下頸椎后路內固定方式的研究進展

王衛忠 王靖 蔣毅*

在三柱脊柱創傷模型中，不穩定被定義為下頸椎三柱中的兩柱及以上的損傷。頸椎具有正常的前凸曲線，比胸椎和腰椎有更大的活動性，更容易發生退行性和創傷性疾??；各種原因引起的頸椎疾病和下頸椎不穩，常需要行頸椎內固定治療，堅固的內固定具有可早期活動、愈合更快以及融合率增加的優點［1］。頸椎前路固定技術要求暴露廣泛，解剖復雜，相較于后路固定技術有更高的鋼板螺釘松動風險［2］，頸椎后路內固定是臨床上常用的固定技術。

1 后路內固定術的歷史進展

早期放置自體骨移植的頸椎后路非固定融合術雖能完成融合，但不適用于不穩定的脊柱損傷，因其不能立即穩定脊柱，術后需要長期臥床休息和佩戴支具，現已較少使用。最早頸椎后路內固定是基于鋼絲技術，但這項技術需要完整的后骨環，只能恢復后張力帶而不能立即提供穩定。鋼絲只能提供屈曲的穩定性，當脊柱受到伸展、側彎或旋轉的力時，無法進行有效的固定，現主要用于脊柱尺寸非常小的兒童和一些無法進行螺釘固定的搶救病例中。相較于傳統的鋼絲、Luque 棒和環等固定技術，目前下頸椎后路內固定技術主要采用生物力學強度更高的螺釘-棒結構，這通常具有更高的融合率，可更早進行術后活動和康復，并最終獲得更好的臨床效果。下頸椎后路最常用的螺釘固定技術包括側塊螺釘、椎弓根螺釘、椎板內螺釘、小關節螺釘和椎間孔螺釘，每一個內固定方式均有自己的優勢和劣勢。

2 側塊螺釘（lateral mass screws，LMS）技術

2.1 解剖學特點 頸椎側塊由上關節突和下關節突以及中間的峽部組成，下頸椎側塊在解剖學上具有相似的特征，位于椎管的外側、椎弓根的后外側、椎板的前外側以及橫突的正后方［3］，此區域的骨量較大，可為下頸椎不穩的患者進行強有力的后路固定。

2.2 置釘技術 Roy-Camille 在20 世紀60 年代首次提出了側塊螺釘技術，隨后由Louis 和Magerl 發展［4］，最近由Anderson和Ebraheim 進行推廣［5］。早期該技術的側塊螺釘通過鋼板置入，無法適應異常的脊柱解剖并可能導致醫源性的椎間孔狹窄。目前，可延展的棒已取代鋼板，并能夠精確的放置螺釘，施加壓力、牽引力或側向旋轉力來矯正畸形。不同的側塊螺釘技術主要的區別在于螺釘的進釘點和螺釘在側塊中的軌跡不同，見表1。

表1 不同頸椎側塊螺釘內固定技術的比較

理想的側塊螺釘置入軌跡應該提供恰當的穩定性和拔出阻力，同時將并發癥保持在最小、具有更長的螺釘置釘安全長度以及進行雙皮質固定［6］。由于術中發生側塊骨折的風險，側塊螺釘的直徑通常限制在4.0 mm 以內，Roy-Camill 技術的螺釘長度通常為14 mm，而Magerl 技術的螺釘長度為18 mm；Roy-Camille 技術有較低的神經根損傷風險，更大的小關節穿透風險，而Magerl 技術有較低的小關節穿透風險。Nazarian and Louis 技術直接垂直于側塊表面進釘，徒手操作時較容易，但當螺釘較長時可能會損傷椎動脈；Riew 技術以側塊的上角和外角作為操作的解剖標記，置釘的難度較低，但當C6 和C7棘突突出時會阻礙置釘的外傾角度。使用垂直軌跡的技術插入的螺釘比以斜方向插入的螺釘長度更短，關節斷裂的風險隨著向頭傾角增加而降低［7］。以上所有技術均需要三維定位，有時難以在術中進行評估而可能導致軌跡發生改變造成神經血管損傷，徒手角度置釘的可靠性仍未得到充分的研究［8］。

2.3 優勢與局限性 側塊螺釘技術相關的并發癥非常罕見，常見的并發癥包括螺釘的松動和拔出（＜1%［9］）；側塊螺釘的穿孔可導致脊髓、椎動脈（極其罕見）、神經和小關節損傷；由于側塊螺釘置釘方向與脊髓相反，損傷脊髓的風險較低；當插入較長螺釘時可導致側塊的皮質破裂而繼發神經損傷。相較于椎弓根螺釘固定技術，側塊螺釘固定技術具有較高的安全性且致命性的并發癥發生率較低，對術者的技術水平要求較低，但側塊螺釘的生物力學強度較椎弓根螺釘低，對于骨質疏松患者可能無法提供足夠的固定強度且螺釘的松動率更高［10］。側塊螺釘技術固定時需要側塊的結構完整，任何原因破壞側塊完整性都是此項技術的禁忌癥。此外，側塊螺釘在三柱骨折等嚴重不穩定的情況下效果不佳，可能需要額外的前路融合來增強。

3 椎弓根螺釘（pedicle screws，PS）技術

3.1 置釘技術 椎弓根螺釘是腰椎和胸椎后路固定的黃金標準，但它們在頸椎中并不常用。ABUMI 等［15］于1994 年首次在下頸椎引入椎弓根螺釘內固定技術，置釘點位于側塊中點稍外側，上位椎體下關節突下緣稍下方，內傾25°～45°，平行與上下小關節面。由于C3～C7 內側椎弓根的內側皮質較厚并且內側與脊髓間有一定的空隙，因此置釘時要寧內勿外以增加固定強度和防止椎動脈損傷。在下頸椎中，由于C7 的椎弓根尺寸較大，以及大多數患者在C7 橫突孔內缺少椎動脈，因此在C7 椎弓根螺釘常用。

3.2 解剖學研究 頸椎椎弓根直徑小，內傾角較大，外側皮質薄，對于術者的技術要求較高，并發癥主要包括椎動脈、脊髓和神經根的損傷。椎弓根螺釘從側方穿孔會使橫突孔破裂從而導致椎動脈損傷；向上或向下穿孔則侵犯椎間孔從而可能導致神經根損傷；螺釘向內側穿孔會導致脊髓的損傷。HEY 等［16］在放置107 枚頸椎椎弓根螺釘后發現椎弓根外側壁穿孔為31 例（29.0%），明顯高于椎弓根內側壁穿孔2 例（1.9%），未發現椎弓根上下壁的穿孔，可能是由于椎弓根上下側皮質厚度大于內外側皮質厚度［17］，使其不易穿孔破裂。一項尸體研究［18］表明C3 穿孔率（21%）最高，隨后的每個節段的穿孔率均在下降（C6 和C7 為4%）。盡管椎弓根穿孔的發生率較高，但神經血管損傷的發生率低，這可能與其解剖學特征有關：椎動脈平均只占橫突孔的35%且椎動脈至椎弓根外側壁的距離從C2 至C7 是依次遞增的；椎弓根上緣距其上位神經根為1.18～1.40 mm，從C3 至C7 逐漸增大［19］，比起較高椎體節段椎弓根螺釘，較低節段椎弓根螺釘更不易造成神經損傷。

3.3 輔助置釘 術前仔細評估影像圖像，檢查每個椎體和側塊的形態有助于減少并發癥；CT 輔助置釘技術是目前公認的提高頸椎椎弓根螺釘的準確性和安全性最好的方法［20］；BILHAR 等［21］發現計算機輔助導航技術將椎弓根螺釘插入胸椎與透視引導的準確性是一致的，且視覺圖像導航具有省時、無輻射等優點。即使椎弓根解剖結構及毗鄰關系復雜，該項技術具有高風險性，但其仍具有生物力學優勢。

3.4 椎弓根螺釘的優勢 對于嚴重的頸椎不穩或骨質疏松患者，側塊螺釘無法提供足夠的穩定性；或者頸椎側塊結構缺失時無法行側塊螺釘固定可考慮椎弓根螺釘。生物力學研究表明：與側塊螺釘相比，椎弓根螺釘具有更好的固定效果，拔出強度是側塊螺釘的2～3 倍［22］。陳希等［23］比較了側塊螺釘和椎弓根螺釘的直接拔出力，其中前者為（305.71±11.63）N，后者為（635.67±22.82）N；DUFF 等［24］證明下頸椎椎弓根的螺釘-棒結構甚至可以與360°脊柱重建相媲美。在某些類型的患者中如脊柱關節病、關節炎、轉移性腫瘤、創傷、側塊缺失、后凸畸形，椎弓根螺釘能提供更高的融合率；同時，椎弓根螺釘固定在降低椎間盤壓力和頸椎軸向負荷比側塊螺釘固定更有效［25］。

4 椎間孔螺釘（paravertebral foramen screws，PVFS）技術

4.1 置釘技術 椎間孔螺釘技術是MAKI 等［26］于2014 年提出的一項新的下頸椎后路內固定技術，可作為側塊螺釘置釘失敗的一種補救措施。進釘點定位于側塊后表面中垂線與頭側相鄰椎體同側下關節突交點內側1 mm 處，內傾20°～25°，其理想軌跡是螺釘的尖端剛接觸到橫突孔的皮質。椎間孔螺釘尺寸為4.5 mm×12 mm，被認為足夠短而不至于損傷橫突孔和椎動脈，同時由于更長的直徑而具有更強的拔出強度。

4.2 解剖學研究 陳希等［27］對頸椎椎間孔螺釘、椎弓根螺釘與側塊螺釘釘道的影像學測量顯示椎間孔螺釘總體最適釘道長度在C3～C7 節段為9.10～10.65 mm，均短于側塊螺釘和椎弓根螺釘（P＜0.05），總體最適進釘內傾角在C3～C7 節段為21.12°～27.54°，均小于椎弓根螺釘（P＜0.05），椎間孔螺釘具有較大的進針安全角度范圍。側塊解剖學研究表明在C3～C6 椎孔位于頸椎椎體后壁前1～2 mm 處［28］，頸椎椎體后壁在側位片上是一個非常重要的解剖標志，置釘時椎間孔螺釘頭端在側位片上越過頸椎椎體后壁，則發生橫突孔穿孔的概率升高，反之則發生椎孔穿孔的概率升高；TOMOAKI 等［29］對46 例行頸椎手術患者行94 枚椎間孔螺釘置入，發現有5枚（5.3%）發生橫突孔穿孔，高于側塊螺釘1.9%［30］的橫突孔穿孔比例，但均未發生血管神經并發癥；該學者認為在術中難以完全準確地將椎間孔螺釘的入口點和軌跡與術前CT圖像規劃的理想軌跡相匹配，且術中難以在透視圖像上識別橫突孔的后緣，因此椎間孔螺釘被認為安全性不如側塊螺釘，但上述研究病例數較少，仍需大樣本、多中心、高質量的研究進一步證實。

4.3 生物力學研究 MAKI 等［26］在尸體標本上比較了椎間孔螺釘和側塊螺釘的生物力學強度，其中前者的直接拔出力為（234±114）N，后者的直接拔出力（158±91）N；比較側塊螺釘置釘失敗后行椎間孔螺釘和側塊螺釘的生物力學強度，前者的直接拔出力為（195±125）N，前者的直接拔出強度比后者大，但差異不明顯；在最初的應用中，椎間孔螺釘比側塊螺釘提供更強的固定效果，而作為側塊螺絲置釘失敗的補救措施時，椎間孔螺釘與側塊螺釘的固定效果相當。國內學者陳希等［23］也比較了頸椎椎間孔螺釘、側塊螺釘及椎弓根螺釘的生物力學強度，椎間孔螺釘的直接拔出力為（327.10±17.07）N，側塊螺釘為（305.71±11.63）N，椎弓根螺釘為（635.67±22.82）N。椎間孔螺釘的殘余拔出力為（265.62±18.19）N，側塊螺釘的殘余拔出力為（192.80±17.10）N，椎弓根螺釘的殘余拔出力為（494.89±41.79）N。椎間孔螺釘的直接拔出力略高于側塊螺釘，殘余拔出力明顯高于側塊螺釘，抗疲勞性能與椎弓根螺釘相近并明顯優于側塊螺釘，因此認為頸椎椎間孔螺釘具有作為側塊螺釘和椎弓根螺釘有效替代的潛能。

4.4 優勢 在下頸椎由于椎體長棘突的干擾，有時行側塊螺釘時較難保持準確的釘道軌跡；側塊螺釘的進釘點位于椎弓根螺釘的內側，即使使用了萬向螺釘，兩個頸椎節段之間的距離在兩種螺釘的頭端安裝連接棒仍具有挑戰性，兩種技術不能相互替代，椎間孔螺釘可作為一種替選方案。對于行側塊螺釘固定時發生側塊骨折，因為椎間孔螺釘與側塊螺釘的進針軌跡不同，即使發生側塊骨折，椎弓根周圍的骨結構通常是完整的，同時椎間孔螺釘尖端所接觸的側塊內側骨密度較高［31］，因此椎間孔螺釘對于側塊螺釘固定失敗的情況下被認為仍能具有足夠的生物力學強度。如果側塊螺釘置入失敗，椎間孔螺釘可作為一種補救固定技術。在單節段的頸椎融合病例中，單獨使用椎間孔螺釘被認為也能提供足夠的穩定性促進融合；在多節段頸椎融合術中使用椎間孔螺釘可降低并發癥的發生風險［32］。雖有一些關于椎間孔螺釘在尸體、形態學研究以及臨床病例的報道，但目前總體關于椎間孔螺釘的研究還較少，有待進一步的研究。

5 總結

各種因素引起下頸椎不穩常需要行頸椎內固定治療。所有后路內固定結構的共同優勢是恢復了后路張力帶，以使其能夠抵抗屈曲力。側塊螺釘內固定術對頸椎后方棘突和椎板的解剖完整性的要求較低，側塊區域的骨量較多能提供較高的生物力學強度，并有效降低損傷神經和血管的發生率，是臨床上常用的頸椎后路手術方式。由于下頸椎的椎弓根較細，距離椎動脈較近，解剖結構較復雜，學習曲線較長，置釘難度較大且具有較高的神經、血管損傷風險，但其仍具有生物力學優勢。當側塊骨折、嚴重的骨質疏松、側塊螺釘置釘失敗等情況時，椎間孔螺釘固定技術有較高的置釘安全性，提供足夠的生物力學強度，可作為一種補救內固定技術。