【临床论著】腰椎经皮椎弓根置钉中小关节角与关节突关节破坏的相关性研究

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楼主 2018-10-11 16:29:38
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文章来源:中华骨科杂志, 2018,38(2) : 72-78

作者:徐正宽 陈刚 李方财 钱胜君 陈其昕 


摘要  

目的

探讨腰椎经皮椎弓根置钉术中小关节角对关节突关节破坏的影响及相关性。


方法

回顾性分析2013年12月至2016年11月采用腰椎经皮椎弓根螺钉置钉治疗115例腰椎骨折或退行性疾病患者的病例资料,男56例,女59例;年龄15~77岁,平均(53.71±12.19)岁。测量腰椎节段和椎弓根平面上的小关节角(facet angle,FA),并对术后关节突关节破坏进行诊断及分级。双因素方差分析上腰椎组、下腰椎组及L1~L5节段不同FA对关节突关节破坏率的影响,评价FA与关节突关节破坏和破坏分级之间的相关性。


结果

上腰椎组和下腰椎组患者年龄、性别、体重指数的差异均无统计学意义。经皮椎弓根螺钉置钉476枚,其中L1为144枚,L2为136枚,L3为64枚,L4为72枚,L5为60枚。共145枚(30.46%)存在关节突关节破坏。其中,上腰椎组344枚(72.27%),关节突关节破坏率为28.78%(99/344);下腰椎组132枚(27.73%),关节突关节破坏率为34.85%(46/132),两组关节突关节破坏率比较差异无统计学意义(χ2=1.66,P=0.20)。双因素方差分析结果显示当FA>35°时,关节突关节破坏率明显增加(F=20.12,P<0.001),L1~L5不同腰椎节段对关节突关节破坏率的影响并不显著(F=0.93,P=0.45)。FA与关节突关节破坏率之间行Spearman秩相关分析,结果显示两者存在相关性(r=0.25,P< 0.001)。FA与关节突关节的破坏等级进行Spearman秩相关分析,结果显示两者存在相关性(r=0.27,P< 0.001)。


结论

传统"C"型臂X线机透视下的经皮椎弓根置钉技术存在较高的关节突关节破坏率,椎弓根平面上小关节角大小明显影响关节突关节破坏发生率和严重程度。


经皮椎弓根螺钉技术具有创伤小、出血少、恢复快等优点,在治疗脊柱的骨折、退变性疾病和畸形中均已被广泛应用,并证实了其有效性[1,2,3,4]。Margel[5]在上世纪80年代首次报告了经皮椎弓根螺钉技术联合外固定支架治疗胸腰椎骨折。

近年来,大量文献报道经皮椎弓根螺钉技术相较于开放椎弓根螺钉置钉技术,关节突关节破坏率高,且顶椎关节突关节的破坏会增加再手术率[6,7,8]。而椎弓根螺钉对顶椎的关节突关节破坏是邻椎病发生的高风险因素[9,10]。因此,评判经皮椎弓根螺钉技术的安全性和准确性,不应该仅仅观察椎弓根螺钉是否侵入椎管或破坏椎弓根,还需要评估其关节突关节破坏率。传统的经皮椎弓根螺钉置钉技术,并没有在术中采用"C"型臂X线机摄正侧位片时设立专用检查点来保护关节突关节。Babu等[7]通过对279例腰椎退行性疾病行经皮椎弓根置钉的患者,进行关节突关节破坏的相关性研究,仅提出了体重指数(body mass index,BMI)>30 kg/m2为关节突关节破坏的危险因素。

人体脊椎小关节角(facet angle,FA)变化因个体而异,不同节段的FA不同,即使在相同节段上FA也有很大差异,与胸椎FA呈冠状位分布不同,腰椎FA呈矢状位分布(平均25°~56°)[11,12]。陈其昕等[13]通过对116例腰椎疾病患者进行CT影像学研究,并提出根据腰椎小关节角的大小将小关节分成三种类型:矢状型、中间型和冠状型。经皮椎弓根螺钉技术在腰椎固定的临床应用中,由于关节突关节的节段及FA不同,其对小关节突关节的破坏是否存在差异,目前尚无相关报道。

因此,本研究采用经皮椎弓根螺钉置钉技术治疗患者115例,分析不同腰椎节段及不同FA,与关节突关节破坏之间的相关性,目的在于:①观察传统腰椎经皮椎弓根置钉技术,关节突关节破坏率情况;②探讨传统腰椎经皮椎弓根置钉技术,不同节段及FA对关节突关节破坏的影响及相关性。


资料与方法

一、研究对象

纳入标准:①诊断为腰椎骨折、腰椎退行性疾病;②采用经皮椎弓根螺钉技术治疗。


排除标准:①严重脊柱畸形伴椎体旋转;②严重的骨质疏松;③强直性脊柱炎等关节突关节已融合;④胸腰椎均有置钉的患者排除胸椎置钉数据。


根据纳入排除标准,回顾性分析2013年12月至2016年11月我院收治的腰椎骨折或退行性疾病患者病例资料,最终纳入115例,男56例,女59例;年龄15~77岁,平均(53.71±12.19)岁。经皮椎弓根螺钉置钉476枚,其中L1144枚,L2136枚,L3 64枚,L472枚,L5 60枚。


115例中脊柱骨折91例,腰椎管轻度狭窄、腰椎轻度滑脱伴或不伴节段不稳定已行极外侧椎体间融合术(extreme lateral intervertebra fusion,XLIF)患者24例;置钉节段分别为L1 72例,L2 68例,L3 32例,L4 36例,L5 30例。


本组病例均由同一组医生完成手术,采用同一台"C"型臂X线机于术中进行摄片。


二、手术方法

(一)"C"型臂X线机透视要求及穿刺方法

适当倾斜调整"C"型臂X线机,要求置钉椎体正侧位片:正位片示置钉椎体上下终板平行,棘突处于正中位,双侧椭圆形椎弓根影对称;侧位片示置钉椎体双侧后缘影及椎弓根上下缘影重叠,上下终板平行。


穿刺方法主要包括A、B、C三个检查点(图1)。检查点A:正位片上穿刺的起始点在椎弓根影的外侧缘3点或9点钟方向,侧位片所对应的检查点为椎弓根起始部;检查点B:正位片上套管针尖位于椎弓根影中部时,侧位片所对应的检查点为椎弓根中部位置;检查点C:正位片上套管针尖位于椎弓根影内缘时,侧位片所对应的检查点为套管针尖必须已达到或超过椎体后缘。


图1 腰椎小关节角测量。在腰椎CT上选取置钉椎体椎弓根平面横断位影像,测量关节突关节面与椎体矢状位轴线之间的夹角(白实线夹角)。虚线框所示为CT上的椎弓根在X线正侧位片上所投射的椭圆形椎弓根影范围,可见关节突关节与椭圆形椎弓根影有重叠,小关节角越大,占用的置钉通道也越大。红色圆点表示经皮椎弓根置钉技术在"C"型臂X线机正侧位片的3个检查点与CT横断位椎弓根的对应关系


(二)手术步骤

全身麻醉下,取俯卧位,垫空腹部,注意胸腰段下悬空,保持腰椎前凸曲度。常规消毒铺巾。"C"型臂X线机正位片定位拟固定椎体的椎弓根影位置,取椎弓根影3点钟或9点钟位处画体表投影横线,再在椎弓根影外侧缘以外约0.5 cm处画出纵线,分别以横线为中心沿纵线做长约1.5 cm切口,切开皮肤、皮下及深筋膜,电凝止血。


"C"型臂X线机正侧位片监测A、B、C三个检查点,分别用穿刺套管针逐渐插入拟固定椎体的椎弓根投影外侧缘(3点钟或9点钟)、中部和内侧缘,所对应侧位片上的检查点为椎弓根起点、中点和椎体后缘。拔出套管针内心,插入导丝,取出导管针,沿导丝置入工作套筒扩开及保护软组织,空心丝攻拧入约3 cm,植入术前CT上所测量的合适长度及直径的空心椎弓根螺钉(ZINA,上海三友医疗器械有限公司,中国)。


螺钉植入完成后,植入预弯钛棒,拧入椎弓根钉固定螺帽,拧紧固定螺帽、锁定钉棒连接。同样的方法再在对侧行钉棒固定连接。"C"型臂X线机透视满意,内固定位置良好后,用对抗扳手和"T"型手柄再次锁紧螺帽,直至螺帽尾部折断。冲洗,不放置引流装置,严密缝合深筋膜及皮肤。


三、术后处理

所有患者均于术后第2天拍摄腰椎X线正侧位片及CT检查,确认经皮椎弓根螺钉位置,及对关节突关节的破坏程度。鼓励患者早期下床活动,避免腰部弯曲及旋转运动,腰围保护3个月。


四、数据采集及影像学评估

根据不同腰椎置钉节段分成上腰椎组(L1~L3椎体),下腰椎组(L4、L5椎体);根据关节突关节有无破坏分成关节突关节破坏组和无破坏组;根据关节突关节破坏级别分为低级别组(0级及1级)和高级别组(2级及3级)。


小关节角:术前CT横断位中测量椎弓根平面上的FA(椎弓根水平上小关节突关节面与椎体矢状位轴线之间的夹角),参考Masharawi等[9]的测量方法。


术后CT横断位评估关节突关节破坏分级,参考Badu等[7]提出的诊断和分级标准(表1)。


五、统计学分析

应用SPSS 17.0(SPSS,美国)统计学软件包进行统计学分析。计量资料(年龄、体重指数、小关节角)采用均数±标准差形式表示,两组间的比较采用独立样本t检验;计数资料(性别比,关节突关节破坏比例)采用例数(%)的形式表示,组间比较采用卡方检验。


上腰椎组与下腰椎组关节突关节破坏率比较用卡方检验,腰椎节段(L1~L5)和FA对关节突关节破坏率的影响采用双因素方差分析,并采用Spearman秩相关检验分析FA与关节突关节破坏率相关性及关节突关节破坏分级之间的相关性。检验水准α值取双侧0.05。


结果

一、关节突关节破坏率

本组115例患者中,单纯上腰椎置钉78例,下腰椎置钉26例,上下腰椎均有置钉11例。经皮椎弓根螺钉共植入476枚,145枚(30.46%)存在小关节突关节破坏。其中,上腰椎组344枚(72.27%),关节突关节破坏率28.78%(99/344);下腰椎组132枚(27.73%),关节突关节破坏率为34.85%(46/132),两组关节突关节破坏率比较差异无统计学意义(χ2=1.66,P=0.20)。两组年龄、性别、BMI比较差异均无统计学意义(P>0.05,表2)。


测量和计算腰椎椎弓根平面上的L1~L5的FA大小分布情况,总的FA为35.25°±12.14°(图2)。将椎弓根平面上的FA以35°为界,设为等级资料,其中FA≤35°为272枚,关节突关节破坏率为22.06%(60/272);FA>35°为204枚,关节突关节破坏率为41.67%(85/204)。



图2 L1~L5节段小关节角的分布情况。L1椎体小关节角为从胸椎的冠状位向腰椎的矢状位过度,因而仍较大,L2椎体小关节角最小,L3及以下椎体的小关节角呈逐渐加大的趋势


结果显示FA>35°将显著增加关节突关节破坏率(F=20.12,P<0.001),L1~L5不同腰椎节段对关节突关节破坏率的影响并不显著(F=0.93,P=0.45)。腰椎不同节段螺钉破坏关节突关节分级情况如图3所示,上腰椎组(L1~L3)高级别(2级和3级)关节突关节破坏率为7.56%(26/344),下腰椎组(L4~L5)高级别关节突关节破坏率为24.24%(32/132),差异有统计学意义(F=24.82,P<0.001),其破坏关节突关节典型病例见图4。


图3 腰椎不同节段关节突关节破坏分级情况。关节突关节高级别(2级和3级)总破坏率为12.18%(58/476),其中上腰椎组(L1~L3)为7.56%(26/344),下腰椎组(L4~L5)为24.24%(32/132),下腰椎组关节突关节高级别破坏所占比例更高,差异有统计学意义(F=24.82,P<0.001)


图4 女,57岁,腰椎椎管狭窄症,传统"C"型臂X线机透视下行L4椎体经皮椎弓根螺钉固定术A CT片示在椎弓根平面上的FA为68°(左)和75°(右),关节面几乎占据全部经皮置钉通道 B CT片示经皮椎弓根置钉术后,关节突关节破坏分级左侧为2级,右侧为3级 C CT扫描矢状面重建示椎弓根螺钉行经路径上的关节面 D CT扫描冠状面重建示椎弓根螺钉侵入关节突关节腔内


二、FA与关节突关节破坏间的关系

476枚经皮椎弓根螺钉中,关节突关节破坏组145枚(30.46%),FA为39.84°±12.61°;关节突关节无破坏组331枚(69.54%),FA为33.23°±11.38°。关节突关节破坏组其FA大于关节突关节无破坏组,差异有统计学意义(t=-5.64,P<0.001)。


FA与关节突关节破坏率之间行spearman秩相关分析,结果显示两者存在显著相关性(r=0.25,P<0.001)。


三、FA与关节突关节破坏分级间的关系

本组共145(30.46%)枚经皮椎弓根螺钉存在关节突关节破坏,根据Badu等[7]的诊断分级标准,0级331枚(69.54%),1级87枚(18.28%),2级38枚(7.98%),3级20枚(4.20%)。将这145枚经皮椎弓根螺钉对应的FA与关节突关节的破坏等级进行Spearman秩相关分析,结果显示两者存在显著相关性(r=0.27,P<0.001)。


讨论

一、经皮椎弓根置钉技术关节突关节破坏率

现有的经皮椎弓根置钉技术,缺乏对关节突关节的保护。Heintel等[14,15]通过对433例共2 052枚经皮椎弓根螺钉的前瞻性研究,详细描述了采用"C"型臂X线机透视下的经皮椎弓根螺钉置钉技术,并提出此技术安全而准确,但对安全性的评估指标中并没有纳入对关节突关节破坏的影响。此技术的三个检查点均是为了有效的规避椎弓根破坏的风险,却忽视了对关节突关节的保护。本研究也采用了此技术,ABC三个检查点均没有涉及对关节突关节的保护,关节突关节破坏率达30.46%。


此外,Idler等[16]通过对85例腰椎疾病患者在"C"型臂X线机斜位透视下进行经皮椎弓根置钉,提出了"猫头鹰眼技术(owl′s-eye technique)"技术,该技术要求置钉椎体终板平行,倾斜"C"型臂X线机球管至置钉侧,直至椎弓根投影达最大面积,似"猫头鹰眼",然后沿"猫头鹰眼"正中心进钉,要求置钉起始点及行进的整个路径不能超出"猫头鹰眼"范围,该手术方式也是为了防止螺钉逃逸出椎弓根范围,但同样忽视了对关节突关节的保护。Tannous等[17]通过在7具尸体标本左右两侧分别采用以上两种经皮椎弓根置钉技术,对比分析得出经皮椎弓根置钉技术的关节突关节破坏率,发现"C"型臂X线机正侧位片透视下,关节突关节破坏率为16%,而"猫头鹰眼技术"为47%,均高于开放置钉的关节突关节破坏。


近年来,众多的文献报道了经皮椎弓根螺钉的关节突关节破坏率高达6.3%~58%[6,7,8,18]。为此,也有学者提出新的辅助技术,降低关节突关节破坏率。Patel等[6]通过对4具尸体标本行传统经皮置钉技术,关节突关节破坏率为58%,并提出建议以横突作为进钉起始点可以有效避开关节突关节,但却并没有详细描述在"C"型臂X线机正侧位片上对各检查点应进行如何调整。Ohba等[19]通过对28例胸腰段骨折患者进行共194枚经皮置钉,对比分析了采用传统"C"型臂X线机和CT引导下的3D导航技术,结果显示应用传统"C"型臂X线机透视下经皮置钉的关节突关节破坏率为30.5%,而应用CT引导下的3D导航技术经皮置钉,其关节突关节破坏率仅为3.8%,可以有效的保护关节突关节。Yson等[20]通过对188例腰椎疾患进行370枚经皮置钉对照研究,提出相对于开放椎弓根置钉,3D导航下的经皮置钉可以更好的保护关节突关节。


二、FA及腰椎节段与关节突关节破坏的相关性

目前的文献报道均未涉及椎弓根平面上的FA对关节突关节破坏的影响。本研究结果显示,椎弓根平面上的FA与关节突关节破坏率之间存在显著正相关性,同时与破坏分级之间也存在显著正相关性,当FA大于本组病例均数35°时,关节突关节破坏率从22.06%增至41.67%,提示了椎弓根平面上的FA越大,关节突关节破坏的风险越大,而不同节段对关节突关节破坏率的影响并不显著,但下腰椎组更容易造成高级别的关节突关节破坏。


我们考虑原因如下:①术中"C"型臂X线机正侧位片上,椭圆形椎弓根影与关节突关节投影存在重叠,FA越大,则重叠越多,当关节突关节覆盖了大部分椭圆形椎弓根影,甚至覆盖至椎弓根影外侧缘时,势必会增加关节突关节破坏率;②经皮置钉通道沿椎弓根呈矢状位方向行进,当节段不变,即置钉通道不变,而FA增大,即关节突关节逐渐向冠状位方向变化时,会阻挡经皮置钉的通道,此时经皮置钉更容易穿过而不是擦过关节突关节,造成高级别的关节突关节破坏;③不同节段的椎弓根内聚角不同,导致经皮置钉通道的方向也不同,当节段变化,FA增大,而经皮置钉通道同时也在随着向冠状位方向变化,两者产生交互效应,因此,基于本组样本数量,本研究显示不同节段对关节突关节破坏率的影响并不显著;④下腰椎组的小关节角大于上腰椎组,且腰椎前凸主要在下腰椎体现,此时关节突关节与椭圆形椎弓根影的重叠更多,会明显阻挡置钉通道,更容易造成高级别关节突关节破坏。


本研究为影像学研究,仅仅提出了FA对关节突关节破坏的影响,没有相关解决方案的研究,未来我们将开展前瞻性临床研究,希望能在"C"型臂X线机正侧位片上设立或调整检查点来保护关节突关节,优化手术方法,降低关节突关节破坏率。


总之,目前标准的"C"型臂X线机正侧位片监视下的经皮椎弓根螺钉置钉技术,存在较大的关节突关节破坏率。置钉椎体椎弓根平面上的FA大小显著影响关节突关节破坏的发生,与关节突关节破坏率呈显著正相关,与破坏等级也呈显著正相关,当FA>35°时将显著增加关节突关节破坏的风险。下腰椎经皮椎弓根置钉更容易造成高级别的关节突关节破坏。


 参考文献(略)


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