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首页医源资料库在线期刊中国矫形外科杂志2008年第16卷第10期

胸腰段骨折常见问题分析及计算机导航在手术中的应用

来源:《中国矫形外科杂志》
摘要:【摘要】[目的]探讨胸腰椎骨折治疗中的常见问题及实时计算机导航技术辅助下胸腰椎骨折手术的疗效和作用。[方法]2003年3月~2006年12月治疗胸腰椎骨折56例,男36例,女20例。按Macffee分类,屈曲压缩型22例,爆裂型19例,Chance骨折4例,骨折脱位11例。按AO分类:A型骨折26例,B型骨折17例,C型骨折13例。...

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【摘要】  [目的]探讨胸腰椎骨折治疗中的常见问题及实时计算机导航技术辅助下胸腰椎骨折手术的疗效和作用。[方法]2003年3月~2006年12月治疗胸腰椎骨折56例,男36例,女20例;年龄18~56岁,平均35岁。损伤阶段:T11 10例,T12 13例,L1 21例,L2 9例,L3 3例。按Macffee分类,屈曲压缩型22例,爆裂型19例,Chance骨折4例,骨折脱位11例。按AO分类:A型骨折26例,B型骨折17例,C型骨折13例。术前ASIA分级:A级11例,B级18例,C级13例,D级8例,E级6例。有不同程度神经根损伤症状35例。保守治疗9例,计算机实时辅助导航下后路减压AF椎弓根钉棒内固定32例,计算机实时辅助导航下侧前方入路椎体切除人工椎体置换侧块钢板内固定15例。复位满意及减压彻底,重建三柱稳定性。[结果]手术时间160~300 min,平均200 min。出血量800~2 000 ml,平均1 000 ml。所有病人均获随访,随访时间6~36个月,平均10个月。X线片显示骨折椎体高度完全恢复者26例,≥90%18例,≥80%<90%12例。CT显示骨折复位效果满意,与术前比较伤椎高度无明显丢失。内固定未见断裂和松动。术后AISA评分A级4例,B级5例,C级11例,D级14例,E级22例。[结论]胸腰段骨折应根据具体受伤机制和损伤类型选择治疗方式,才能达到预期的效果;导航的瞬时追踪功能,使术者的手术工具做到实时监测,内植物达到精确制导,使操作形象、多维化、实时感强,是一种理想内植物引导模式。

【关键词】  胸腰段骨折; 内固定; 计算机实时导航; 计算机


   Study of common problems in the treatment of thoracolumbar fracture and the clinical application of computer assisted navigation technique∥FENG Shi-qing, CAO Fujiang,ZHANG Hongzhi,et al.Department of Orthopaedics of Tianjin MedicalUniversity,Tianjin 300052,China

    Abstract:[Objective]To study the methods and clinical results of infrared fluoroscopic navigation guiding system guided operations for the treatment of thoracolumbar fracture and analysis the common problems in the treatment of thoracolumbar fracture.[Method]A retrospective analysis was carried out in 56 cases with thoracolumbar fracture and dislocation from March 2003 to December 2006.There were 36 males and 20 females,ranging from 18-56 years(average 35 years).Segments involved: T11 10 cases,T12 13 cases,L1 21 cases,L29 cases,L3 3 cases. According to the classification of AO:there were 26 cases of type A,17 cases of type B,13 cases of type C.According to the classification of ASIA: there were 11 cases of type A,18 cases of type B,13 cases of type C,8 cases of type D,6 cases of type E,among which 35 cases had neurological disfunction symptom.Operation were performed under the suspection of computer assisted navigation system,32 cases underwent posterior decompession approach, withAF transpedicular screw internal fixation in thoracolumbar spine. Fifteen cases underwent anterior approach spondylectomy with bone graft and plate internal fixation. Other cases underwent conservative treatment. The vertebral stabilization and the struction of the three columns were reconstructed.[Result]The mean operati on time was 200 min,ranging from 160 to 300 min.The mean blood loss during operation was 1 000 ml ranging from 800 to 2 000 ml.All patients were followed up for 6 to 36 months(10 months on average).Neurological status improved to A ASIA grade in 4 cases,B grade 5 cases,C grade 11 cases,D grade 14 cases,E grade 22 cases.[Conclusion]The patient had remarkable improvement in clinical relief.In order to achive the best effect in the treatment of thoracolumbar fracture,correct treatments of primary trauma and injury type and appropriate management are necessary for the treatment of thoracolumbar fracture.Also,computer assisted navigation system enhances accuracy and further improves the safety of spine surgery.

    Key words:thoracolumbar fracture;  internal fixation;  computer assisted navigation technique;  computer

    胸腰段脊柱骨折在临床上非常多见,多由高处坠落和车祸所致,以年轻人好发。随着我国汽车的日益普及,高能损伤越来越多,胸腰段骨折的发病率也逐年增加。由于其损伤病理和损伤类型复杂,因此根据患者具体受伤机制和病理分型采取个性化治疗对于患者功能恢复以及减轻家庭和社会负担尤为重要。

    1  资料与方法

    1.1  一般资料

    2003年3月~2006年12月,本院收治胸腰椎骨折56例,男36例,女20例;年龄18~56岁,平均35岁。其中保守治疗9例,计算机实时辅助导航下后路减压、AF椎弓根钉棒内固定32例;计算机实时辅助导航下侧前方入路椎体切除、人工椎体置换侧块钢板内固定15例。受伤原因:坠落伤18例,砸伤11例,交通事故伤27例。损伤节段:T11 10例,T12 13例,L1 21例,L2 9例,L3 3例。

    1.2  体格检查

    56例患者均有局部疼痛,其中不能站立,翻身困难,双下肢感觉减退,不能自主活动43例;出现腹胀、腹痛,排尿困难,大小便失禁患者33例。ASIA分级:A级4例,B级5例,C级11例,D级14例,E级22例。有神经根损伤症状35例。

    1.3  影像学检查

    所有患者术前均行X线、CT、及MRI检查,以明确骨折类型、椎管形态及脊髓或马尾的压迫程度。X线片提示椎体压缩3/4 22例,压缩2/3 18例,压缩1/3 16例。按Macffee分类,屈曲压缩型22例,爆裂型19例,Chance骨折4例,骨折脱位11例;按AO分类:A型骨折26例,B型骨折17例,C型骨折13例。术前X线片均发现后凸畸形,后凸Cobb′s角15°~25°,平均20°;胸腰椎CT片提示碎骨块不同程度突入椎管56例,明显引起椎管狭窄50例;MRI提示神经根严重受压47例。术后均行正侧位X线片和CT扫描,测量比较伤椎前缘压缩率和Cobb′s角变化。

    2  治疗方法

    2.1  保守治疗9例

    适应证:(1)没有骨质疏松;(2)没有神经压迫症状;(3)稳定类型的骨折。

    2.2  后路减压AF椎弓根钉棒内固定32例

    对单纯性压缩骨折,骨折块凸入椎管小于椎管前后径1/3而病人又无神经症状者;后柱完整,无侧方移位、前后移位在Ⅰ度以内的骨折病人选择AF内固定。本组患者全部采用气管插管、全麻,取俯卧位。术前计算机实时辅助导航下确定伤椎体表定位(图1~3),后路手术切口12~18 cm,暴露棘突,咬除椎板减压,探查脊髓神经,修补撕裂的脊髓硬脊膜。台下双向牵引,同时向上提拉、撬拨,使脱位椎体绝大部分复位,计算机实时辅助导航下确定在受伤椎体上下各一个椎体。两侧椎弓根内置入角度AF椎弓根钉,装上连接纵棒,进行提拉复位及轴向加压固定,再装上横向连接杆,完成脊椎的三维固定,放置负引流管,关闭切口。4~6周神经功能允许者戴腰围下床活动。

    图1  预先扫描得到物体,通过计算机合成图像并建立虚拟坐标空间,手术过程中导航仪追踪带有定位器的手术器械在物体中的位置(实际坐标空间),将2个坐标空间匹配就可实时显示定位图像  图2  CASNS由X线或CT扫描、导航工作站和能够发射信号的手术器械组成

    图3  识别确定戳孔器,在导航引导下确认进钉点进钉角度,并进行实时监测确认进钉长度。也可利用软件提供的虚拟工具进行测量

    32例手术均在实时导航引导下完成。椎弓钉植入后,探查椎弓根时,未发现有椎弓钉突破椎弓根神经管壁。在内植物完成后,摄手术椎节正侧位X线片,显示内植物位置理想。另外将得到的植入物实际影像图与导航虚拟手术路径图重叠,测量虚拟椎弓钉位置差和角度差,结果显示椎弓钉进钉点偏差平均2.2 mm(最大3 mm),角度偏差平均3°(最大5°)。术后32例均作固定椎节的椎弓根层面CT扫描(10 mm),按4级分类,椎弓钉完整在椎弓根内为0级;椎弓钉涉及椎弓皮质为Ⅰ级;突破皮质,<2 mm为Ⅱ级;>2 mm为Ⅲ级。结果显示0~Ⅰ级28枚(87%),2枚突破椎弓根皮质(6%),Ⅱ级(≤2 mm)1枚,Ⅲ级(≥2 mm)1枚,但偏椎弓根外侧。

    2.3  侧前方入路椎体切除人工椎体置换侧块钢板内固定15例

    胸腰椎爆裂性骨折,椎体压缩高度>50%,后凸畸形>20°,CT扫描显示有骨折块进入椎管,同时伴有神经压迫症状者采用前路椎管减压,植骨内固定。

    本组患者采用气管内插管全身麻醉,取侧卧位,手术入路根据病变部位而定:T11以上采用经胸途径,T12~L1经胸、腹膜外途径,L1~3经腹膜外途径。按不同入路暴露骨折椎体及其相邻的上、下椎体侧方,切除伤椎椎体后1/2,至触及对侧椎弓根,硬膜囊无受压即可。显露骨折椎体上、下节段,结扎、切断节段血管,摘除上、下节段椎间盘到终板。在计算机导航辅助下确定位置,于相邻两椎体距远端边缘与后缘8 mm(腰椎)或5 mm(胸椎)交界点各拧入螺栓1枚,以螺栓尾部为基点,用撑开器将椎体间撑开,纠正后凸畸形,恢复椎体间高度。将合适的髂骨块嵌入其间,或将切除的肋骨修剪成相应长度的几块,可吸收线捆扎,修整上、下椎体终板并开槽,植入肋骨。松开撑开器,将合适的钢板置于螺栓上,将螺帽拧入螺栓尾部,暂不拧紧,并将带套管的螺丝刀原位留置2付,以带套管螺丝刀为支点,用压紧钳向中间压缩,拧紧螺帽。松开压缩钳与带套管螺丝刀,于各螺栓前方拧入固定器钉1枚。冲洗伤口,彻底止血后缝合伤口。术后予抗生素补液治疗。

    3  随访和评估方法

    采用ASIA评分标准评定术后神经功能恢复情况:损伤平面以下,A级,包括骶段鞍区无任何运动感觉功能保留;B级,骶段有感觉,无任何运动功能;C级,有运动功能,但一半以上关键肌肌力<3级;D级,有运动功能,且至少有一半关键肌肌力>3级;E级,感觉运动功能正常。并比较术前和术后以及随访时X线和CT片受伤椎体前后缘高度改变和丢失情况,评估椎管减压范围及愈合情况。

    4  结  果

    手术时间160~300 min,平均200 min。出血量800~2 000 ml,平均1 000 ml。术后X线片示后凸Cobb′s角为5°~10°(平均8°)。所有病人均获随访,随访时间6~36个月,平均10个月。X线片显示骨折椎体高度完全恢复者26例,≥90%18例,≥80%<90%12例。CT显示骨折复位效果满意,脊髓压迫解除,内固定位置正确,与术前比较伤椎高度无明显丢失。内固定未见断裂和松动。术后AISA评分A级4例,B级5例,C级11例,D级14例,E级22例。有神经根损伤患者完全恢复20例,剩余15例有不同程度恢复。

    5  讨  论

    胸腰段是指T11~L3这一节段。如果把胸廓看成是相对固定的话,那么胸腰段就是胸与腰的接合部。T11、12的肋骨,可以看成是大而长的横突,实际上参与了腰部的活动。Denis[1]把脊柱分为三柱。这就是著名的三柱理论,这一学说得到广泛认可。但是,随着对脊柱骨折认识的不断深入,三柱理论不能解决临床的复杂问题。例如椎间盘损伤合并关节突骨折的Chance骨折与脊柱全脱位损伤均为三柱骨折,但其本质与预后则完全不同。为了解决临床上的复杂损伤,国际内固定研究学会,简称AO学派在Whiresides两柱理论[2]的基础上提出了“三一三一三”的分类系统。这一系统易记易掌握。按损伤机制分为压缩、牵张和旋转三个机制。然后,Whitesides的前柱骨折,大多数是压缩引起的为A型骨折。如果A型骨折加后柱骨折,则为B型骨折。如果B型骨折再加旋转性损伤则为C型骨折。

    5.1  保守治疗

    保守治疗主要适用于稳定型胸腰段,那么什么是稳定类型骨折?这是没有严格定义的。Whitesides等[3]指出,一个稳定的脊柱应该是前方的椎体能承受轴向的压力,后方的椎体承受张力及旋转应力。笔者意见是属A1型者有可能符合以上原则,A2,A3,B和C型骨折都是不稳定者。即使A1型也应看复位后能恢复多少。如复位后椎体前沿高度恢复2/3以上,则可以继续保守治疗,否则,视为不稳定骨折。一些没有神经系统损伤又没有骨质疏松的患者,虽然是不稳定骨折,仍可以尝试保守治疗,如果失败才可进行手术治疗。总之,保守治疗是最优先的选择,当这种选择证明无效时才放弃。对于有严重骨质疏松的患者,一般不主张保守治疗,因为卧床2~3个月势必加重骨质疏松和心肺等并发症。

    5.2  胸腰椎骨折后路减压内固定术

    对于A1、A2型骨折病例,由于椎体后壁完整,无明显椎管内骨性侵占,可以经后路手术,采用椎弓根螺钉复位固定。对于没有神经损伤,也没有椎间盘突入椎管者,可以不做减压。但对于已有神经损伤的病例,必须做减压。若不做复位固定的单纯椎板切除减压,不但对胸腰段骨折没有治疗作用,反而会损害脊柱的稳定性,不宜采用[4]。

    而韦良臣等[5]指出采用后路经椎弓根内固定具有创伤小、可达到三维固定的功能,并可同时行椎管减压及经椎管侧前方行椎体后方减压,仍能收到满意疗效。椎弓根钉棒系统具有较强的骨折复位和椎管减压功能,已在国内外广泛开展并取得较为满意的临床效果。行后路椎管减压不能一概而论,而应根据具体情况分析[6]。胥少汀等[7]认为T12以上椎管矢径侵犯达30%即可损伤脊髓,L1侵犯达30%~50%易致脊髓损伤,而L2以下椎管矢径缩小达50%马尾神经也不一定损伤。结合这些经验,作者不提倡把骨折部位的椎板切除减压作为常规,而应根据骨折类型及神经功能情况来决定。如术前没有神经系统症状或症状轻微者,CT片显示椎管内骨片对脊髓无明显压迫(椎管内骨片不超过椎管的20%),可以不做椎管减压,从而保持脊柱后柱的完整性,保存了脊柱的稳定作用。本组病例中有12例仅行椎弓根钉棒系统复位及间接的椎管减压即取得满意效果。但是,对一些严重的爆裂性骨折或脱位,损伤节段的前、后纵韧带的完整性已破坏,椎管内骨块已游离,预计经椎弓根钉棒系统仍不能得到复位,其椎管不能达到减压作用时,结合临床表现及影像学特征等,在采用椎管减压的同时可将突入椎管内的骨块用手法复位,以达到良好复位和恢复椎管正常容积的目的。本组病例中,有28例进行了后路椎管减压,骨块均得到较好复位,未造成脊髓或神经根的再损伤,经复查骨折块均得到复位,神经功能恢复满意。

    5.3  侧前方入路椎体切除人工椎体置换侧块钢板内固定

    在胸腰段不稳定性骨折的治疗中,椎管减压的方法目前仍有不同的意见。詹世强等[8]认为,采用后路椎板切除并未解除来自椎管前方的压迫,经后路绕过椎管摘除前方致压物操作困难,并使脊柱后柱的稳定性进一步破坏。

    随着医学检测手段的提高,特别是CT、MRI的普及应用,为作者诊断及选择最佳手术方案提供了直接依据。当胸腰椎新鲜爆裂骨折、陈旧骨折、结核肿瘤,经CT、MRI确定脊髓前方受压时,应用本术式能很好地解剖复位,纠正畸形,恢复脊柱的三维稳定性,直接去除压迫物,达到彻底解除脊髓来自前方的压迫。对于某些严重的爆裂骨折,仅行后路内固定会导致后期椎体塌陷、后凸畸形[9]。脊髓的压迫主要来自于前方的骨块,仅通过后方减压不能去除或不能完全去除脊髓压迫[10,11]。在临床观察中发现,很多椎体爆裂骨折后柱并无损伤,以往行椎板切除减压,后路复位固定,反而进一步破坏了脊柱后柱的稳定性,而本术式不但使残存的脊髓神经功能得以恢复,同时避免了继发性脊髓损伤的发生。

    前路内固定系统在三维空间上具有很好的稳定性和可靠性,此术式恢复了脊柱前中柱的稳定性。内固定系统将上下正常椎体、植骨块或钛网融合器紧密联系在一起,形成一体,螺钉不易脱出,获得了近期稳定,脊柱很快融合后,即获得永久的稳定,提高了椎间植骨的融合率,降低了内固定器松脱、断折的发生率,减少了畸形矫正度数的丢失。有作者[12]比较ZPlate、Kaneda、Aydin等前路内固定器械,认为ZPlate内固定器有手术操作简单、手术时间短、出血量少等优点。通过本组15例手术,作者体会到除了上述器械操作因素外,更重要的是手术的熟练程度和手术时间的长短。如对脊柱后柱完整、脊髓受压来自前方的椎体爆裂骨折和陈旧骨折进行前路手术,减压彻底,内固定稳定,手术后脊柱融合率高(本组植骨融合率达到96%),脊髓压迫症状恢复快,疗效好。

    5.4  实时导航在手术中的应用价值

    随着计算机技术的发展,将传统C型臂X线机透视定位技术与计算机技术结合,在手术中创造无辐射,多维虚拟的手术环境,这就是计算机辅助的导航条件。这种条件下,术者按需要可随意设计手术方案,建立内植物最佳进入路径,使手术有计划,有针对性的进行。另外导航系统所具有的红外线跟踪功能可瞬时显示术者手中工具的位置,使内植物按照所建立的手术路径精确制导[13]。本组47例导航条件下内置物手术中可观察到虚拟状态下内植物位置与真实位置相当吻合,而且显示在椎节中的位置理想,其中位移误差不超过3 mm,角度误差不超过5°,这种误差是可接受的。误差存在的原因:(1)连接患者结构参考架与操作区的距离;(2)参考架术中稳定性;(3)术者的肉眼辨距力;(4)C型臂X线机验证时与术前取图时的投射角度、距离的误差,实践显示前两点对导航精确性影响最大。参考架的安置和在术中的稳定性是整个导航内植手术关键,要求参考架位置在不干扰操作情况下尽可能靠近手术椎节,参考架要牢固安装,术中避免与参考架接触,操作要轻柔,要经常检查参考架是否松动,一旦松动要重新安装,并且重新取图建立新的导航状态[14]。总体来说,计算机导航定位技术对需要多路径内植物,实时多维定位要求的脊柱手术创造了一个理想的引导模式。术者的操作在无辐射条件下更形象化、多维化,且实时感强,使内植物按设想路径精确制导。导航引导内植技术为经皮手术和脊柱微创化发展提供了平台。

    总之,由于胸腰段骨折损伤病理,损伤类型较为复杂,因此首先要全面了解损伤与转运过程及临床表现,其次行适当的影像学检查,以精确地判断损伤病理,包括前中后柱骨结构、韧带、椎间盘和神经等损伤程度,区分损伤类型,然后确定保守治疗或手术治疗原则。不应不加区分地一概选择手术治疗。

 

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作者单位:(天津医科大学总医院骨科,天津 300052)

作者: 冯世庆,曹富江,张宏志,刘 涛,郑永发
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