中上胸椎后路半椎弓根入路置钉固定技术的临床应用*

背景：中上胸椎矫形固定以椎弓根钉置入内固定三维稳定性最佳,效果最好,但由于胸椎椎弓根解剖上较腰椎窄细,且胸椎管内是脊髓,内固定的难度和风险较高。 目的：分析中上胸椎后路半椎弓根入路置钉固定技术的临床应用效果。 方法：应用后路半椎弓根入路置钉固定治疗中上胸椎疾病患者58例,在T1~T2可应用直径4.5 mm、长度30 mm的螺钉,T3~T8应用直径5.0~6.0 mm、长度35~40 mm的螺钉,螺钉直径均在4.5 mm以上。 结果与结论：置钉固定后胸椎X射线片及CT显示,无螺钉进入椎管内,脊柱序列恢复良好,无内固定松动及断钉等并发症发生;置钉后无脊髓损伤加重及感染等并发症。患者生活完全恢复,疼痛消失16例;不全性和完全性截瘫46例日常生活能够自理,胸背部疼痛消失,无后凸畸形。表明中上胸椎半椎弓根入路置钉技术选用较粗、较长螺钉置入内固定效果可靠,安全,且进钉技术相对简单,易于掌握,可作为中上胸椎后路内固定的良好选择。     

下颈椎经椎弓根内固定的生物力学稳定性分析*★

经椎弓根固定是目前能提供三柱生物力学稳定性最可靠的脊柱后路内固定，具有很高的临床应用价值，但颈椎椎弓根毗邻结构复杂，螺钉置入风险很高，限制了其在临床的广泛应用。文章从颈椎椎弓根的形态，生物力学性能，椎弓根螺钉内固定技术和固定系统，手术导航，手术的适应证、禁忌证及并发症等不同研究侧面，总结国内外学者在以上相关领域，有关椎弓根固定在下颈椎疾病治疗方面的应用和进展，认为椎弓根固定虽然有很高风险，但通过术前精确测量椎弓根形态、术中结合各种新辅助技术、配合手感，下颈椎经椎弓根内固定的风险将降低，其在临床应用将越来越广泛。     

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。     

胸椎椎弓根-肋骨复合体螺钉置入内固定的应用解剖学特征

背景：上、中胸椎周围结构复杂,椎弓根的横径相对窄小,如再合并发育畸形,导致螺钉不能置入,或者置入后造成副损伤,置钉安全性和有效性得不到保证。 目的：提出“椎弓根-肋骨复合体”的概念,观察其形态结构,分析其在解剖学上置入螺钉的可行性。 方法：观察6具成人尸体胸椎标本(T1~12)椎弓根及椎弓根-肋骨复合体的形态结构,测量下列参数：横径、纵径、椎弓根-肋骨复合体轴线螺钉置入最长值、椎弓根-肋骨复合体轴线螺钉横断面角及椎弓根-肋骨复合体轴线螺钉与椎弓板的夹角。 结果与结论：椎弓根-肋骨复合体是一立体结构,椎弓根与肋骨不在同一平面,且两者位置关系随不同节段而发生变化。横径为13.0~17.3 mm,纵径为5.8~8.0 mm,椎弓根-肋骨复合体轴线螺钉置入最长值为43.4~60.5 mm,椎弓根-肋骨复合体轴线螺钉横断面角为15.4°~36.7°,椎弓根-肋骨复合体轴线螺钉与椎弓板的夹角为76.2°~85.4°。提示沿胸椎经椎弓根-肋骨复合体轴线置入螺钉内固定时,安全范围较大。应用于临床时,可作为椎弓根螺钉内固定的一种补充,特别是在无法完成椎弓根螺钉置入的胸椎平面。     

计算机重建技术辅助胸椎椎弓根钉置入的准确性

背景：由于椎骨周围组织关系复杂,使得胸椎椎弓根钉手术成功率不是很理想。随着更精密的成像设备出现,骨科手术前检查变的更清晰,准确。借组数字化成像设备势必要提高椎椎弓根置钉书准确性大大提高。 目的：分析在螺旋CT计算机三维重建辅助指导手术技术与传统徒手技术置入胸椎椎弓根钉的效果。 方法：选取临床病例,分为三组：螺旋CT计算机三维技术辅助手术组（A组）：传统技术手术组（B组）。所有病例记录钉置入的成功率,术后再次进行螺旋CT扫描评估置钉成功率和准确性。 结果与结论：A组较B两组的置入成功率大大提高;椎弓根穿破率显著降低。利用螺旋CT三维重建技术辅助胸腰椎椎弓根钉内固定手术,可以显著提高椎弓根钉置入的成功率和准确性。     

骶骨S2椎弓根外进钉固定的生物力学分析

背景：模拟骶骨骨折S2椎弓根钉外进钉固定拔出力与在拔出椎弓钉时的应变电测分析鲜有报道。目的：测量S2椎弓根外进钉固定拔出力与骶骨应变分布,为临床提供生物力学参数。方法：取正常国人新鲜尸体骶骨标本,以椎弓根钉外进钉方法固定于S2椎弓根,以小型力传感器与椎弓根钉固定装置连接测量椎弓根钉的拔出力,同时以动静态电阻应变仪,对预先粘贴在4个椎弓根螺栓固定边缘部位和骶骨不同部位的应变片进行应变电测量。1号进钉点位置为左侧第1骶后孔下缘最低点,2号进钉点位置为右侧第1骶后孔下缘最低点,3号进钉点为左侧第1骶后孔连线与骶外侧嵴的交点,4号进钉点为右侧第1骶后孔连线与骶外侧嵴的交点。测量椎弓根螺钉最大拔出力和骶骨各测点应变值。结果与结论：外进钉1号螺钉拔出力为(399.0±7.2) N,2号螺钉拔出力为(281.0±5.2) N,3号螺钉拔出力为(196.0±4.3) N,4号螺钉拔出力为(220.1±4.6) N。应变电测量最小应变发生在2号螺钉8号测点,应变为(13.5±1.1) με;最大应变发生在1号螺钉1号测点,应变为(96.8±6.5) με。提示S2椎弓根钉外进钉固定方法符合生物力学原理。     

三维虚拟图像导航技术在脊柱椎弓根螺钉固定中的应用☆

背景：近年来经椎弓根螺钉固定技术显著提高了脊柱固定强度和融合效率,但是椎弓根螺钉置入位置不佳可能损害脊髓和神经引起严重并发症。 目的：评估置入前CT扫描三维虚拟图像导航技术在脊柱椎弓根螺钉固定中的应用价值。 设计、时间及地点：前瞻性、随机对照观察,于2006-01/2008-12在中国医学科学院北京协和医院骨科完成。 对象：纳入因脊柱疾病行椎弓根螺钉固定的患者95例,导航组45例,常规组50例。 方法：将95例患者按随机数字表法分为2组,导航组术中在计算机导航技术辅助下置入椎弓根螺钉,常规组采用传统的解剖标志法结合术中透视定位置入椎弓根螺钉。 主要观察指标：比较2组间螺钉钉道准备时间、螺钉位置优良率及螺钉置入后并发症的发生率。 结果：导航组中36例患者共置入椎弓根螺钉206枚,优良率96.1%;有9例患者因故未能行导航。常规组50例患者共置入椎弓根螺钉285枚,优良率100.0%,无位置差的螺钉。2组患者的螺钉位置优良率差异无显著性意义(P > 0.05)。导航组的钉道准备时间显著长于常规组[(360±22),(56±8) s,P < 0.01]。2组患者螺钉置入后均无并发症发生。 结论：与传统解剖标志定位法相比,应用置入前CT扫描三维虚拟图像导航技术置入椎弓根螺钉的精度无明显差异,且延长了手术时间,其在脊柱椎弓根螺钉固定中的应用价值有限。     

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。     

经皮椎弓根植器械与新型脊柱外固定联合应用的力学评价

背景：新型脊柱外固定器体外力学实验证明为有足够稳定性的弹性固定,椎体骨折经椎弓根植骨力学性能有待评价。 目的：观察应用经皮椎弓根植骨联合脊柱外固定治疗胸腰椎骨折的临床效果,并对该术进行生物力学评价。 设计、时间及地点：回顾性分析,病例来自2006-02/2007-06南华大学第一附属医院脊柱外科。 对象：选择南华大学第一附属医院脊柱外科收治的胸腰椎骨折患者30例,男19例,女11例,年龄16~60岁;30例患者均为创伤性骨折,其中18例患者病椎有不同程度的椎体压缩,12例有不同程度的椎管狭窄。 方法：全部患者均采用经皮椎弓根植骨器械联合新型脊柱外固定器进行微创治疗;随机选取老年女性胸腰段脊柱标本(T9~L4)中20个椎体,测试骨折前、植骨后椎体强度及刚度。 主要观察指标：患者植骨后功能恢复及有无并发症发生;植骨后椎体最大载荷及刚度。 结果：①本组病例均安全完成植骨,植骨时间平均90 min;失血量平均160 mL;植骨量平均4.5 mL。术中椎体高度有不同程度恢复,除2例背部软组织钉道感染外,其他患者未发生严重并发症。30例患者均获得3个月以上的随访,平均随访6个月,所有患者腰背痛明显缓解或消失,脊柱活动度无明显丢失,椎管狭窄基本解除,有神经功能障碍病例得到明显改善。无螺钉松动断裂、椎体感染、取骨区后遗疼痛等病例。②生物力学结果表明,植骨后椎体最大抗压力与原始最大抗压力差异无显著性意义[(1 276.1±274.6),(1 343.5±428.7) N,P > 0.05];但椎体原始刚度大于植骨后刚度[(1 090.3±429.2),(366.1±102.7) N/mm,P < 0.05]。 结论：经皮椎弓根植骨联合脊柱外固定是治疗胸腰椎骨折的一种安全有效的微创方法,具有重建脊柱稳定性、持续复位和保存脊柱活动度优势。     

上胸椎前路金属植入物内固定的相关解剖学径路

背景：国内外少见与上胸椎前路内固定相关的解剖学研究报道。 目的：通过测量上胸椎(T1~4)骨骼标本相关解剖学数据,分析上胸椎前路内固定的进钉深度、选择螺钉长度以及钢板、内固定棒的预弯角度。 方法：取完整的成人干燥脊柱骨标本,要求有完整的颈胸段,依照《人体骨骼测量方法》的标准和方法用游标卡尺测量T1~4各个椎体的相关解剖学数据,包括椎体前高、椎体后高、椎体上矢径、椎体下矢径、椎体上横径、椎体下横径、椎体最小横径。取正常成人颈胸段MRI正中矢状位片,分别以T1,T4为端椎用电子量角器测量得Cobb角度数。 结果与结论：上胸椎椎体后高均大于椎体前高,从而维持了颈胸段脊柱的生理性后凸。由于正前方安置固定螺钉时有内倾和头尾倾斜的角度,因此实际钉长及进钉深度要大于相应椎体的矢状径。椎体最小横径比上下横径都小,在进行上胸椎侧前路内固定时应参照最小横径的测量结果选择合适的钉长及进钉深度。正常成人上胸椎MRI正中矢状位片测得的Cobb角为(7.20±2.04)°,内固定过程中在内固定钢板或内固定棒置入之前需根据正常Cobb角进行预弯以便达到紧密贴合。     

颅颈交界区螺钉-钛棒(板)内固定技术的临床应用

目的 探讨螺钉-钛棒(板)内固定技术治疗颅颈交界区不稳定的临床经验.方法 27例颅颈交界区不稳定患者(先天性寰枢关节脱位21例、颅底凹陷症经口齿状突切除致寰枢关节脱位1例、外伤致寰枢关节脱位1例、经口斜坡脊索瘤切除致寰枢关节脱位3例和椎管内神经纤维瘤病致寰枕关节破坏1例),手术前日本整形外科协会(JOA)评分1～13分,平均(7.45±1.62)分,施行枕骨钉或寰椎侧块-枢椎椎弓根螺钉内固定术,并通过螺钉间撑开技术使寰枢关节复位.根据手术后JOA评分和影像学改善程度,评价手术疗效.结果 27例患者中除1例手术后临床症状无明显变化,余26例均明显改善.手术后2周CT检查椎体间融合良好,仅2例(2枚)枢椎椎弓根螺钉穿破骨皮质,但未造成血管损伤或神经压迫,其余螺钉位置良好.随访3～36个月,平均10.50个月.手术后3个月,患者JOA评分1～13分,平均(13.26±1.02)分,与手术前比较,差异具有统计学意义(t=24.210,P=0.001);平均改善率为(60±12)%.结论 枕骨钉或寰椎侧块.枢椎椎弓根螺钉内固定术治疗颅颈交界区不稳定安全有效.     

Biomechanical study of the lumbar spine using a unilateral pedicle screw fixation system

Lumbar fusion combined with unilateral pedicle screw fixation has received favourable clinical reports. However, there are very few reports about the biomechanical properties of this system. The purpose of this study was to compare the biomechanics of a unilateral pedicle screw system with a bilateral system. Two fresh lumbar vertebral columns from human cadavers were used. Seven models were prepared by the sequential damage and spinal instrumentation of each specimen. Bending and rotation tests were performed to clarify the range of motion for each model using a 6-axis material tester that we have developed. We showed that the unilateral pedicle screw system offers only uneven fixation. This results in dispersion of rigidity depending on the direction of bending and rotation. The bilateral pedicle screw system, however, allows excellent fixation in all directions.     

Clinical application of combined fixation in the cervical spine using posterior transfacet screws and pedicle screws

The aim of the present study was to describe the clinical application of combined fixation in the cervical spine using posterior transfacet and pedicle screws. Ten patients with cervical disorders requiring stabilization were treated from May 2006 to December 2008. The operative details varied depending on indication, the need for decompression, and the number of levels to be included in the spinal construct. Radiographic analysis of the fusion was performed after surgery. A total of 23 transfacet screws were inserted at or caudal to the C4/5 facet. A total of 21 pedicle screws were placed. All patients underwent operative treatment without neurovascular complications. Fusion was achieved in all patients. When performed appropriately, the method of using posterior transfacet screws in the caudal cervical joints combined with pedicle screw fixation in the cephalic cervical spine is reliable and deserves more widespread use.     

术中CT导航在上颈椎螺钉固定手术中的应用

目的 为降低椎动脉、神经损伤和螺钉位置偏差等风险,探索应用术中CT实时导航技术完成上颈椎螺钉置入.方法 应用术中CT实时导航技术完成螺钉置入,9例患者中7例颅颈交界区畸形,1例C1～2巨大神经鞘瘤,1例C1～3椎板巨大血管性病变行上颈段螺钉固定,共置钉42枚.结果 根据Madawi定义的合理螺钉位置,9例共置钉42枚,位置满意,其中1例颅颈交界畸形患者二侧高跨椎动脉,1例-侧高跨椎动脉,共3枚C2螺钉为以往螺钉技术的相对禁忌证.所有患者无椎动脉、脊髓或神经损伤,没有穿破骨皮质,复位满意,固定牢靠.结论 使用术中CT三维影像实时导航,可以安全、准确地完成上颈段螺钉固定.

Abstract：

Objective For improvement of safety, avoiding the risk of injury of vertebral artery and nerve tissue, intraoperative CT guided placement of screws in upper cervical spine were performed.Methods Brain LAB Vector Vision system in conjunction with iCT were used for image guidance.42 screws were placed at C1, C2 levels using this technique in 9 patients, including 7 cases of craniovertebral junction malformation, 1 case of C1～2 giant schwannoma, and 1 case of C1-3 giant lamina vascular lesion.Results According to Madawi's definition of rational placement of screw, all 42 screws were placed satisfactorily.For 3 C2 screws, including 1 case of both side and 1 case of one side of high riding vertebral arteries, the placement of them was relative contraindication for traditional techniques.There was no injury of vertebral artery, spinal cord or nerves resulted from the placement of screws.There was no bony breach.Conclusions Intraoperative navigation by 3 -dimensional CT image guidance is helpful for safe and accurate placement of screws in upper cervical spine.     

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。     

三种单纯腰椎椎间融合并双侧椎弓根螺钉内固定后即刻稳定性的比较

背景：椎间融合术按照手术入路主要有前路椎间融合术、后路椎间融合术和椎间孔入路椎间融合术。3种融合术术中切除的结构不同，融合器置入的部位不同，其腰椎即刻稳定性也存在差异。 目的：比较前路椎间融合术、后路椎间融合术、椎间孔入路椎间融合术加用双侧椎弓根螺钉内固定后腰椎即刻稳定性的差异。 设计：对比观察。 材料：腰椎标本来自新鲜小牛15具。 方法：模拟临床手术建立前路椎间融合术、后路椎间融合术、椎间孔入路椎间融合术3种椎间融合术模型，先将所有标本作为正常对照组进行测试，然后将标本随机分为3组，每组5个标本，制成单纯椎间融合组，分别采用3种椎间融合术测试后，在此基础上再附加双侧椎弓根螺钉内固定进行测试。 主要观察指标：脊柱三维运动测试机上测试3种模型加用双侧椎弓根螺钉固定前后腰椎生物力学特性的变化。 结果：行3种单纯椎间融合后，腰椎的稳定性能明显下降，附加了双侧椎弓根螺钉固定后，腰椎的各项稳定性指标均增强，包括扭转力学指标也得到了很大增强，有效增加了腰椎的刚度。椎间孔入路椎间融合术各项稳定性指标都明显优于其他两种方法，说明椎间孔入路椎间融合术的即刻稳定性能在3者中最有优势。后路椎间融合术的刚度明显强于前路椎间融合术，应变和应力也较前路椎间融合术有优势，但是其扭转稳定性却不如前路椎间融合术。 结论：行单纯椎间融合术后，腰椎的稳定性较正常对照组均有明显下降，在加用双侧椎弓根螺钉内固定后能有效地提高其稳定性能。在3种椎间融合术中，椎间孔入路椎间融合术的腰椎即刻稳定性能最优。     

Computed-tomography-based anatomical study to assess feasibility of pedicle screw placement in the lumbar and lower thoracic pediatric spine

Purpose

The anatomy of the pedicle is complex and three-dimensional; however, there are basic dimensions important for possible screw placement. There are relatively few studies examining the pedicle anatomy in children. This study was performed to evaluate the feasibility of pedicle screw placement in children aged 5–16, based on key anatomic dimensions. A case illustration is also provided.

Methods

The CT scans of 102 consecutive children were studied. Patients with abnormal anatomy were excluded. The parameters of the pedicle isthmus width (W), estimation of screw length (L), and axial angle (A) were recorded for 1,632 pedicles from T10 through L5. Patients were divided into four age groups. Statistical analysis was performed evaluating the difference between males and females and of the particular anatomy at the thoracolumbar junction.

Results

The pedicles increase in both L and W from T10–T12 and from L1–L5. L1 has a consistently smaller W compared to T12 in both genders over all age ranges. Estimating a W of 4.5?mm necessary for safe screw placement, we calculate that virtually all pedicles of T12 and L3–L5 are large enough for screw placement in both genders after age 8. L4 and L5 are large enough for screw placement in both genders in the youngest age range.

Conclusions

Most of the pedicles of the lower lumbar spine and T12 are large enough to house the smallest commercially available screw. Understanding of the anatomy at the thoracolumbar junction is important, as the W of L1 is consistently smaller than T12.