上胸椎經(jīng)關(guān)節(jié)螺釘解剖學研究及生物力學評估.pdf

1、上胸椎手術(shù)對脊柱外科醫(yī)生來講具有一定的挑戰(zhàn)性。首先,這一區(qū)域在解剖上位于頸椎和胸椎的交界處。此區(qū)域不同于頸椎和胸椎的解剖特點,需要有獨特的內(nèi)固定系統(tǒng)用來維持上胸椎穩(wěn)定。另外,上胸椎位于活動度較大的頸椎和相對固定的胸椎之間,只有足夠強度的內(nèi)固定裝置才能承擔此區(qū)域的復雜應力。因此,找到既安全又方便操作簡單且生物力學可靠的內(nèi)固定,是上胸椎手術(shù)的重要保障。
　　 在下頸椎,側(cè)塊螺釘釘板或釘棒系統(tǒng)是最常用的內(nèi)固定方式。下頸椎側(cè)塊寬大,置入

2、側(cè)塊螺釘既安全又有效。確定好進釘點和進釘角度后,側(cè)塊螺釘可以在C3-C6順利打入。但是在C7節(jié)段,側(cè)塊形態(tài)較其他頸椎有所差別,側(cè)塊變細拉長,打入側(cè)塊螺釘難度增大,常常會導致穿出側(cè)塊,損傷神經(jīng)根或周圍組織。
　　 到目前為止,后路固定仍然是用于上胸椎穩(wěn)定和融合的主要手段。常用的內(nèi)固定方式包括棘突間鋼絲,椎板下鋼絲,椎板鉤及椎弓根螺釘。鋼絲技術(shù)操作簡單,但是要求棘突椎板等后結(jié)構(gòu)的完整性。椎板鉤同樣要求后結(jié)構(gòu)完整性,而且鉤子進入椎管,

3、會造成醫(yī)源性的椎管狹窄和潛在的脊髓損傷。和以上固定技術(shù)相比,椎弓根螺釘近年來在臨床應用日益增加。其優(yōu)點在于良好的三柱控制和生物力學穩(wěn)定性。但是,椎弓根三維結(jié)構(gòu)復雜且變異較多,上胸椎置入椎弓根螺釘技術(shù)要求較高,且有損傷脊髓和神經(jīng)根的風險。有報道稱,胸椎椎弓根螺釘置入時椎弓根穿破比例可高達38.9％。所以對于椎弓根先天細小,椎弓根變異較大的病人要格外謹慎。考慮到以上因素,我們試圖尋找一種既足夠穩(wěn)定,又能減少神經(jīng)損傷風險的固定方式,作為上胸椎

4、固定的有效補充手段。
　　 經(jīng)關(guān)節(jié)螺釘在頸椎和腰椎融合手術(shù)中應用較多,其優(yōu)勢體現(xiàn)在良好的抗拔出強度,疲勞斷裂率較低,損傷脊髓和神經(jīng)的風險小,另外操作也相對簡單。創(chuàng)傷、炎癥、腫瘤以及先天性畸形等導致的上頸椎骨質(zhì)、韌帶、滑膜關(guān)節(jié)破壞,繼而產(chǎn)生寰樞椎不穩(wěn)或脫位,大多需要采用寰樞椎融合進行治療。寰樞椎經(jīng)關(guān)節(jié)螺釘是進行寰樞椎融合的重要方式。符合生物力學張力帶原則,提供足夠的穩(wěn)定性。在下頸椎,生物力學研究表明經(jīng)關(guān)節(jié)螺釘具有比側(cè)塊螺釘更強的抗

5、拔出強度。在腰椎,ALIF手術(shù)中應用經(jīng)關(guān)節(jié)螺釘固定,融合率從75％提高到98％。同時,經(jīng)關(guān)節(jié)螺釘釘?shù)谰嚯x椎管較遠,損傷脊髓和神經(jīng)的風險大大降低了。然而到目前為止,經(jīng)關(guān)節(jié)螺釘用于上胸椎的相關(guān)研究還比較少。
　　 本課題通過對成人上胸椎CT掃描結(jié)果的測量,掌握上胸椎關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)基本解剖參數(shù)。在CT掃描影像上進行經(jīng)關(guān)節(jié)螺釘?shù)哪M置入,經(jīng)過圖像分析得出經(jīng)關(guān)節(jié)螺釘置入的合理角度,測量安全釘?shù)篱L度。根據(jù)影像學測試結(jié)論及推薦的置釘方法,在成人上

6、胸椎標本上打入經(jīng)關(guān)節(jié)螺釘,測量螺釘釘?shù)篱L度以及釘尖穿出點距離上下神經(jīng)根距離。對置釘后標本進行CT掃描,判斷螺釘置入效果。
　　 隨后,本課題通過對離體標本進行生物力學測試,比較經(jīng)關(guān)節(jié)螺釘釘棒系統(tǒng),單獨經(jīng)關(guān)節(jié)螺釘與傳統(tǒng)的椎弓根螺釘釘棒系統(tǒng)固定后,脊柱三維活動范圍及生物力學穩(wěn)定性的差異,為下一步的臨床應用提供了理論指導和技術(shù)支持。
　　 目的：
　　 1.通過對上胸椎關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)CT影像各個徑線的測量,掌握上胸椎關(guān)節(jié)突

7、關(guān)節(jié)基本解剖參數(shù)。以此為基礎(chǔ),提出上胸椎經(jīng)關(guān)節(jié)螺釘合適進釘點,進釘角度和安全的釘?shù)篱L度。
　　 2.通過對成人干燥上胸椎標本進行測量,掌握各椎體上下關(guān)節(jié)突寬度及高度。在影像學測量提出的置釘策略的指導下,對成人尸體標本進行上胸椎經(jīng)關(guān)節(jié)螺釘固定。測量釘?shù)篱L度及釘尖穿出點距離上下神經(jīng)根的距離。對置釘后標本進行X線檢查及CT掃描,分析螺釘置入效果。
　　 3.通過離體標本的生物力學測試研究,對單獨經(jīng)關(guān)節(jié)螺釘,經(jīng)關(guān)節(jié)螺釘釘棒系統(tǒng)以

8、及椎弓根螺釘釘棒系統(tǒng)進行比較,測定上胸椎失穩(wěn)標本固定前以及各種固定方式固定以后的三維活動度,評價經(jīng)關(guān)節(jié)螺釘?shù)纳锪W穩(wěn)定性。
　　 方法：
　　 1.男女性各20例行上胸椎CT掃描,在冠狀面及矢狀面對C7-T1關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)進行形態(tài)學分析。在CT圖像上模擬置釘,測量螺釘在矢狀面及冠狀面的成角,同時測量螺釘?shù)陌踩L度。
　　 2.選取成人干燥脊柱標本40具,其中男20具,女20具,排除骨結(jié)構(gòu)變異或異常標本。選擇C7-T

9、3節(jié)段共160個椎骨。采用上海產(chǎn)紅旗牌游標卡尺對各椎體上下關(guān)節(jié)突寬度及高度進行測量。在影像學測量提出的置釘策略的指導下,對成人尸體標本進行上胸椎經(jīng)關(guān)節(jié)螺釘固定。測量釘?shù)篱L度及釘尖穿出點距離上下神經(jīng)根的距離。對置釘后標本進行X線檢查及CT掃描,分析螺釘置入效果。
　　 3.選取新鮮成人上胸椎標本(T1-T3)8例,進行可靠的包埋后,在完整狀態(tài)下測試前屈,后伸,側(cè)曲及旋轉(zhuǎn)活動度。制造上胸椎不穩(wěn)定模型,隨后分別用椎弓根螺釘釘棒系統(tǒng),經(jīng)

10、關(guān)節(jié)螺釘釘棒系統(tǒng)和單獨經(jīng)關(guān)節(jié)螺釘固定不穩(wěn)模型,測定不穩(wěn)狀態(tài)和三種固定狀態(tài)的活動度,測試方法與前述相同。
　　 結(jié)果：
　　 1.下關(guān)節(jié)突最小寬度和厚度出現(xiàn)在女性T3,男性C7水平。螺釘釘?shù)篱L度介于14.9—20.5mm之間。各個節(jié)段測量結(jié)果在男女之間均有顯著性差異(P<0.05)。螺釘在冠狀面角度介于19.3°-20.1°之間,矢狀面角度介于44.3°-45.7°之間。各角度數(shù)值在男女之間沒有統(tǒng)計學差異。
　　

11、2.標本置釘后行X線檢查,并將螺釘在冠狀面及矢狀面進行三維重建,結(jié)果顯示所有螺釘均順利置入,螺釘位于關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)復合體內(nèi),無螺釘穿入椎管,無關(guān)節(jié)突骨折或斷裂。C7-T3上關(guān)節(jié)面的寬度為9.4～10.1mm,高度為8.1～8.8mm。下關(guān)節(jié)面的寬度為9.4～9.9mm,高度為8.1～8.7mm。經(jīng)關(guān)節(jié)螺釘釘?shù)篱L度最短15.9mm,最長為18.1mm。釘尖距離上位肋間血管神經(jīng)的平均距離為5.7±0.9mm,距離下位肋間血管神經(jīng)的平均距離為4.

12、1±0.6mm。
　　 3.脊柱失穩(wěn)標本在前屈,后伸,側(cè)曲及旋轉(zhuǎn)方向上活動度增大。三種內(nèi)固定方式固定后在各個方向上,均能較大地減少脊柱活動度(P<0.01),提高脊柱穩(wěn)定性。但是三種內(nèi)固定方式之間無顯著性差異。
　　 結(jié)論：
　　 1.C7-T3關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)各項測量結(jié)果為選擇適當長度和直徑的經(jīng)關(guān)節(jié)螺釘,以及理想的進釘方式提供了依據(jù)。
　　 2.經(jīng)過詳細的影像及解剖學分析,本研究所提出的經(jīng)關(guān)節(jié)螺釘置釘技術(shù)能夠