颈椎椎弓根螺钉内固定技术的初步研究

颈椎椎弓根螺钉内固定技术的初步研究

脊柱内固定系统具有三柱稳定性。它被广泛应用于胸腰椎稳定性的重建。相关研究和技术相当成熟，具有明显的优越性。经颈椎弓根内固定系统具有其他颈椎内固定系统无法比拟的生物力学优越性和高融合率，同样具有广阔的应用前景，国内外均已有相关的研究和临床报道，但未见大规模病例，近年研究也逐渐减少。因颈椎椎弓根的解剖和毗邻关系复杂，使得在颈椎使用椎弓根螺钉的难度和危险性大大增加，限制其广泛推广。根据目前已有的实验与临床数据，成功的椎弓根螺钉固定由椎弓根进钉点的定位、三维平面内椎弓根螺钉置入角度、适当的螺钉直径与长度三方面决定。颈椎椎弓根螺钉内固定应强调个体化和精确量化，本研究初步探讨瞄准器的研制及在术中的引导作用。腰椎螺钉联合x线的实现方法标本的准备8具成人颈椎标本，由中山大学解剖教研室提供，男女不分，无明显的颈椎疾病，剔除肌肉组织，俯卧固定在预定的手术架上。从C3～C7经CT(PhilipsElscintCTTwinflash)在椎弓根最宽处扫描，计算出横断面上椎弓根在关节突上的投射角度及投射点；标本经X线双斜位片检查，计算出矢状面上椎弓根轴线的头/尾偏角度及在关节突上的投射点。椎弓根螺钉瞄准器的研制根据已有的中国人颈椎椎弓根投射角度的有关数据，研制出适合国人可精确三维调节的椎弓根螺钉瞄准器。瞄准器由固定框架、滑轨和两个瞄准装置组成。固定框架将瞄准器固定在手术床上，并且可随患者的体位进行高低调节；互相垂直的滑轨能满足两个瞄准装置的头尾左右移动；每一瞄准装置由两个相互垂直的量角器及一个导管组成，两个量角器能按某一立体角度要求调节并固定，如按某一椎弓根投射角内偏40°、头偏20°固定，连接在其中一个量角器上的长30mm、内径2.5mm、外径2.8mm的金属导管就能按此角度投射对准椎弓根螺钉定位点。为避免对X线的干扰,量角器与金属导管采用有机玻璃连接，在术中C臂X光机(PhilipsBV29)按内偏40°、头偏20°进行投射，有利于定位点及投射角度的进一步校正。如导管与实际椎弓根的投射点及立体投射角度一致，则C臂X光机上显示的图像为导管内径与椎弓根松质骨内径重叠。这样，金属导管就相当于一枚螺钉，按此节段的椎弓根立体投射角度固定在投射点处，C臂X光机按此立体角度透视证实后钻孔，探查椎弓根四壁后置钉（图1）。由于不同节段的椎弓根的投射角度不同，在C臂X光机一定角度的投射下，与此角度相对应的螺钉位于椎弓根内，而其他节段的螺钉则显示穿破椎弓根（图2）。分组置钉试验8具颈椎标本随机分成两组，每组4具，分别由两名熟练医师轮流置钉。第1组按照定位点及椎弓根在矢状面与横断面上的投射角度，象在腰椎一样手工置入椎弓根螺钉，第2组按照定位点及投射角度，采用瞄准器进行角度的精确调节、C臂X光机透视矫正后钻孔、探查、置钉。统计学处理差异性显示采用SPSS11.0软件进行不同节段的分组对比t检验，以明确瞄准器的应用能否提高置钉的准确率。两组侵犯临床表现比较椎弓根螺钉的整体准确率第1组C3～C7共40枚螺钉，13枚螺钉位于椎弓根内，9枚穿破椎弓根、但未侵犯临近结构，18枚有脊髓、神经根或椎动脉损伤；第2组C3～C7共40枚螺钉，36枚位于椎弓根内，4枚穿破椎弓根、但未侵犯临近结构。两组比较差异具有显著性（P<0.01）。不同节段的椎弓根螺钉准确率在C3节段，第1组4枚螺钉穿破椎弓根、未侵犯临近结构，3枚侵犯临近结构；第2组1枚螺钉穿破椎弓根、未侵犯临近结构。在C4节段，第1组2枚螺钉穿破椎弓根、未侵犯临近结构，4枚侵犯临近结构；第2组2枚螺钉穿破椎弓根、未侵犯临近结构。在C5节段，第1组1枚螺钉穿破椎弓根、未侵犯临近结构，4枚侵犯临近结构；第2组1枚螺钉穿破椎弓根、未侵犯临近结构。在C6节段，第1组2枚螺钉穿破椎弓根、未侵犯临近结构，4枚侵犯临近结构；第2组没有螺钉穿破椎弓根。在C7节段，第1组3枚螺钉侵犯临近结构；第2组没有螺钉穿破椎弓根。同一节段的椎弓根螺钉准确率两组比较差异具有显著性（P<0.01）。熟练程度的影响颈椎椎弓根螺钉内固定准确性椎弓根螺钉的位置按其与椎弓根侧壁与周围结构的关系分三级。0级螺钉位于椎弓根内，未穿出侧壁；Ⅰ级为螺钉穿出侧壁，但未损伤周围的重要结构；Ⅱ级为椎弓根螺钉穿出侧壁且损伤脊髓、神经根或椎动脉等重要结构。本研究瞄准器的置钉准确率为90%，无神经、脊髓及血管的损伤，与手工组32.5%相比能明显提高准确率。表明瞄准器的使用能提高置钉的准确率，但有潜在的危险，特别是C3～C5椎弓根较小，容易受侵犯。其原因可能是定位的问题，CT平扫与X线斜位片的综合分析本身存在数据处理与操作的误差，在实际定位与置钉时与操作者的熟练程度也有关系。国内外临床上的成功病例均有术中C臂引导，术中每例患者均要C臂监测下直接置钉是许多医师所不能接受的。椎板开窗探查的成功率也不理想，大范围的开窗探查则影响螺钉的稳定性。导航系统昂贵的价格不适合我国国情，希望能通过操作者坚实的解剖知识，熟练的操作技能与瞄准器的应用，将颈椎椎弓根螺钉内固定广泛推广于临床。颈椎椎弓根螺钉内固定推广存在的问题（1）按照成功椎弓根螺钉的定位点、置入角度及螺钉直径/长度这3个决定因素。首先考虑定位的问题，本研究标本的实际椎弓根轴线的内偏角度为40°～50°，采用个体化颈椎斜位片能明确判断螺钉是否穿破椎弓根，同样也能在初步定位后打钉前进一步明确其位置是否是椎弓根的投射点；同样椎板开窗椎弓根探查法进一步在直视下定位，有助于提高定位准确性。根据CT平扫及X线斜位片可明确椎弓根的内偏与头/尾偏角度，用瞄准器引导，可进一步提高置钉准确性，达到导航系统的疗效而避免其昂贵的费用，本研究表明有一定的科学性与可行性。（2）在基础研究向临床运用的过程中，考虑到CT扫描体位与手术体位的不同，颈椎骨性结构可能发生移动而影响准确性，两种体位不同对于置钉的影响差异有无显著性，本研究尚未进一步研究。理论上，如腰椎一样，颈椎椎弓根在关节突上的投射点不随体位改变；对于椎弓根在横断面上的内偏角度，正常人颈椎的旋转主要在寰枢关节，占整个头部最大旋转的60%，其余40%由其他椎间关节平均分配，下颈椎在横断面上投射角度受体位改变影响极小；椎弓根在矢状面上的投射角度受体