脊柱自动撑开复位器在胸腰椎骨折中的应用

【摘要】 目的 通过临床应用对脊柱自动撑开复位系统、Dick钉、Steffee钢板等三种经椎弓根内固定系统进行评价。方法 分别测量1988～2005年我院收治的206 例胸腰椎不稳定性骨折患者手术前后伤椎的前缘高度、后缘高度、后凸角度、椎管内径。结果 脊柱自动撑开复位系统伤椎前缘矫正率为(85.38±12.5)％，后缘矫正率为(97.88±19.3)％，后凸畸形矫正率为(93.32±20.2)％，椎管内改善率为(87.31±18.8)％，较Dick钉、Steffee钢板有显著性差异(P＜0.05)。结论 脊柱自动撑开复位系统复位容易、固定更为牢固。

【关键词】 胸腰椎骨折；椎弓根螺钉；临床应用

　　经椎弓根内固定技术近年来已经成为脊柱内固定的常规手段，自20世纪80年代问世以来，经椎弓根内固定技术已成为脊柱骨折保守疗法到手术疗法过渡的标志［1］，世界各国相关机构也纷纷设计并推出脊柱经椎弓根内固定系统。然而，大部分经椎弓根系统在进行脊柱骨折复位时需要辅助相应的撑开器，且操作繁琐，不能将骨折复位与固定同步操作。脊柱自动撑开复位(spine autoreduction fixer，SARF)系统是在Steffee系统的基础上采用“斜坡自动撑开复位原理”研制而成的，该椎弓根系统结合钉棒与钉板结构为一体，并具有独特的自动撑开功能，将脊柱骨折复位与固定一步完成，简化手术过程，临床疗效满意。现将1988～2005年我院收治的206 例胸腰椎不稳定性骨折患者进行回顾性分析，比较SARF系统与Dick钉、Steffee钢板临床疗效。

　　1 器械构造

　　SARF系统由谭明生设计，1997年获得专利。该系统由螺钉和钢板两部分组成(见图1)，经椎弓根螺钉采用椎形螺纹设计，螺纹从钉尖向上逐渐变浅，相对螺纹的根部从下向上逐渐增粗，螺钉直径为5.5、6.0、6.5 mm三种，螺钉长度为35、40、45、50 mm四种。钢板头端呈斜坡状，斜坡长度0～20 mm不等，斜坡由近端向远端倾斜，以便椎弓根螺帽在拧紧过程中产生自动撑开复位力。唯一的可调距离在钢板尾端，以适于不同椎体长度的槽式结构。钢槽为短槽式结构，以增强钢板与螺钉的连接强度。1.开口锥 2.手锥 3.二合一套筒扳手 4.手钻 5.丝锥 6.探针 7.钢板折弯器 8.钢板螺钉

　　图1 SARF器械及内植物

　　2 临床资料

　　2.1 一般资料 本组206 例，女性122 例，男性84 例；年龄36～75 岁，平均56 岁。均为新鲜骨折，T12骨折74 例，L1骨折88 例，L2骨折26 例，L3骨折12 例，L4骨折6 例。压缩骨折48 例，爆裂骨折136 例，骨折脱位22 例。Frankel分级：A级15 例，B级59 例，C级76 例，D级32 例，E级24 例。

　　全部病人术前、术后均行正侧位X线片，CT检查。主要测量伤椎前后缘高度(％)、脊柱后凸角度(Cobb角)及伤椎椎管的矢状径，Frankel分级手术前后评级得分之差，运用SAS 9.1软件进行分析，检验各组间差别的显著性。

　　2.2 手术复位内固定方法 采用硬膜外麻醉或全麻，患者俯卧位于脊柱手术支架上，以骨折椎体为中心作后正中切口，骨膜下剥离两侧椎旁肌至横突外缘，显露包括上下各1～2个椎节的椎板及关节突，自动撑开器拉开骶棘肌，术中X线透视定位骨折节段。植入椎弓根螺钉的进钉点及技术采用RoyCamille的方法［2］。以L1爆裂骨折的复位固定技术为例说明SARF的使用方法：常规植入T12和L2 4枚椎弓根螺钉，对伤椎椎板进行全椎板切除，探查椎管，松解神经根。然后调整脊柱手术支架(手术床)使病人背伸，恢复脊柱生理曲度。在脊柱两侧已置好的椎弓根螺钉各放一块预弯好的SARF钢板，带斜坡端朝头侧，将L2椎螺钉套入钢板尾端开槽内，T12螺钉套入钢板头端撑开孔内。根据术前测量及术中椎管探查所见，判定需要撑开椎体后缘的距离，将T12螺钉紧靠在撑开孔斜坡上的相应处。再将L1椎弓根螺钉上螺帽拧紧，固定L2与钢板，然后同时撑开双侧T12钢板上的自动撑开复位螺帽，此时球形螺帽在钢板的撑开复位斜坡上滑动，自动撑开T12与L2之间间隙，使塌陷的L1椎体得以复位。当球形螺帽滑动到水平轨道，完成需撑开的距离时，拧紧各螺帽。由于复位前调整手术床再加上钢板预弯5°～12°，故使L1椎体前缘塌陷复位充分，恢复脊柱生理曲度。术中取髂骨或取切除的椎板、棘突进行横突间植骨，置引流管，缝合切口。

　　3 结　　果

　　SARF组矫正率与前两组比较，P＜0.01。每例患者术后均达到满意矫正，结果见表1和图2～3。表1 三种内固定系统手术前后影像学检查结果比较表2 三种内固定系统手术前Frankel分级结果比较 采用配对t检验方法进行统计学分析，P＞0.05，差异无显著性意义，说明三组治疗后脊髓功能恢复相当(见表2)。

　　4 讨　　论

　　4.1 SARF系统设计原理 胸腰椎爆裂骨折主要是脊柱受轴向暴力致前中柱甚至后柱塌陷，实验证实大部分爆裂骨图3 SARF系统内固定术后正、侧位X线片

　　折，其后纵韧带并无断裂［4］，这就为脊柱骨折早期通过合理外力使爆裂骨折复位成为可能。Dick也认为后纵韧带充分展开，能使突入到椎管内的骨块得到复位，而经椎弓根螺钉系统对脊柱三维矫正作用可达到此目的［5］。

　　目前经椎弓根内固定器械种类较多，常见有RoyCamille钢板、Dick内固定系统、CD椎弓根系统、Steffee钢板、AO内固定系统以及许多学者改造研制的器械。在生物力学抗扭转强度上，Gurr等［6］实验结果表明，CD椎弓根系统及Steffee钢板控制旋转能力最强。Gaines等［7］在比较各种器械的生物力学稳定性后得出的结论为：Steffee钢板在全部五种载荷方式下具有良好的稳定性，其他椎弓根内固定系统在一个或多个载荷方式下均显现出明显的生物力学弱点。但是从临床应用上看，以Steffee为代表的钉板系统，缺乏三维空间内多重矫正力的灵活性，无纵向撑开复位功能，以致于在复位上不够理想［8］。

　　SARF系统是在Steffee器械的基础上采用独特的“斜坡自动撑开复位原理”专利技术研制成的新型椎弓根螺钉内固定系统，它既有Steffee等钉板器械结构简单、零部件少、固定牢靠的特点，又有Dick等钉棒类器械的自动调节复位功能。其特点是安装非常简便，只需拧紧上位两个螺帽就能完成脊柱的撑开、提拉复位矫正及固定的全部操作，极大地方便了医师操作，缩短了手术时间，其链条式预弯切迹能使钢板多角度预弯，为脊柱骨折、脱位、畸形提供三维矫正力和可靠的固定(见图2～3)。本研究发现，SARF系统在恢复伤椎前后缘高度、矫正脊柱后凸畸形方面明显优于以Dick钉为代表的钉棒类器械和以Steffee钢板为代表的钉板器械，说明有效的纵向椎体撑开可使后纵韧带及纤维环充分伸展，使突入椎管的骨块得以回纳，椎管体积得到最大程度恢复。然而在神经功能恢复方面，三组患者无显著性差异，这可能与观察的病例数太少有关。

　　4.2 SARF系统复位原理(见图4) 固定紧A螺钉后，拧紧B螺帽的过程中套筒扳手旋转力F1使A螺钉受钢板纵向挤压力F2，B钉及椎弓根、椎体受复位力F3，椎体撑开的距离为BC。以椎体或椎间撑开0.5 cm操作步骤为例：a)先将椎弓根螺钉B设置在距钢板斜坡最低点(C点)0.5 cm处的钢板斜坡上，拧紧椎弓根螺钉A的螺帽，锁定A点；b)再拧紧B螺钉的螺帽，直至螺帽B滑到C点并固定，即可完成对脊椎的撑开复位固定全部操作；c)在装钢板时钢板预弯5°，当拧紧自锁螺帽时螺钉与钢板成90°角，两对螺钉连同两个椎体有5°张开角，更有助于恢复脊柱的生理曲度，符合生物力学要求。图4 SARF系统复位原理示意图

　　4.3 SARF系统工作原理 SARF系统具有经脊柱“三柱”自动撑开复位内固定的功能，其工作原理为：a)自动撑开复位是由SARF钢板上的椭圆形螺钉孔和自动撑开复位螺帽共同完成的，其轨道是一个由钢板近心端向远心端倾斜和水平段两部分组成。而螺帽的下部是球形的。根据功的原理：W＝F·S，假设骨折复位所需的撑开力为F，伤椎压缩距离为S，伤椎压缩撑开复位所需做的功为W。由上述公式得知，当复位所做的功不变时，F与S成反比。SARF系统采用斜坡和螺旋原理设计，增加S，减少了复位时所需的力F，从而使复位变得容易。当顺时针方向拧入撑开复位螺帽时，球形螺帽在倾斜段滑动，产生自动撑开力，其水平段轨道是为了螺钉定向撑开，防止侧方活动，从而保持椎骨撑开作用。b)钢板中部预弯5°～12°，当拧紧钢板上下双螺帽时，螺钉与钢板成90°角，更符合生物力学要求。c)钢板槽面及垫圈的防滑齿，使现有技术Steffee和RoyCamille器械的纵向有级调节两螺钉间距变为滑动无级调节，更有利于精确控制两螺钉间撑开距离。

参考文献

［1］Bohlman HH.Treatment of fractures and islocations of thoracic and lumber spine［J］.J Bone Joint Surg(Am)，1985，67(2)：165169.

［2］RoyCamille R，Saillant G，Mazel C，et al.Internal fixation of the lumbar spine with pedicle screw plating［J］.Clin Orthop Relat Res，1986，(203)：717.

［3］池永龙，毛方敏，林焱，等.胸腰椎损伤影像学三维定位综合分类的建议［J］.中国脊柱脊髓杂志，1999，9(5)：253256.

［4］Willen JA，Gaekwad UH，Karalas BA.Acute burst fractures.A comparative analysis of modern fracture classification and pathologic findings［J］.Clin Orthop Relat Res，1992，(276)：169175.

［5］Dick W，Kluger P，Magerl F.A new device for internal fixation of thoracolumbar and lumbar spine fracture： the fixateur interme［J］. Paraplegia， 1985， 23(4)：225232.

［6］Gurr KR，McAfee PC，Shih CM.Biomechanical analysis of anterior and posterior instrumentation system after corpectomy.A calfspine model［J］.J Bone Joint Surg (Am)，1988，70(8)：11821191.

［7］Gaines RW，Carsou WL，Satterlee CC，et al.Experimental evaluation of seven different spinal fracture internal fixation devices using nonfailure stability testing.The loadsharing and unstablemechanism concepts［J］.Spine，1991，16(8)：902909.

［8］Zou D，Yoo JU，Edwards WT.Mechanics of anatomic reduction of thoracolumbar burst fractures：Comparison of distraction versus distraction plus lordosis in the anatomic reduction of the thoracolumbar burst fracture［J］.Spine，1993，18(2)：195203.