当前位置： 疲劳性骨折 > 疲劳骨折术后 > 骨质疏松患者脊柱手术成败的关键
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骨质疏松腰椎病变内固定的策略
本文原载于《中华骨科杂志》年第10期
我国已步入老龄社会，文献报道中国大陆骨质疏松发病率约为13%[1]。腰椎疾患是骨科常见病，多发病，虽然大部分腰椎疾患通过保守治疗均能达到缓解症状的目的，但症状严重的患者仍需通过手术才能达到满意的效果，而手术则会涉及内固定问题[2]。自20世纪90年代以来，各种脊椎内固定系统层出不穷，使骨科医生在治疗脊柱疾患方面有了更多的手段[3]。对于骨质疏松患者，由于其骨质量降低及脊柱生物力学稳定性下降，所以内固定的抗拔出能力明显减低，容易造成内固定松动、失效甚至导致手术失败等一系列并发症。因此，随着伴有骨质疏松症的腰椎病变患者的增多，对内固定技术提出了更高的要求。
椎弓根钉棒系统贯穿脊柱前、中、后三柱，有三维矫正作用，已成为标准的腰椎后路固定方法[4]。由于腰椎后路椎弓根内固定的失效与骨密度密切相关，所以骨质疏松被认为是椎弓根螺钉的相对禁忌证。有研究建议骨密度低于0.3g/cm2时严禁使用椎弓根螺钉固定[5,6,7]。如何提高椎弓根钉棒系统稳定性，提高螺钉的抗拔出力，改善骨骼条件，以及如何选择更合适的手术方式是决定决定骨质疏松患者脊柱手术成败的关键。本文从以下几个方面探讨骨质疏松条件下腰椎病变内固定的策略：螺钉改进与新型螺钉的设计、手术技巧的探索、微创内固定方式的使用、如何全方面改善骨质量。
一、螺钉改进与新型螺钉的设计（一）骨水泥螺钉
骨水泥椎弓根螺钉是一种中空带侧孔椎弓根钉，先将螺钉置入满意位置，再从中空管道注入骨水泥，骨水泥经侧孔弥散入周围骨质中，从而实现强化作用。其中远端开有侧孔的骨水泥椎弓根钉不但可提供良好的抗拔出力，而且骨水泥分布于椎体前部，减少骨水泥漏入椎管风险。注射骨水泥最适宜体积为2~3ml，骨水泥越多渗漏风险越大。关于骨水泥注入的时间选择，需要手术医生的经验把握，骨质疏松程度越重，骨水泥注入后弥散越明显，因此骨质疏松较重时可在骨水泥黏度较高时注入，较轻时可选择黏度较低时注入，以减少渗漏。
（二）膨胀螺钉（expansivepediclescrew，EPS）
EPS是近年来新发展起来的一种骨科内固定螺钉，在螺钉置入后使其前半部分膨胀而保持椎弓根后半部分直径不变，试验发现与普通螺钉相比EPS能明显增强把持力并减少对椎弓根的损害[8,9,10,11]。EPS螺钉前半部分齿状结构深锚入周围骨质中，同时使骨质变得更致密，螺钉与骨质接触面相对增大，在拔出过程中卡入螺纹的骨质发生断裂，增大了最大拔出力和刚度[12]。基于膨胀螺钉的设计原理，可知骨质疏松程度越严重，EPS前端膨胀比例越大，对周围骨质形成弹性压应力，表现出更大的幅度，从而提高钉-骨间的把持力[13]。但目前认为EPS不宜单独应用于严重骨质疏松的椎体，严重骨质疏松的椎体行内固定治疗时，手术失败风险较高，可联合使用骨水泥钉道强化技术[14]。若出现螺钉松动需行修复时，可采用骨水泥钉道强化及稍大1mm的膨胀螺钉固定，可明显增强椎体的把持力[15]。（三）涂层螺钉
椎弓根螺钉松动的另一个原因是骨与螺钉界面未形成坚强的骨性融合，因此可通过研制涂层螺钉来促进螺钉与骨界面的骨形成及改善螺钉在骨内的生物相容性，进而强化内固定的稳定性[16]。Liu等[17]通过羟基磷灰石、骨胶原-Ⅰ、硫酸软骨素对螺钉进行涂层处理，发现3种材料混合涂层的钛螺钉具有最高的抗拔出力，而羟基磷灰石涂层螺钉或骨胶原-Ⅰ、硫酸软骨素混合涂层螺钉其次，无涂层的钛螺钉抗拔出力最小。Agarwal等[18]研制纤维连接蛋白降解片段涂层螺钉，其能促进骨髓间质细胞黏附于涂层螺钉，并能促进成骨细胞分化，提高骨质疏松骨的抗拔出能力；同时涂层制作简单，纤维连接蛋白降解片段材料能被动吸附于螺钉，且分布均匀。涂层螺钉技术也是严重骨质疏松椎体内固定治疗的发展方向之一。（四）增加螺钉的直径与长度
一般认为，增加螺钉长度和直径是增强螺钉在骨质中抗拔出力最为简单、有效的方法。随着螺钉长度和直径的增加，螺钉-骨界面的接触面积增多，螺钉稳定性相应增加。螺钉外径越大、内径越小、螺纹间距越小，螺钉抗拔出力越大。Kiner等[19]研究认为，增加螺钉直径能够增加螺钉抗拔出力，甚至优于螺钉骨水泥强化技术。Kueny等[20]研究认为，增加螺钉直径在抗拔出力及抗疲劳强度方面较标准螺钉显著增强。但是置入较粗的椎弓根螺钉后，沿椎弓根皮质薄弱处可能会发生骨质疏松的椎体骨折[21]。研究显示在骨质疏松椎体中，当螺钉直径超过椎弓根直径约70%，椎弓根皮质崩裂的风险明显增加[22]。对于螺钉置入的长度，由于螺钉60%的抗拔出力位于椎弓根内，所以到达松质骨则增加15%~20%，至前方骨皮质但未穿破时又增加16%，若穿破骨皮质则增加20%~25%的抗拔力[23]。因此，一般螺钉长度要求达椎体的80%，而且尽可能地紧近椎弓根皮质骨置入，以增加螺钉的稳定性[24]。二、手术技巧的探索（一）螺钉置入技术
对于选用自攻螺钉还是行常规攻丝后普通螺钉置入仍存在争议。自攻螺钉虽可节约手术步骤、缩短手术时间，但置入时需要对抗较大的摩擦阻力，从而增加椎弓根皮质崩裂的风险。也有学者认为常规攻丝能较好地把握钉道，使用较小的螺锥攻丝可增加抗拔出力，降低手术失败风险[25]。骨-螺钉界面的条件是决定螺钉稳定性的最主要因素，因此椎弓根螺钉的置入位置是提高内固定把持力的重要因素。为增加旋入扭矩及抗拔出力，建议胸椎螺钉固定时，螺钉应沿平直的方向打入椎弓根，而不是椎弓根解剖学方向[26]。同样，置入螺钉的角度，建议沿终板附近的软骨下骨，并且与横向连杆成适当角度，以提高螺钉的抗拔出力[27,28]。另外，同一螺钉首次置入时最稳定性，若旋出后再旋入，则转矩较初次下降34%[29]。因此，在骨质疏松患者中，螺钉一次性置入最佳，避免反复调整位置。如手术操作不熟练者，可术中在C型臂X线机透视下使用克氏针定位，以确保位置准确，并且选择好适当的螺钉后再拧入。为了增强椎弓根螺钉内固定的稳定性，有学者尝试使用椎弓根螺钉双皮质及三皮质固定技术。双皮质螺钉固定技术要求穿破椎体前后壁骨皮质；三皮质技术要求螺钉穿透前后壁骨皮质及紧贴椎体终板。关于双皮质螺钉技术的疗效，有学者认为非骨水泥强化的双皮质固定技术略逊色于单纯骨水泥钉道强化螺钉技术[30,31]。由于腰椎前方存在大血管，所以双皮质椎弓根螺钉置钉风险相对较高，其较多应用于骶椎固定。Yu等[30]在骨质疏松的尸体标本上给予骶骨相同载荷，比较4种不同固定技术的沉降位移，发现三皮质螺钉技术稳定性优于双皮质螺钉技术，认为在靠近椎体终板相对骨密度较高部位置入三皮质螺钉，能获得较高的把持力。Lehman等[26]研究认为，三皮质固定螺钉旋入扭矩是双皮质的2倍。总之，这两种技术均适用于严重骨质疏松椎体的内固定治疗。（二）骨水泥强化技术
在置入普通的实心椎弓根钉前，可先在钉道中注入骨水泥再置入椎弓根钉，或将骨水泥涂抹在椎弓根钉上再置入[32]。研究证实，PMMA骨水泥强化钉道螺钉技术能有效增强螺钉内固定的把持力，是目前公认的稳定性最好的螺钉置入技术之一，可用于骨质疏松性脊柱病变[33,34,35,36,37,38]。研究表明，当整个钉道均填有骨水泥时，可获得最高的抗拔出强度；而仅有椎弓根区域填有骨水泥时，可提供近60%的抗拔出力[36]。这提示椎弓根区域骨水泥越多，抗拔出力越大。因PMMA骨水泥不可吸收且固化时具有放热效应，故其应用受到限制。而其他生物骨水泥，包括羟基磷灰石骨水泥、磷酸钙骨水泥却逐渐受到重视及发展[34,35]；但上述骨水泥不像PMMA在体内可以即时固化，因此在选择时需要具体考量。（三）增加钉棒系统整体稳定性
对于骨质疏松患者，如何能增加钉棒系统整体稳定性也需考虑。如采用多节段代替常规短节段固定，在病变椎体节段钉棒系统两侧顶端，最少存在三个固定点，可减轻每个固定点的应力，维持相应的稳定性[27]。但多节段固定增加了手术创伤以及相关并发症的发生率，而且在融合节段增加后，内固定远期的并发症发生率亦相应增加。需要注意的是，胸腰段交界处均应避免作为钉棒系统的起、止点，若此处应力较大，则易导致椎体塌陷[39]，破坏内固定整体稳定性。因此，有学者建议在钉棒系统的邻近节段可预防性行椎体成形术，以降低邻近椎体骨折的风险[40]。另外，采用螺钉与连接棒强直性连接，即使用两根横向连接装置，将左右、上下螺钉分别在水平面和矢状面以较大成角置入螺钉，以增加螺钉稳定性。左右椎弓根螺钉在水平面以较大成角置入，增加了器械中螺钉的剪切力，使螺钉具有三角稳定性；同侧上下椎弓根螺钉在矢状面内分别向两端以较大成角置入，除增加了器械中螺钉的剪切力外，还增加了螺钉的抗压缩力[41]。相关生物力学的研究结果显示，横连可以增加椎弓根钉棒系统的旋转稳定性。一般情况下，双横连可达到最佳的稳定效果，其中一个横连位于连接棒中点，另一横连位于连接棒近端[27]。对于骨质疏松患者，前路联合后路固定，可°分散压力，明显减低后柱应力，增加稳定性。但是联合前路固定应综合权衡额外增加的手术风险、手术时间及出血量等问题。
三、可替代传统手术的微创方式钉棒系统融合并固定相应椎体节段是重建腰椎稳定性的有效方法，但是该方法存在许多缺陷：（1）融合后相邻椎体及椎间盘继发退行性变；（2）对于骨质疏松的老年人，身体状况较差，多合并内科基础疾病，对常规的手术耐受较差。因此，这些缺陷对传统腰椎内固定方式提出了挑战[42]。近年来一些可替代传统手术的微创方式应用于临床，如针对椎体骨折的椎体成形术（PVP）与椎体后凸成形术（PKP），针对腰椎退行性变的非融合技术及椎间孔镜技术等，并且均获得了良好的效果[43]。
（一）PVP与PKP
PVP与PKP均通过向责任椎内注入骨水泥，恢复椎体高度来重建脊柱局部稳定性，缓解腰背部疼痛。对于前柱压缩较为明显、Cobb角较大的新鲜椎体骨折，PKP能明显恢复前柱高度，减小Cobb角[44]；但PKP通过球囊扩张填充骨水泥，对椎体高度的过度纠正可能会造成脊柱形态的改变及局部应力集中，有造成邻近椎体骨折的风险。随着高黏度骨水泥的出现，PVP又再一次迎得脊柱外科医生的青睐。高黏度骨水泥相对黏稠，流动性降低，工作时间延长，能够减少骨水泥渗漏的发生；且PVP费用较低，操作相对简单，手术时间及放射线暴露时间短。对于轻度或中度椎体压缩性骨折，应首先考虑使用PVP。目前认为单侧注射能将骨水泥注入椎体中央，起到与双侧注射同样的生物力学支撑作用，单侧手术与双侧手术疗效相当[45]。对手术时机的选择，建议年龄超过75岁或基础疾病较多者，为避免长期卧床导致的并发症，应积极早期手术治疗；对年龄不足70岁者可根据身体状况选择手术时机，先行保守治疗，如症状不改善则尽快转为手术治疗。
随着手术技术的进步，后壁破损的椎体骨折也不再是手术的禁忌证。新出现的骨填充网袋技术，通过经皮穿刺的方式在伤椎内置入网袋，骨水泥灌注时，部分骨水泥可以通过网孔在椎体松质骨内充分扩散，在恢复骨折椎体力学性能的同时，增强与椎体内残余骨小梁组织之间的锚定，可用于后缘皮质破坏的高渗漏风险患者[46]。另一个问题是继发性椎体骨折，尤其是邻近椎体再骨折，主要与局部生物力学改变、骨水泥椎间盘渗漏和骨质疏松的自然进程有关，可采取均匀分布骨水泥、严格把握注入量、尽量使骨水泥和骨小梁呈嵌插结构、适度纠正椎体高度、术后严格抗骨质疏松等措施减少继发骨折的发生[47]。（二）棘突间撑开器植入术
棘突间撑开器（interspinousspacer,ISP）植入术已开展多年，常用的有X-STOP、Coflex、Wallis等。虽然各型ISP所适用的疾病略有不同，但大致包括：Ⅰ度腰椎退行性滑脱、间盘源性下腰痛、非创伤性腰椎不稳、腰椎间盘突出症和小关节综合征等[48]。然而，以上棘突间撑开装置存在一定缺陷，如破坏棘上韧带，破坏脊柱后柱稳定性，不能限制腰椎的侧屈和旋转，并且对于骨质疏松患者置入后容易发生棘突骨折，因此使ISP的临床应用受到争议。为弥补上述ISP的不足，以BacFuse为代表的新型棘突间融合固定装置，在不破坏骨性结构、保留棘上韧带的前提下，可以扩张椎间孔，增加椎间盘后缘高度，同时使突出的腰椎间盘部分回缩，其机制相当于体内牵引器。BacFuse的适用症类似于传统的ISP，区别在于防滑钉与棘突固定，其可提供额外构造稳定性，即便棘突骨折也可起到稳定作用，而且还可进行棘突间植骨，维持椎间隙高度，尤其适用于骨质疏松患者。
（三）椎间孔镜及微创经椎间孔腰椎融合术
对于伴有骨质疏松症的中老年患者，采用以经皮脊柱内镜下腰椎间盘摘除术（PELD）和微通道MIS-TLIF为代表的微创技术治疗也是一种不错的选择。PELD具有创伤小、对脊柱的稳定性破坏小等特点，已被广泛应用于腰椎间盘突出、腰椎感染及椎管狭窄减压等疾患[49]。微通道MIS-TLIF是利用管状牵开器，通过肌肉之间的间隙钝性剥离后显露后外方椎体间隙，实现直视下椎间盘切除，椎间融合器和自体骨植入，可联合影像引导下经皮置入椎弓根螺钉固定[50]。虽然PELD和MIS-TLIF最大程度上避免了对腰椎骨性结构的破坏，但其不适用于Ⅱ度以上脊柱滑脱、椎间盘脱出严重粘连，对严重的腰椎管狭窄症疗效欠佳；同时PELD和MIS-TLIF手术学习曲线较长，对于初学者，腰椎解剖和器械的使用不熟悉，更容易损伤硬膜囊及神经根；手术医生及患者X线暴露时间较长等；均需要特殊、专用的手术器械。因此，正确认识和选择脊柱微创技术，严格掌握适应证和熟练的操作技巧是取得良好疗效的关键。四、全方面改善骨质量骨质量是影响骨质疏松内固定效果的最重要因素之一。骨质疏松的病理改变为松质骨小梁变细、数目减少，骨量丢失，强度减低；皮质骨多孔性及孔隙度增加。因此，骨质疏松骨的质量受到损害，对内固定把持力减弱，易出现各种问题。对于骨质疏松患者的内固定策略，抗骨质疏松治疗是基础。抗骨质疏松治疗不但可提高骨量及骨强度，而且有利于维持内固定系统稳定，减少松动及拔出。
原发性骨质疏松症可分为高转换型和低转换型。对于高转换型骨质疏松主要选择抗骨吸收类型的药物，其目的是抑制破骨细胞活性，保留成骨细胞功能，如双膦酸盐类、雌激素、雌激素受体调节剂等。双膦酸盐类中第三代的阿仑膦酸盐是目前研究最多、应用最广的双膦酸盐类药物[51]。对腰椎内固定患者行抗骨质疏松治疗，因无须担心骨折愈合问题，故可早期应用双膦酸盐类药物。选择性的雌激素受体调节剂通过与雌激素受体高度结合，选择性地作用于不同靶组织的雌激素受体，能有效减少绝经后骨质疏松高转化状态下的骨流失，降低骨转换率，抑制骨吸收[52,53]。对于低转换型的骨质疏松主要选择促骨形成类型的药物，其目的是提升成骨细胞的活性，保留破骨细胞的功能，如甲状旁腺激素（parathyroidhormone，PTH）。rhPTH1-34能够刺激成骨细胞促进新骨形成并维持骨密度[54]。研究表明，PTH能明显增加皮质骨厚度，改善网状骨结构，恢复骨量[55]。另一种重要的骨质疏松治疗药物是降钙素，其不仅能抑制破骨细胞活性，降低高转换型骨质疏松的钙丢失，还能作用于中枢神经系统特异性受体，升高β-内啡肽水平，改善骨质疏松患者骨痛[56,57]。钙剂和维生素D是抗骨质疏松治疗的基础，治疗时切莫忽视。骨代谢指标物检测有助于骨质疏松治疗药物的选择，医院应当进行定期监测。总之，骨质疏松症严重威胁着腰椎内固定的稳定性，可致螺钉松动、移动甚至脱出；手术医生应充分掌握患者病情，根据具体情况选择手术策略，不能为了融合而融合，为了固定而固定，宜采用较稳妥的内固定形式，同时应注重围手术期管理和术后抗骨质疏松治疗，从而降低内固定失败风险。参考文献（略）
（收稿日期：-08-31）
（本文编辑：闫富宏）
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