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1、祖启明,椎弓根钉置入技术,椎弓根钉固定系统发展概况,应用范围越来越广适应证越来越宽各种椎弓根钉固定系统相继出现,脊柱三柱概念,双柱概念 首先由Holdswrth于1969年提出，意为前纵韧带、椎体、椎间盘和后纵韧带为前柱，椎后复合结构为后柱。首先Denis于1983年提出，将Holdswrth的前柱中分为二，前纵韧带、前半椎体和前半椎间盘为前柱，后半椎体、后半椎间盘和后纵韧带为中柱。其后又分为McAfee和Ferguson修改。,三柱概念的意义,Denis三柱理论的提出，推动了对脊柱骨折稳定性的深刻认识，其对机械性和神经性不稳定的论述提示在关注伤后骨折情况的同时，也不能忽略晚期可能出现的并发症
2、，对脊柱骨折的治疗具有重要的指导意义。,椎弓根的应用解剖,腰神经根仅占腰椎间孔的前上1/3 椎弓根起自椎体两侧的后上端，向后突出构成椎管的侧壁，椎弓根的上下缘称为椎弓根上下切迹，与相邻上下椎弓根切迹相连形成椎间孔，孔内有脊神经及血管通过。椎间孔内有脂肪较少且混有纤维组织，颈段几乎全是纤维组织，脂肪很少。,后柱连结前柱的三维性坚强的钳夹，称之为力核 椎弓根剖面呈椭圆形，周围是皮质骨，中心有少许松质骨，后部几乎全是皮质骨，该处最为坚固，脊椎的横突、椎板、上下关节突均会合在椎弓根的同一点上，所有从脊柱后方传递到椎体的力均通过此点。,通过椎弓根将螺钉拧入椎体，能够控制脊柱整个“三柱”的复合结构，达到较
3、好的三维固定 椎弓根的后面是乳突和副突，分别有腰多裂肌及最长肌起止。这些肌肉具有轴向旋转、侧弯及后伸脊柱的功能。这更进一步说明了椎弓根具有传递到前方椎体上的功能，并能控制一定方向的运动。,在腰段拧入椎弓根钉要宁上勿下、宁外勿内 椎弓根内侧与脊髓相邻，二者借脊髓被膜及脑脊液相隔，其间距为0.20.3cm。在腰段，神经根恰在椎弓根下面，是钻孔最易损伤部位，椎弓根的上方及外侧无重要结构，较为安全。,椎弓根钉置入3个基本步骤,首先是定位，其次是进钉的方向（定向），包括矢状位和水平位方向。最后是对椎弓根钉植入深度有一定要求。椎弓根钉不同于一般骨螺钉，基于椎弓根的解剖特性，植入螺钉必须位于三维空间中惟一的
4、正确通道上，即按照正确的矢状面角及水平面角，沿着椎弓根的长轴穿过椎弓根这一狭小的骨性管道。正是这个惟一性导致了手术的操作难度。,腰椎椎弓根钉植入定位方法,1Roy-Camille提出以下两条线的交点为进针点关节突关节间隙的延长线，水平线为横突平分线。2Weinstein建议定位点应避免损伤小关节突关节面，以免影响非固定阶段的运动，他推荐的进钉点为上关节突的外下角，称其为“上关节突的项部”。,3王景臣等提出腰椎椎弓根定位点在乳突、副突及下关节突关节面外上缘连线形成的三角形顶角角分线中点处，此处与椎弓根长轴线重合或极其接近。,4人字嵴顶点定位法。腰椎峡部有一隆起的纵嵴，称为峡部嵴；在上关节突根部的
5、后外侧，也有一隆起的纵嵴，称副突嵴，该嵴斜行并与峡部嵴汇合，形成了形似“人”字的嵴，故称为“人字嵴”。其汇合处，称为人字嵴顶点，二纵嵴之间的凹陷，称为人字嵴内凹。人字嵴恒定存在，变异少，其出现率为94.8%，只有少数（19%在L5）人字嵴在干燥标本上较浅和不明显，但在活体中即使人字嵴较浅在，仍能易于辨认并找出人字嵴顶点做为定位点。,临床应用表明 显露人字嵴只需只需将腰背肌剥离至关节外缘部位，不需过多显露横突，也不需切开关节突关节的关节囊显露关节突关节面，对关节突关节影响较小，易于显露，手术操作较易。人字嵴顶点位于或接近于椎弓根中点，而且它不受关节突关节增生等退变因素的影响，即使在个别严重的关节
6、突增生病例，去掉骨质增生的下关节突下部，仍可见到正常的人字嵴结构。峡部嵴由于无肌肉附着，所以它不发生退变。,人字嵴法椎弓根钉进钉注意事项 临床应用中在显露人字嵴内凹内脂肪组织时常可遇到出血，这就是位于其内的腰血管后内侧支破裂所致，此血管由横突间肌与峡部之间的间隙中穿出，此时用长尖镊挟住电凝即可达到止血目的。由于此处血管距腰神经较近，只有1cm左右，所以应将血管束提起电凝而不应把镊子尖深入横突间肌内，以免灼伤神经引起并发症。,5乳副突间凹进钉标志点：找到乳突，从乳突根部外下缘沿皮质骨向外剥离，即清楚显露乳突、副突，乳副突间凹即为进钉标志点。从L1L4非常容易辨认。但由于T11、T12乳突和副突均
7、位于横突上，乳突和副突的形状、大小相似，其乳副突间的凹陷相对宽大且呈沟状，所以，进钉点应选择在两突间凹内缘线的中点平行内移3 mm即可。,对于L5应首先确认副突的明显存在，有副突可进钉乳副突间凹，无副突则进钉乳横凹，但置钉的下界不能低于乳突的下缘为宜。因各椎弓根的形态、大小存在差异，故进钉角度及深度大不相同。最可靠的方法应是依据术前CT扫描测量的数据来实施。,骶骨椎弓根螺钉进钉方法,骶骨进钉点 位于两条线的交点上，垂线系骶骨上关节突外缘的切线，水平线系该上关节突下缘的切线，螺钉向中线倾斜，并瞄向骶骨岬的前角。这种定位方法是骶骨椎弓根钉的方法。如在进钉点时向外倾斜3045，向尾侧倾斜3045，则
8、螺钉进入侧块。这种进钉方法使螺钉尾端倾斜太大，使钢板或连接杆的放置非常困难。,将5下关节突的下部分凿掉，并剥离肌肉，显露骶外侧沟，以确定骶骨翼的部位，将骶骨双侧关节突看做是一个表盘，左侧在点，右侧在点处进针，进针方向向内侧倾斜05，向头端斜30左右，这样既可以使螺钉进入骶骨侧块，又不致钉尾过度倾斜而导致安放钢板困难。,AF系统简介,AF系统（Atlas Fixator System)是在RF系统的基础上进一步深入研制成功的新型椎弓根内固定系统。本系统舍弃了AO（Dick）系统为三维空间调整而设计的方向关节复杂结构，成为虽无万向关节，但确实三维可调整、具多重矫正力的内固定系统。AF既保留了RF系
9、统角度螺钉重建脊柱生理弯曲的准确性及坚固性，又无角度螺钉U型口与螺杆结合的结构使三维调整所受的限制，更无万向关节易松动的缺陷，因此，同时具备了AO与RF两系统优点，而无系统的缺点。,不同平片固定钉角参考,如何提高椎弓根螺钉稳定性,准确定位,术中由于进针点不准，多次将螺钉拧入、拧出，或进钉矢状角度差异及与终板关系未能很好把握对螺钉的稳定性影响较大。螺钉拧出后再拧入时旋入力矩下降34%。Lill等将椎弓根螺钉完全旋入后再倒旋180，对螺钉特别是锥性螺钉的稳定性影响较大。这要求我们在临床实践中置入螺钉时避免拧入拧出，务必一次成功。,良好钉道准备,比螺钉直径小1mm和相等的攻丝锥准备钉道，发现前者的螺
10、钉轴向拔出强度大。对于骨质疏松骨质中不用丝锥打孔可提高螺钉的固定强度。运用打入螺钉和拧入螺钉2种方法准备螺钉导孔进行力学测试，结果表明前者有最大轴向拔出强度。,填入骨粉、骨屑或骨条,采用骨粉或火柴棍状松质骨骨条填充修复松动的椎弓根螺钉效果不明显，力学测试发现前者轴向拔出强度为初始螺钉拔出强度的70%，后者仅为初始的56%，均不能恢复原有的握持力。李增春等将骨屑填入钉道中，结果轴向拔出强度较增加了1.39倍，认为骨质挤入松质骨，相互交织增加局部骨含量，建议术者判断螺钉不牢固时，可利用切下的棘突制成骨屑填入钉道以增加骨含量。,骨粘合剂强化,骨粘合剂强化椎弓根螺钉是修复失败的椎弓根螺钉，特别对骨质疏
11、松症骨质是一种有效的方法。目前主要材料有聚甲基丙烯酸甲酯、磷酸钙骨水泥、羟基磷灰骨水泥或碳酸磷灰石骨水泥等。PMMA强化后可使螺钉轴向拔出强度增加至149%。PMMA强化使强化固定组分别增加107%、122%。,提高骨密度,椎体及椎弓根骨密度是螺钉固定稳定性的主要因素。正常骨质组（1.170.08）g/cm2平均轴向拔出强度为（1540361）N，骨质疏松组（0.8180.05%）g/cm2为（206159）N。Okuyama等认9为BMD每降低10mg/ml，螺钉最大拔出强度减少60N。骨密度对螺钉拔出强度，旋人力矩等有重要影响且呈正相关。临床实践中提高骨密度效果较差。,改变螺钉几何形态,螺
12、钉的几何形态与螺钉的稳定性密切相关，增加螺钉直径、长度、螺纹倾斜度能增加螺钉的稳定性。增加螺钉直径：一般直径大的螺钉能增加螺钉的稳定性，Mclain等用直径7.0mm椎弓根螺钉替换6.0mm螺钉，其拔出强度变化较小，而改用8.0mm螺钉拔出强度显著增加。Brantley等研究表明在骨质疏松骨质中，螺钉置入深度达80%以上时，增加螺钉直径能增加固定强度。,改进螺钉材料,Christensen等利用18只猪行L3-4椎板切除后分别使用钛合金和不锈钢椎弓根螺钉内固定器固定及后外侧融合，术后3个月。结果表明钛合金比不锈钢螺钉具有较高的扭矩和扭转刚度。而2组的极限破坏载荷、刚度及能量消耗无显著性差异。提
13、示钛合金材料制成的椎弓根螺钉与不锈铡相比具有更好的钉-骨界面，减少了螺钉的扭转应力，增强了螺钉的固定能力。,增加螺钉长度：Brantley等研究指出在骨质疏松骨质中，假如螺钉截面积占椎弓根截面积70%以上时，增加螺钉长度能有效提高固定刚度。改进螺钉设计：Kwok在人尸体脊柱标本上比较柱形螺钉及锥形螺钉旋人力矩和轴向拔出强度，发现锥形螺钉能增加旋入力矩，柱形钉无此作用，但两者轴向拔出强度无差异。,胸椎椎弓根钉植入方法,自椎弓根螺钉问世以来，胸椎椎弓根一直是植入螺钉的禁区，其原因主要为胸椎椎弓根较腰椎相对狭小，胸段椎管内脊髓饱满充盈，且完全为白质、灰质等神经细胞，与腰2以下马尾终丝相比，一旦误伤以
14、后引起的后果要严重得多。另外，胸段脊柱直接与胸腔毗邻，前方为降主动脉，与脊柱前柱伴行，如植入螺钉深度掌握不当，也易引起较严重后果。而且，植入螺钉过程中因胸廓、肋骨的关系，C型臂观察定位较困难，因此在胸椎椎弓根植入螺钉一直被视为手术禁区，至今美国FDA仍未批准使用。,1991年池永龙报告了哈氏棒加多段胸椎椎弓根螺钉矫正脊柱侧弯，取得了满意疗效，此为我国首先使用胸椎椎弓根螺钉的报告。由于胸椎的解剖特点，上下关节突在冠状面上相互连接，下位椎体上关节突完全覆盖上位椎体下关节突，关节突平坦。因关节突、肋横突与椎弓根为同一骨化中心，由椎弓根向外侧发出肋横突上下边，即为椎弓根的上下径延长线，构成肋横关节。在
15、平坦的关节突表面外侧缘的纵线与肋横突上1/3横线的交点，即胸椎椎弓根的定位点，在一平坦的面上，以关节突外侧骨缘为基准，十分容易确定纵横相交线，因此关节突外侧骨边缘实际上是一条“安全线”。,颈椎侧块固定术,螺钉定位：C3-7螺钉入点位于关节突中点内侧及上方各2-3mm。每个螺钉向前外侧倾斜25并平行于椎间关节面，用剥离子伸入小关节内以确定倾斜的平面，以2.5mm钻头钻孔，细致地穿透远侧关节突的骨皮质，并测量钻孔的深度，然后中用3.5mm直径丝锥只对2/3的长进攻丝，如果棘突较长且阻碍钻孔或攻丝时可较棘突剪短。,C2螺钉置入必须向中线与向头侧倾斜25置入，以避开椎动脉而且使螺钉经过C2的峡部达到上
16、方关节面的软骨下骨部，必须防止穿透关节面。通过从峡部骨膜下剥离软组织与切开C1-2后关节囊，来确定螺钉进入的方向，用一薄的剥离器插入小关节内作为导向，以确定螺钉置入的正确方向，在C2上下关节面之间中点处沿平分关节突的垂线钻头进入。,颈椎椎弓根钉固定技术,椎弓根螺钉在颈椎上的应用就象其在胸腰椎上应用一样，具有固定牢固的特性。椎弓根螺钉或前路钢板结合后路钢丝固定相比于其它固定方式，对于颈椎三住损伤模型的固定效果最好；而且，椎弓根螺钉在多节段固定时抗旋转力和伸展力的作用最强。,Ugur等对20具尸体标本进行了C3-C7椎弓根的毗邻结构测量。结果显示，在16个标本中，椎弓根与上位神经根间、椎弓根与硬膜
17、囊间几乎没有空隙；另外4个标本显示有少量空隙。椎弓根下位神经根的平均距离为1.0-2.5mm。,颈椎椎弓根自身的解剖结构及毗邻关系复杂，内邻脊髓，外邻椎动脉，上下有神经根跨越，椎弓根的宽度小，角度变化也很特殊，许多人认为经椎弓根螺钉固定手术的风险很大，有损伤神经血管的可能。,Miller等报导在尸体直视下置入椎弓根钉仍有2.5%47.3%的椎弓根穿透率。Abumi通过对180名患者（70例脊髓损伤患者，110例非脊髓损伤患者）实行颈椎弓根内固定，共置钉669枚，发现1例损伤了椎动脉。CT显示有支钉（6.7%）穿透了椎弓根，大多由于置钉方向欠妥或尺寸不适；共中有2支引起了神经症状，皆由于术中过度
18、矫形而致的医源性椎间孔狭窄造成。,手术适应证,颈椎椎弓根螺钉内固定的手术适应证主要有：外伤所致的颈椎骨折脱位、三柱破坏。颈椎和颈髓部肿瘤切除后存在颈椎不稳者。颈椎后凸畸形矫正术。部分骨质疏松者特别是椎板或后部结构难于完成固定者。颈椎退变性病变造成颈椎失稳者。,进钉点：进钉点（即椎弓根的中心轴线在后部侧块上的投影点）的确立是手术的首要步骤。Jeanneret等推荐穿钉点应在关节突的中间垂直线上，且在上关节突的下方3mm，水平面上的内倾角45。Ebraheim等对50例干燥C3C6标本的测量显示，穿钉点与连接侧块外缘的垂直线的距离自上向下逐渐增大；但其与过两侧上关节突最低点水平线的距离，各椎节间无
19、明显差异。,测量后认为，进钉点与上述水平线的距离在C3为1.8mm，C4为1.8mm，C5为2.0mm，C6为2.1mm。进钉点与垂直线间距在C3为4.8mm，C4为5.2mm，C5为5.8mm，C6为6.1mm。王东来等将进钉点定位于C3-C6位于颈椎侧块背面的中上1/4水平线与中外1/4垂直线的交点，C7位于侧块垂直中线与中上1/4水平平分线的交点偏上方。,进钉角度：进钉时螺钉在两个平面的倾斜角是固定中第二重要步骤。Abumi认为水平面上内倾角为3045，矢状面上与椎间盘平行。相比于水平面与矢状面，Ebraheim认为最好选侧块的后面作为参照，因为术中易于显露。由于C2独特的解剖学结构，E
20、braheim认为C2椎弓根螺钉的进钉点就在椎板上缘的下方5mm，椎管外缘的外侧7mm处。进钉角度在水平面上有20的内倾，矢状面上有30的向上倾斜。,椎弓根钉的选择：这包括螺钉的粗细、长度、螺钉类型等。螺钉直径应小于椎弓根的宽度，而略大于松质骨的宽度，这样螺纹可以切入皮质骨。根据椎弓根内外径宽度的测量，Jeanneret等采用4.0mm的松质骨螺钉，Abumi等则用4.5mm的螺钉。Heller等的研究认为，3.5mm的皮质骨螺钉较适合于个体椎弓根的尺寸的皮质骨螺钉，通常所用螺钉的直径为2.7mm。王东来等认为，C3-C6椎弓根皮质骨较厚而松质骨成份少，故选用3.04.0mm的皮质骨螺钉,C7
21、椎弓根皮质骨较薄而松质骨占势，可选择4.5mm的松质骨螺钉。,关于颈椎椎弓根螺钉置入的深度，各学者意见不一。krag、王东来等人主张以80%的骨-螺钉通道插入深度较为合适。Nabil等实验显示，即使钉未穿进椎体，也可达到很好的固定效果。,颈椎椎弓根钉关节突间侧凹定位法,关节突间侧凹,除寰椎外,上下关节突间侧凹的存在率C2-C7为100%。背面观其形态学特征：上下关节关节面之间两侧外缘，上关节突呈“羊角”形，下关节呈“八”字形，左右近似对称，形态如翻转的括弧，C2呈“”形，C3-C6为“）（”形，C7为“”形,.由于侧凹显著,凹底又位于上下关节突之间,故称其为“关节突间侧凹”。不同节段侧凹的深度
22、不同（见表1），从0.52-4.16mm不等。C7的侧凹在关节突后外缘，下关节突的最外缘与横突连接部也形成了一个切迹，该切迹的水平线为椎弓根下缘，垂直下1mm为关节面的上缘。术中可显露该切迹辅助定位。,颈椎弓根形态,由于椎动脉切迹的缘故，C1的椎弓根宽度大于高度，高度最大为 6.40mm，最小仅2.88mm。而C2-C7的椎弓根宽度均小于高度，颈椎椎弓根可以接受直径3.5-4.5mm的螺钉。但由于椎弓根轴线不完全与终板平行，为便于调整，选择直径3.5mm的螺钉较为适宜。,依据椎弓根轴线的骨性全长，设计螺钉长度为28mm比较合适，能接近椎体的前缘。颈椎椎弓根相对较短，参考椎弓根矢状夹角和内外偏离
23、角度测量结果，确定椎弓根的进钉角度C1为20，C2上25、下44，C3C5为47,C6、C7分别为42、40。,椎弓根上切迹水平高度自上而下逐渐接近至略高于椎体上平面,C4-C6在椎体上平面上下.上关节面下缘的水平高度极不恒定,误差较大。椎弓后上缘高度均低于椎体上平面，自上而下逐渐接近椎体上平面水平，有定位参考价值。关节突后平面角度与椎弓根轴线的指向密切相关，其角度为负值表示指向终板，正值则指向下终板，可为定向提供参考。,颈椎椎弓根进钉点的定位标志,寰椎椎管的最大横径为34.10mm，最小为26.10mm，平均为（27.551.92）mm，置钉时可作参考。寰椎的上关节突后上缘的突尖为定位标志，进钉点在突尖的中垂线（C）与后弓缘（D）的交点。枢椎的进钉点在椎弓根外缘矢状线（B）与下关节突上缘水平线（K）的交点。上下关节突间侧凹、关节突后平面为下颈椎定位标志。垂直于关节突后平面的椎弓后上缘高度水平线（F）与上下关节突间侧凹外缘的矢状线（M）的交点（E）为进钉点。,下颈椎进钉方向采用直角定位定向方法：以椎弓后上缘F点为参考，过F点的NE线与关节突后平面（QE）垂直交于E点，从而确定进钉点高度的方法为直角定位；以关节突后平面为参考，进钉方向与（QE）垂直为顺椎弓根指向，消除关节突后平面角度垂直于ZE的进钉方向则与终板平行，此为直角定向。,
