微创经皮椎弓根植钉并同切口通道下减压治疗 A3 型胸腰椎骨折

Abstract

Objective

To assess the effectiveness of percutaneous pedicle screw fixation and minimally invasive decompression in the same incision for type A3 thoracolumbar burst fracture.

Methods

Between May 2014 and February 2016, 43 cases of type A3 thoracolumbar burst fracture with or without nerve symptoms were treated with pedicle screw fixation and neural decompression. Of them, 21 patients underwent percutaneous pedicle screw fixation and minimally invasive decompression in the same incision (percutaneous group), and the other 22 patients underwent traditional open surgery (open group). There was no significant difference in gender, age, cause of injury, fractures level, preoperative American Spinal Injury Association (ASIA) grade, thoracolumbar injury classification and severity (TLICS) score, load-sharing classification, height of injury vertebrae, kyphotic Cobb angle, and spinal canal encroachment between 2 groups (P>0.05). The length of soft tissue dissection, operation time, intraoperative blood loss, postoperative drainage, X-ray exposure times, and incision visual analogue scale (VAS) score at 1 day after operation were recorded and compared. At last follow-up, Japanese Orthopaedic Association (JOA) score and low back pain VAS score were recorded and compared respectively. The ASIA grade recovery was evaluated; the height of injury vertebrae, kyphotic Cobb angle, and spinal canal encroachment were assessed postoperatively.

Results

Percutaneous group was significantly better than open group in the length of soft tissue dissection, intraoperative blood loss, postoperative drainage, and incision VAS at 1 day after operation (P<0.05), but no significant difference was found in operation time between 2 groups (P>0.05); however, X-ray exposure times of open group were significantly better than that of percutaneous group (P<0.01). The patients were followed up 12 to 19 months (mean, 15.1 months) in 2 groups. All patients achieved effective decompression. No complications of iatrogenic neurological injury and internal fixation failure occurred. The height of injury vertebrae, kyphotic Cobb angle, and spinal canal encroachment of the fractured vertebral body were significantly improved at 3 days after operation when compared with preoperative ones (P<0.05), but no significant difference was found between 2 groups (P>0.05). At last follow-up, JOA score and low back pain VAS score of percutaneous group were significantly better than those of open group (P<0.05). The neurological function under grade E was improved at least one ASIA grade in 2 groups, but no significant difference was shown between 2 groups (Z=0.480, P=0.961).

Conclusion

Percutaneous pedicle screw fixation and minimally invasive decompression in the same incision for type A3 thoracolumbar burst fracture has satisfactory effectiveness. And it has the advantages of minimal trauma, quick recovery, safeness, and reliableness.

后路手术减压、复位、椎弓根螺钉内固定是目前应用最广泛并公认的胸腰椎骨折治疗方法。近年来，经皮椎弓根螺钉技术因其创伤小、恢复快等微创特点^[1-3]，已广泛应用于治疗胸腰椎骨折，并取得了良好的临床疗效^[4-5]。目前该技术较多应用于治疗无神经症状、无需减压的胸腰椎爆裂骨折^[6-8]；如何在经皮椎弓根螺钉植钉复位固定基础上，不增加切口和肌肉剥离损伤，对伴或不伴有神经损伤但需椎管减压的 A3 型胸腰椎爆裂骨折进行减压治疗，文献鲜有报道。现回顾分析 2014 年 5 月—2016 年 2 月，我科采用经皮椎弓根植钉并利用植钉切口通道下减压治疗 A3 型胸腰椎爆裂骨折患者临床资料，并与同期收治并行椎弓根螺钉固定椎板切除椎管减压的 A3 型爆裂骨折患者进行比较，探讨经皮椎弓根植钉并同切口通道下减压治疗 A3 型胸腰椎爆裂骨折的疗效。报告如下。

1. 临床资料

1.1. 患者选择标准

纳入标准：① 单节段胸腰椎骨折，按 AO 分型为 A3 型，椎体完全或部分爆裂，椎体后壁骨折块突入椎管；② 椎管侵占>40%，伴或不伴有脊髓、神经损伤；③ 后方韧带复合体结构完整、无损伤或可疑损伤；④ 伤后至手术时间 14 d 内。排除标准：① 骨折节段伴有畸形、感染、肿瘤；② 伴严重骨质疏松患者。

2014 年 5 月—2016 年 2 月共 43 例患者符合选择标准纳入研究，其中 21 例采用经皮椎弓根植钉并利用植钉切口通道下减压治疗（经皮组），22 例采用传统开放椎弓根螺钉固定椎板切除椎管减压治疗（开放组）。本研究获医院伦理委员会批准，患者均签署知情同意书。

1.2. 一般资料

经皮组：男 10 例，女 11 例；年龄 27～50 岁，平均 38.8 岁。致伤原因：高处坠落伤 8 例，交通事故伤 5 例，摔伤 5 例，重物砸伤 3 例。患者术前均行正侧位 X 线片、CT 三维重建和 MRI 检查。骨折累及节段：T₁₂ 5 例，L₁ 8 例，L₂ 5 例，L₃ 3 例。术前美国脊柱损伤协会（ASIA）脊髓损伤分级：C 级 2 例，D 级 10 例，E 级 9 例。术前胸腰椎损伤评分系统（TLICS）评分为（4.2±1.4）分，载荷分享评分为（7.2±1.2）分。伤后至手术时间 3～5 d，平均 4.2 d。

开放组：男 13 例，女 9 例；年龄 29～51 岁，平均 40.1 岁。致伤原因：高处坠落伤 6 例，交通事故伤 6 例，摔伤 7 例，重物砸伤 3 例。患者术前均行正侧位 X 线片、CT 三维重建和 MRI 检查。骨折累及节段：T₁₂ 4 例，L₁ 10 例，L₂ 6 例，L₃ 2 例。术前 ASIA 损伤分级：C 级 3 例，D 级 13 例，E 级 6 例。术前 TLICS 评分为（3.9±1.5）分，载荷分享评分为（7.2±1.2）分。伤后至手术时间 3～6 d，平均 4.0 d。

两组患者性别、年龄、致伤原因、骨折累及节段及术前 ASIA 损伤分级、TLICS 评分、载荷分享评分、伤椎前缘高度百分比、伤椎后缘高度百分比、伤椎后凸 Cobb 角及椎管侵占率等一般资料比较差异均无统计学意义（P>0.05），具有可比性。见表 1、2。

表 1.

Comparison of radiographic parameters between 2 groups at pre- and post-operation ( )

两组患者手术前后影像学参数比较（ ）

组别 Group	例数 n	伤椎前缘高度百分比（%） Anterior height percentage (%)				伤椎后缘高度百分比（%） Posterior height percentage (%)
		术前 Preoperative	术后 3 d Postoperative at 3 days	统计值 Statistic		术前 Preoperative	术后 3 d Postoperative at 3 days	统计值 Statistic
经皮组 Percutaneous group	21	68.5±11.3	90.4±3.4	t=–8.505 P= 0.000		74.2±5.8	94.5±5.6	t=–11.538 P= 0.000
开放组 Open group	22	66.7±12.7	92.2±5.6	t=–8.617 P= 0.000		76.4±6.5	95.2±4.2	t=–11.394 P= 0.000
统计值 Statistic		t=0.490 P=0.313	t=–1.267 P= 0.106			t=–1.169 P= 0.125	t=–0.465 P= 0.322

表 2.

Comparison of ASIA grade between 2 group at pre- and post-operation

手术前后两组 ASIA 脊髓神经损伤等级比较

组别 Group	术前 Preoperative				末次随访 Last follow-up
	C 级 Grade C	D 级 Grade D	E 级 Grade E		C 级 Grade C	D 级 Grade D	E 级 Grade E
经皮组 Percutaneous group	2	10	9		0	2	19
开放组 Open group	3	13	6		0	2	20
统计值 Statistic	Z=1.030 P=0.303				Z=0.480 P=0.961

1.3. 手术方法

经皮组：采用厦门大博颖精医疗器械有限公司的经皮长尾可折 U 型椎弓根钉棒系统。患者于全麻下取俯卧位，正位 X 线透视下，克氏针标记伤椎和相邻上下椎椎弓根中心点的体表投影。根据标记分别作 6 个 1.5～2.0 cm 纵切口，采用穿刺针在正位 X 线透视引导下经切口穿入至小关节突和横突的交点。正位 X 线透视下，穿刺针尖位于左侧腰椎椎弓根外缘 10 点处，右侧位于椎弓根外缘 2 点处；侧位 X 线透视下调整角度确定进针方向。进入椎体前 1/3 停止进针，置入导丝，将长尾 U 型中空椎弓根螺钉借助导丝拧入椎弓根（伤椎万向、邻椎单向）；同法安装其余椎弓根螺钉。非减压侧（椎管骨块占位较小的一侧）安装连接棒，取体外撑开器套接安装相邻上下椎体螺钉，行撑开操作使伤椎恢复高度及纠正后凸畸形，锁固螺母固定；减压侧仅作撑开操作，暂不安装连接棒。透视复位矫形满意后，移出减压侧伤椎椎弓根螺钉，骨蜡封填钉道止血，延长切口至 2.5 cm，通过该切口逐级扩张软组织安装 Quadrant 可扩张通道，显露伤椎椎弓根平面减压范围。行半椎板切除约 2.0 cm×2.0 cm 窗口，保留棘突及棘上韧带，并切除部分椎弓根内侧缘，以 L 形打入器将突入椎管的骨块敲击复位。重新安装伤椎椎弓根螺钉，经皮置入连接棒，适当撑开后锁固。减压切口置引流管 1 根，常规关闭切口。

开放组：行传统后正中切口，长 12～15 cm，剥离椎旁软组织，显露减压和固定区域。按常规方法行开放椎弓根螺钉植入、撑开复位、全椎板切除椎管减压，同样予以 L 形打入器将突入椎管的骨块敲击复位，置引流管 1 根，常规关闭切口。

1.4. 术后处理

术后两组患者均静脉给予抗生素预防感染 24 h；所有患者术后引流量<50 mL 时拔出引流管。术后 3～5 d 复查正侧位 X 线片，无异常后鼓励患者配戴腰围下床适当活动。所有患者术中、术后均未输血。

1.5. 观察指标

记录并比较两组患者棘旁肌肉剥离长度、手术时间、术中出血量、术后引流量、患者术中 X 射线暴露次数（以达到清晰成像的最短曝光时间周期为 1 次）、术后 1 d 切口 VAS 评分；末次随访时进行日本骨科协会（JOA）评分^[9]、腰痛 VAS 评分，并评价 ASIA 损伤级别恢复差别。

术前及术后 3 d 检测以下影像学指标：① 伤椎前、后缘高度百分比：于侧位 X 线片上，参照 Lee 等^[10]方法测量伤椎前缘及后缘椎体高度，按以下公式计算伤椎高度百分比：伤椎前缘或后缘高度/[（伤椎上位椎体高度+伤椎下位椎体高度）/2]×100%。② 伤椎后凸 Cobb 角：侧位 X 线片上伤椎上、下终板垂线交角；并计算后凸 Cobb 角矫正丢失度（术后 3 d 与末次随访时后凸 Cobb 角的差值）。③ 椎管侵占率：于 CT 横断面平扫影像上测量椎管正中矢状径，按以下公式计算椎管侵占率：（伤椎相邻上下椎管正中矢状径均值—伤椎椎管正中最小矢状径）／伤椎相邻上下椎管正中矢状径均值×100%。

1.6. 统计学方法

采用 SPSS20.0 统计软件进行分析。计量资料经 Shapiro-Wilk 检验符合正态分布，且方差齐性，以均数±标准差表示，组间比较采用独立样本 t 检验，组内手术前后比较采用配对 t 检验；等级资料组间比较采用秩和检验；计数资料组间比较采用 χ² 检验；检验水准 α=0.05。

2. 结果

经皮组剥离肌肉长度、术中出血量、术后引流量、术后 1 d 切口 VAS 评分均优于开放组，差异有统计学意义（P<0.05）；两组手术时间比较差异无统计学意义（P>0.05）；但患者 X 射线暴露次数开放组优于经皮组（P<0.01）。见表 3。两组患者均获随访，随访时间 12～19 个月，平均 15.1 个月。所有患者均获得良好减压；均未发生医源性神经损伤、感染、内固定物松动或断裂等并发症。见图 1。两组术后 3 d 伤椎前缘高度百分比、伤椎后缘高度百分比、伤椎后凸 Cobb 角、椎管侵占率均较术前显著改善，差异有统计学意义（P<0.05）；术后 3 d 两组间上述指标比较以及末次随访时后凸 Cobb 角矫正丢失度比较，差异均无统计学意义（P>0.05）。见表 1。末次随访时经皮组腰椎 JOA 评分为（26.8±1.4）分，腰痛 VAS 评分为（1.09±0.88）分，均显著优于开放组[分别为（25.9±1.4）分和（2.27±1.08）分]，差异有统计学意义（P<0.05）。末次随访时两组 ASIA 脊髓神经损伤分级 E 级以下者均较术前有 1 级及以上改善，两组间比较差异无统计学意义（Z=0.480，P=0.961）。见表 2。

表 3.

Comparison of perioperative indexes between 2 groups ( )

两组患者围手术期指标比较（ ）

组别 Group	例数 n	剥离肌肉长度 （cm） Length of soft tissue dissection（cm）	手术时间（min） Operation time（min）	术中出血量 （mL） Intraoperative blood loss（mL）	术后引流量 （mL） Postoperative drainage（mL）	患者 X 射线 暴露次数 X-ray exposure times	术后 1 d 切口 VAS 评分 Incision VAS score at 1 day after operation
经皮组 Percutaneous group	21	2.8±0.4	93.2±17.8	95.5±27.5	89.2±37.8	48.6±15.7	4.1±2.1
开放组 Open group	22	12.8±2.5	88.1±11.6	223.5±47.7	180.6±53.7	11.2± 3.1	5.6±2.2
统计值 Statistic		t=–18.101 P= 0.000	t=1.118 P=0.135	t=–10.711 P= 0.000	t=–6.425 P= 0.000	t=10.958 P= 0.000	t=–2.285 P= 0.014

图 1.

A 33-year-old female patient with L₂ fracture (AO type A3, ASIA grade D) caused by falling from height in percutaneous groupa. Anteroposterior and lateral X-ray films before operation; b, c. CT and MRI before operation, showing spinal canal encroachment of 55%, spinal cord compression, no posterior ligamentous complex injury, and TLICS score of 5; d. Spinal decompression under Quadrant minimal invasive channel; e. Fluoroscopy finding at immediate after operation, showing improved fractured vertebral body height and kyphotic angle; f. Postoperative CT, showing complete spinal canal decompression

经皮组患者，女，33 岁，高处坠落伤致 L₂ 爆裂骨折（AO 分型 A3 型，ASIA 分级 D 级）

a. 术前正侧位 X 线片；b、c. 术前 CT 和 MRI 示骨块椎管侵占率 55%，脊髓受压，无后方韧带复合体损伤，TLICS 评分 5 分；d. 术中透视 L 形打入器置椎体后壁复位骨块；e. 术后即刻正侧位透视示骨折复位矫形满意；f. 术后 CT 示椎管减压彻底

表 1-1.

组别 Group	例数 n	伤椎后凸 Cobb 角（°） Kyphotic Cobb angle (°)					椎管侵占率（%） Spinal canal encroachment (%)
		术前 Preoperative	术后 3 d Postoperative at 3 days	统计值 Statistic	末次随访矫正丢失度 Correction loss at last follow-up		术前 Preoperative	术后 3 d Postoperative at 3 days	统计值 Statistic
经皮组 Percutaneous group	21	19.3±5.9	5.7±3.6	t=9.017 P=0.000	2.1±1.9		47.6±6.1	9.1±3.6	t=24.909 P= 0.000
开放组 Open group	22	18.4±6.1	4.2±4.0	t=9.131 P=0.000	2.3±2.1		50.2±7.4	8.6±4.2	t=22.932 P= 0.000
统计值 Statistic		t=0.491 P=0.313	t=1.290 P=0.102		t=–0.327 P= 0.373		t=–1.254 P= 0.109	t=0.418 P=0.339

3. 讨论

3.1. 微创经皮植钉通道下减压治疗胸腰椎爆裂骨折的必要性

微创经皮椎弓根螺钉内固定治疗胸腰椎骨折，植钉通过肌间隙，无需剥离棘旁肌肉，具有肌肉损伤小、术中出血少、术后恢复快等特点，逐渐广泛应用于临床。对于需减压的 A3 型胸腰椎爆裂骨折，目前大多学者仍采用传统开放手术治疗。传统开放植钉、减压需广泛剥离肌肉，以便显露植钉、减压部位，并切除椎板、棘突、棘间、棘上韧带等附件，存在术后腰背部僵硬、慢性腰背痛、棘旁肌失神经支配等缺点^[11-12]，对维护脊柱的稳定性起重要作用的后方韧带复合体也被严重破坏。因此，探讨更适宜的微创方案治疗 A3 型胸腰椎爆裂骨折，具有重要的临床意义。

本术式采用经皮植入椎弓根钉，施与均匀的轴向撑开力，利用前纵韧带、椎间纤维环、后纵韧带等骨的连接结构的软组织“夹板作用”，初步复位移位的骨块，但此间接复位作用有限，复位不彻底，因此需在间接复位基础上进一步行直接复位。我们设计了利用伤椎植钉切口安装 Quadrant 可扩张通道，通过工作通道作保留小关节突的椎板开窗，放置 L 形打入器至硬膜腹侧、椎体后壁，敲击复位骨块，对椎管行潜行扩大以达到进一步减压的目的。该术式有效减少了肌肉剥离，保留了后方韧带复合体结构完整性，也区别于通过可扩张管道系统植钉和减压的 Mini-open 术式，无需过多的肌肉牵张植钉，仅利用经皮植钉切口即可安装管道系统，通过调整管道系统方向和角度，便可达到需要减压区域，尽可能地减少了手术创伤，从而实现更小的微创。本研究中经皮组肌肉剥离长度、术中出血量、术后引流量、术后 1 d 切口 VAS 评分等均明显优于开放组，且减压无需额外增加切口或延长切口及更多的肌肉剥离。两组手术时间差异无统计学意义，可能与经皮组安装通道系统、开放组逐层关闭切口都需一定时间有关。两组术后 3 d 伤椎前、后缘高度百分比、伤椎后凸 Cobb 角矫正丢失度、椎管侵占率比较差异无统计学意义，提示经皮组达到了良好的复位、矫形、减压效果。末次随访时经皮组 JOA 评分、腰痛 VAS 评分均优于开放组，表明经皮组腰背痛更轻、日常生活状态相对更满意；神经脊髓损伤 ASIA 评级两组恢复无明显差别，提示微创通道下减压疗效满意。

3.2. 经皮伤椎椎弓根植钉生物力学及同切口减压解剖学基础

伤椎椎弓根螺钉内固定术（6 钉固定）因具有更强的生物力学稳定性得到了广泛应用，并取得了满意的临床效果^[13-15]。经伤椎椎弓根螺钉固定能增加内固定力学强度，并分散应力来实现更稳定可靠的固定，可有效降低钉-棒应力负荷，降低内固定折损率^[16]。本研究两组均实施双侧伤椎椎弓根植钉，同时植钉切口也为减压提供了操作通道。Henggeness 等^[17]通过解剖学观察发现，靠近椎弓根处的椎体后缘骨皮质明显变薄，应力易于集中此处发生骨折，爆裂骨块进入椎管，这是胸腰椎骨折产生的解剖学基础。Langrana 等^[18]研究表明椎弓根基底部存在高应力，是骨折的始发部位。国内池永龙等^[19]对胸腰椎爆裂骨折进行分析，将损伤平面分为 4 层，Ⅰ 层为上终板至椎弓根上切迹，Ⅱ 层为椎弓根上切迹至下切迹，Ⅲ 层为椎弓根下切迹至下终板，Ⅳ 层为椎间盘，研究发现涉及 Ⅰ、Ⅱ 层面的骨折较多。经皮伤椎椎弓根螺钉植钉切口正位于椎弓根平面，即爆裂骨折易发生平面，通过解剖学观察，椎弓根位于椎体上 1/4～1/3 处，通过椎弓根平面椎板开窗可以很容易达到或接近易发骨折区域，这就为经植钉切口对骨折块进行直接复位提供了解剖学依据，通过 L 形打入器的潜行延伸，进一步扩大了复位减压的可操作范围。

3.3. 微创开窗直接减压必要性及非植骨融合的可行性

对于伴有神经损伤的胸腰椎爆裂骨折进行手术治疗已得到广泛认可，即使无神经损伤但骨折块椎管侵占较大的患者，利用内固定撑开韧带夹板作用间接复位，骨折块复位很可能并不完全，可能导致继发性神经功能损害^[20]。本研究纳入病例椎管侵占率均>40%，椎板开窗后对骨折块进一步敲击直接复位，与术前相比术后椎管侵占率显著改善（P<0.01）。该减压方法简便可行，有学者采用同样的直接复位方法得到满意效果^[21-22]。但需要说明的是，该术式对圆锥水平以上有一定风险，对术者操作技术要求高，需要熟练的开放手术基础，能对爆裂骨折狭窄平面准确定位和开窗，操作仔细、轻柔，防止出现医源性脊髓神经损伤。

胸腰椎 A 型骨折是否需要植骨、植骨方式、适应证仍然存在争议。Wang 等^[23]发现胸腰段骨折经皮内固定不融合组和开放内固定融合组相比，疗效和影像学结果相似，远期后凸矫正丢失两组差异无统计学意义。Kim 等^[24]通过对单纯经伤椎固定的胸腰椎爆裂骨折患者的早、中期临床随访研究认为，术后及随访时的影像学和临床评价指标满意，并且取出内固定物后尚能恢复固定节段活动度。国内一项回顾性研究^[25]表明，单纯后路经伤椎椎弓根螺钉固定治疗胸腰椎 A3 型骨折，与融合组相比在各影像学指标的矫正度与丢失度方面，差异均无统计学意义，不行植骨融合亦可达到满意临床疗效。本研究经皮组与开放组伤椎后凸 Cobb 角矫正丢失度均较小，分别为（2.1±1.9）°和（2.3±2.1）°，两组差异无统计学意义（P>0.05），可能与两组均行伤椎植钉，力学结构更加稳定有一定关系。

3.4. 关于本研究病例的 TLICS 评分

后柱结构的完整也是维持脊柱稳定性和术后伤椎后凸矫正的因素之一，因此经皮组排除后纵韧带复合体明确损伤患者，故 TLICS 评分较低，总分均值约 4 分。我们认为，TLICS 评分虽然是目前临床上胸腰段骨折手术常用的评分系统，但其过分强调后方韧带复合体的影响，而忽视了椎体爆裂程度的影响及后凸畸形的矫正，尤其是 4 分以下的爆裂性骨折。临床中不乏经早期非手术治疗后发展为角状后凸畸形、继发神经损害的患者，后期影响生活质量不得不进行手术。而后期手术常需要截骨矫形与减压，反而增加了手术难度和患者痛苦及经济负担。因此临床实践中尚需结合后凸矫畸形、前柱丢失、椎体爆裂程度等来确定是否手术和前、后入路的选择。TLICS 评分系统应仅作为临床的一个重要参考指标，因此本研究均纳入 A3 型骨折 TLICS 评分 4 分及以下患者。

综上述，本研究通过开放与经皮术式回顾性分析得出，传统开放手术因全植钉、椎板切除减压造成更多软组织损伤及后柱结构破坏，已不太符合现代治疗理念；微创技术可在经皮内固定同时，通过通道技术减少组织损伤，从而获得更快、更佳的恢复。因此，在把握好手术适应证前提下，微创经皮椎弓根植钉并同切口通道下减压治疗 A3 型胸腰椎骨折是安全有效的治疗方法。但本研究存在以下不足：两组患者尚缺乏长期随访，对载荷评分较高的部分患者远期是否会出现后凸角矫正丢失度的差异，以及开放组在椎板、棘突、韧带等后方结构切除后，长期随访是否会出现后凸角矫正丢失度大于经皮组，尤其是内固定物取出后的长期随访，都需要进一步随访研究。另外，目前微创经皮椎弓根螺钉固定尚需在透视辅助下完成，对于有经验的术者虽然能相对减少医患射线的暴露，但射线暴露剂量仍远高于传统开放手术。近年各种辅助植钉技术飞速发展，植钉准确率也不断提高，我们课题组也在此方向上不断努力，期望脊柱微创技术扬长避短、健康发展，更好地服务患者。

Funding Statement

贵阳市科技计划项目（[20141001]20）

Science and Technology Program of Guiyang ([20141001]20)