下颈椎后路椎弓根螺钉置钉方法的研究进展

　　随着颈椎外科技术的进步以及对颈椎局部解剖学研究的不断深入，颈椎后路置钉技术得到快速的发展。目前颈椎后路置钉方法众多，常见的有侧块螺钉、椎弓根螺钉、椎板及棘突螺钉。相对比于各种置钉方法，颈椎后路椎弓根螺钉固定系统三维固定效果更为可靠，早在1997年Jones等[1]的椎弓根生物力学的研究证实了颈椎后路椎弓根螺钉更加稳定、牢固，且得到许多国内外骨科学者的认同。之后的许多相关研究均旨在提高颈椎椎弓根螺钉植入的准确性，对椎弓根置钉技术的解剖学、生物力学及临床应用效果的相关研究也逐渐增多[2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13]。

　　当前，依据操作手段不同，置钉方式总体上分为两类：导航下置钉和徒手置钉。数字化导航技术的出现，改变传统的置钉方式的习惯，使复杂部位的置钉成为可能[14,15,16,17]。国内学者根据导航原理设计出了不同的导板辅助置钉装置[18,19,20,21]。但众多置钉方法中，哪种方法置钉准确率高，哪种方法更容易掌握成为目前临床医生关注的重点。

　　因此，我们以"下颈椎" 、"颈椎" 、"椎弓根螺钉" 、"解剖" 、"生物力学" 、"置钉"为中文关键词在万方、CNKI中文数据库进行检索，并以"lower cervical spine" 、"cervical spine" 、"pedicle screw" 、"anatomic" 、"screw fixation"为英文关键词在PubMed、Web of Science、Cochrane Library数据库进行检索，重点筛选从1990年1月至2016年1月近16年的相关文献。共检索到文献1 317篇，其中中文文献451篇、英文文献866篇。制定文献的纳入标准：①医学证据水平等级较高；②研究方法可靠，质量较高；③研究内容为颈椎椎弓根螺钉置钉方法的解剖、生物力学研究。排除标准：①证据水平等级较低；②存在研究设计缺陷，数据不完整，质量差；③无法获得全文的文献；④重复发表的文献或阶段性报告。依据上述排除标准，最终纳入文献32篇，包括中文文献9篇和英文文献23篇。本文就目前下颈椎后路椎弓根置钉技术的研究进展作一综述，分析不同置钉方法的区别及临床效果。

　　一、下颈椎椎弓根的解剖特点及置钉技术

　　（一）下颈椎椎弓根及其相邻结构的解剖特点

　　下颈椎包括C3~C7，其间以椎间盘、钩椎关节、关节突关节、周围韧带及其他后柱结构相连接。椎弓根周围结构复杂多变，且伴有重要的血管、神经走行，常被医生视作手术的高危区域[2,3]。颈椎椎弓根前部与椎体相连，后部与侧块相连，腹前外侧为横突孔，形成一个两头粗、中间细的"腰鼓样"类圆柱体样结构。椎弓根内邻颈脊髓，外邻椎动静脉，上下方有神经根走行，椎弓根的上缘离上位神经根更近，神经根多位于神经根孔的中、上1/3处，因此应注意在置钉过程中突破椎弓根内侧壁、外侧壁、下壁时分别易伤及颈脊髓、椎动脉及神经根[4]。

　　Karaikovic等[5]应用CT扫描对椎体前5~10 mm的区域内的组织结构进行观察，发现椎体前皮质5 mm内的大部分为椎前肌肉组织。在C2、C5和C6节段椎体前5 mm区域内有咽和食管走行，6~10 mm区域内大多为中空器官，C2前有一区域内无重要结构。Ugur等[6]对20例颈椎标本中椎弓根的邻近结构进行观察，其中16例的椎弓根与上方神经根及内侧硬膜囊之间几乎无空隙，4例中有少量空隙，而椎弓根与下方神经根间的距离为1.0~2.5 mm。

　　（二）下颈椎椎弓根的测量

　　Ebraheim等[7]对测量50例下颈椎干骨标本解剖学研究中发现，男性除C3外的椎弓根宽度平均值为（6.2&plusmn;0.7）mm，且由上向下逐渐增大；在矢状面上椎弓根轴线与侧块后面的夹角变异度较大，测量值范围为53°~94°，每个节段变异度为4.3°~9.8°。Ugur等[6]测量颈椎弓根的直径为6.0~7.5 mm，其轴线与椎体矢状面成角1°~8.6°，同椎体水平面成角37°~45°，椎弓根的内上侧皮质骨较外下侧厚。谭明生等[8]测量椎弓根横截面为类椭圆形，轴线长度28~32 mm，高度6.28~7.12 mm，宽度4.85~6.11 mm；6.67%的椎弓根宽度<4 mm，宽度<4 mm的椎弓根中C3为15.48%，C4为4.76%，C5为8.33%，C6为2.38%，C7为2.38%。

　　Liu等[9]对C3~5的椎弓根进行测量：①椎弓根长度，C3左侧（7.50±0.10）mm、右侧（7.50±0.09）mm，C4左侧（7.99±0.06）mm、右侧（8.05±0.05）mm，C5左侧（7.85±0.09）mm、右侧（7.84±0.08）mm；②椎弓根宽度，C3左侧（5.78±0.07）mm、右侧（5.75±0.05）mm，C4左侧为（5.82±0.05）mm、右侧（5.82±0.06）mm，C5左侧（5.70±0.05）mm、右侧（5.78±0.03）mm；③进钉方向上，C3横向角95.10°±3.96°、纵向角71.25°±4.54°，C4横向角76.15°±5.11°。Li等[10]测量C6椎弓根高度（7.48±0.81）mm、宽度（6.12±0.78）mm，C7椎弓根高度为（8.03±0.38）mm、宽度（6.85±0.73）mm。

　　在C6、C7置钉时，根据椎体的峡部后侧面与峡部后外侧面是否会出现成角将其横向角分为两类：当两者在同一平面时（E1）取横向角59.71°±1.10°，纵向角75.86°±1.12°；当两者有成角时（E2）取横向角89.61°±1.24°，纵向角75.86°±1.12°；C6与C7的钉道全长为（30.83±0.91）mm。

　　C3~7椎弓根的高度、宽度、轴线长度、椎弓根与椎体后缘形成的角度在矢状面上的投影以及椎弓根在水平面与正中矢状面形成的投影，共五个指标对置钉操作都很重要，但作用却不尽相同，如宽度是决定能否置钉的关键，而高度及轴线长度在实际应用中的作用相对较小。这是因为每个节段的椎弓根螺钉实际长度只要通过"力核" （生物力学中指椎弓根与椎体连接部分）这一结构，即可达到安全、有效。后两个指标体现的是椎弓根轴线的纵向角及横向角，在实际应用中由于选定的方法及选定的坐标系不同，其重要性就会出现"折扣" ，甚至无关紧要。

　　但上述研究的大多数数据都是通过对干骨标本测量得出的，没有限定年龄及性别，因此数据的离散度较大。

　　（三）下颈椎椎弓根螺钉的置钉技术

　　下颈椎后路椎弓根螺钉置钉方法主要有徒手置钉法、计算机辅助及导航置钉法。导航下置钉的准确率早期仅约80%，这是由于手术中颈椎是悬空的，一次导航置钉过程对颈椎的扰动会影响下一个颈椎置钉的准确率，要想避免这种干扰，就要反复导航，这样手术时间会明显延长，加之导航设备较为昂贵，需配套无遮挡的手术床，基层医院很难普及，因此本综述中仅对徒手置钉法进行总结。

　　徒手方法中具有代表性的是由Abumi于1994年首次提出的方法，进钉点为上位椎体下关节突下缘略下方、侧块外缘内侧5 mm处；以螺钉轴线与椎体矢状面成25°~45°的方向进钉；在C5~C7螺钉与上终板平行，在C4略向头侧倾斜，C3较C4倾斜角更大；进钉深度在C3、C4为20 mm，在C5~C7分别为22 mm、24 mm、28 mm[11]。

　　二、下颈椎椎弓根螺钉固定方法的临床应用

　　椎弓根外为皮质骨，内含少量松质骨，这种结构对螺钉的把持力较强。Johnston等[23,24,25]关于颈椎后路各种置钉技术的生物力学实验研究发现，相对于侧块螺钉、椎板钩等，椎弓根的抗拔出力明显更强。Hostin等[26]在新鲜标本上分别比较Magerl法置钉（382 N）、Roy-Camille法（351 N）置钉，后与椎弓根内置钉法（566 N），椎弓根内固定的抗拔出力明显强于前两者。Jones等[1]对56例骨标本测定，椎弓根钉抗拔出力为677 N，明显强于侧块钉355 N。Kotani等[27]报告颈椎三柱损伤者椎弓根螺钉固定的效果相对更牢靠，尤其在多节段固定时，椎弓根螺钉的抗旋转力和伸展力的作用更加明显。

　　颈椎椎弓根螺钉技术的临床适应症较为广泛，对由于创伤导致的颈椎骨折，神经功能受损的患者，椎弓根螺钉提供了牢靠的三柱稳定性和后方固定，加之椎弓根螺钉在术中有较好的提拉、复位、矫形作用，使得颈椎节段得以恢复稳定，椎体高度和生理曲度恢复正常，并且通过术中充分的减压，术后神经功能得到明显改善[28]。应用于颈部良恶性肿物、颈椎畸形、炎症等疾病导致的颈椎不稳时，强有力的椎弓根螺钉不仅可以更好的恢复脊柱稳定性，术中还可以根据肿瘤或炎症病灶的大小、范围以及侵犯程度，选择适合的节段及数量进行置钉，并能够充分减压、清理病灶[28]。应用于颈椎管狭窄等退变性疾病时，可以一定程度的矫正颈椎后凸，提高植骨融合率，降低术后患者复发率。

　　相对禁忌证包括：①合并有严重骨质疏松症者；②颈椎椎弓根破损或被肿瘤侵蚀导致无法安全置钉者；③椎弓根存在先天畸形、解剖变异、椎动脉孔畸形者；④颈椎后部结构的感染者。椎弓根内侧为脊髓，外邻椎动脉，上下均有神经根走形，所以脊髓、神经和血管的损伤是此类手术主要的并发症。Abumi等[29]对180例应用颈椎椎弓根置钉技术的患者随访，对其中669枚椎弓根螺钉行影像学测量，结果穿破椎弓根的螺钉45枚，损伤椎动脉1例，引起神经症状的螺钉2枚。Nakashima等[30]报告84例行椎弓根螺钉手术置钉总数390枚，其中76枚误置（19.5%），引起损伤神经根3例，损伤椎动脉2例）。Yoshihara等[31]对662例颈椎病患者共计2 668枚椎弓根螺钉进行检测，损伤椎动脉0.61%，损伤神经根0.31%。经统计，临床研究中徒手置入椎弓根钉的准确率在59.7%~93.3%[32]。

　　三、下颈椎椎弓根螺钉置钉存在的问题及展望

　　下颈椎椎弓根由于变异大，毗邻重要的神经、血管，一直是手术的禁区，上世纪九十年代后，由于解剖的深入研究与专科医生临床经验的大幅度提升，已经越来越多的在临床应用，但目前存在的问题是：①应用解剖学研究基于干骨标本，没有年龄及性别的约束，数据离散度较大，降低了其临床指导意义，这方面还有很多工作要做；②要研究一种简便、实用，不借助复杂的科学仪器和设备，不需要医生太多经验就能够达到个性化要求的置钉方式，以期可提高准确率，降低螺钉误置率。

　　目前我们采用的方法是：①术者要掌握下颈椎椎弓根的相关解剖学知识及局部解剖定位法；②术前三维CT扫描剔除不适合置钉的椎弓根，并给出可以置钉的椎弓根的个性化数据；③术中丰富的临床经验和"手感"也很重要。

　　因年龄问题，儿童不宜行下颈椎椎弓根置钉；成年女性较男性椎弓根细，置钉难度大，要予以高度重视。随着现代数字影像技术在临床的普及，置钉方法和数字影像技术的结合使某一置钉方法通过编程可在术前得到基于置钉方法的的影像数据，达到个体化置钉，这可能是未来的发展趋势。