通常认为脊柱侧凸或后凸角大于90°时，就称之为重度脊柱畸形。重度僵硬性脊柱畸形的手术治疗难度大、风险高。头盆环技术(Halo-pelvic traction, HPT)最早在1959年由Perry和Nickel报道运用于固定不稳定颈椎节段。20世纪70年代，O’Brien报道了头盆环在脊柱侧凸矫形中的应用，此后，头盆环才算是真正意义地被脊柱外科医生所认识。

1 头盆环装置的历史和进展

传统的头盆环装置由三部分组成：4颗头颅钉构成的头环、穿过髂前上棘及髂后上棘的4颗直钉构成的盆环以及4根连接头环及骨盆环的支撑棒。大量的临床研究工作展现了对头盆环的测试和改良。改进主要集中在头颅钉、骨盆钉和支撑棒的数目、位置、材料上。

传统头盆环

北京大学第一医院骨科率先使用新型改良头盆环，将支撑棒安置在患者躯干前外侧，支撑棒安放适度远离躯干，骨盆环改进为前置半圆形，患者肢体活动、护理、穿着、卧床及移动变得更加方便，也有利于患者进行康复锻炼。

新型改良头盆环

2 头盆环牵引的生物力学分析

传统观点基于胡克定律，认为调节支撑杆螺母时，支撑杆延长，由于盆环及头盆固定，故支撑杆发生弯曲形变产生垂直方向的反向作用力。此作用力驱使头环纵向移动，进而带动颅骨穿刺钉牵引脊柱。

脊柱在牵引力下发生蠕变

在牵引力不变的情况下，脊柱拉伸的长度与脊柱韧带肌肉复合体的坚韧程度成反比，即对于骨质疏松、脊柱未融合及韧带肌肉组织薄弱(如马凡氏综合征)的患者，其牵引效果更佳;对于脊柱自发性融合(如强直性脊柱炎)、脊柱分节不全、肌肉韧带发达及软组织挛缩的患者，其牵引效果欠佳。同时，颈椎韧带肌肉复合体强度相对于腰椎较弱，故颈椎畸形的牵引效果往往优于腰椎畸形。其次，头盆环支撑力合力力线位于脊柱畸形凹侧时，其牵引效果更佳，故支撑杆位于患者前外侧的改良头盆环对于重度脊柱后凸畸形的矫形效果较好。

3 头盆环在临床的应用

重度脊柱畸形患者由于胸腔及腹腔容积受限、肺发育障碍，其多合并心肺、消化功能障碍，患者营养状况通常较差。长期严重脊柱畸形又导致脊柱僵硬，一期矫形手术难度大，手术时间长，术中及术后出血量大，术中甚至发生脊髓不可逆损伤，患者围手术期各种并发症发生率明显增加。对于此类病例，一期矫形手术很难取得满意疗效。术前改善肺功能、心功能、提升患者基础营养状况，可以显著降低手术风险。

重度脊柱畸形

头盆环牵引技术，通过旋转支撑棒螺母而逐渐延长支撑棒，从而提供安全、持续并且可控性较高的牵引矫正力。我院骨科使用一期头盆环牵引结合二期矫形手术治疗重度脊柱畸形。术前头盆环牵引能够使凹侧挛缩组织逐渐松弛，拉开小关节间隙、椎体间隙以及椎板间隙，从而很好地降低脊柱僵硬程度。

同时，牵引可以增加脊柱柔韧度，明显增加胸腔及腹腔容积，有效地改善患者的肺功能和消化功能，提升患者营养状况，降低了二期手术矫形压力及手术难度，减少了矫形手术时间及术中出血量，明显增大了畸形矫正率。同时，头盆环可以在矫形术中应用，对截骨矫形术后的患者仍然可以起到充分的固定作用。

典型病例1

21岁女性，早发型脊柱侧后凸畸形伴限制性通气功能障碍。15年前出现脊柱侧弯，之后进行性加重， 运动耐量欠佳，跑步后胸闷明显，无神经症状。牵引2周后身高增加14cm，牵引第3周时出现右下肢力弱，及时放松牵引后肌力恢复。 牵引后冠状面矫形率为41.4%，矫形术后冠状面总矫形率60.0% 。牵引后矢状面矫形率为55.5%，矫形术后冠状面总矫形率66.4%。

典型病例2

16岁男性，先天性脊柱侧后凸畸形，胸椎右凸、旋转后凸畸形。牵引前食欲较差，少量进食后饱腹感明显。牵引10天后食欲改善明显、进食饱腹感减轻，牵引58日后身高增长14cm，牵引后冠状面矫形率为57.3%，矫形术后冠状面总矫形率74.2%，牵引后矢状面矫形率为58.5%，矫形术后冠状面总矫形率72.3%。

典型病例3

14岁男性，神经纤维瘤病伴T7半椎体畸形，全身多发牛奶咖啡斑。重度限制性通气功能障碍。牵引前肺潮气容积0.42 L，最大肺活量1.27 L，用力肺活量1.26 L，FEV1/FVC 为83.67%，最大通气量41.44 L/min，DLCO SB为5.19，牵引58日后身高增高22cm，肺潮气容积0.54 L，最大肺活量1.6 L，用力肺活量1.6 L，FEV1/FVC 为93.86%，最大通气量57.36 L/min，DLCO SB为5.64，肺功能较牵引前明显改善。牵引后矢状面矫形率为55.2%，矫形术后冠状面总矫形率64.0%，矫形术后冠状面总矫形率27.0% 。

再者，头盆环有助于在术前了解脊髓最大耐受矫正角度，给二期矫形手术提供更多参考信息。O’Brien认为头盆环对于维持身体躯干的冠状位及矢状位平衡也有着重要的意义，并且在矫形术后，能够获得更早的下地时间，可以更早地进行康复训练。

4 头盆环的适应证及禁忌症

头盆环主要运用于各种严重的脊柱侧凸或脊柱后侧凸矫形中，包括特发型脊柱侧凸及继发于脊髓灰质炎、脊柱结核、软骨发育不全、神经纤维瘤的脊柱畸形病例中，也可运用于不稳定的脊柱节段的固定中，例如半椎体切除术后及前路长节段内固定物置入术后的固定中。另有学者们报道了头盆环在严重椎体滑脱、漏斗胸畸形、侏儒症、胸腰椎骨折脱位伴下肢瘫痪病例中的应用价值。总结来看，对于各种类型的重度脊柱畸形、肺功能不全或者营养不良难以耐受一期手术者，或者已有神经压迫症状、一期手术容易加重者，头盆环都具有极大的应用价值。

目前认为颅骨骨质疏松或骨盆骨质较薄、严重的椎管狭窄者、感染状态、急性软组织损伤，以及脊髓内有占位性病变，是头盆环使用禁忌症。同时对于脊柱尤其是颈椎不稳及脱位，头盆环可用于固定脊柱，但禁忌牵引，以防脊髓损伤加重。也有学者报道了脊髓纵裂、脊髓栓系等患者经头盆环牵引后出现了神经受压症状甚至截瘫，故认为牵引前应除外脊髓纵裂及脊髓栓系，或手术处理脊髓纵裂、脊髓栓系后再行牵引。

5 头盆环并发症

头盆环牵引并发症主要可以分为器械相关、神经损伤相关。器械相关并发症，主要为头环钉和骨盆钉的周围感染、钉道松动、误置等。由于髂骨翼变异，骨盆钉误置可能损伤腹部脏器。通过加强对头盆环患者钉道的护理、及时伤口换药及抗生素的合理使用，可以明显降低头环钉及骨盆钉的感染率。目前随着导航技术在术中的实时运用，骨盆钉误置率明显下降。

神经损伤并发症方面，由于在牵引脊柱的同时，会同时对神经根产生牵引，导致相应神经缺血损伤及牵拉物理损伤。文献报道牵引所致颅神经损伤主要包括VI、IX、X及XI神经损伤。目前认为牵引早期出现的神经功能障碍，多因为相关神经不适应牵引，放松牵引待并发症消失后，再次牵引多不再发生相应神经功能障碍;如在牵引晚期出现或者中期反复出现的神经功能障碍，则为不能继续牵引的指征。故牵引过程中医务人员需要严密观察患者神经并发症，于神经症状出现早期及时调整牵引力度可以有效避免严重神经损伤并发症的发生。

文献还报道了牵引后枢椎齿状突缺血性坏死、颈椎关节突关节退变、脊柱活动度的损失、自发性颈椎融合及颈椎僵硬、颈后肌群废用性萎缩等并发症，其发生率与头盆环的佩戴时间成正相关。在保证牵引效果下尽可能缩短牵引时间是降低脊柱退变并发症的重要因素。我院骨科目前牵引平均时间控制在4-8周左右，并发症较文献报道显著降低。

6 总结

头盆环作为一种古老的牵引装置，构造简单、价格低廉，可以给重度脊柱畸形的患者提供有效、持续、可控的矫正力度。一期头盆环牵引可以有效地改善患者心肺功能及消化系统功能，降低二期矫形术中风险，提高矫正效率。目前，进一步增加装置的简易度及舒适度，改进材料工艺从而减轻装置重量、增强其磁相容性，将医院牵引模式逐渐转化为家庭牵引模式，都将是头盆环装置未来的发展方向。有理由相信，头盆环装置在重度脊柱畸形中的应用价值会越来越大。

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