颈椎椎弓根螺钉置入内固定：影像学测量与临床应用

目的：评价椎弓根螺钉置入内固定技术修复脊柱骨折影像学测量参数和临床应用情况，寻找合理的技术方法。 方法：采用电子检索的方式，在万方数据库、Medline数据库中检索2000-01/2010-06有关椎弓根螺钉置入内固定技术应用于脊柱骨折的研究文章，关键词为“颈椎椎弓根，螺钉，置入参数，cervical pedicle ，cervical pedicle ，set screw， parameter”。排除重复研究、普通综述或Meta分析类文章，筛选纳入20篇文献进行评价。 结果：椎弓根螺钉大小的选择应依据术前影像学测量所得到的事实参数，选择合适的螺钉。通过椎弓根螺钉贯穿前、中、后三柱，对整个脊柱都有固定作用，而且两侧椎弓根相互成近似直角，这种立体结构是后路椎弓根螺钉置入内固定具有较强的抗侧弯和轴向扭转作用，此即颈椎椎弓根螺钉固定的生物力学基础。术前传统的普通X射线片测量手段已经被目前的CT三维扫描替代。随着计算机和材料工程技术的发展，越来越精细的三维成像技术辅助了内固定的发展。 结论：虽然计算机导航系统指导的颈椎置钉效果较好，但在国内尚难普遍开展应用，这就要求临床医生有丰富的置钉经验，选择合适的置钉方法和完善的术前计划减少并发症。     

颈椎椎弓根螺钉置入内固定的生物力学变化及其临床特性

背景：颈椎椎弓根钉由于其独特的三维稳定性,越来越多的学者对其进行更加广泛的研究。 目的：综述颈椎椎弓根解剖特点及椎弓根螺钉置钉的安全性和临床应用。 方法：应用计算机检索1994-01/2010-09 CNKI及PubMed数据库相关文章,中文检索词为“颈椎弓根螺钉”,英文检索词为“cervical pedicle screws”,共检索到文献292篇,最终纳入符合标准的文献43篇。 结果与结论：通过文献检索获得目前一致的观点认为颈椎弓根内固定由于是三维固定,因此可以获得良好的生物力学。但是,由于颈椎弓根周围毗邻部特殊的解剖结构,潜在血管、神经根和颈髓损伤的危险性,置入内固定风险及难度大,所以临床应用要做到个体化置钉。     

成人颈椎椎弓根螺钉在儿童腰椎应用的可行性*

背景：由于1~3岁幼年儿童椎体发育未完全成熟,各种解剖径线相对较成人小得多,尚无幼儿专用的椎弓根螺钉固定器械,现有能够利用的直径最小的椎弓根螺钉是用于成人颈椎侧块或椎弓根固定的钉棒系统。 目的：观察将成人颈椎椎弓根螺钉应用到成年猪颈椎与幼猪腰椎固定后的生物力学对比。 方法：将6具完整新鲜成年猪颈段C3~C6脊椎标本和6具完整8周龄新鲜幼猪腰段脊柱标本自椎间盘及关节处离断,游离成单个椎体,共54个椎体108侧椎弓根。按照标准操作将成人颈椎椎弓根螺钉分别安置在成年猪颈椎标本和幼猪腰椎标本的椎弓根上,应用生物力学方法测试螺钉的最大轴向拔出力。 结果与结论：颈椎标本最大轴向拔出力高于腰椎标本,但差异无显著性意义(P > 0.05);L1椎弓根螺钉的拔出力均值明显小于L3椎弓根螺钉的拔出力均值(P < 0.05);C5椎弓根螺钉的拔出力均值明显大于C3椎弓根螺钉的拔出力均值(P < 0.05);颈椎和腰椎标的骨密度差异有显著性意义(P < 0.01),椎体椎弓根力学数值与椎体骨密度之间存在线性正相关。说明取得了成人颈椎椎弓根螺钉在轴向拉力方面适应于幼儿腰椎的初步实验依据。     

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。     

利用图像存储传输系统数据库构建下颈椎椎弓根模型及其临床意义

背景：下颈椎椎弓根钉内固定技术具有良好的生物力学强度、三维稳定性和植骨融合率。然而,由于下颈椎解剖结构复杂且个体差异性大,常导致螺钉置入困难,复位风险高。 目的：利用图像存储传输系统结合64排CT片及X射线片于内固定前精确测量下颈椎后方解剖学结构,指导下颈椎内固定过程中椎弓根置钉。 方法：51例下颈椎疾患病例利用图像存储传输系统测量定位法行颈椎椎弓根内固定。同时对比同期开展治疗的两种不同方案的颈椎内固定患者：解剖置钉法26例,管道疏通法17例。以Andrew椎弓根螺钉CT位置分级标准评价3组患者的置钉准确率。 结果与结论：图像存储传输系统测量定位组置钉准确率显著高于其他两组(P < 0.05),图像存储传输系统测量定位组病例均未发现脊髓、椎动脉、神经等组织损伤。提示应用图像存储传输系统结合64排CT及X射线片内固定前测量,能够指导内固定过程中安全置入颈椎椎弓根螺钉,置钉效果明显强于传统的解剖置钉法及管道疏通法。     

椎弓根钉置入内固定治疗胸腰椎骨折的应用进展

目的：介绍椎弓根螺钉固定技术在胸腰椎骨折治疗方面的应用和进展。 方法：第一作者应用计算机检索PubMed数据库(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/PubMed)及CNKI数据库(www.cnki.net/index. htm),在标题和摘要中以“椎弓根螺钉,胸腰椎骨折,内固定”或“vertebral pedicle screw,thoracolumbar fracture,internal fixation”为检索词进行检索。选择文章与椎弓根螺钉固定的解剖学基础、生物力学分析、临床应用及优缺点相关,同一领域文献则选择近期发表或发表在权威杂志文章。共纳入31篇文献。 结果：经椎弓根内固定器能有效地恢复椎体的高度及生理弧度,使移位的骨块回复原解剖结构并加以固定,从而使神经管得以持久有效的减压。椎弓根螺钉固定能提供坚强的内固定,可以矫正畸形和维持脊柱的三维位置,提供较好的生物力学稳定性。近年来各种技术的联合应用,微创技术的发展,使得用于治疗胸腰椎骨折的后路技术种类繁多,但椎弓根固定技术是多种治疗胸腰椎骨折后路技术的基础。 结论：椎弓根螺钉固定是一种有效的胸腰椎内固定技术,它可用于各种原因引起的胸腰椎不稳,特别是胸腰椎骨折的治疗。     

下颈椎弓根CT图像的指标测量

背景：由于颈椎弓根较小的周径,高度的个体差异,周围复杂的解剖结构,在置椎弓根螺钉时易误伤脊髓、椎动脉及神经根,临床应用受到限制。正确的理解椎弓根及其周围结构解剖特点有助于提高经椎弓根螺钉内固定操作的安全性。 目的：评价CT测量颈椎椎弓根在颈椎弓根内固定的临床意义。 方法：随机选择81例正常成人颈椎CT片进行颈椎骨性指标的研究,测量指标包括13项：椎弓根高度、宽度,椎弓根内侧、外侧、上缘、下缘皮质厚度,椎弓根内松质骨高度、宽度,椎弓根轴线的骨性通道全长,椎弓根的长度1、长度2,椎弓根的内倾角和椎弓根轴线在矢状面上与椎体下终板之间的角度。 结果与结论：椎弓根宽度小于高度,C3、C4外径最小,颈椎椎弓根的松质骨内径小,皮质骨比例高。外侧皮质骨较内侧和上、下侧皮质骨均薄。下颈椎椎弓根的三个通道长度变化不显著,内倾角和上下倾角则有一定区别。提示经螺旋CT可以较好的呈现椎弓根内部的情况,为颈椎弓根螺钉内固定提供影像学数据。     

应用数字化模板导航颅颈交界区后路螺钉内固定（附9例报告）

目的结合人体解剖学、现代影像学、计算机三维重建、逆向工程技术及快速成形技术,设计一种新的颈椎弓根后路螺钉内固定方法。方法采集患者CT原始三维数据建立颈椎三维模型,导入三维重建软件Amira3．1,虚拟图像上采集拟固定椎弓根数据,应用逆向成形技术（RE）设计进针导航模板,利用激光快速成形（RP）技术制作颈椎模型和导航模板。在该模板导航下,后路螺钉内固定治疗9例颅底畸形。术中利用制作的导航模板与颈椎的后部结构相贴合,通过导航孔进行颈椎椎弓根的定位,植入椎弓根螺钉。术后根据X平片和CT扫描评价椎弓根螺钉的位置。结果建立制作个体化颈椎导航模板的方法,通过RE、RP技术生产出的导航模板具有较好的准确性、安全性、可靠性,适用于颅颈交界区后路螺钉内固定。结论利用RE和RP技术为颅颈交界区后路螺钉内固定定位、固定提供了一种全新、准确、安全、可靠的方法,在神经外科领域具有较大的应用前景,可广泛应用于颅颈交界和胸腰椎椎弓根的固定。     

脊柱椎弓根螺钉应用的生物力学特征

背景：椎弓根螺钉内固定经过不断的发展和完善,生物力学理论在脊柱内固定器方面也有了很大进展。 目的：对脊柱椎弓根螺钉应用的生物力学研究进行综述。 方法：应用计算机检索1986-01/2010-10 CNKI和Pubmed数据库,在标题和摘要中以“椎弓根螺钉,生物力学”或“Pedicle Screw,Biomechanics”为检索词进行检索。选择文章内容与椎弓根螺钉的生物力学有关者,同一领域文献则选择近期发表或发表在权威杂志文章。最终入选49篇文献进行综述。 结果与结论：在椎弓根螺钉的发展过程中,生物力学不仅为内固定的研制提供理论基础,也是测试和评价新设计内固定器效果的最终依据和标准。文章结果显示椎弓根螺钉植入点、植入方向、螺钉大小、螺钉形状、螺钉材料对脊柱生物力学均有一定影响。     

经伤椎椎弓根螺钉置入内固定治疗胸腰椎骨折

目的：评价经伤椎椎弓根钉内固定治疗胸腰椎骨折的效果及不良反应。 方法：以胸腰椎、骨折、伤椎、椎弓根螺钉、内固定为中文关键词;以thoracolumbar,fracture,Injury vertebral,Pedicle screws,Internal fixation为英文关键词,采用计算机检索1993-01/2009-10相关文章。纳入与有关经伤椎椎弓根钉内固定治疗胸腰椎骨折相关的文章;排除重复研究或Meta分析类文章。以22篇文献为主重点讨论经伤椎椎弓根钉内固定治疗胸腰椎骨折的临床效果及不良反应。 结果：经伤椎椎弓根螺钉内固定能让胸腰骨折获得满意复位,重建椎体高度,增强脊柱的抗压稳定性,提供脊柱的长期稳定;既可有效的使胸腰椎骨折良好复位,牢固固定,又可减少内固定的松动或断裂,减少后凸的形成等内固定并发症;生物力学测试证明胸腰椎骨折伤椎椎弓根内固定能加强脊柱的稳定性;临床应用表明伤椎椎弓根内固定在技术操作上是可行的,选择合适、可靠的内固定物及工具,规范、严格地手术操作,不良反应会降低。 结论：经伤椎椎弓根螺钉内固定是治疗胸腰椎骨折的可靠、有效方法,且不良反应低。     

双侧钉棒及同侧单钉棒置入内固定的生物力学比较

背景：腰椎失稳、腰椎滑脱等腰椎退行性疾病常常需要实施腰椎融合,其目标是稳定脊柱,但究竟采取何种内固定方式仍存在争论。 目的：比较单侧与双侧经椎间孔减压椎体间融合治疗腰椎退行性病变的生物力学差异。 方法：人新鲜尸体腰椎标本6具,L4~5模拟微创经椎间孔减压椎体间融合,根据不同的内固定组合方式分为2组,即双侧钉棒组及同侧单钉棒组。在生物力学试验机上测量各种固定方式不同工况下的运动范围(ROM值),并进行比较。 结果与结论：以完整的腰椎运动单元为参照,两固定组的ROM值均低于对照组(P < 0.05)。其中双侧钉棒组在各工况下ROM值均显著低于同侧单钉棒组(P < 0.05)。提示在生物力学实验中,单侧椎弓根螺钉固定椎间融合生物力学性能优良,刚度适中,腰椎可获得可靠的稳定性。但与双侧钉棒固定比较,单钉棒方式仍然存在差距。     

Cage椎弓根内固定联合自体颗粒骨打压植骨的即时生物力学稳定性

背景：自体骨移植结合椎间融合器联合椎弓根螺钉常运用于椎体融合,但单纯颗粒骨打压联合椎弓根钉的临床生物力学研究报道不多。 目的：比较后路自体颗粒骨打压植骨内固定及Cage内固定的即时生物力学稳定性。 方法：利用腰椎后路附件逐级破坏和椎间盘切除制作腰椎不稳模型。12具猪腰椎标本随机分为两组：打压植骨结合椎弓根螺钉内固定组(实验组),Cage结合椎弓根螺钉内固定组(对照组)。使用脊柱三维运动测试机模拟人体对两组标本在正常、不稳、融合3个状态下进行前屈、后伸、左右侧屈、左右旋转等各个活动的生物力学测试,三维激光扫描仪测定不同载荷下不稳节段的运动范围。 结果与结论：正常状态下,两组间L2~3节段各方向运动范围差异无显著性意义(P > 0.05),说明两组标本均衡性好,具有可比性;与正常状态相比,两组不稳状态各方向运动范围亦明显增加(P < 0.05);融合后对照组L2~3节段椎间各方向运动范围均较实验组小,但差异无显著性意义(P > 0.05)。说明自体颗粒骨打压植骨内固定与Cage内固定均能明显提高脊柱的即时生物力学稳定性,而且两组对于改善脊柱稳定性无显著性差异。     

三种置钉方法在下颈椎经椎弓根螺钉置入过程中的比较

背景：目前各种下颈椎椎弓根置钉方法的准确率报道不一,特别是国内常用的椎板部分切除置钉法、Abumi法、管道疏通法缺乏比较。 目的：探讨下颈椎(C3~7)经椎弓根螺钉内固定的可行性,比较椎板部分切除置钉法、Abumi法、管道疏通法在置钉满意率、出血量、置钉时间、并发症等方面的差异。 方法：选择60例需颈后路经椎弓根螺钉内固定治疗的下颈椎疾患病例,随机分成3组,各置入椎弓根螺钉80枚,分别采用椎板部分切除置钉法、Abumi法及管道疏通法。术中计算各方法置钉时间、出血量;出院前观察置钉满意率及在颈椎椎弓根四壁损伤例数的构成比;比较C3~7每一节段的椎弓根外侧壁损伤发生率。 结果与结论：椎板部分切除组、Abumi组及管道疏通组置钉时间依次递减(P < 0.05),置钉满意率依次递增(P < 0.05)。3组间置钉出血量及颈椎椎弓根四壁损伤例数的构成比差异无显著性意义(P > 0.05),椎弓根损伤好发生于外壁。C4、C5节段外壁损伤发生率明显高于C3、C6、C7。提示管道疏通法在经颈后路椎弓根螺钉内固定常规置钉法中优势明显。     

Biomechanical effect of the extent of vertebral body fracture on the thoracolumbar spine with pedicle screw fixation: an in vitro study.

A fractured vertebra does not transfer load as effectively as the intact vertebra. Patients who undergo surgery using short-segment pedicle screw instrumentation for middle-column injury may experience implant failure when vertebral body comminution is ignored. The purpose of this study was to investigate biomechanical effects of the extent of vertebral body fracture on the thoracolumbar spine after pedicle screw fixation and to evaluate the biomechanical role of anterior reconstruction. Twelve fresh porcine T12-L3 specimens were harvested and divided into two groups. A 2-mm drill bit was used to create holes in the L1 vertebra with two different extents: 1/6 and 1/3 vertebral body involvement. After the pre-injury had been created, specimens were subjected to flexion-compression to create a fracture in the body of the spine. Stiffness under axial-compression and flexion-compression were measured in intact specimens, after the fractured segments had been stabilized using transpedicular fixation, and after transpedicular fixation with anterior grafting. Despite fixation of the injured spine with pedicle screw instrumentation, the axial-compression and flexion-compression stiffness was still significantly lower than that of the intact group (p<0.01). The stiffness was associated with the extent of vertebral body involvement; 1/6 vertebral body involvement was stiffer than the 1/3 involvement (p<0.01). Additional anterior grafting significantly improved stiffness compared with posterior fixation alone (p<0.01), and restored stiffness to the intact level. In any state, stiffness under axial-compression was always significantly greater than that under flexion-compression (p<0.01). In conclusion, transpedicular fixation alone cannot provide sufficient stability for thoracolumbar fractures; the construct stability is related to the extent of vertebral body involvement. Recovering mechanical properties of the anterior and middle spinal column is a valuable measure for reducing the load-sharing of the posterior instrument.     

骨水泥椎体强化椎弓根钉置入对骨质疏松脊柱生物力学稳定性的影响

背景：伴有骨质疏松患者的脊柱内固定松动、脱落是脊柱外科一个复杂而棘手的问题。用聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥强化椎弓根螺钉可增加伴有骨质疏松患者的椎弓根螺钉防止椎弓根钉的松动及脱落。 目的：评价聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥椎体强化后椎弓根钉固定对不稳定骨质疏松脊柱的生物力学稳定性影响。 设计、时间及地点：体外生物力学实验,于2008-03在上海大学生物力学实验室完成生物力学实验。 材料：12具新鲜老年女性尸体T10~L3椎体标本,制成T12、L1间的不稳定模型,采用椎弓根螺钉系统固定。 方法：将标本按照不同的处理方式分为4组。①对照组：为完整标本,只进行生物力学性能的测试。②一次固定组：对照组测试后随机选取6具不稳定模型,行T11~L2椎弓根钉固定。③二次固定组：一次固定组标本完成稳定性测试后,取出所有椎弓根螺钉,分别用注射器向T11~L2椎弓根钉道注入配制好的聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥骨水泥2.0 mL后再次拧入螺钉固定。④强化固定组：将余下的6具标本于T11~L2双侧椎弓根分别以直径3.5 mm的钻头导孔,沿孔道插入直径3.5 mm的穿刺导管,插入深度为40 mm,用加压注射器经导管缓慢向椎体内加压注射配制好的聚甲基丙烯酸甲酯骨水泥3.5 mL后拧入螺钉固定。 主要观察指标：进行轴向压缩、前屈/后伸、左/右侧弯、左/右旋转7项非损伤性加载,比较上述4组不同状态下脊柱的相对运动范围变化。 结果：与一次固定组比较,二次固定组及强化固定组脊柱的相对运动范围增加(P < 0.05),强化固定组与二次固定组组间比较,差异无统计学意义(P > 0.05)。 结论：椎体成形强化椎弓根钉固定及钉道强化固定均可明显增强不稳定骨质疏松脊柱的稳定性。     

Current trends in pedicle screw stimulation techniques: lumbosacral, thoracic, and cervical levels

Unequivocally, pedicle screw instrumentation has evolved as a primary construct for the treatment of both common and complex spinal disorders. However an inevitable and potentially major complication associated with this type of surgery is misplacement of a pedicle screw(s) which may result in neural and vascular complications, as well as impair the biomechanical stability of the spinal instrumentation resulting in loss of fixation. In light of these potential surgical complications, critical reviews of outcome data for treatment of chronic, low-back pain using pedicle screw instrumentation concluded that "pedicle screw fixation improves radiographically demonstrated fusion rates;" however the expense and complication rates for such constructs are considerable in light of the clinical benefit (Resnick et al. 2005a). Currently, neuromonitoring using free-run and evoked (triggered) electromyography (EMG) is widely used and advocated for safer and more accurate placement of pedicle screws during open instrumentation procedures, and more recently, guiding percutaneous placement (minimally invasive) where the pedicle cannot be easily inspected visually. The latter technique, evoked or triggered EMG when applied to pedicle screw instrumentation surgeries, has been referred to as the pedicle screw stimulation technique. As concluded in the Position Statement by the American Society of Neurophysiological Monitoring (ASNM), multimodality neuromonitoring using free-run EMG and the pedicle screw stimulation technique was considered a practice option and not yet a standard of care (Leppanen 2005). Subsequently, the American Association of Neurological Surgeons/Congress of Neurological Surgeons (AANS/CNS) Joint Section on Disorders of the Spine and Peripheral Nerves published their "Guidelines for the Performance of Fusion Procedures for Degenerative Disease of the Lumbar Spine" (Heary 2005, Resnick et al. 2005a, Resnick et al. 2005b). It was concluded that the "primary justification" of intraoperative neuromonitoring"... is the perception that the safety and efficacy of pedicle screw fixation are enhanced..." (Resnick et al. 2005b). However in summarizing a massive (over 1000 papers taken from the National Library of Medicine), contemporary, literature review spanning nearly a decade (1996 to 2003), this invited panel (Resnick et al. 2005b) recognized that the evidence-based documents contributing to the parts related to pedicle screw fixation and neuromonitoring were "... full of potential sources of error ..." and lacked appropriate, randomized, prospective studies for formulating rigid standards and guidelines. Nevertheless, current trends support the routine use and clinical utility of these neuromonitoring techniques. In particular free-run and triggered EMG have been well recognized in numerous publications for improving both the accuracy and safety of pedicle screw implantation. Currently, treatment with pedicle screw instrumentation routinely involves all levels of the spine - lumbosacral, thoracic, and cervical. Significant historical events, various neuromonitoring modalities, intraoperative alarm criteria, clinical efficacy, current trends, and caveats related to pedicle screw stimulation along the entire vertebral column will be reviewed.     

颈椎弓根周围神经组织MRI的指标测量及临床意义

背景：在颈椎内固定方法中,经椎弓根固定的稳定性最强,由于椎弓根周围紧密伴随着椎动脉、脊髓、硬膜囊和神经等重要组织,损伤这些组织的结果是危险或致命的,颈椎椎弓根螺钉固定技术的应用和推广受到限制,MRI有较高的软组织分辨率,可以作为颈椎弓根周围神经组织研究的有益检查手段。 目的：评价MRI测量颈椎椎弓根周围神经组织在颈椎弓根内固定的临床意义。 方法：随机选择62例健康受检者行颈段MRI扫描后进行测量与观察。测量指标包括7项：椎管矢径、椎管横径、椎孔指数、脊髓矢径、脊髓横径、椎弓根与上位神经根的距离和椎弓根与下位神经根的距离。 结果与结论：椎管矢径从C1~C4下降速度比较快,从C3~C7呈缓慢上升状态。椎管横径C1~C2明显下降,C3~C7上升趋势缓慢且明显,C1最大,在C2最小。脊髓矢径和横径在C5和C6都有明显增大。椎弓根与上位神经根的距离明显小于与下位神经根的距离。提示通过MRI测量可较好显示颈椎椎弓根周围神经组织的影像特征,为颈椎弓根内安全置钉提供参考。