发一篇关于脊柱-骨盆融合方面的综述
一、脊柱-骨盆融合技术的历史[1]
脊柱融合技术问世以来,脊柱外科医生一直在摸索能够促进脊柱融合的骨科器械。1962年,Harrington在美国骨科学会年会上报告改良Harrington内固定系统,能够通过钩棒的加压与撑开作用治疗脊柱侧弯。但对于跨腰骶节段的融合,Harrington系统则存在较多问题,术后假关节形成率高达40%,骶骨钩脱钩率高达26%。1977年,采用椎板下钢丝固定技术的Luque内固定系统问世,通过头尾端“L”形弯曲可有效防止Luque棒的旋转。1984年,Allen和Ferguson发明了Galveston系统,使Luque内固定系统的应用得到延伸。Galveston系统首次借助穿入髂骨的水平棒实现脊柱-骨盆融合,水平棒由髂后上棘打入双侧髂骨的内外皮质骨板之间,深度可达坐骨切迹的位置,纵向棒早期由钢丝固定在腰椎和更高节段的椎板上,后来则采用了椎弓根钉或钩的固定方法。1985年,Cotrel-Dubousset(C-D)系统的问世引入了三维矫形的概念。但C-D系统在用于腰骶节段融合时,置于骶骨上的椎弓根钉不能提供足够强度的把持力,从而导致较高的拔出率(44%)[2]和假关节形成率(33%)[3],结合Galveston系统或其他髂骨固定器械则可降低骶骨椎弓根钉的失败率。更为规范的髂骨钉固定技术则能够弥补以上不足,这一技术允许置入贯穿髂骨的全长髂骨钉,或者置入不同方向的多个髂骨钉,置钉和连接的方式也是更加灵活方便,易于操作,得到了更加广泛的临床应用。
二、脊柱-骨盆融合术的适应症
脊柱-骨盆融合技术在脊柱外科有广泛的应用,其手术适应症主要包括脊柱或骨盆畸形、椎体滑脱、退变性疾病等,现分述如下:
1. 重度脊柱侧弯
对于脊柱侧弯,包括成人脊柱侧弯、先天性脊柱侧弯、麻痹性脊柱后侧弯、神经肌肉性后侧弯,一般均需通过器械内固定行长节段脊柱融合,侧弯程度较重者结合脊柱-骨盆融合可以抵抗S1椎弓根钉的疲劳和松动,从而降低假关节形成率。目前多数意见主张对于神经肌肉性脊柱侧弯伴有骨盆倾斜者应行脊柱-骨盆融合手术,而青少年特发性脊柱侧弯一般不需行脊柱骨盆融合。Boachie-Adjel等[4]将脊柱侧弯行脊柱-骨盆融合的指征归结为:①脊柱侧弯畸形累及骶骨;②患者坐位时无法保持身体平衡;③骨盆倾斜明显或已固定。另外,腰骶椎侧凸僵硬畸形也是脊柱-骨盆融合的适应症。Miladi等[5]采用后路脊柱-骨盆融合术治疗154例神经肌肉性脊柱侧弯患者,平均随访5年3个月,结果Cobb角矫正53%~70%,丢失3%~14%,骨盆倾斜矫正60%~84%。Hosalka等[6]采用半椎体切除后髂骨螺钉和腰椎钢缆内固定的方法治疗先天性脊柱侧凸,可获得冠状面和矢状面畸形的有效纠正。
2. 高度椎体滑脱
腰骶内固定手术不仅可以使滑脱的椎体尽可能复位,甚至达到解剖复位,而且能够明显提高植骨融合率。但在对III度或III度以上的高度椎体滑脱进行复位固定时,由于骶骨的骨质不够坚固,而且骶骨钉将承受巨大的负荷,特别是纵向剪切力,明显增加了术后内固定器械断裂失败、骶骨骨折、骶骨钉拔出、二次滑脱等并发症的发生率。Poussa等[7]研究发现高度椎体滑脱患者行复位,腰骶内固定手术,手术难度相对较高,并发症也相对多见。结合髂骨固定技术则可以有效减少S1椎弓根钉失败的风险,为S1椎弓根钉提供良好的固定效果,为腰骶椎创造良好的融合条件,并降低假关节形成率。Timothy等[8]报道采用腰髂固定治疗重度椎体滑脱,融合率可达95.1%。
3. 腰骶段退变性疾病
脊柱融合术是治疗椎间盘退变所致下腰痛的重要手段。对于腰骶段退变性疾病,在进行减压、长节段腰骶融合后,结合骨盆固定可增加固定强度。但也有学者认为不宜将腰椎融合手术延伸至骶骨或骨盆。
4. 平背综合征
使用Harrington棒对腰椎进行撑开后,往往导致腰椎前凸消失,引起平背综合征,并继发椎间盘退变。此类病例可采用Smith-Petersen多节段截骨术治疗,并需要结合脊柱-骨盆融合技术预防假关节形成。
5. 其他
脊柱-骨盆融合技术同样适用于需要进行骶骨重建的病例[9],包括骶骨肿瘤切除后重建、骶髂关节脱位、骶骨骨折内固定等。
三、脊柱-骨盆融合技术的发展现状
1. Galveston髂骨棒及其改良系统
作为脊柱-骨盆融合的早期技术,Galveston髂骨棒固定技术目前仍然常用于骨盆固定,该器械采用三角形基底加横棒结构,在双侧髂骨中穿入部分棒,形成坚强的反杠杆,从而固定骨盆。Galveston髂骨棒可与Luque、CD、TSRH等器械共同使用,成为脊柱骨盆内固定技术的基础。
从生物力学讲,Galveston髂骨棒由髂后上棘向前方至髋臼延伸结构的远端力臂增加了矢状面上的稳定性,同样冠状面上的受力分散也保证了稳定性,从而避免了灾难性并发症的发生。临床评价方面,Galveston系统的融合率各文献报告从88%到93.7%,假关节形成率也较低。其不足之处表现在,由于Galveston棒跨越非融合的骶髂关节,故骶髂关节的活动会导致疼痛,还有作者报告由于骶髂关节的活动引起Galveston棒的微动,从而导致棒尾端的骨吸收现象[10]。
改良Galveston技术(Modified Galveston Reconstruction),简称MGR,方法是L3~L5置椎弓根钉,双髂骨置髂骨钉或棒,两者间用金属棒连接。以椎弓钉固定取代椎板下钢丝固定,可缩短固定距离,增加固定强度。而且这些钉、棒、交叉连接构成了稳定的立体三角形结构,增加了髂骨钉的抗拔出力强度,提高了整体结构的抗扭转能力[11]。改良技术中,棒植入髂骨长8~9cm,高过坐骨切迹1.5cm。Robert等[12]采用改良Galveston技术治疗13例原发或继发腰骶肿瘤患者,肿瘤切除后行脊柱-骨盆固定,经3至50个月(平均20个月)的随访,仅1例发生器械失败,62%的患者恢复下地活动,82%的患者疼痛明显缓解。
2. 骶骨椎弓根钉
骶骨椎弓根钉包括S1和S2椎弓根钉,由于S2椎弓根钉的固定强度较差,所以通常采用单用S1椎弓根钉固定,或联合S1与S2椎弓根钉固定的方式,也有学者采用双S1椎弓根钉固定方式。S1椎弓根钉的直径约为6~8mm,长度男性为46.9±3.3mm,女性为49.7±3.7mm[13]。由于骶骨解剖的特殊性,不同方向和深度的骶骨椎弓根钉可穿越一层、两层或三层(螺钉穿过骶骨岬时)骨皮质,螺钉的抗拔出力强度与进钉方向和深度的关系密切。螺钉支点穿过骶骨岬两侧皮质时可显著增加固定强度。
Devlin等[3]研究发现,在进行长节段融合时,如单用S1椎弓根钉其失败率高达44%,特别是骨质疏松的患者,而且不论骶骨椎弓根钉数目多少,其并发症发生率亦高达70%。故多数学者推荐骶骨椎弓根钉与髂骨钉、髂骨棒,或前路固定器械联合使用。
3. 骶髂螺钉
与S1椎弓根钉相比,骶髂螺钉由于穿过髂骨和骶骨更多的骨皮质从而能够提供更坚强的固定效果。完整的器械包括骶髂螺钉、纵向棒和连接装置。螺钉起点在髂骨侧后方,进钉方向指向L5/S1关节突关节,进钉深度约6至8厘米。
采用骶髂螺钉行脊柱融合可获得较好的临床结果,假关节形成率也较低。Camp等[2]的生物力学研究发现,骶髂螺钉的总失败率为28%,其力学强度优于骶骨螺钉,但不及Galveston系统。骶髂螺钉器械在临床应用并不广泛,相关报道也较少。
4. Jackson骶骨棒
1993年,Jackson和McManus[14]通过骶骨CT研究证实,绝大多数(92%)成人的骶骨侧块可容纳直径为7.0mm的纵向棒,而此部位后方的髂骨和骶髂韧带可有效防止棒的拔出,由此而发明Jackson骶骨棒。Jackson棒固定技术适用于骶骨侧块完整的患者,棒由纵向打入骶骨侧块部分,深度至少达到S2水平,之后将Jackson棒固定于S1椎弓根钉。但对于骶骨侧块不完整的患者Jackson骶骨棒则无法使用,从而限制了该器械的广泛开展。
5. 髂骨钉
髂骨钉固定技术的设计思路来源于Galveston系统,在此基础上提供了更坚强稳定的固定装置和更灵活方便的连接装置。生物力学方面,髂骨钉的抗拔出力强度远远高于Galveston棒,Schwend[15]的尸体实验也证实髂骨钉的力学强度是传统Galveston系统的三倍之多。Kuklo等[16]报道81名高度椎体滑脱患者采用髂骨钉固定技术行脊柱-骨盆融合,平均随访4.2年(最少2年)报道81名患者中77名稳定融合,融合率提高至95.1%,假关节形成率降低至4.9%,其中78名行髂骨取骨术的患者行髂骨钉均固定良好,未见髂嵴骨折。同一研究小组的后继研究[17]对其中67名患者进行了平均6年随访(最少5年),发现有7例髂骨钉断裂,但无骶骨钉失败(包括松动、拔出、断裂等),认为结合髂骨钉固定技术可有效分担骶骨钉负荷,避免骶骨钉失败,并认为该融合技术不会增加骶髂关节的退变率。随访期内融合率达到92.5%,仅有5名患者发生L5-S1不融合,翻修其中4例后3例融合,将最终融合率提高至97.0%。患者平均VAS评分和Oswestry评分分别为2.4分和20.1分,未见骶髂关节骨性关节炎发生。
目前,市场上已有多个医疗器械厂家推出髂骨钉产品,其差异主要在于髂骨钉的长度、设计,以及钉棒的连接方式等。关于髂骨钉的长度和进钉方向,不同学者根据大体解剖学或影像解剖学研究结果提出不同观点。Berry等[18]提出了两个髂骨钉进钉通道A线和B线,分别由髂后上棘至髋臼上顶点和由髂后上棘至髂前下棘,两个通道分别能够提供124.9mm和141.2mm的全长钉道。但A线通道存在打穿髋臼的风险,而B线通道则较安全。Thomas等[19]通过对髂骨多个方向的钉道通路进行比较研究,发现由髂后上棘至髂前下棘的通道最长,统计资料报道该通道男性为141mm,女性为129mm。Moshirfar等[1]则综合大量文献,结合有效性和安全性两个方面,认为长度至少为80mm,直径为7.5mm的髂骨钉是比较合适的选择。
四、髂骨钉固定的手术技术
如上所述,在众多的脊柱-骨盆融合器械中,髂骨钉因其具有较好的固定作用和较方便的安装方式,因而目前在临床上应用广泛。在此对髂骨钉的外科置钉技术进行简要阐述。
Moshirfar等[1]建议在行脊柱-骨盆融合术时,应先完成其他的固定点(如腰、骶椎弓根钉),再进行髂骨钉的置入。通常髂后上棘位置较表浅,易于触及定位,也可行术中透视确认。选择纵形或斜形切口,依次切开皮肤、皮下组织,暴露至髂后上棘。剥除髂后上棘上附着的软组织,确定髂骨内外板。
使用骨刀或咬骨钳去除髂后上棘的部分骨质,其目的是为器械置入留出空间,避免髂骨钉尾部切迹过高,导致术后并发局部皮肤溃破。使用刮匙对钉道进行探查,进钉方向由髂后上棘至髂前下棘,术中透视确认。术者也可暴露坐骨切迹,以此为标志对钉道进行定位。进钉方向与水平成25°角偏向外侧,与垂直成30°角偏向尾侧。
采用球形探针对钉道进行探查,确定钉道位于髂骨内外两层骨板之间,并测量钉道的长度。之后对钉道进行攻丝,若采用自攻型螺钉,则该步骤可省略。选择合适尺寸的髂骨钉沿该钉道打入,并通过术中透视确认螺钉位置。最后根据不同厂家的设计,进行髂骨钉与纵向棒之间的连接固定。
脊柱-骨盆融合术是脊柱外科的常用术式,与此相关的技术包括腰、骶、髂内固定技术。骨盆解剖结构的特殊性决定了脊柱-骨盆融合器械的多样性,特别是近些年来,骨科内固定器械的快速发展也使得脊柱-骨盆融合器械推陈出新,大大促进了融合技术的进步。在众多可供选择的脊柱-骨盆融合器械中,髂骨钉固定技术因其固定效果牢固,连接方式灵活的特点,越来越多地成为脊柱-骨盆融合的首选方法。由于人体髂骨大体解剖形态变异度较大,如果能够进一步根据患者影像学和解剖学测量结果,对所采用的髂骨钉进行个体化选择,则会达到更高的安全性和更佳的融合效果。