经椎弓根非解剖轴置钉:一种新的下颈椎椎弓根螺钉内固定技术
2021-05-29 文章来源:中国人民解放军陆军特色医学中心(大坪医院)骨科 作者: 王颖博 胡波 刘鹏 点击量:3147 我要说
来源:中国人民解放军陆军特色医学中心(大坪医院)骨科
作者:王颖博 胡波 刘鹏
引言:颈椎椎弓根螺钉(CPS)已被证明在机械强度方面优于其他颈椎后路器械[1,2],由于下颈椎椎弓根直径较小,椎弓根横断面角(PTA)远大于胸腰椎[3-5],加之颈后部丰富的肌肉等软组织对螺钉植入过程的干扰,下颈椎植入椎弓根螺钉存在较大难度,并更容易误入椎动脉孔[6]。为了克服上述CPS技术的困难,大坪医院骨科设计了一种将进钉点(EP)移位至比传统CPS手术更内侧的手术方案,使得螺钉可以通过椎弓根的非解剖轴(nAA)而不是解剖轴(AA)进行植入,将其命名为下颈椎非解剖轴椎弓根螺钉技术(nAA-CPS),同时将技术要点总结为“一个恒定不变的EP和两个寻找轨迹的直角”。该系列研究已在AO SPINE官方杂志Global Spine Journal在线发表。
影像学参数测量体系
本研究对下颈椎CPS的进钉点进行了全新设计并由此定义非解剖轴,并在此基础上制定了相关的影像学参数测量体系,图1为进钉点的设计过程:1A、在干燥的颈椎标本上标记EP:绿线是侧块的纵向中线(黑线勾勒出侧块的边界),红线是将侧块的上半部分一分为二的水平线。二者交点即为EP。1B、EP纵向坐标位于侧块宽度的中点(图为C5椎体的CT扫描横断面)。1C、EP水平坐标的确定(图为C5椎弓根旁正中矢状面):蓝线为椎弓根的上下边界,红线为矢状面上的椎弓根轴线。其中纵向坐标为主观设计,目的是内移EP,水平坐标为客观找到了椎弓根高度的中点。
图1:进钉点的设计
当EP确定后,在横断面的最窄处标记椎弓根的中点(图2A中M点),非解剖轴的定义为一条连接EP和椎弓根中点并延伸至椎体前缘的轴线(图2A)。图2B为椎体中线与AA(PTA)或nAA(nPTA)的夹角:橙色角(PTA)为椎体中线与椎弓根轴线投影的夹角,黄色角(nPTA)为椎体中线与nAA轴线投影的夹角, nPTA的内聚程度远小于PTA(表1,差异有显著统计学意义),另外nPTA在不同椎体之间的差异更小,在置钉时相互参照有更高的一致性(图3C)。
研究获得了61例患者的颈椎CT薄层扫描资料,排除了肿瘤(1例)、外伤(6例)和先天畸形(3例)。最终,51例患者的数据被纳入最终分析。51例患者(男27例,女24例,年龄24~65岁)中共计493个下颈椎椎弓根进入最终分析。
图2和表2汇总和解释了影像学测量的关键参数,除了PTA/nPTA,还包括解剖轴长度/非解剖轴长度(PAL/nPAL);矢状椎弓根螺钉深度比(S-DO)/水平位椎弓根螺钉深度比(T-DO):即椎体内椎弓根螺钉长度与椎体矢状长度的比值,椎体内螺钉投影宽度与椎体水平宽度一半的比值。这两个参数用于评估椎弓根螺钉在矢状面的合适深度和在冠状面的合适宽度,作为术中C臂透视螺钉位置的评估依据(图2C,2D);T-angle and S-angle: nAA与同侧EP和棘突根部连接线或侧块后表面与下位侧块后表面切线的夹角(图2E,2F),二者均接近直角)(图3A,3B)。
表1 影像学测量的参数汇总
图2:非解剖轴的定义及CT测量参数的示意图
表2 C3~C7节段的PAL/PTA和nPAL/nPTA的比较
干骨标本WORKSHOP
使用的三具干骨标本都是完整的骨骼,Workshop在手术室进行,标本以俯卧位被放置在泡沫垫上,泡沫垫上有相应的凹槽,标本头部和胸部被包裹在其中。为了模拟真实的颈椎后路手术过程,颈椎外侧结构被软垫覆盖,医生只能看到下颈椎(C3~C7)的后部结构,看不到椎弓根的侧向结构。对EP进行识别和标记,用高速磨钻在EP的皮质表面开孔,然后将手锥插入椎体,手锥方向即非解剖轴的轨迹,可以在矢状位及水平位两个方向以两个90度这种可量化的轨迹攻入(T-angle and S-angle)。通过大体观察和CT扫描评估nAA-CPS的位置。
图3:两个直角和nPTA/PTA节段间差异性
nAA-CPS的手术步骤和技术要点
本研究选择对21例患者施行了nAA-CPS。包括16例男性和5例女性,平均年龄50.1岁。共植入112枚螺钉。对该技术的安全性和准确性以及对软组织干扰较少的优点进行临床验证。手术步骤如图4所示,4A、选择侧块上半部的中心作为颈椎椎弓根螺钉经非解剖轴线置入的EP;4B和4C、在手术操作中我们用钳子持住一根直的钛棒作为参照寻找nAA,将它分别放置在EP与同侧和下位侧块表面以及同侧棘突根部连线的表面,两条虚线的延伸部之间的夹角是垂直的(S-angle and T-angle);4D、使用直径2mm的高速钻头穿透EP的皮质表面,并沿着上述设计的轨迹插入手锥,直到获得18mm至20mm的深度;4E和4F、通过探查管壁来确认钉道的完整性,如果没有发现破裂,则植入适当长度的直径为3.5mm的多轴螺钉。为了安全起见,尤其是对于C3~C5椎弓根来说,如术前CT测量椎弓根直径较小,应使用术中C臂透视进一步增加安全性和准确性。
由于性别、身高和个体差异等因素,根据参照系的固定值选择EP具有挑战性,并且可能不适用于所有人。因此很多徒手技术直接寻找椎弓根入口,然而为了显露椎弓根入口的髓腔,磨去的侧块骨质损失一部分骨量并相对地降低了螺钉的骨界面强度,当CPS植入失败时,由于侧块的破坏可能会失去使用侧块螺钉内固定的机会。nAA-CPS的EP始终位于侧块上半部分的中心,这为 nAA-CPS提供了一个恒定不变的EP,通过临近结构的两个确定轨迹的直角,可以比较精确地确定EP和nAA的关系,在不破坏侧块结构的同时使得CPS可以沿着nAA正确的置入螺钉(图5A-5E),同时保留了侧块的外侧部分的完整。
图4:手术步骤图
螺钉准确度根据椎弓根穿孔分级系统进行评定[7],如图5所示,5A-5E、 0级:螺钉位于椎弓根内;5F、3枚左侧椎弓根螺钉有不同的穿孔率,1级:穿孔小于螺钉直径的25%,2级:穿孔在螺钉直径的25%~50%之间,3级:穿孔>螺钉直径的50%。112枚螺钉中0级78枚(69.64%),1级24枚(21.43%),2级4枚(3.57%),3级6枚(5.36%)。总体位置正确率(0、1级)为91.07%(102/112),错位率为8.93%(10/112) (表3)。穿孔方向内侧和外侧各5枚,未发生与椎弓根螺钉直接相关的严重神经血管并发症。
图5:椎弓根螺钉准确性分级
表3:椎弓根穿孔分级系统
小结:总结本次研究,我们提出的“一个恒定不变的EP和两个寻找轨迹的直角”的操作方案,在手术中可以减少肌肉组织的阻挡,按照术前计划准确实施nAA-CPS,其安全性和准确性与传统CPS的文献报道基本一致[8-12]。通过椎弓根轴线的内移,位置不良的螺钉穿破椎弓根内外壁的几率似乎是对等的,这与解剖轴椎弓根置钉方式更容易进入椎动脉孔不同。即使椎弓根螺钉制备失败,侧块的外侧半部分也是完整的,这意味着从CPS改为侧块螺钉是可行的。由于nAA-CPS的椎体内聚较小,椎弓根螺钉尖端不会影响前方椎体次全切除和前路内固定。
文章来源:
1:https://doi.org/10.1177/2192568221996310。
2:https://doi.org/10.1177/21925682211015649。
参考文献
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作者简介
王颖博
• 中国人民解放军陆军特色医学中心(大坪医院)骨科,副主任医师,硕士
• 主持省部级课题1项,以第一作者和通讯作者发表论文11篇,其中SCI论著2篇,中文核心期刊9篇,获实用新型专利2项,参编专著1部。现任中国中医药促进会机器人专业委员会委员
• 专注于脊柱外科相关疾病的诊疗,对各种脊柱疾病如严重脊柱创伤、脊柱退变性疾病、脊柱肿瘤、骨质疏松等治疗有较为丰富的经验。熟练显微镜辅助下脊柱手术,熟练掌握上颈椎、下颈椎、胸腰椎各种内固定及经皮内固定技术
胡波
• 中国人民解放军陆军特色医学中心(大坪医院)骨科,主任医师
• 专注于脊柱外科相关疾病的诊疗,以第一作者和通讯作者发表中英文论文15篇,参与省部级课题1项,参编专著1部
• 擅长各类颈椎病、颈椎管狭窄、腰椎间盘突出症、腰椎管狭窄症、腰椎滑脱、椎管内肿瘤等的外科治疗及骨质疏松的综合治疗,在复杂脊柱创伤、颈椎及颅颈交界区、脊柱肿瘤及脊柱畸形等领域有一定造诣
刘鹏
• 中国人民解放军陆军特色医学中心(大坪医院)骨科主任,外科学与野战外科学教研室主任,副主任医师,副教授,医学博士,博士研究生导师
• 现任中华医学会创伤学分会委员、全军骨科专业委员会委员、全军骨科青年委员会副主任委员、重庆市医学会骨科学分会副主任委员、重庆市医学会骨质疏松与骨矿盐疾病专业委员会委员。任《创伤外科杂志》副主编、《中华创伤杂志(英文版)》《局解手术学杂志》等多本杂志编委,国家自然科学基金评审专家
• 脊柱运动学与脊柱生物力学专家。获得国家自然科学基金面上项目资助2项,卫生部课题2项,全军课题4项,国家重点实验室课题1项。获重庆市科技进步一等奖1项。从事脊柱疾病与骨质疏松症的临床与科研工作25年,擅长显微镜下脊柱手术、椎管内肿瘤、颈椎及颅颈交界区、脊柱运动保留手术。研究成果发表在JBMR,Spine,J Biomechnics等相关国际著名期刊