胸椎椎弓根螺钉固定技术的研究进展

人类曾用铁丝、钩棒等胸椎后路固定器械矫正脊柱畸形、维持脊柱稳定,并获得极大成功.但理论上讲,这些器械需涉及更多节段,通过至少一个完整的软组织,并用间接生物力学固定.椎弓根是脊柱最坚固的结构,可经受侧弯应力、旋转应力和伸屈应力.节段性胸椎椎弓根螺钉固定技术已经在世界范围内普及应用,成为脊柱外科后入路最常用的内固定方法.本文试从椎弓根螺钉内固定技术的历史、胸椎椎弓根的应用解剖、置钉技术、该技术相关的并发症及辅助技术进行综述.     

胸椎椎弓根解剖与临床

椎弓根是连接脊柱前后柱的管状骨性结构。Roy-Camille首先应用椎弓根螺钉技术治疗胸腰椎骨折，此后椎弓根螺钉技术的应用范围逐渐扩展到腰椎、中、上胸椎和颈椎。胸椎椎弓根螺钉技术在力学强度等方面具有无可替代的优越性，使其在脊柱复杂畸形、脊柱创伤和脊柱肿瘤等疾病治疗中的应用呈增多趋势。然而，同腰椎椎弓根螺钉技术相比，胸椎椎弓根螺钉技术的操作难度较大，目前尚难以普及，     

颈胸段脊柱全脊椎切除术后不同重建方式的有限元分析

目的 基于CT图像对人体颈胸段脊柱C5~T2节段进行三维模型重建,采用有限元方法探究椎弓根螺钉、钛网和钢板等不同内固定器械组合对颈胸段脊柱全脊椎切除（total spondylectomy, TS）术后稳定性的影响及内固定器械的应力分布。方法 建立颈胸段脊柱C5~T2节段健康完整模型,并通过与体外实验关节活动度（range of motion, ROM）结果对比验证模型有效性。在健康完整模型基础上,建立颈椎C7节段行TS后的4种重建模型：TM+AP+DPS模型（钛网+前路钢板+后路双节段椎弓根螺钉固定）,TM+AP+SPS模型（钛网+前路钢板+后路单节段椎弓根螺钉固定）;TM+DPS模型（钛网+后路双节段椎弓根螺钉固定）;AP+DPS模型（前路钢板+后路双节段椎弓根螺钉固定）,并分析各重建模型在前屈、后伸、左右侧弯和左右扭转时的ROM及内固定器械的应力分布情况。结果 TS术后重建会大幅度降低重建节段ROM,模型的重建节段ROM均下降超过93%,后路单节段螺钉固定时,钛网出现应力集中现象。结论 4种模型重建节段固定效果相近,后路双节段螺钉固定的3种模型中内固定器械应力分布较为平均,模型整体稳定性优于后路单节段固定模型。     

徒手胸椎椎弓根螺钉技术在特发性脊柱侧凸中的临床应用

[摘要]目的 探讨徒手胸椎椎弓根螺钉技术治疗特发性脊柱侧凸的方法、安全性及疗效。方法 对18例特发性脊柱侧凸患者采用全脊柱椎弓根螺钉技术行脊柱侧凸矫形术，通过徒手置钉技术、器械矫形原理对侧凸进行矫形。结果 共置入衍射172枚胸椎椎弓根螺钉，经术后CT检查，除13枚胸椎螺钉通过横突肋骨复合体进入椎体，8枚螺钉穿破椎弓根内侧壁进入椎体外，其余151枚胸椎椎弓根螺钉完全通过椎弓根进入椎体，术前平均冠状位胸主弯Cobb角为（72.80±7.98）°，术后平均Cobb角为（20.85 ±7.25）°，畸形矫正率为71.4%，均未发生神经、血管并发症。结论 徒手胸椎椎弓根螺钉技术治疗特发性脊柱侧凸是一种安全、可靠的置钉方法，值得推广。     

椎弓根的解剖学观测与临床意义

目的 为临床脊柱手术提供形态学资料.方法 对36具成人尸体的整体脊柱标本,使用游标卡尺测量C_3～L_5椎弓根的高和宽.分别计算各节段椎弓根高和宽的均值和标准差,并分段计算颈椎(C_3～C_7)、胸椎、腰椎各段椎弓根高和宽的平均值.结果 C_3～C_7的高和宽分别为6.77mm和5.50mm;胸椎分别为12.30mm和6.37mm;腰椎平均值分别为15.97mm和9.41mm.结论 提供国人椎弓根的解剖学资料,为临床椎弓根螺钉内固定提供应用解剖学基础.     

脊柱侧凸患者椎弓根形态变化与椎弓根外固定术的应用

目的：观测脊柱侧凸患者胸椎弓根等结构的形态变化，于脊柱侧凸矫形术中应用自行设计的胸椎椎弓根外内固定技术，探讨其临床意义。方法：对30例脊柱侧凸患者行术前CT扫描，观测椎弓根形态变化及椎体旋转程度，主动脉位置变化等；对过窄或变形严重的椎弓根行胸椎椎弓根根外内固定，观察效果。结果：CT扫描发现，侧凸患者凹侧椎弓根直径明显窄于凸侧椎弓根直径，差异具有显著统计学意义（P〈0．05）。凹侧及凸侧椎弓根直径都明显小于相应肋骨．椎弓根单元直径，差异具有显著统计学意义（P〈0．05）。椎体呈楔形变，主动脉位置相对向后外侧移位；临床选择5例侧凸病人共24个胸椎弓根过细（小于2mm）或变形严重不适合经椎弓根内固定，而对这部分椎弓根行椎弓根根外内固定取得满意效果，无神经血管并发症发生，经3，6及12个月随访无螺钉拔出或松动，无矫正度丢失。结论：脊柱侧凸病人椎弓根等结构的形态发生了改变；在脊柱侧凸病人中应用胸椎椎弓根根外内固定技术具有操作简单安全、固定牢固可靠等优点，具有临床实用价值。     

椎弓根螺钉内固定疲劳生物力学研究进展

随着脊柱外科经后路内固定手术普遍开展，各种椎弓根螺钉固定系统已广泛应用于临床，但Ｅｓｅｓ等［１］通过临床应用调查这些固定器械发现没有哪一种椎弓根螺钉固定比较完美，大量病例的远期随访表明并发症多。主要是螺钉松脱、断钉、内固定不牢固、矫正度丢失、椎体间融...     

胸椎经横突-椎体固定术在脊柱侧凸治疗中的应用

目的：探讨胸椎经横突-椎体固定术治疗脊柱侧凸的临床价值.方法：对53例脊柱侧凸患者行术前CT扫描,观测椎弓根形态变化及椎体旋转程度,对过窄或变形严重的胸椎椎弓根行经横突-椎体内固定术,并观察其手术疗效.结果：53例脊柱侧凸患者共86个胸椎弓根过窄或严重变形不适合经椎弓根内固定,其中椎弓根窄细39个、椎弓根风吹样变28个、椎弓根不规则变形19个.均行经横突-椎体内固定术,侧凸畸形矫正良好,无神经并发症发生.术后3个月、6个月及1年随访,未见明显矫正度丢失,未见断钉断棒及螺钉松动.结论：应用经横突-椎体内固定技术治疗脊柱侧凸,手术操作简单安全、固定牢固可靠,尤其适用于胸椎椎弓根过窄或变形严重的侧凸患者.     

采用“漏斗技术”植入椎弓根螺钉固定胸段脊柱的生物力学研究

目的研究用"漏斗技术"植入椎弓根螺钉对固定胸段脊柱生物力学性能的影响。方法采集成人胸节段脊柱(T6～T10)标本14具。将这些标本分为两组,每组7具,分别用"漏斗技术"和Magerl技术作椎弓根螺钉固定。对完整和固定的脊柱标本分别测量各种体位下的位移刚度、包括纵向压缩、前屈、后伸、左右侧屈及轴向旋转,并测量椎弓根螺钉的拔出强度。结果与完整脊柱段相比,两种技术内固定均使脊柱标本的位移刚度明显增加(P0.05),但这两种技术间无显著差异。用"漏斗技术"固定的螺钉拔出强度明显低于Magerl法固定(P0.05)。结论由于"漏斗技术"咬除了椎弓根后侧部分骨质,可提高置钉的准确性和安全性。虽然该技术对固定脊柱的刚度无显著影响,但可降低螺钉的锚固强度。因此,我们建议将其作为胸椎椎弓根螺钉固定的一种补充方法。     

椎间融合与双侧经椎弓根经椎间盘螺钉置入后腰椎生物力学的有限元分析

背景：腰椎经椎弓根经椎间盘螺钉是一种新的微创脊柱内固定技术，与传统双侧椎弓根螺钉固定相比，单侧只需1枚螺钉固定1个节段，具有经济微创、操作便捷等优点。但目前探讨应用双侧经椎弓根经椎间盘螺钉联合改良经椎间孔入路腰椎椎间融合(transforaminal lumbar interbody fusion,TLIF)术式的研究仍很少见。目的：通过建立改良TLIF无内固定(cage alone)、改良TLIF联合双侧椎弓根螺钉内固定(cage+BPS)和改良TLIF联合双侧经椎弓根经椎间盘螺钉内固定(cage+BTPTDS) 3种有限元模型，评估改良TILF联合不同内固定对椎间融合器(cage)、内固定、椎间盘、下终板的应力分布及腰椎活动度的影响。方法：采集成人腰椎薄层CT扫描图像，通过Mimics、Geomagic和SolidWorks软件建立3种有限元模型：cage alone模型、cage+BPS模型和cage+BTPTDS模型。采用ANSYS Workbench模拟施加人体前屈、后伸、左侧弯、右侧弯、左侧旋转、右侧旋转6种不同运动载荷，计算3种模型cage及内固定、下终板、椎间盘应力分布...     

短节段椎弓根螺钉置入内固定治疗胸腰椎骨折

背景：近年来短节段椎弓根螺钉内固定的使用范围不断扩大,使“脊柱载荷”评分系统的可靠性受到质疑,国内外已有报道肯定了短节段椎弓根螺钉内固定对各型胸腰椎骨折的治疗效果。 目的：观察短节段椎弓根螺钉置入内固定治疗胸腰椎骨折的临床效果。 方法：回顾性分析2007-05/2010-10解放军北京军区总医院骨科收治的胸腰椎骨折患者38例,均经后路短节段椎弓根螺钉内固定治疗。 结果与结论：38例患者均获得随访,随访时间10.3-28.9个月;末次随访平均相对后凸畸形Cobb角9.0°,平均矫正丢失6.3°。A、B、C型骨折末次随访平均矫正丢失分别为6.4°,5.7°,7.4°;脊柱载荷评分≤6分末次随访平均矫正丢失5.7°,脊柱载荷评分≥7分末次随访平均矫正丢失7.5°;胸腰段骨折(T11-L2)和下位腰椎骨折(L3-L5)末次随访平均矫正丢失分别为6.3°,6.5°。11例(30%)矫正丢失大于10°,平均11.5°(10.1°-16.3°),其中A型骨折组4例,B型组4例,C型组3例;脊柱载荷评分≤6分组5例,在脊柱载荷评分≥7分组6例;组间差异均无显著性意义。提示短节段椎弓根螺钉内固定能够有效地治疗胸腰椎骨折患者,不受限于AO骨折分型及脊柱载荷评分,对于治疗胸腰段骨折和下腰椎骨折,疗效基本一致。     

36例胸腰段脊柱骨折患者予短节段椎弓根钉内固定冶疗观察探讨

目的：观察胸腰段脊柱骨折患者实施短节段椎弓根钉内固定治疗的临床效果。方法择取我院近期接诊的36例胸腰段脊柱骨折患者,对其实施短节段椎弓根钉内固定治疗,通过对比治疗前后伤椎椎体前缘高度、Cobbs角度以及术后椎体复位、植骨融合、椎弓根是否牢固而判断其疗效。结果所有患者手术均顺利完成,术后复查显示骨折均达到临床骨性愈合标准,且均未发生血管、神经损伤等并发症。随访显示未出现固定松动、切口感染等并发症。患者治疗后伤椎椎体前缘高度及Cobbs角度与治疗前比对,具有显著差异(<0.05)。结论短节段椎弓根钉内固定治疗,可大幅度提高胸腰段脊柱骨折的治愈率,改善术后生活质量,值得推广应用。     

长、短节段椎弓根螺钉并骨水泥强化治疗骨质疏松性胸腰段椎体骨折的有限元分析

文题释义： 长、短节段椎弓根螺钉固定：临床上对于长、短节段固定的范围目前尚无统一的标准。一般来说,长节段固定是指伤椎椎体上、下各2个或2个以上椎体的固定,短节段固定范围包括骨折椎体上、下各一个椎体。此次研究中,短节段固定设置3组螺钉(包括骨折椎体及骨折椎体上下各一个椎体),长节段固定设置5组螺钉(包括骨折椎体及骨折椎体上下各2个椎体)。 骨水泥强化椎弓根螺钉：利用骨水泥弥散进入椎弓根螺钉周围的骨质,通过其弥散凝固效应提高骨-钉界面的把持力,可提高骨质疏松椎体内椎弓根螺钉置入后的稳定性和抗拔出力,减少松动或脱出等并发症。一般有2种方式,一种先行钉道系统内骨水泥灌注强化,随后拧入椎弓根螺钉;另一种是使用的带侧孔及前孔的骨水泥灌注螺钉,拧入椎弓根螺钉后在灌注骨水泥。背景：椎弓根螺钉内固定联合骨水泥强化钉道是治疗严重骨质疏松性椎体骨折的有效方法,但其没有统一标准,其中固定节段的范围是临床争议的焦点之一。 目的：建立骨质疏松性胸腰段椎体骨折后路长节段和短节段骨水泥强化椎弓根螺钉内固定的三维有限元模型,分析两组中相邻节段结构、骨折椎体及内固定装置等的生物力学特征。 方法：选取1例排除明显退行性病变志愿者T₉-L₅节段进行CT扫描,获得Dicom格式CT图像,导入工程软件,建立有限元几何模型,模拟胸腰椎骨折、钉道强化长短节段固定模型,根据文献设置相关材料参数,对比分析两组的生物力学特征。 结果与结论：①椎骨所受应力主要集中在椎体的四周及附件的小关节面;在前屈、后伸、左、右侧弯4个方向上,近端和远端相邻椎骨所受的最大应力,长节段均大于短节段;椎间盘的应力主要集中在外周的纤维环,在6个方向上,近端和远端相邻椎间盘所受的最大应力,短节段均大于长节段,但长节段相邻椎间盘受应力较大的区域大于短节段,因此长节段固定邻近节段发生退变的概率及相邻的椎体发生骨折的风险可能较高;②长节段组和短节段组骨折椎体均发生不同程度位移,左、右侧弯时发生位移最明显;在6个运动方向中,短节段组骨折椎体的位移和所受的最大应力均大于长节段组,因此长节段固定可较好地维持骨折椎的稳定性;③内固定装置所受的应力主要集中在两端的螺钉及杆的局部,长节段组固定装置所受的最大应力均大于短节段组,但两端螺钉的主要应力区域则较短节段组减少。 ORCID: 0000-0002-0286-0472(罗培杰) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节;骨植入物;脊柱;骨折;内固定;数字化骨科;组织工程     

腰椎间融合后路非对称与对称固定螺钉应力的有限元比较

背景：经椎间孔腰椎间融合非对称固定的生物力学稳定性研究,发现固定效果与双侧椎弓根螺钉接近,可满足临床应用所需生物力学要求。经关节突椎弓根螺钉参与经椎间孔腰椎间融合非对称固定的螺钉力学安全性又会怎样呢？ 目的：建立L₄-₅功能节段左侧经椎间孔腰椎间融合后,分别予以同侧椎弓根螺钉+对侧经关节突椎弓根螺钉、同侧椎弓根螺钉+对侧经椎板关节突螺钉及双侧椎弓根螺钉固定的三维有限元模型,施加相同的载荷,分析不同运动状态下螺钉应力分布特点,比较3种螺钉应力状况。 方法：对一成人正常L₄-₅椎节段标本、椎间融合器、椎弓根螺钉和皮质骨螺钉进行64排螺旋CT 扫描,通过Mimics11.1建立左侧经椎间孔腰椎间融合后3种内固定组合(同侧椎弓根螺钉+ 对侧经椎板关节突螺钉、同侧椎弓根螺钉+对侧经关节突椎弓根螺钉及双侧椎弓根螺钉固定)的几何模型,利用Simpleware3.1软件分别建立三维有限元模型,模拟500 N\6 Nm载荷下前屈、后伸、左\右侧弯、左\右侧旋等6种运动状态,用Abaqus6.8软件进行螺钉应力变化和分布特点分析。 结果与结论：由于经椎间孔腰椎间融合入路切除了左侧关节突,造成内植物应力分布不对称,对弹性模量大的内固定器械—椎弓根螺钉应力影响最大,尤其是在左旋运动时。在不对称组合内固定中,由于关节突关节螺钉的使用,使对侧椎弓根螺钉应力相应增加,以左旋运动时尤为明显,但关节突关节螺钉断裂的危险性增高不明显。提示为降低螺钉断裂的风险,经椎间孔腰椎间融合后路3种组合内固定均应严格限制旋转运动,尤其是关节突切除侧的旋转运动。     

腰椎单侧与双侧内固定后的生物力学特征比较

文题释义： 椎弓根螺钉内固定：主要应用于脊柱退变性疾病,可以在术后维持脊柱的稳定性,促进骨质的融合。对于存在脊柱不稳或者是脊柱骨折的患者,椎弓根钉内固定可以起到复位、维持脊柱稳定性的作用。对于存在脊柱侧弯畸形或者是后凸畸形的患者可以进行矫形。 应力分析：分析机械部件内的应力值和应力分布的方法,在此文中利用该方法分析不同螺钉固定方法对腰椎应力的影响。 背景：椎弓根螺钉固定椎体是目前临床治疗腰椎退行性疾病的主要手段,从生物力学的角度可以很好地评价椎弓根固定系统稳定性,利用有限元分析法进行椎弓根螺钉固定椎体的应力分析成为越来越多研究者的选择。 目的：从生物力学角度分析单侧及双侧椎弓根螺钉固定时人体腰椎弯曲运动时的应力、位移变化,为实际临床应用提供理论借鉴。 方法：基于志愿者腰椎CT数据建立腰椎三维模型,与志愿者签署了知情同意书,且得到医院伦理委员会批准。利用Abaqus软件模拟实际腰椎受力情况,对单侧及双侧椎弓根螺钉固定时腰椎的弯曲运动进行有限元分析,观察2种固定方式下腰椎椎体、椎间盘、椎弓根钉的受力大小和位移情况。 结果与结论：①双侧固定下左侧螺钉受力为22.2 MPa,右侧螺钉受力为21.14 MPa,远远小于单侧固定时螺钉所受应力79.19 MPa;椎间盘在单侧固定下应力值比双侧固定时大87%;椎体在双侧固定时,要比单侧固定所受应力小72%;②从位移情况来看,双侧固定时,螺钉、椎间盘与椎体的位移要比单侧固定分别小53%,55%以及62%;③因此从力学角度分析,双侧椎弓根螺钉固定时受力小,要比单侧固定对人体更加友好,更有利于患者的恢复。 ORCID: 0000-0002-4813-066X(陆向东) 中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节;骨植入物;脊柱;骨折;内固定;数字化骨科;组织工程     

椎体内固定技术发展

对近年来椎体内固定的发展状况及实验现状进行了综述,着重介绍了几种常见的经椎弓根椎体内固定系统及椎弓根螺钉的植入对椎体骨组织的影响,它包括3个方面,分别是邻近节段运动的改变、邻近椎体骨密度变化、融合相邻节段发生退变。可为今后设计优化椎体内固定器械及相关实验研究提供参考。     

短节段后路椎弓根钉复位固定治疗胸腰段脊柱损伤

胸腰段脊柱（T11,12,L1,2）是脊柱活动范围较大的部分，脊柱骨折好发于这区域。短节段椎弓根钉内固定系统固定及复位良好，操作比较简单，术后可减少卧床时间，故在临床中得以广泛运用。现将我院29例应用DRFS、GSS、AF、RF短节段柱弓根钉内固定系统治疗胸腰段脊朴骨折或脱位临床应用效果总结如下。     

短节段椎弓根螺钉置入内固定椎体成形治疗胸腰椎骨折的生物力学检测

背景：为避免单纯椎弓根螺钉置入内固定治疗胸腰段骨折出现的内固定物松动、断裂,及合并植骨时出现的骨折不愈合、后凸畸形丢失,而发展的短节段椎弓根螺钉合并椎体成形技术治疗胸腰段骨折,临床已有应用,但其生物力学方面鲜有研究。 目的：观察应用椎弓根螺钉置入内固定椎体成形治疗胸腰椎骨折的生物力学变化。 方法：12个冻存的新鲜胸腰段脊椎(T12~L2)标本,用于制备胸腰椎骨折模型,备测试。分为3组,经皮椎体成形术组：给予经单侧椎弓根注入低黏度的含对比剂骨水泥5~7 mL;椎弓根螺钉内固定组：于T12、L2椎弓根置入螺钉;强化组：行椎弓根螺钉内固定的同时行伤椎骨水泥椎体成形术,测试各组静态最大抗压强度及刚度。 结果与结论：骨水泥分布面积皆大于50%,经皮椎体成形术组和椎弓根螺钉内固定组最大静态抗压强度与刚度均小于强化组最大强度和刚度(P < 0.05)。椎弓根螺钉内固定组椎弓根螺钉较小强度下出现弯曲,而强化组在达到极性轴向压缩强度时才出现弯曲。提示应用短节段椎弓根钉置入内固定椎体成形治疗胸腰椎骨折提高了固定的强度及刚度,并且维持了复位伤椎高度,提高了稳定性,减少了椎弓根螺钉的并发症。     

不同节段椎弓根钉置入脊椎内固定治疗腰椎滑脱☆

背景：对椎弓峡部裂腰椎滑脱、退行性腰椎滑脱的治疗,到底是采用短节段固定还是长节段固定争论很多。 目的：观察短节段或长节段椎弓根钉内固定治疗腰椎滑脱的临床疗效。 方法：腰椎滑脱患者146例,男36例,女110例,年龄22~73岁,平均53岁,病程1~18年,平均5年。采用腰椎管扩大开窗减压或全椎板切除减压、短节段或长节段椎弓根螺钉复位内固定、横突间或椎体间植骨融合。 结果与结论：146例患者中采用短节段4枚椎弓根螺钉固定72例,长节段6枚椎弓根螺钉固定74例。椎间植骨101例,横突间植骨45例。术后随访134例,随访时间1.5~14年,按Steffee临床疗效分级标准,优74例,良41例,中13例,差6例,优良率85.8%。完全复位77例,其中短节段固定32例,长节段固定45例;部分复位69例,其中短节段固定40例,长节段固定29例。短节段固定者有8例13枚椎弓根螺钉发生断裂,而长节段固定者未发生椎弓根螺钉断裂。分析患者腰椎滑脱的类型、程度、病程长短、是否合并相邻节段椎间盘退变、不稳等情况,是选择用短节段还是用长节段置入固定的依据。     

椎弓根螺钉内固定及计算机导航技术的发展与应用

背景：胸腰椎椎弓根螺钉内固定技术的开展,有力地推动了脊柱外科的发展,而脊柱计算机导航系统可以明显改进椎弓根螺钉植入的精确性和安全性。 目的：研究近年来椎弓根螺钉固定术临床应用进展。 方法：以“椎弓根螺钉固定术,计算机导航技术,临床应用进展”为关键词,采用计算机检索1999-01/2011-12相关文章。纳入与有关椎弓根螺钉固定及计算机导航技术在内固定过程中应用的文章;排除重复研究或Meta分析类文章。以25篇文献为主重点进行了讨论椎弓根螺钉固定术的研究进展及相关评价。 结果与结论：计算机辅助外科技术是基于计算机对大量数据信息的高速处理及控制能力,通过虚拟手术环境为外科医生从技术上提供帮助,使手术更安全、更准确的一门新技术。近年来,胸腰椎椎弓根螺钉植入技术的研究取得了很大发展,尤其是术中监测手段,已从传统的X线透视或摄片监测定位发展到计算机辅助技术进行可视化监测。计算机导航技术提供了可以从存储于计算机上的三维影像资料上模拟测量钉道长度、角度及椎弓根直径的功能,便于选择最佳长度与直径的椎弓根钉,使椎弓根螺钉手术更精确、简便、快速、安全,减少了术后并发症的发生。