在椎弓根钉的支持下能有效的防止节段不稳,并降低复发风险。自从Harrington等人首次应用以来,已经广泛应用于各种类型的腰椎手术。椎弓根螺钉提供了三柱的稳定,在一些手术和疾病中有不可替代的地位。腰椎椎弓根的内侧和下方都有神经通过,当椎弓根螺钉被误置时,就可能刺激神经产生椎弓根螺钉相关并发症,严重的需要翻修手术。比较成熟且应用较广泛的腰椎椎弓根螺钉置入技术包括:Roy-Camille置入技术、Magerl置入技术和Weinstein置入技术等。由于个体间存在解剖学差异且同一个体的每个椎体的解剖结构也不尽相同,相同的角度有时候并不适用于所有腰椎,所以我们提出了我们个体化的置入腰椎椎弓根螺钉的方法。第一部分颈腰椎置钉相关解剖学研究目的:通过测量腰椎和颈椎患者术前影像学相关解剖结构及相关角度,为腰椎椎弓根螺钉和颈椎侧块螺钉的置入提供相关解剖学依据。方法:2017年1月1日起,纳入连续30例行术前腰椎CT平扫和X线的有神经症状的患者和30例行术前颈椎CT平扫的颈椎病患者。应用Synapse系统对颈椎侧块和腰椎椎弓根相关解剖学数据进行测量。颈椎测量:应用颈椎1 mm连扫CT测量C3-7每个椎体的:1)椎管横径;2)横突孔横径,分别测量左右两侧的横突孔横径;3)横突孔内壁与椎管外壁的距离,分别测量左右两侧数值;4)侧块外壁与横突孔外壁的距离,分别测量左右两侧数值。腰椎测量:应用腰椎侧位X线测量L1-L5每个椎体的:1)椎弓根高度;2)腰椎侧位X线上下关节突连线与椎体后缘的角度。应用腰椎1 mm连扫CT测量L1-L5每个椎体的:1)椎弓根宽度;2)上关节突外缘为进钉点时,螺钉置入的角度范围,即从上关节突外缘做椎体外侧缘切线与从上关节突外缘做椎管外壁切线的夹角;3)横突根部为进钉点时,螺钉置入的角度范围,即从横突根部做椎体外侧缘切线与从横突根部做椎管外壁切线的夹角。结果:颈椎椎管横径与C3-7椎体未见明显统计学差异(P=0.731)。C3-6椎体的横突孔横径值相近,而C7椎体的横突孔横径明显较其他减小,左侧除C7椎体外其他椎体的横突孔横径均较右侧稍大。C3-6椎体的横突孔内壁均在椎管外壁内侧,C4椎体横突孔较其他椎体更靠内,C4椎体向上下椎体方向,横突孔内壁相对椎管外壁的距离逐渐靠外,只有C7椎体的横突孔内壁在椎管外壁的外侧。C3-5横突孔外壁到侧块外壁的距离逐渐增大,而从C6和C7椎体的横突孔外壁到侧块外壁的距离较快速的变小。腰椎椎弓根高度X侧位上相似,而椎弓根宽度的最大值出现在L5椎体上,从L1到L5逐渐增大。腰椎椎弓根的宽度均小于高度。L1-5椎体侧位X线上下关节突连线与椎体后缘的角度均在5度之内,平均角度均在1.5度左右。以关节突外缘为进钉点时,螺钉置入的角度范围在L1-5椎体上均小于横突根部为进钉点时的螺钉置入的角度范围(P<0.001)。无论是节突外缘为进钉点时的螺钉置入的角度范围,还是以横突根部为进钉点时的螺钉置入的角度范围,最小值都出现在L1椎体,L5为最大值第二部分个体化颈后路侧块螺钉置钉策略目的:基于术中解剖和术前影像学测量,提出个体化的颈椎侧块螺钉的置钉新策略,并对患者术后行X线和薄层CT扫描评估螺钉位置。对患者进行随访观察临床疗效。方法:纳入从2014年7月到2015年3月,24名接受C3-C6颈后路全椎扳减压侧块螺钉内固定术的多节段脊髓型颈椎病患者。侧块螺钉置入技术均应用我们提出的个体化置钉策略,即依据术前影像学资料分析和术中的解剖学标志。术后行X线确定侧块螺钉的位置和测量颈椎曲度。患者的神经功能由日本骨科协会残疾量表(JOA),颈部残疾指数(NDI)及其分级评估。结果:患者手术均顺利进行。手术时间及失血量别为472.92±165.49分钟,166.46±37.78毫升。术后CT扫描示全部192枚侧块螺钉均置入于绝对安全或相对安全区域,其中149枚螺钉(77.6%)位于绝对安全区,43枚螺钉(22.34%)位于相对安全的区域。横突孔及椎管外壁皮质清晰,未见损伤证据。经测量,C3-C6置入的螺钉安全角度分别为23.83±2.06度,21.21±1.72度,18.13±1.85度,23.13±2.17度。C3-C6置入的螺钉外展角分别为42.54±5.07度,40.08±4.79度,37.77±6.12度,41.58±4.55度。术中、术后未见严重并发症,如医源性骨折、神经血管损伤,硬膜撕裂、血肿或感染。然而,1例患者术后出现单侧C5神经麻痹,末次随访时(25个月),患者三角肌和肱二头肌肌力基本恢复正常。随访时,未见明显并发症如迟发性神经功能恶化,迟发性神经血管损伤,迟发性切口感染、螺钉和/或连接棒松动、断裂或位移。24名患者平均随访时间为25.79(20-30)个月。随访时CCI较术前未见明显丢失(P=0.111)。随访时JOA评分较术前显著提高(P<0.001),NDI评分较术前显著降低(P<0.001)患者神经症状改善率为60.49%±13.46%。NDI术前5例患者为轻度功能障碍,14例为中度功能障碍,4例为重度功能障碍,1例为完全功能障碍;术后6例无功能障碍,16例患者为轻度功能障碍,1例为中度功能障碍,1例为重度功能障碍,随访与术前有显著统计学差异(P<0.001)。第三部分个体化腰后路椎弓根螺钉置钉策略目的:基于术中解剖和术前影像学测量,提出个体化的腰椎椎弓根螺钉的置钉新策略,并对患者术后行X线和薄层CT扫描评估螺钉位置。对患者进行随访观察临床疗效。方法:纳入从2011年3月到2012年1月应用该研究置钉方法置入腰椎椎弓根螺钉的患者74例。74例患者均为椎间盘突出或椎管狭窄患者,均行PLIF或TLIF手术。螺钉进钉点位于关节突外缘,横突向下4 mm处;上下关节突关节连线的的垂线作为螺钉置入的头尾角方向。术后应用X线和CT以评价螺钉位置和测量相关角度,椎弓根置钉相关解剖学测量在CT上进行,角度α是理想进钉通道与轴面的夹角,角度β是椎体上终板与轴面的夹角,α-β是理想进钉通道与该椎体上终板的夹角,正数表示理想进钉通道的尖端向头向偏离椎体的角度,负数表示理想进钉通道的尖端向尾向偏离椎体的角度。应用Oswestry功能障碍指数(ODI)评分、JOA评分及视觉模拟评分法(VAS)评分评估患者恢复情况。结果:所有患者手术均顺利完成,未见严重并发症发生。最终62例患者(27名男性和35名女性,平均年龄为58.95±8.45岁)完成了三年及以上随访。平均手术时间为169.60±41.21分钟,出血量为489.52±189.38ml。62名患者总共置入274枚椎弓根螺钉,其中置入L1椎弓根14枚(5.11%);置入L2椎弓根30枚(10.95%);置入L3椎弓根64枚(23.36%);置入L4椎弓根100枚(36.50%);置入L5椎弓根66枚(24.09%);根据Lothar Wiesner’s分类,11枚螺钉(4.01%)I度穿透骨皮质;2枚螺钉(0.73%)II度穿透骨皮质。轴位CT可见9处椎弓根螺钉穿透皮质,其中穿透椎弓根外侧壁6处(2.19%),5处I度穿透骨皮质,1处II度穿透骨皮质;穿透椎弓根内壁1处(0.36%),为I度穿透骨皮质;穿透椎体前壁3处(1.09%),其中2处I度穿透骨皮质,1处II度穿透骨皮质。矢状面CT可见6枚椎弓根螺钉穿透皮质,其中穿透椎体前端皮质3处(1.09%),这3处与在轴位CT所见为相同螺钉所致;穿透椎弓根皮质3处(1.09%)均为I度穿透骨皮质,其中穿透椎弓根上壁2处,穿透椎弓根下壁1处。L1-5除了L4椎体的︱β︱与︱α-β︱未见显著统计学差异,其余椎体的β与α-β、︱β︱与︱α-β︱比较均有明显统计学差异。患者的平均随访时间为46.03(36-60)个月。术前和术后及随访时JOA评分、ODI评分和VAS评分之间存在显著差异。通过JOA评分计算患者康复率为52.92%±19.10%。所有患者均未见神经损伤等相关表现。术后4例患者出现神经根支配区域皮肤感觉减退,其中3例患者在末次随访时完全恢复,1例末次随访时感觉减退未完全恢复,但较术前明显减轻。末次随访未见不融合、螺钉松动及断裂脱出。结论:1.C3-6椎体适于侧块螺钉的置入,而C7椎体为颈胸锥过度椎体,横突孔趋于消失,且更靠外侧,椎弓根宽大,建议行椎弓根螺钉内固定。腰椎椎弓根粗大,能满足较粗的椎弓根螺钉安全置入,腰椎上下关节突连线与椎体后缘几乎平行,可作为术中置钉选择角度的理想参照平面;2.该研究介绍的侧块螺钉置入方法是安全和易于理解、操作的。此种置入方法准确率较高,能有效的避免因个体差异、麻醉、肌肉等因素造成的螺钉置入不准确的问题。此技术有助于患者获得更好的临床疗效和更满意的神经功能恢复。本研究提出三个区域:绝对安全区域、相对安全区域和危险区域,用以评估侧块螺钉钉道;3.腰后路椎弓根螺钉应用广泛,置入方法多种多样,但神经血管损伤风险仍不可忽视。进钉点选取位于上关节突外缘,横突向下4 mm处,头尾角为上下关节突连线的垂线方向,外展角通过平行四边形法则确定。本研究介绍的置钉方法能有效的避免因个体差异、体位、麻醉等因素造成的螺钉置入不准确的问题。经术后CT评估,未发现神经血管损伤、螺钉松动、断裂及脱出。