经伤椎与跨伤椎椎弓根螺钉内固定对胸腰椎爆裂性骨折患者的疗效及生物力学特征

赵锦胜 曹汉岐 杨寒石

淮安市第二人民医院（江苏 淮安 223002）

胸腰椎骨折为脊柱骨折常见病，占脊柱骨折的50%～70%，其中爆裂性骨折占10%～20%［1］。现阶段临床治疗此类患者主要以手术为主，其中经后路椎弓根螺钉内固定是目前国内外广泛应用的一种常规手术方式，以经伤椎与跨伤椎椎弓根螺钉内固定较多见，二者均可矫正后凸畸形、恢复伤椎高度、重建脊柱稳定性，促进患者腰椎功能恢复［2-3］。但随着术后随访时间的延长，发现部分患者可出现矫正角度或伤椎高度丢失的现象，因此选择更为高效安全的术式以避免上述情况的发生很有必要。然而关于经伤椎与跨伤椎椎弓根螺钉内固定何种疗法更具临床应用价值尚未达成统一意见，鉴于此，本研究以胸腰椎爆裂性骨折患者为研究对象，拟从手术效果和术后生物力学特性等方面探讨此两种术式的临床应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料选取2018年11月至2019年12月本院收治的86 例胸腰椎爆裂性骨折患者，随机分为两组，经伤椎组（n=43）采取经伤椎椎弓根螺钉内固定治疗，跨伤椎组（n=43）采取跨伤椎椎弓根螺钉内固定治疗。两组一般资料见表1，具有可比性（P＞0.05）。本研究通过医院医学伦理委员会审批。

表1 两组一般资料比较Tab.1 Comparison of two groups of general data 例

1.2 选取标准

1.2.1 纳入标准（1）经X 线检查确诊为胸腰椎爆裂性骨折；（2）无既往脊柱手术史；（3）无严重内科疾病；（4）无先天性畸形或肿瘤；（5）知情本研究并签署同意书；（6）术后均能配合随访。

1.2.2 排除标准（1）无法耐受手术；（2）凝血机制异常；（3）因其他原因死亡；（4）伴有骨质疏松；（5）双侧椎弓根骨折，不适合伤椎椎弓根置钉；（6）合并骨结核、骨肿瘤；（7）伴有全身性感染；（8）精神系统疾病，无法配合本研究者。

1.3 方法两组均于术前完善血常规及影像学检查。

1.3.1 经伤椎组采取经伤椎椎弓根螺钉内固定治疗，患者取俯卧位，予以全麻，常规消毒铺巾，在伤椎棘突处实施后正中切口，将伤椎上一个椎体至伤椎下一个椎体作为手术暴露区域，结合X线片与C 臂透视，应用Roy-Camille 定位法置入5～6 枚（具体数目选择依据患者伤椎椎弓根完整程度）椎弓根螺钉，对于T12、L1 同时受累患者亦于伤椎和其上下2 个椎体椎弓根进钉点进钉；采用撑开法复位压缩性骨折，若上终板压缩或破裂，则固定伤椎下位椎体，撑开伤椎上位椎体，另下终板压缩或破裂同理，然后固定伤椎椎弓根尾端并锁紧螺母；此外，若患者为屈曲牵张性损伤，则在骨折复位时采用加压复位，且除锁紧螺母之外，并安装横连接。另对伴脊髓压迫者实施椎板减压。冲洗术野，并进行彻底止血，术后留置引流管，逐层缝合皮肤，应用无菌敷料包扎固定。见图1A。

1.3.2 跨伤椎组采取跨伤椎椎弓根螺钉内固定治疗，麻醉、定位方法、切口及显露同经伤椎组，采用跨伤椎短节段固定法，于伤椎相邻上下各1 个椎体椎弓根内分别置入椎弓根螺钉4 枚，腰椎以上关节突外缘与横突水平中线垂直线交叉点作为进钉点，胸椎以小关节突下缘和中线交叉点靠外3 mm 左右为进钉点；具体置钉步骤如下，应用咬骨钳对螺钉进钉点周围骨嵴进行咬除，参照X 线片明确进针方向，于进钉点处应用开口锥打出浅孔，置入定位针，于C 型臂机透视下明确进钉点方向与位置；应用椎弓根打孔器锥出椎弓根钉道，采用专用探子对螺钉通道进行仔细探查，确保有壁有底同时均为骨性，拧入合适直径、长度的椎弓根钉，并通过术中透视确定椎弓根螺钉直径和长度适中、位置均满意；对于椎管内存在脊髓压迫者予以椎板减压，必要时予以全椎板减压探查椎管，配置预弯压棒，椎间隙撑开后复位、固定，并安装横连；根据患者具体情况实施椎板间、横突间或经伤椎椎弓根行椎体内植骨，术后处理同经伤椎组。见图1B。

图1 经伤椎椎弓根螺钉内固定治疗与跨伤椎椎弓根螺钉内固定治疗Fig.1 Transpedicular screw fixation of injured vertebrae and straddling vertebra pedicle screw internal fixation

1.3.3 其他处理术前30 min 应用抗生素，术后24 h 停用；手术打开椎管前30 min 应用甲泼尼龙琥珀酸钠125 mg 静脉滴注，术后持续3 d；术后1周开展腰背肌锻炼，术后4～8周借助胸腰背支具进行活动，术后2 个月去除支具，开展功能锻炼。术后均随访2年。

1.3.4 生物力学试验委托安徽医科大学动物实验中心进行检查，取16 例新鲜小牛胸腰椎标本建立胸腰椎爆裂性骨折标本，分为两组，每组各8 例，随后分别进行经伤椎与跨伤椎椎弓根螺钉内固定操作，实验中所用内固定椎弓根螺钉需同临床所用相同，设计标本椎体固定用夹具，连接椎体及力学试验机开展生物力学实验，方向：沿椎体矢状轴方向，加载速度：5 mm/s，负荷：500 N。

1.4 观察指标（1）疼痛、Oswestry 功能障碍指数（ODI）：于术前、术后3 个月、末次随访时采用视觉模拟评分法（VAS）评估患者疼痛情况，评分最高10 分，得分与疼痛程度成正比［4］；ODI 量表总分为45 分，得分与功能障碍程度成正比［5］；（2）影像学指标：于术前、术后即刻、术后3 个月、末次随访时行X 线检查，后凸畸形Cobb=伤椎相邻上位椎体上终板垂线与下位椎体下终板垂线之间的夹角，伤椎压缩率=（估算原伤椎高度-实际测得椎体高度）/估算原伤椎高度× 100%；（3）术后一般情况：术后切口感染、神经损伤、螺钉断裂或松动以及切口愈合、骨折愈合等情况；（4）生物力学特性：扭转角度、后屈位移、前屈位移及拔出强度。

1.5 统计学方法采用SPSS 22.0 统计学软件，两组间计量资料比较用t检验，重复测量计量资料比较用重复测量方差分析；计数资料用χ2检验。P＜0.05 表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 VAS、ODI 评分两组患者均全部完成2年的随访。两组VAS、ODI 评分在术前、术后3 个月、末次随访时均依次下降（P＜0.05）；经伤椎组术后3 个月、末次随访时的ODI 评分均低于跨伤椎组（P＜0.05）。见表2。

表2 VAS、ODI 评分Tab 2 VAS and ODI scores ±s，分

表2 VAS、ODI 评分Tab 2 VAS and ODI scores ±s，分

注：与术前比，*P＜0.05；与术后3 个月比，#P＜0.05；与跨伤椎组比，&P＜0.05

指标VAS ODI组别经伤椎组跨伤椎组经伤椎组跨伤椎组术前7.15±1.28 7.09±1.31 37.06±5.14 36.89±5.36术后3 个月4.57±1.44*4.70±1.39*24.15±4.62*&28.71±4.18*末次随访时2.18±1.30*#2.30±1.15*#18.77±3.17*#&23.84±3.40*#

2.2 影像学指标两组术后即刻、术后3 个月、末次随访时伤椎压缩率、后凸畸形Cobb 角均低于术前（P＜0.05），术后3 个月、末次随访时均高于术后即刻（P＜0.05）；术后3 个月、末次随访时经伤椎组上述指标均低于跨伤椎组（P＜0.05）。见表3。

表3 影像学指标Tab.3 Imaging index ±s

表3 影像学指标Tab.3 Imaging index ±s

注：与术前比较，*P＜0.05；与术后即刻比较，#P＜0.05；与术后3 个月比较，&P＜0.05；与跨伤椎组比较，ΔP＜0.05

指标伤椎压缩率（%）后凸畸形Cobb 角组别经伤椎组跨伤椎组经伤椎组跨伤椎组术前55.78±5.16 56.19±4.88（18.35±3.02）°（18.19±3.32）°术后即刻18.85±4.19*19.40±4.32*（4.32±2.14）°*（4.11±2.09）°*术后3 个月20.18±3.19*#Δ 22.67±3.96*#（5.09±1.05）°*#Δ（5.82±1.21）°*#末次随访时20.39±3.56*#Δ 24.48±3.47*#&（5.37±1.13）°*#Δ（6.41±1.49）°*#&

2.3 术后一般情况两组术后均无切口感染、神经损伤发生，术后切口均达到甲级愈合。随访期间，跨伤椎组出现1 例螺钉松动、1 例螺钉断裂，经伤椎组未出现上述情况，两组骨折均愈合。

2.4 生物力学特性经伤椎组扭转角度、后屈位移、前屈位移及拔出强度低于跨伤椎组（P＜0.05）。见表4。

表4 生物力学特性Tab.4 Biomechanical properties ±s

表4 生物力学特性Tab.4 Biomechanical properties ±s

组别扭转角度经伤椎组跨伤椎组t值P值（4.02±0.27）°（4.35±0.29）°2.356 0.034后屈位移（mm）11.07±1.72 12.98±1.77 2.189 0.046前屈位移（mm）20.08±1.57 21.96±1.41 2.520 0.025拔出强度（N）864.15±93.62 978.62±90.37 2.486 0.026

2.5 典型病例图经伤椎组术后X 线正侧位片见图2A-B，跨伤椎组术后X 线正侧位片见图2C-D。

图2 两组典型病例Fig.2 Two groups of typical cases

3 讨论

胸腰椎爆裂性骨折损伤发生机制复杂，且常伴有脊髓、神经根损伤［6-7］。目前临床对于胸腰椎爆裂性骨折多主张采取手术治疗，经后路短节段椎弓根钉内固定为临床治疗常规术式，包括经伤椎与跨伤椎椎弓根螺钉内固定治疗等［8-9］，但何种术式可为伤椎提供更稳定的力学固定系统，以获取较为理想远期疗效，引起临床广泛探讨。

本研究中，两组术后各时间点VAS、ODI 评分均较术前降低，但经伤椎组术后各时间点ODI 评分均低于跨伤椎组，由此可见，经伤椎在促进肢体功能恢复方面的效果更显著。跨伤椎椎弓根螺钉内固定于伤椎相邻上下正常椎体内固定椎弓根螺钉，借助韧带牵拉的轴向作用进行间接整复，以促进突入椎管骨块、伤椎椎体高度、椎间盘等获得不同程度复位［10-11］；但此种间接复位方式导致后柱延长，违背生物力学原理，所形成的反向剪力载荷系统，易造成远期复位丢失，内固定失效，不利于腰椎功能恢复。经伤椎椎弓根螺钉内固定可借助后纵韧带复位时牵张作用及螺钉对脊柱向前推力作用，二者相互协同，直接顶压突入椎管内的骨块，促使大部分骨块还纳复位，同时对于骨折塌陷伤椎上终板具有撬拨复位作用，伤椎可获得接近解剖复位效果［12-13］。另跨伤椎椎弓根螺钉内固定治疗应用4 枚椎弓根螺钉，而经伤椎则应用5～6 枚椎弓根螺钉，通过增加椎弓根螺钉数目，于伤椎上形成支点，使固定更为坚固，可促进患者腰椎功能恢复［14-15］。

本研究中，两组术后各时间点伤椎压缩率、后凸畸形Cobb 角均较术前降低，但经伤椎组术后3 个月、末次随访时各指标均低于跨伤椎组，说明经伤椎椎弓根螺钉内固定治疗的临床效果更为理想。跨伤椎椎弓根螺钉内固定的应力主要集中在上下椎弓根间，多数负荷经椎弓根螺钉、钉-骨界面传导，易发生应力疲劳，无法有效维持伤椎复位后位置，造成后凸畸形复发、伤椎高度再次丢失［16-17］。章荣等［18］研究显示，长期随访过程中，部分跨伤椎椎弓根螺钉内固定治疗患者因前柱损伤造成椎体支撑、稳定性降低，伤椎复位后易发生“平行四边形效应”及“悬挂效应”，造成复位后椎体缺乏结构强度，远期可出现伤椎高度及后凸畸形Cobb 角矫形度丢失等。经伤椎椎弓根螺钉内固定是通过上下相邻椎体及伤椎置钉在三平面上固定，可促使伤椎椎体、关节突、椎弓根与内固定连接棒紧密相连，产生三平面效应，减少远期螺钉松动及断裂，提高固定稳定性，进而可获得较理想的疗效［19-20］。此外，本研究中经伤椎组扭转角度、后屈位移、前屈位移及拔出强度低于跨伤椎组，可见经伤椎椎弓根螺钉内固定更符合生物力学性能。经伤椎置入螺钉稳定性较高，关节突同椎弓根存在解剖连续性，可增加内固定强度同时分散应力，在确保固定强度同时更快地恢复生理力学稳定［21］。

综上，胸腰椎爆裂性骨折患者应用经伤椎与跨伤椎椎弓根螺钉内固定治疗均可获得良好的治疗效果，但经伤椎的手术疗效与生物力学特性更佳。本研究创新之处在于通过对比分析两种内固定方法的手术效果以及生物力学特性而为临床胸腰椎爆裂性骨折患者手术方案的选择提供了更为可靠的理论依据。但本研究尚存在一定的不足，病例资料数量有限，且无远期随访结果，所得结论可能会有偏差，后续还需纳入更多的样本以及对前期纳入研究患者继续随访，以期获得更多的循证医学数据。