【摘要】目的 综述微创后路椎弓根螺钉技术治疗胸腰椎骨折研究进展，展望可能的发展方向。

方法 广泛查阅近年来有关微创椎弓根螺钉技术治疗胸腰椎骨折研究与应用的文献，分别从导航技术固定精确度的提高、内固定器械的改进、内镜下减压技术的提高三个方面进行阐述。

结果 随着微创脊柱外科技术的发展，经皮椎弓根螺钉技术结合计算机辅助外科技术被更广泛应用于脊柱骨折。

结论 微创后路椎弓根螺钉技术与计算机辅助外科技术的相互结合大大促进了胸腰椎骨折的治疗进展，微创治疗胸腰椎骨折今后将应用于越来越多的胸腰椎骨折患者。

【关键词】微创椎弓根钉技术 脊柱骨折 胸椎 腰椎 研究进展

　　椎弓根螺钉技术应用于脊柱胸腰椎骨折的治疗以来，因其安全性、有效性而在临床广泛应用[1-3]。但传统开放手术需要广泛组织切开及术中长时间牵拉周围组织，手术创伤大，明显影响患者术后恢复。因此采用微创技术进行胸腰椎椎弓根螺钉内固定逐渐发展起来。最早描述经皮穿刺腰椎外固定术的是Magerl[4]，当时主要用于腰椎临时外固定，随后Dick[5]将该技术改进，大大促进了经皮内固定技术的发展。近年来随着微创脊柱外科技术的发展，如导航技术对固定精确度的提高、内固定器械的改进、内镜下减压技术的提高均使经皮椎弓根螺钉技术结合计算机辅助外科技术(Computer assisted surgery CAS)被更广泛应用于脊柱骨折。本文将对胸腰椎骨折微创经皮椎弓根钉内固定技术综述如下：

1.椎弓根定位与计算机辅助导航技术相结合对脊柱手术固定精确度的影响

　　椎弓根定位一般分为体表定位、内窥镜下定位、定位器定位。体表定位通常以C型臂X线机透视，用两根克氏针首先标定两条纵向线，然后放置克氏针标定两条横线，克氏针通过椎弓根中心点与外侧点的交点即为椎弓根穿刺点，通常在棘突旁开2 cm。内窥镜下定位可清楚直观地看到骨性标志是植入椎弓根螺钉的最佳定位方法。在工作通道中充分显露上关节突与横突相交处，脊柱内窥镜监视下定位椎弓根，精确定位进针点，同时在C型臂X线机辅助下确定进钉的方向和角度。定位器械定位包括椎弓根立体定位针、椎弓根钉导向器、以及依据生物组织电阻抗存在显著差异的原理研制的椎弓根导向仪等。利用导航系统可以动态观察进针位置，提高置人椎弓根螺钉的准确性和安全性，手术不用暴露识别周围的解剖结构，降低了手术的难度。导航的应用大大提高了上述手术的安全性，尤其对于解剖标记发生变异患者，导航系统不仅体现其精确的优势，还使患者和医生大大减少了X射线的辐射。

　　影像导航与计算机辅助导航技术的发展在脊柱外科手术中的应用大大促进了椎弓根螺钉内固定的精确度，但是何种导航系统内固定精确度高，病人及术者的射线照射量少，达到的内固定效果又好，近来有很多研究者进行了对比研究报道。Choll W. Kim等[6]通过在新鲜尸体标本及临床病例上分别在导航引导透视下及单纯透视下行微创经椎间孔腰椎融合术，在新鲜尸体标本上操作，导航引导透视组与单纯透视组机器安装时间分别为(9.67±3.74)min和(4.78±2.11)min(P＝0.034)，总的透视时间分别为41.9s和28.7s(P＝0.034)。射线暴露时间在导航引导透视下无法探测，而单纯透视组有平均12.4 mREM的射线暴露量。在临床病人上操作，导航引导透视组与单纯透视组总的透视时间分别为57.1s和147.2s(P＝0.02)，其指出导航引导透视下的微创操作既简单又安全，同时又减少病人及术者所受射线量。Geerling等[7]通过在脊柱模型上应用CT定位及等中心C型臂进行定位、进钉轨迹比较并与正确的定位点、进钉轨迹相比较得出，等中心C型臂平均误差在0.5mm，76.6%的进钉点与正确进钉点没有任何偏差，78.3%的插入的椎弓根钻轨迹与标准的轨迹相吻合。而CT定位平均误差在1mm，43%的进钉点与正确进钉点没有任何偏差，66.6%的插入的椎弓根钻轨迹与标准的轨迹相吻合。两者相比等中心C型臂进行定位、进钉的准确性较CT好，但两者的差异无统计学意义。R.A. von Jako等[8]通过在新鲜尸体标本上行经皮穿刺定位针，电磁导航与术中透视相结合组与单纯透视组设备安装时间平均分别为9.6min和3.6min，平均穿刺定位针时间为6.3min和9.7min(P=0.005)，平均透视时间分别为11s和48s(P=0.0001)。在椎体破裂、椎弓根破裂、关节囊破裂方面两者无显著性差异。在电磁导航与术中透视相结合组有较高的穿刺轨迹满意率。但也有报道指出，不在影像导航下，单纯通过解剖标志行椎弓根螺钉置入的效果与应用导航的效果相当，甚至在尸体标本上的实验效果超过导航系统的应用。Elliott等[9]通过在新鲜尸体标本上通过解剖标志进行胸椎椎弓根螺钉的置入96枚螺钉，其中93枚(97％)椎弓根螺钉穿破椎弓根壁均少于1mm，其中84枚(87.5％)椎弓根螺钉完全位于椎弓根内，4枚(4.16%)椎弓根螺钉穿破椎弓根内侧皮质，没有向上、向下、向前穿破骨皮质者。

2. 骨折椎的复位原理

　　2.1 解剖结构的影响：

　　颈椎、胸椎中上段椎弓根横径小，解剖复杂且多变异，毗邻重要血管神经和脊髓，手术难度大，风险高。胸腰椎椎弓根横径宽大，解剖标志多恒定，为微创椎弓根螺钉固定提供了有利条件。后纵韧带在椎体后中央水平最厚，在椎间盘与椎骨相连处向两侧逐渐变薄，其宽度在椎间盘水平宽于椎体水平，后纵韧带的宽度L1～3宽于L4、L5和胸段，因此下腰椎产生的间接复位作用不如胸腰段间接复位作用效果佳。除后纵韧带外，还发现能使椎体后壁骨折间接复位的另一途径是位于后纵韧带深部下面的椎体后壁与椎间盘的连接，其作用可能较后纵韧带更重要。因此利用后纵韧带、椎间关节软骨及椎间盘轴向撑开力使椎管内占位小骨块有限闭合复位回纳原理，经皮椎弓根螺钉结合皮下隧道和垂直安装原理，达到使伤椎恢复椎体和椎间隙正常高度的目的，进而恢复脊柱的正常生理曲度，维护节段完整性和稳定性。但一般仅适合于神经症状较轻的、以前柱压缩为主、椎管内占位<1/4-1/3矢状径的胸腰段脊柱骨折。

　　2.2 体位复位对骨折椎复位的临床疗效：

　　范全等[10]通过26例临床观察指出，手法复位结合经皮椎体成形术治疗新鲜胸腰椎压缩性骨折具有创伤小、疗程短、操作简单、疗效好、并发症少等优点，临床疗效满意。黄洪斌等[11]也通过体位复位结合Sky椎体成形器后凸成形术结合治疗创伤性胸腰椎椎体骨折的临床观察指出，在严格掌握适应证、选择合适病例的前提下，采用体位复位辅助下经皮椎体后凸成形术治疗创伤性胸腰椎椎体骨折，能迅速缓解疼痛，有效恢复椎体高度和矫正后凸畸形。黄洪斌等[12]对78例临床患者行入院后即取仰卧位，伤椎处垫一软枕，使其处于过伸的姿势的术前体位复位，比较复位前后影像学指标得出，体位复位使伤椎椎体高度明显恢复，后凸角度明显改善，椎管占位率亦同时改善，有效弥补椎体成形术在恢复椎体高度和矫正后凸畸形上的不足。毛克亚等[13]通过临床观察指出，骨质疏松性压缩性骨折椎体成形术中利用过神体位闭合复位可有效恢复椎体高度和矫正后凸畸形。郑平等[14]采用体位复位结合器械矫正治疗胸腰段骨折脱位并脊髓损伤患者，较单纯行体位复位、器械矫正临床效果满意。蔺福辉等[15]通过手法复位经皮椎弓根内固定术治疗胸腰椎骨折取得较满意临床疗效，其指出压缩椎体由于难以像开放手术中使用器械撑开复位，满意的复位取决于手法复位的合理应用及术中体位的摆放。Patrick Weninger等[16]通过临床随访136例行手法复位及管型石膏固定相结合治疗的压缩性和爆裂性骨折患者，得出结论对于胸腰段骨折来说，此方法安全有效同时能够恢复单侧神经根性痛患者的神经功能，其对腰椎骨折及伴有后主受累的爆裂性骨折意义不大。Patrick Tropiano等[17]通过临床随访41例神经功能完整的胸腰段及腰椎骨折病人行手法复位及管型石膏固定相结合治疗，术后64％的病人有微痛或无痛，8％的病人有持续性严重疼痛，71％病人随访期间开始回到工作岗位，没有由骨折椎体复位带来的并发症。Youjia Xu等[18]通过临床随访40例临床患者，比较研究体位复位及内固定复位得出结论，体位复位较内固定复位能够很好复位胸腰椎骨折，但内固定复位对维持复位效果特别有效。

　　2.3 内固定器械的提拉复位作用：

　　骨折椎的复位原理不光是解剖结构的影响，主要是内固定器械设计了自动复位结构，如AF钉横杆带角度，SEXTANT的弧形棒等。AF系统是在RF系统的基础上进一步研制成功的新型椎弓根螺钉内固定系统，由自锁螺钉、角度螺栓、正反螺纹撑开套筒及横杆横钉组成，具有三维空间矫正和强大的轴向撑开力。其正反螺纹套筒可产生纵向撑开矫正力，两侧角度螺栓与正反螺纹套筒有6°~12°夹角，可使椎弓根螺钉向头尾侧张开，撑开只要转动正反螺纹及套筒，恢复前凸只需要冠状面旋转自锁钉后的螺帽，横杆的安装使钉杆结合成为一体，增加了内在的稳定性，抗旋转能力强，AF钉较粗大且无方向关节结构，克服了RF易松动的缺点，固定可靠，防止椎体高度的丢失，并充分伸展后纵韧带，从而使后突的骨块回纳，恢复椎管正常容积，起到间接减压之目的。刘岗等[19]通过对AF椎弓根螺钉内固定系统治疗的93例胸腰椎骨折(胸椎40例、腰椎53例，不同程度神经损伤71例) 进行回顾性分析，椎体前、后高度分别由术前平均42%、77%，增加到术后平均94. 8%、98%。Cobb’s角由术前15～50°，恢复到术后0～9°，术后CT 62例显示椎体后缘骨块突入椎管均得到恢复。除10例Frankel分级A无恢复外，其余均有1～3级的提高。术中或术后并发症共26例。马象武等[20]对60例胸腰椎爆裂骨折患者行AF系统内固定治疗，54例术后获得6个月～2年随访，术后摄X线片示椎体前缘高度大部分恢复约95%。术后神经功能恢复情况按Frankel标准，51例有1～3级恢复，3例无明显恢复。骨折愈合后已行内固定取出12例，无椎体高度丢失。姚士军等[21]探讨在连续透视下经皮置入AF治疗15例无神经损伤的胸腰椎骨折，所有患者X线复查骨折复位满意，无手术副损伤，术后2周下床活动。

   2001年Foley等[22]首先报道了应用Sextant系统的经皮椎弓根螺钉内固定技术。该经皮Sextant椎弓根螺钉内固定系统是利用几何轨迹原理，特有的装棒系统装棒准确，新近开发的一套经皮椎弓根螺钉内固定系统，率先将棒置于肌肉深层，同时预弯好的CD-HORIZON棒，具有更坚强的生物力学稳定性，同时可以向前推顶伤椎，增加伤椎畸形的矫正并维持伤椎的高度，避免了传统四钉固定的“平行四边形效应”及“悬挂效应”，增加稳定性，减少后凸形成。新型的Sextant-R固定系统在原有经皮Sextant系统基础上，重新设计和配置了可调式的具有提拉复位与畸形矫正的提拉杆，通过提拉杆的提拉复位、撑开或加压作用，从而使Sextant-R具有畸形矫正作用。李长青等[23]选择36例胸腰椎骨折患者分别行Sextant-R微创手术和传统开放手术，微创组在手术切口、手术时间、术中出血量及术后引流量等方面明显优于常规开放手术组。应用新型Sextant-R系统的微创手术组术后后凸畸形矫正率（术后Cobb’s角、矢状面指数）及伤椎椎体前缘高度均较术前有明显改善。

3 内镜下减压技术的提高对胸腰椎骨折椎弓根螺钉内固定术的影响

　　国外Mathews和Lowery最早应用经皮穿刺椎弓根螺钉内固定术治疗胸腰椎骨折，此技术有明显的创新性，具有切口小、创伤小、出血少、对腰背肌肉损伤小等优势，因此在临床得到广泛应用[24,25]。随着脊柱内窥镜及影像技术的不断发展，微创下椎弓根螺钉内固定已由先前的单纯经皮椎弓根螺钉内固定，逐渐发展到椎间盘镜辅助、X线三维导航监视下椎间融合、椎弓根螺钉内固定等，如目前逐渐被应用的X-tube、Quadrant以及第二代椎间盘镜METRx系统等均是应用该项技术，随着内镜下减压技术的不断发展，对于胸腰椎骨折尤其是需要神经根减压的胸腰椎爆裂性骨折可以在微创下行椎管减压辅以微创后路椎弓根螺钉内固定，不仅减少手术创伤又能达到与常规开放手术相当的临床疗效。现有文献报道大部分是内镜下对无需神经减压的胸腰椎骨折进行椎弓根螺钉内固定，如汪学军等[26]对不需减压的28例胸腰椎骨折在椎间盘镜下行椎弓根螺钉固定，术前节段后凸Cobb’s角15°～30°，平均20.5°，术后复查胸腰椎正侧位片，Cobb’s角0°～10°，平均6.5°。手术时间平均86min，术中出血量平均66ml，平均住院日12d，术后3周复查ASIA分级，D级恢复至E级9例，保持E级18例。随访12～27个月，平均18个月。27个月内椎体高度无明显丢失，27例均保持ASIA分级E级。张玉良等[27]在METRx辅助下置椎弓根螺钉行胸腰椎骨折内固定手术21例，具有创伤小，出血少，恢复快，医护人员接受放射量少等优点。周跃等[28]探讨经皮椎弓根螺钉复位固定、内窥镜(METRx)下椎管减压、椎间盘切除、椎间植骨融合治疗腰椎间盘突出和/或腰椎滑脱患者19例，随访观察治疗效果。结果证实经皮椎弓根螺钉复位固定、内窥镜下椎管减压、椎间盘切除、椎间植骨融合术具有手术切口小、腰骶肌肉剥离范围小、出血少、术后恢复快等优点，但其缺点是手术时间相对较长，手术操作难度较高，需要特殊设备和工具，术中医患所受辐射量较大。

4. 发展前景

　　21世纪的微创外科具有诱人的前景，微创外科作为有创手术和无创手术发展的桥梁，将外科学带入一个全新的境界，现代外科的重要发展趋势是手术的有限化、微创化、替代化和智能化。微创椎弓根内固定治疗胸腰椎骨折大大减少手术创伤，提高手术效果，大大减轻病人痛苦，促进患者康复。微创脊柱外科技术如导航技术对固定精确度的提高、内固定器械的改进、内镜下减压技术的提高会大大促进微创后路椎弓根螺钉技术治疗胸腰椎骨折的进展，微创脊柱外科内固定将在损伤小、并发症少、置钉准确方面取得更大进步。

参考文献：
1.Foley KT, Gupta SK.Percutaneous pedicle screw fixation of the lumbar spine: preliminary clinical results[J]. J Neurosurg,2002,97:7-12.
2.Kmop C, Fabion HF,Bastian I, et al. Late results of thoracolumbar burst fractures after posterior instrumentation and transpedicular bone grafting[J].Spine, 2001,1:88-89.
3.Alany A,Acarogiu E, YaziciM, et al. Short segment pedicle instrumentation fractures of thoracolumbar burst fractures: does transpedicular intracorngporeal grafting p revent early failure[J].Spine,2001,2:213-217.
4.Magerl F.External skeletal fixation of the lower thoracic and lumbar spine[M].in Uhthoff HK,Stahl E(eds):Current Concepts of External Fixation of Fracture.New York:Springer-Verlag,1982,353-366.
5.Dick W, Kluger P, Magerl F, et al. A new device for internal fixation of thoracolumbar and lumbar spine fractures: the ‘fixateur interne’ [J]. Paraplegia,1985,23(4):225-232.
6.Choll W. Kim, MD, PhD, Yu-Po Lee,et al. Use of navigation-assisted fluoroscopy to decrease radiation exposure during minimally invasive spine surgery[J]. Spine,2008,8:584-580.
7.Geerling J, Gosling T, Gosling A,et al. Navigated pedicle screw placement: Experimental comparison between CT- and 3D fluoroscopy-based techniques[J]. Computer aided surg.2008,13(3):157-166.
8.R.A. von Jako,J.A. Carrino,K.S. Yonemura,et al. Electromagnetic navigation for percutaneous guide-wire insertion:Accuracy and efficiency compared to conventional fluoroscopic guidance[J]. NeuroImage,2009,47:T127-T132.
9.Elliott MJ, Slakey CDRJB. Thoracic pedicle screw placement-Analysis using anatomical landmarks without image guidance[J]. J Pediatr Orthop,2007,27(5): 582-586.
10.范全,冠明,原向伟,等.手法复位及治疗新鲜胸腰椎压缩性骨折[J].中国中医骨伤科杂志,2008,16(5):13-15.
11.黄洪斌,鲍丰,季向荣,等.后凸成形术结合体位复位治疗创伤性胸腰椎椎体骨折的临床观察[J].中国骨伤,2008,21(9):656-658.
12.黄洪斌,鲍丰,季向荣,等.体位复位在椎体成形术前的应用[J].中国矫形外科杂志.2008,16(14):1102-1103.
13.毛克亚,赵欣,王岩,等.过伸位复位在椎体成形术中的应用[J].中华创伤骨科杂志,2006,8 (9):843-845.
14.郑平,袁培义,史宝明,等.体位复位结合器械矫正治疗胸腰段骨折脱位并脊髓损伤[J].中国矫形外科杂志,2001,8(4):337-339.
15.蔺福辉,易小波,任志宏,等.手法复位经皮椎弓根内固定术在胸腰椎骨折中的应用[J].中国骨与关节损伤杂志,2008,23(4):314-315.
16. Patrick Weninger,Arthur Schultz,Harald Hertz. Conservative management of thoracolumbar and lumbar spine compression and burst fractures: functional and radiographic outcomes in 136 cases treated by closed reduction and casting[J]. Trauma Surg,2009,129: 207-219.
17. Patrick Tropiano, MD,Russel C. Huang, MD, Christian A. Louis, MD,et al. Functional and Radiographic Outcome of Thoracolumbar and Lumbar Burst Fractures Managed by Closed Orthopaedic Reduction and Casting[J].Spine, 2003,28(21): 2459-2465.
18. Youjia Xu,Xiaozhong Zhou ,Chun Yu,et al. Effectiveness of postural and instrumental reduction in the treatment of thoracolumbar vertebra fracture[J]. Int Orthop,2008,32:361-365.
19. 刘岗,辛立文,杜荣基,等. AF系统治疗胸腰椎骨折及并发症的预防[J].中国矫形外科杂志,2008,16(18):1425- 1428.
20. 马象武,张永青.AF系统治疗胸腰椎爆裂骨折60例体会[J].中国矫形外科杂志,2008,16(18):1428-1429.
21. 姚士军,徐高峰,郭贺荣,等.经皮置入AF治疗无神经损伤的胸腰椎骨折[J].临床骨科杂志,2008,11(5):464-465.
22. Foley KT, Gupta SK.Percutaneous pedicle screw fixation of the lumbar spine: preliminary clinical results[J]. J Neurosurg,2002,97(1 Suppl):7-12.
23.李长青,罗刚,周跃,等. 新型微创经皮椎弓根螺钉内固定治疗胸腰椎骨折[J].中华创伤杂志, 2009,25(6):522-525..
24.池永龙,徐华梓,林焱,等.微创经皮椎弓根螺钉内固定治疗胸腰椎骨折的初步探讨[J].中华外科杂志,2004(21):1307-1311.
25. Wild MH, Glees M, Plieschnegger C, et al. Five-year follow-up examination after purely minimally invasive posterior stabilization of thoracolumbar fractures: a comparison of minimally invasive percutaneously and conventionally open treated patients[J]. Arch Orthop Trauma Surg, 2007,127(5):335-343.
26.汪学军,李开南,母建松,等.椎间盘镜下椎弓根螺钉内固定治疗胸腰椎骨折[J].中国矫形外科杂志.2007,15(4):316-317.
27.张玉良,裴仁模,舒亮,等. METRx辅助下置钉胸腰椎骨折微创内固定术[J].脊柱外科杂志,2004,2(3):167-168.
28.周跃,王建,初同伟,等.经皮椎弓根螺钉固定、内窥镜下腰椎管减压、椎间融合的临床应用[J].中国脊柱脊髓杂志,2007,17(5):333-336.