此文章已發(fā)表在中華骨科雜志，2011年第9期

胸腰椎爆裂性骨折是最常見的脊柱損傷^[1]，應用短節(jié)段椎弓根螺釘內固定技術治療該類損傷可提供即刻穩(wěn)定和較好臨床療效^[2]。但由于椎體復位后形成椎體內間隙蛋殼樣改變^[3],使前中柱喪失結構上的完整性,后期易發(fā)生復位丟失、進行性后凸畸形、腰背部疼痛、內固定失效但近年來。Alvine^[4]報告短節(jié)段椎弓根螺釘固定治療不穩(wěn)定型胸腰椎骨折，平均隨訪1年時39%的病例發(fā)生內固定裝置斷裂。在Tezeren和Kuru^[5]的報道中，失敗率甚至達到了55%。采用植骨方法充填復位后椎體前、中柱的空腔從而獲得前、中柱的生物力學穩(wěn)定，理論上被認為能有效的預防并發(fā)癥發(fā)生。我們采用短節(jié)段椎弓根固定結合注射型硫酸鈣（Calcium Sulfate Cement，CSC）椎體增強術治療胸腰椎爆裂性骨折，對其中有完整隨訪資料的病例進行分析，探討其實際臨床療效。

資料與方法

一、一般資料

    2006年11月至2009年9月采用短節(jié)段椎弓根固定結合注射型硫酸鈣（Calcium Sulfate Cement，CSC）椎體成形術治療胸腰椎爆裂性骨折45例，其中37例獲得平均19個月（14~37月）以上隨訪。男21例，女16例；年齡39～60歲，平均 47.3歲。均為單椎體爆裂性骨折，骨折節(jié)段T₁₁ 2例、T₁₂ 14例、L₁ 16例、L₂ 5例；按AO分型A3.1型21例、A3.2型5例、A3.3型11例。神經功能Frankel分級C級4例、D級12例、E級21例。   

二、手術方法

全麻，俯臥位，腹部懸空。以“C”型臂X線機透視定位骨折平面，進行體位復位。取后正中切口，顯露傷椎及其上、下椎椎板和關節(jié)突關節(jié)，在傷椎上、下椎體植入椎弓根螺釘。椎弓根螺釘植入成功后安裝固定棒，再次撐開復位，鎖緊一側固定棒，并將另一側固定棒拆除。對術前有神經癥狀或CT提示椎管內占位超過30%的患者行全椎板減壓，探查椎管內有無骨折塊占位。

在未安裝固定棒側進行傷椎椎弓根穿刺，依據“C”型臂X線監(jiān)視情況調整穿刺針方向，進入復位后的椎體空腔。對復位不滿意患者擴大穿刺孔，伸入反向刮匙利用推頂技術對塌陷的椎體終板進行復位。拔出穿刺針芯，以負壓吸引器將椎體內積血吸出，將攪拌好的CSC（MIIG?X3 HiVisc，Wright公司，美國）注射入椎體內。此時需反復進行X線透視，控制注入量并防止CSC滲漏進入椎管或椎旁。對于行椎板減壓患者，在結束手術前再次檢查椎管內是否有滲漏。切口常規(guī)留置閉式引流管，關閉切口。

三、術后處理

    術后常規(guī)預防感染治療3-5d，48-72h拔除引流后進行床上腰背肌功能鍛煉。術后4周佩帶腰托下地活動，加大鍛煉強度及幅度，12周復查后去腰托活動。術后10-12個月取出內固定。

四、隨訪及評估方法

術中記錄手術時間、術中出血量及傷椎注射CSC量。術后觀察下地活動時間、神經功能分級及術后并發(fā)癥、二次手術取內固定時間。術后12個月隨訪時行疼痛視覺模擬評分(visual analogue score，VAS)及Oswestry功能障礙指數 (Oswestry disability index, ODI)評估。

術后1月、三月、6月及末次隨訪攝X線片或CT檢查，觀察傷椎骨折愈合、CSC吸收情況。測量矢狀面Cobb角（傷椎上位椎體上終板與下位椎體下終板直線延長線的交角）及前緣高度比（傷椎前緣高度與上、下鄰椎前緣高度平均值的比值）。

內固定失敗的標準為術后X線片顯示內固定裝置斷裂或松動，或椎體高度再丟失（后凸角增加大于10°）^[6]。

五、統(tǒng)計學處理

 采用SPSS 13.0（SPSS公司，美國）統(tǒng)計學軟件進行統(tǒng)計學處理。觀察指標為前緣高度比及矢狀面cobb角，行單因素方差分析，術后各組與術前比較采用Dunnett-t檢驗，檢驗水準α取雙側0.01。

結    果

一、手術一般情況

手術時間75~180min，平均（106±40）min；術中失血量150~800ml，平均（330±137）ml；注入CSC2~8ml，平均4.8ml；用于準備及注射CSC的時間為6-10min。注射過程中無血壓及血氧明顯下降或其他需要干預情況發(fā)生。

二、術后并發(fā)癥

術后影像學檢查證實3例CSC外滲，其中2例發(fā)生椎體前外側滲漏，1例發(fā)生椎管內滲漏（圖1）。無神經癥狀加重，隨訪過程中CSC均被發(fā)現(xiàn)吸收，無異位骨化形成。術后淺表傷口愈合不良3例，經細菌培養(yǎng)均為條件致病菌，1例經清創(chuàng)縫合后愈合，2例經換藥后愈合。

圖1 男，39歲，L₁爆裂性骨折a、b 術后三天CT檢查證實發(fā)生CSC椎管內滲漏，無神經癥狀  c 、d-術后1年CT復查椎體內及椎管內CSC全部吸收，椎管內無骨化，椎體內骨小梁連續(xù)，無空腔形成

Figure 1. A 39-year-old man with the L₁ burst fracture caused by a traffic accident.  a b The leakage of CSC was observed post-operation from CT image. c d The CSC was completely absorbed after 1 year and no ossification in the spinal canal was observed. Bone trabeculae of vertebrae were continuous and no cavity was formed.

三、術后功能評價

術后無一例患者出現(xiàn)神經功能損害加重，術前有神經功能不完全損害的16例中12例獲得完全恢復（表1）。VSA評分平均1.2分，ODI評分平均20.4%。

表1   37例患者手術前后神經功能Frankle分級比較（例）

Tab.1 The Frankel grading system of 37 patients (cases)

四、影像學評價

骨折骨性愈合時間12-20周，平均13.4周。術后8周開始出現(xiàn)CSC吸收現(xiàn)象，12-20周完全吸收，平均14.6周。二次手術取出內固定28例，取出時間為術后10-18個月，平均12.8個月。無一例發(fā)生內固定斷裂、松動，無后凸畸形丟失大于10°病例(圖2)。術后椎體前緣高度比及矢狀面cobb角明顯恢復，術后椎體前緣高度及矢狀面cobb角維持滿意，分別丟失3.11%及2,80°。統(tǒng)計結果具體見表-2。

表2  37例患者手術前后的影像學測量結果（ ±s）

Tab. 2 Radiographic measurement of the injury segment（ ±s）

注：*與術前比較，P<0.01；#與術前比較，P<0.01

圖2 男，45歲，重物砸傷致L1爆裂性骨折，F(xiàn)rankle分級D級. a 術前X線側位片示骨折為AO分型A3.1型，前緣高度比49.85％，矢狀面Cobb角35°  b  術后側位X線片示骨折復位，前緣高度比97.50％，CSC在復位后的椎體孔隙內充分填充，矢狀面Cobb角7°  c  術后3個月X線側位片示前緣高度比94.44%，后凸畸形角9°，椎體內CSC部分吸收  d  術后5個月X線側位片示前緣高度比93.65%，矢狀面Cobb角9°，椎體內CSC完全吸收 e 術后14個月內固定取出后側位X線片示前緣高度比93.12%，矢狀面Cobb角9° f 術前CT示椎體前、中、后柱受累，椎管內占位42%  g 術后1周CT示CSC在復位后的椎體孔隙內充分填充  h 術后5個月CT示CSC完全吸收，骨小梁形成

Figure 2.  A 45-year-old man with neurologically incomplete injury Frankle grade D of L1 burst fracture after a high energy crash.     A  Lateral radiograph ,The anterior vertebral body height was 49.85% and sagittal cobb^’s angle was 35°  B Postoperative lateral radiograph. The fraction of injury vertebrae was reduced and the anterior vertebral body height was 97.5% and sagittal cobb^’s angle was 7°. The cavity of related vertebrae was full filled by CSC  C  Lateral radiograph after following up 3 months. The anterior vertebral body height was 94.44% and sagittal cobb^’s angle was 9°. The CSC of related vertebrae was partly absorbed  D Lateral radiograph after following up 5 months. The anterior vertebral body height was 93.65% and sagittal cobb^’s angle was 9°. The CSC of related vertebrae was completely absorbed  E  The internal fixation was removed after 14 months. The anterior vertebral body height was 93.12% and sagittal cobb^’s angle was 9° F  CT on admission. Anterior column and middle column was involved and intracanal fracture fragments accounts for 42%  G  Postoperative computer tomography  H  CT after following up 5 months. The CSC of related vertebrae was completely absorbed. Bone trabeculae of vertebrae was continuous and no cavity was formed.

討    論

胸腰椎爆裂性骨折多為垂直壓縮暴力作用下椎體結構破壞，骨折塊向四周分散，椎體后壁破裂，骨折塊突入椎管，脊柱的穩(wěn)定性遭受破壞。生物力學實驗結果表明，如果前、中柱損傷，將導致椎體70%的屈曲及旋轉剛度喪失^[7]，需通過手術恢復脊柱的序列及穩(wěn)定性。對于不穩(wěn)定脊柱骨折采取切開復位內固定已不再爭議，但對于胸腰椎爆裂性骨折的手術方式仍有較多爭議。

一、短節(jié)段椎弓根螺釘固定的優(yōu)缺點

上個世紀60年代后期基于椎弓根螺釘固定技術的出現(xiàn)，尤其是DICK為代表的螺桿系統(tǒng)使得后路矯形技術體現(xiàn)了三維復位和固定的概念，短節(jié)段椎弓根螺釘內固定（short-segment pedicle instrumentation，SSPI）在臨床廣泛開展。但近年來，后路短節(jié)段椎弓根螺釘內固定手術患者的內固定松動、斷裂、椎體高度再丟失導致脊柱局部畸形等并發(fā)癥的報道越來越多^[4,5]。大多數學者認為是由于椎弓根釘利用前、后縱韌帶和椎間盤纖維環(huán)的牽拉復位，雖能基本恢復傷椎的高度及外形，但對椎體內部松質骨的復位作用卻十分微弱，導致椎體內部的骨缺損。實驗證實在對椎弓根釘復位后的椎體行CT掃描發(fā)現(xiàn)，在椎體的內部，特別是椎弓根層面的椎體前部依然存在骨缺損區(qū)^[3]。椎體的骨缺損導致椎體的生物力學的不穩(wěn)定，并引起復位后的椎體高度不斷丟失，后者又加重前者，這一互相促進的過程最終引起椎體的后凸畸形加重及內固定裝置發(fā)生疲勞性斷裂。因此在理論上利用CSC進行傷椎骨缺損區(qū)植骨填充，恢復其結構的連續(xù)性及完整性，恢復傷椎前、中柱的生物力學穩(wěn)定性，降低內固定物的應力負荷能夠預防并發(fā)癥發(fā)生。

二、椎體增強術在臨床上運用

自1986年Daniaux首次報道自體松質骨椎體增強術治療胸腰椎骨折患者后，該技術曾被廣泛應用，而Verlaan等^[9]進行了系統(tǒng)性回顧分析后，發(fā)現(xiàn)術中采用松質骨椎體增強術的患者在隨訪結束時的Cobb角矯正度數的丟失要大于未采用松質骨椎體增強術的患者。相關解釋是在實施松質骨椎體增強術時，植入椎體空腔的松質骨由于內固定物的應力遮擋，長期缺乏應力刺激，成骨作用微弱，無法真正起到骨性支撐作用。Cho^[10]報道運用聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate, PMMA)椎體增強結合椎弓根螺釘固定術治療胸腰椎爆裂骨折，但是由于PMMA的不可吸收性，將其應用于非骨質疏松性椎體骨折導致很大的爭議。隨著生物材料的不斷開發(fā)，臨床上開始使用自固化磷酸鈣骨水泥(calcium phosphate cement, CPC)、自固化硫酸鈣骨水泥(CSC)作為椎體增強材料，這類材料可降解，固化時不產生高溫，并且具有骨傳導及骨誘導、其生物降解速度與成骨活性相協(xié)調特性，因此得到廣泛使用，獲得良好的療效^[11]。

本組病例中使用的椎體增強材料系美國Wright公司生產的MIIG?X3高強度微創(chuàng)注射型硫酸鈣，具有固化過程中放熱少（低于30度），術中固化時間可控制及強度高等優(yōu)點。本研究發(fā)現(xiàn)，術中注射CSC操作時間充足，無注射時發(fā)生固化，操作簡單方便，注射過程中無血壓及血氧飽和度下降等并發(fā)癥，術后無神經癥狀加重病例。在術后3個月時，CSC在X線片上即開始出現(xiàn)明顯吸收征象，5個月時CSC已基本吸收完全，CT復查顯示椎體內無明顯空腔形成，CSC充填區(qū)被新生骨替代，骨小梁形成。這和體外動物實驗結果基本一致，動物實驗表明CSC可在缺損區(qū)快速硬化，局部形成弱酸性生物環(huán)境，吸引破骨細胞吸收CaSO₄，成骨細胞則吸附在CaSO₄ 晶體上，有利于血管和成骨細胞的長入，13周左右完全生物降解，新骨長入。通過體外生物力學實驗得出，CSC可恢復至椎體強度至損傷前水平108％，但僅能恢復完整椎體46％的剛度，故需要通過椎弓根螺釘系統(tǒng)提供而外的剛度^[12,13]。本組病例通過椎弓根螺釘內固定對中、后柱提供有效固定，輔以CSC對前、中柱進行臨時固定，待成骨作用誘導新骨生成后，由新生骨代替CSC機械支撐作用，從而避免骨折愈合過程中，由于前柱機械強度不足引起的椎體復位的丟失與后凸畸形的增加。隨訪發(fā)現(xiàn)，無內固定松動失敗病例，術后患者的椎體前緣高度無明顯丟失，無進行行后凸畸形加重，患者功能恢復滿意。

三、CSC椎管內滲漏的預防

本組病例共發(fā)生3例CSC的外滲，其中1例為椎管內， 2例為椎體外，經過隨訪未發(fā)現(xiàn)造成相應的臨床神經卡壓癥狀，外滲的CSC在隨訪中均發(fā)現(xiàn)被完全吸收，局部無骨化物形成（圖1）。椎管內外滲病例根據CT平掃分析，滲漏是沿穿刺孔道通過椎弓根滲漏入椎管內。我們認為使用CSC作為椎體增強材料需注意：1、術前應將CSC保存于低溫狀態(tài)，可延長其固化時間，保證有足夠的操作時間；2、注意CSC調制時的粘稠度，粘稠度低容易造成CSC外滲，高粘稠度的CSC又不利于在傷椎椎體內廣泛填充；3、在注射CSC前應將骨折復位并鎖緊固定一側固定棒來維持復位，將CSC注射到椎體骨質缺損處，以降低注射壓力，避免過快過量注射CSC；4、注射時要不斷透視，動態(tài)觀察CSC流動方向，一旦發(fā)現(xiàn)CSC達到椎體邊緣，特別是椎體后緣需停止注射；5、如行椎管減壓，CSC注射結束后再次探查椎管，確定椎管內無CSC外滲。

總之，我們通過對37例胸腰椎骨折進行椎弓根螺釘復位結合CSC固定術的療效分析認為，CSC具有良好的生物相容性，可吸收性，以及骨誘導、骨傳導性能，聯(lián)合椎弓根螺釘內固定治療胸腰椎爆裂性骨折操作簡單、不增加手術創(chuàng)傷、手術安全、療效滿意，為臨床治療胸腰椎爆裂性骨折提供一種可選擇的方法。

參考文獻

[1] 程黎明, 曾至立, 楊志勇,等. 脊柱脊髓損傷流行病學特點分析和手術療效探討. 中華創(chuàng)傷骨科雜志, 2008, 10(3): 245-248.
[2] Parker JW, Lane JR, Karaikovic EE, et al. Successful short-segment instrumentation and fusion for thoracolumbar spine fractures: a consecutive 41/2-year series. Spine, 2000, 25(9): 1157-1170

[3] 劉團江，郝定均，王曉東，等. 胸腰段骨折椎弓根釘復位固定術后骨缺損的CT研究. 中國矯形外科雜志, 2003, 11(10): 706-707.

[4] Alvine GF, Swain JM, Asher MA, et al. Treatment of thoracolumbar burst fractures with variable screw placement or isola instrumentation and arthrodesis: case series and literature review. J Spinal Disord Tech, 2004, 17(4): 251- 264.
[5] Tezeren G, Kuru I. Posterior fixation of thoracolumbar burst fracture short-segment pedicle fixation versus long-segment instrumentation. Spine Disord Tech, 2005, 18(6): 485- 488.

[6] M Altay, B Ozkurt, CN Aktekin,et al.Treatment of unstable thoracolumbar junction burst fractures with short- or long-segment posterior fixation in magerl type a fractures. Eur Spine J. 2007 ; 16(8): 1145–1155.

[7] Haher TR, Felmy W, Baruch H, et al. The contribution of the three columns of the spine to rotational stability: a biomechanical model. Spine, 1989; 14(7): 663-669.

[8] Danisa OA, Shaffrey CI, Jane JA, et al. Surgical approaches for the correction of unstable thoracolumbar burst fractures: a retospective analysis of treatment outcome. J Neurosurg, 1995; 83(6): 977-983.

[9] Verlaan JJ, Diekerhof CH, Buskens E, et al. Surgical treatment of traumatic fractures of the thoracic and lumbar spine: a systematic review of the literature on techniques, complications, and outcome.Spine. 2004 ; 29(7): 803-814.

[10] Cho DY, Lee WY, Sheu PC. Treatment of thoracolumbar burst fractures with polymethyl methacrylate vertebroplasty and short – segment pedicle screw fixation. Neurosurgery, 2003; 53(6): 1354-1360.

[11] Verlaan JJ, Dhert WJ, Verbout AJ, et al. Balloon vertebroplasty in combination with pedicle screw instrumentation: a novel technique to treat thoracic and lumbar burst fractures. Spine, 2005; 30(3): E73-79.

[12] Perry A, Mahar A, Massie J, et al. Biomechanical evaluation of kyphoplasty with calcium sulfate cement in a cadaveric osteroporotic vertebral compression fracture model. Spine J, 2005; 5(5): 489-93.

[13] Wu XT, Jiang XJ, Zhang SD, et al. Biomechanical evaluation of vertebroplasty using calcium sulfate cement for thoracolumbar burst fractures. Chin J Traumatol, 2007; 10(6): 327-33.