扩大的经椎弓根椎体楔形截骨技术治疗先天性重度胸椎角状后凸畸形

玖玖骨科2018-11-08 12:14:32

文章来源:中华骨科杂志

文章作者:张宏其 肖力戈 郭超峰 唐明星 刘金洋 吴建煌 邓盎 王昱翔 高琪乐

作者医院:湖南长沙中南大学湘雅医院脊柱外科


【摘要】

目的:探讨应用扩大的经椎弓根椎体楔形截骨(expanding pedicle subtraction osteotomy,E⁃PSO)技术截骨矫形治疗先天性重度胸椎角状后凸畸形的可行性及其临床疗效。


方法: 回顾性分析2010年1月至2015年6月13例我院收治的先天性重度胸椎角状后凸畸形患者资料,男5例,女8例;年龄15~55岁,平均(34.9±20.5)岁。病变节段分布:T7~83例,T8~93例,T9~102例,T10~114例,T9~111例。术中使用E⁃PSO技术进行截骨矫形,将多个畸形椎体视为病椎复合体,在病椎复合体内两侧分别行楔形截骨,截骨平面下方与病椎复合体最邻近下一正常椎体的终板毗邻,截骨平面上方达病椎复合体最邻近上一正常椎体的终板毗邻,截骨完成后交替加压抱紧闭合。


结果: 所有病例均获得随访,随访时间10~42个月,平均32 个月。术前节段后凸角为 107.0°±3.5°,术后 23.5°±1.5°,末次随访 23.5°±0.2°。矢状面参数:术前胸椎后凸角(thoracickyphosis,TK)为98.1°±7.6°,术后28.9°±3.0°,末次随访29.5°±0.1°;术前腰椎前凸角(lumbar lordosis,LL)为94.1°±1.5°,术后43.7°±1.3°,末次随访44.1°±5.3°;术前矢状面平衡(sagittal vertical axis,SVA)为(-0.6±39)mm,术后(1.6±7.9)mm,末次随访(6.0±0.7)mm。脊柱骨盆参数:术前骨盆入射角(pelvic incidence,PI)为 28.9°±1.6°,术后 31.7°±12.3°,末次随访31.9°±2.1°;术前骨盆倾斜角(pelvic tilt,PT)为17.7°±1.9°,术后13.4°±3.4°,末次随访13.1°±4.2°;术前骶骨倾斜角(sacral slope,SS)为11.3°±0.4°,术后18.2°±1.1°,末次随访为18.7°±2.1°。术后及末次随访的矢状面参数、脊柱骨盆参数较术前均有明显改善,与术前相比,术后矢状面及脊柱骨盆各参数,除SVA外的差异均有统计学意义。至末次随访,均无明显矫正丢失,与术后相比,差异均无统计学意义。术前视觉模拟疼痛评分法(visual analogue scale,VAS)评分为(5.7±1.4)分,末次随访为(1.9±0.7)分;术前 Oswestry 功能障碍指数评分表(the Oswestry disability index,ODI)评分为(19.8±12.7)分,末次随访为(9.2±0.7)分。无一例无神经损害表现、感染等并发症,随访期间均未发现内固定的松动、脱出、移位和断裂。


结论: 对先天性重度胸椎角状后凸畸形的病例采用扩大PSO技术进行截骨矫形可行性较高并可以取得较好的疗效。


【关键词】 脊柱后凸;胸椎;椎体后凸成形术;截骨术

正   文 

先天性脊柱角状后凸畸形是一种严重影响患者矢状面平衡的疾病,尤其是后凸角度>80°的重度角状后凸畸形,可能会导致严重的心肺功能障碍及神经功能损害表现等。对于此类患者进行矫正角状后凸畸形及重建脊柱序列,应用脊柱截骨技术已成为众多学者的共识[1-3]。脊柱截骨术主要分为:①脊柱后柱截骨,如 Smith⁃Peterson 截骨(Smith⁃Peter⁃son osteotomy,SPO)和Ponte截骨;②脊柱三柱截骨,如经椎弓根椎体楔形截骨(pedicle subtraction osteot⁃omy,PSO)和全脊椎截骨(vertebral column resection,VCR)[4]。对于先天性脊柱角状后凸畸形,单纯后柱截骨技术由于其矫形角度小,且往往无法解除前方的致压因素等原因,通常不被推荐作为首选的治疗方案。因此,近年来临床治疗角状后凸畸形所应用的截骨技术仍以三柱截骨为主。


VCR 技术主要是通过将一个或是多个节段脊柱的前、中、后三柱全部截除,包括邻近的上、下椎间盘及终板,然后在截骨区域的前、中柱植骨并通过椎弓根钉⁃棒系统加压固定,从而实现在前柱垫高、脊柱高度不变的同时矫正后凸畸形[2]。Suk等[5]提出的单纯经后路全脊椎截骨(posterior vertebralcolumn resection,PVCR技术),因能够从单纯后入路最大程度的矫正后凸畸形,而成为了大多数学者治疗脊柱重度角状后凸畸形的方案[6-9]。VCR 的技术优势在于在治疗重度角状后凸时能够取得较好的矫形效果[3]。但其存在较大风险,尤其在脊柱胸段时,如术中脊髓损伤、出血量较大及术后植骨不融合、假关节形成等并发症发生率较高[10]。Lenke等[3]应用 VCR 治疗 147 例重度脊柱畸形患者,发现围术期并发症发生率为32%。


传统的 PSO 技术为通过单纯后入路在单个椎体内的楔形截骨,在获得一定的矫形效果同时,减少前路可能引起的并发症,又可使得截骨矫形后自体松质骨与松质骨最大面积接触,避免前柱异体植骨或自体钛网植骨,利于骨愈合[11]。但传统的 PSO在治疗重度角状后凸畸形时存在诸多缺陷:①后凸角矫正的角度较小;②胸段矫形时,因为肋骨的限制,结构较僵硬,进一步降低了可能的矫形角度[12];③对于胸段/胸腰段多椎体融合畸形,既无法按照传统的PSO 概念实施截骨,也无法按脊柱侧凸研究协会(Scoliosis Research Society,SRS)四级截骨的概念选择截骨区域[2]。为避免VCR和传统PSO术式的缺点,我们对传统的 PSO 技术进行了改良,应用扩大的经椎弓根椎体楔形截骨(expanding pedicle sub⁃tractionosteotomy

,E⁃PSO)治疗先天性重度胸椎角状后凸畸形。


本研究回顾性分析 13 例采用 E⁃PSO 技术治疗的先天性重度胸椎角状后凸畸形患者的临床资料,对比手术前后及随访的脊柱矢状面参数及脊柱骨盆参数,进行功能评价。目的在于:

①阐明E⁃PSO在治疗先天性重度胸椎角状后凸畸形中的优势;

②分析 E⁃PSO 治疗先天性重度胸椎角状后凸畸形的效果;

③评估E⁃PSO的并发症情况。


资 料 与 方 法


一、纳入与排除标准

纳入标准:

①诊断为先天性脊柱后凸者;

②节段后凸角>80°;

③应用E⁃PSO技术截骨矫形者。

排除标准:

①合并结核性脊柱畸形者;

②合并创伤性脊柱后凸者;

③无法耐受手术者;

④随访资料不全者。


二、一般资料

依上述纳入及排除标准,收集我院2010年1月至 2015 年 6 月行 E⁃PSO 矫形的 13 例先天性重度胸椎角状后凸畸形患者资料,其中男 5 例,女 8 例;年龄15~55岁,平均为(34.9±20.5)岁。13 例 中 双 下 肢 麻 木 及 肌 力 减 退 2 例(2/13,15.4%),Frankel 分级为 D 级;腰背部慢性疼痛 5 例(5/13,38.5%);6例无任何症状(6/13,46.2%)。


所有患者术前均拍摄脊柱全长站立正侧位X线片,脊柱全长 CT 扫描及三维重建,以及脊柱全长MR 检查。13 例术前节段后凸角 102.8°~113.8°,平均 107.0°±3.5°;病变节段T7~8为 3 例(3/13,23.1%),T8~9为 3 例(3/13,23.1%),T9~10为 2 例(2/13,15.4%),T10~11为4例(4/13,30.8%),T9~11为1例(1/13,7.7%)。


三、术前准备

术前通过脊柱影像学资料分别测量:胸椎后凸角(thoracic kyphosis,TK),腰椎前凸角(lumbar lordo⁃sis,LL),矢状面轴向垂线与 S1后上缘间的距离(矢状面平衡,sagittal vertical axis,SVA),骨盆入射角(pelvic incidence,PI),骨盆倾斜角(pelvic tilt,PT),骶骨倾斜角(sacral slope,SS)及节段后凸 Cobb 角。术前完善相关血液常规检查,排除心肺功能疾病及其他疾病。术前均充分备血,完善主动脉CTA评估患者重要血管走行及毗邻。


四、手术方法

全身麻醉后,患者取俯卧位于弓形架上,安装神经电生理监测。胸背部术野常规消毒铺巾。本组均采用E⁃PSO截骨,取后路正中切口,根据病椎定位,向上下各延长 3 个正常椎体的距离。充分剥离双侧椎旁肌肉,显露棘突、椎板、小关节及横突。采用“C”型臂 X 线机透视定位椎体,将畸形融合的多个椎体视为病椎复合体,在其上下 3 个正常椎体内各置入3对椎弓根螺钉,再次“C”型臂X线机透视确认螺钉位置。分离切除病椎复合体双侧肋骨后段至肋椎关节,共切除3~4 cm,咬除对应椎板、小关节显露椎管及椎间孔,沿复合体椎体外侧骨膜剥离至椎体前方。根据截骨所需视野及空间,选择是否结扎神经根,如选择不结扎神经根,则可先行神经根腹侧减压,从而减少脊髓及硬膜的紧张度以减少手术操作过程中对脊髓神经的牵拉震动。将双侧硬膜囊腹侧于椎管后壁潜行分离。交替安置临时固定棒,保护好硬膜囊及完整的神经根,用骨刀在病椎复合体内两侧分别行楔形截骨。头侧截骨面位于:与上一正常椎体终板毗邻的病椎复合体的上部、保留病椎复合体的上终版;尾侧截骨面位于:与下一正常椎体终板毗邻的病椎合体的下部、保留病椎复合体的下终版(图1A)。且此两截骨面交汇于病椎复合体的前缘,和保留于该处的前纵韧带,一起构成截骨处的闭合铰链。如术中未结扎神经根,则需在尾侧截骨平面水平向下咬除其相应的残余椎弓根,以预留神经根走行空间,避免截骨断端闭合时卡压神经根。截骨完成后重新截取新棒,预弯后安装双棒,通过加压截骨间隙上下椎弓根螺钉,逐步闭合截骨间隙(图1B)。闭合后,探查前方截骨面是否贴合满意、是否平整,探查神经根是否受压,硬膜是否有明显挤压皱缩,如有则可以将正常节段的椎板咬除部分潜行减压。

术中常规行神经电生理监测,矫形完毕后行术中唤醒实验。“C”型臂 X 线机再次透视确定钉棒位置及矫形效果。去除置钉及截骨区域椎间关节软骨及椎板皮质骨,在椎板缺损除行异体骨块覆盖植骨,PDS 线扎捆牢固,其他椎板处植入自体松质骨粒,放置引流后,关闭切口。


五、术后处理

术后引流量连续 3 d<30 ml/d 后予以拔除引流管,常规应用头孢三代广谱抗生素抗感染,甘露醇脱水等对症支持治疗。术后予以Boston外固定支具保护,术后3周后开始积极锻炼运动功能。


六、随访及疗效评价标准

出院后每3个月摄脊柱全长站立正侧位X线片随访复查,必要时进行 CT 扫描检查,至术后 1 年后每半年复查一次。随访测量影像学资料中 SVA、TK、LL、PT、PI、SS、节段后凸角等数据,评估矢状面参数变化,观察内固定是否有松动、移位、断裂等情况,根据骨质愈合情况,决定是否拆除支具。采用Frankel 分级评估患者术前术后的神经功能情况。采用视觉模拟疼痛评分法(visual analogue scale,VAS)评分及 Oswestry 功能障碍指数评分表(the Os⁃westry disability index,ODI)评估患者功能情况和生活质量。


七、统计分析

采用SPSS 20.0(SPSS公司,美国)统计软件包进行统计分析,数据均采用(x±s)表示,对术前、术后及末次随访时的 SVA、TK、LL、PT、PI、SS、节段后凸角以及VAS评分、ODI评分的比较采用配对t检验。检验水准α值取双侧0.05。


结 果


一、手术情况

13 例手术均完成顺利,手术时间 260~320 min,平均(293.9±41.0)min;术中出血量1 500~2 900 ml,平均(2 123.1±707.1)ml。13 例截骨范围均为在病椎复合体内楔形截取前、中、后三柱骨质,保留病椎复合体中邻近上、下正常椎体的上、下病椎复合体之终板及前纵韧带,固定范围均为上、下相邻3个正常椎体(6个椎体)。


二、矢状面畸形矫正情况

术前节段后凸角为102.8°~113.8°,平均107.0°±3.5°。术后节段后凸角为 21.2°~26.5°,平均 23.5°±1.5°,术后较术前平均矫正了85.8°,差异有统计学意义(t=79.988,P=0.000);末 次 随 访 节 段 后 凸 角 为20.5°~26.1°,平均 23.5°±0.2°,较术前矫正 79.3°,差异有统计学意义(t=75.019,P=0.000),与术后的差异无统计学意义(t=0.029,P=0.977,表1,图2)。

三、矢状面平衡情况

(一)矢状面参数本组 13 例术前 TK 为 98.1°±7.6°,术后为 28.9°±3.0°,末次随访为 29.5°±0.1°,术后较术前矫正了69.2°,差异有统计学意义(t=22.168,P=0.000);术前LL 为 94.1°±1.5°,术后为 43.7°±1.3°,末次随访为44.1°±5.3°,术后较术前矫正50.4°,差异有统计学意义(t=34.129,P=0.000);术前 SVA 为(-0.6±39)mm,术后为(1.6±7.9)mm,末次随访为(6.0±0.7)mm,术后较术前矫正了2 mm,但差异无统计学意义。至末次随访,上述参数(TK、LL、SVA)均无明显矫正失,与术后相比,差异均无统计学意义(表1,图2)。


(二)脊柱骨盆参数本组 13 例术前 PI 为 28.9°±1.6°,术后为 31.7°±12.3°,末次随访为 31.9°±2.1°,术后较术前矫正了2.8°,差异有统计学意义(t=-2.838,P=0.000);术前PT 为 17.7°±1.9°,术后为 13.4°±3.4°,末次随访为13.1°±4.2°,术后较术前矫正了 4.3°,差异有统计学意义(t=4.890,P=0.000);术前SS为11.3°±0.4°,术后18.2°±1.1°,末次随访为18.7°±2.1°,术后较术前矫正了6.9°,差异有统计学意义(t=-9.041,P=0.000)。至末次随访,上述参数(PI、PT、SS)均无明显矫正丢失,与术后相比,差异均无统计学意义(表1,图2)。术前PI-LL为-65.1°±6.8°,术后为-12.1°±2.4°,末次随访为-12.3°±2.9°,术后较术前减少 53.0°,差异有统计学意义(t=-25.033,P=0.000);至末次随访,无明显矫正丢失,与术后的差异无统计学意义。


四、临床功能评价

术前VAS评分5~7分,平均(5.7±1.4)分,末次随访 VAS 评分 1~3 分,平均(1.9±0.7)分,较术前改善3.8分,差异有统计学意义(t=10.447,P=0.000);术前ODI 评分 8~36 分,平均(19.8±12.7)分,末次随访 7~12 分,平均(9.2±.7)分,较术前改善 10.6 分,差异有统计学意义(t=3.731,P=0.003,图3)。

2 例重度角状后凸合并神经功能损害者,术后14 d 的 Frankel 分级均由 D 级恢复至 E 级,至末次随访未见有继发神经功能损害。


五、并发症及随访情况

本组术中、术后未出现脑脊液漏,神经脊髓损伤以及内固定失败等并发症,所有患者切口均一期愈合,无感染发生,无窦道形成。


讨 论


1、 E⁃PSO技术矫形的特点及优势

Yang等[1]回顾性分析行VCR矫形的236例后凸角为93.3°的脊柱侧凸及脊柱后凸患者,术后恢复至34.4°,矫正 58.9°,矫正率达 63.1%。临床研究证实PVCR技术在治疗陈旧结核性重度角状后凸的应用上具有很好的疗效[13- 14]。但也有大量研究表明,PVCR 技术在获得满意的矫形效果的同时,其所导致的并发症发生率极高,其中最主要的并发症为围手术期的神经脊髓损伤以及随访期的骨质不愈合、假关节形成导致断钉、断棒等[3, 14-20]。平均每行一个节段的 PSO 术,则可矫正后凸畸形约 30°~40°,但由于胸廓及椎体高度的限制,上胸椎矫形角度总体要小于下胸椎[11, 21-22]。与 VCR 相比,传统的 PSO 术式的优势在于:手术时间较短、术中出血量相对较少、术后并发症发生率较小等;但其缺陷在于:单节段PSO 的矫形效果远不如 PVCR,因此对于大部分重度后凸畸形的患者,单节段的PSO

并不能达到满意的治疗目的。


本研究中的所有先天性重度脊柱角状后凸畸形病例,术前节段后凸角为 102.8°~113.8°,平均达107.0°±3.5°,且顶椎全部在胸椎,在如何选用安全、创伤小、矫形效果好的截骨方式方面,的确存在相当的难度;且由于本组病例多存在一个或多个节段的小关节及椎体的融合,致使拟行 PSO 与 VCR 术前,确定其拟截骨的精准位置以及区分、辨别椎体的解剖结构,亦存在很大的难度。Lenke[3]等针对此类情况,将 VCR 限定为三柱完全性的椎体截骨术,能够造成脊柱节段性的缺失,从而导致需要内固定来重建稳定性;简言之,就是 VCR会使得脊柱完全分离成两个部分,而PSO 则不会。


基于上述原因及概念,我们认为在治疗脊柱重度角状后凸畸形时,采用PVCR技术,不仅手术创伤大,而且术中损伤脊髓、神经、大血管等的风险较高,术后并发症亦较多;同时VCR在操作上存在诸多不足,如PVCR将整个脊柱完全截断分离,前方无闭合铰链,导致在施行后柱加压闭合过程中,损伤脊髓、神经的可能性加大,前方支撑物也很可能出现移位;若采用传统的 PSO 技术,因为截骨范围有限,则会导致矫形程度不够,达不到满意的治疗效果。鉴于此,我们设计出E⁃PSO技术,并应用于本研究中。


E⁃PSO技术与传统PSO技术相比,特点在于:①由于畸形区域均存在不同程度不同节段的小关节或椎体融合,可将畸形融合的多个椎体视为一个病椎复合体进行截骨;②截骨时采用更大范围和角度,包括含有多个(≥1 个椎弓根)的经椎弓根和/或病椎复合体椎体的楔形截骨,但同样要保留前纵韧带,不截断脊柱,同时保留邻近正常椎体的病椎复合体的上下终板及部分松质骨,不累及正常的椎间盘;③为尽可能减少胸廓对矫形效果的影响,截取肋骨的长度更长(3~4 cm)。


与传统的 PSO 技术及 VCR 技术相比较,E⁃PSO有如下优点:①在国内外首次将多个畸形融合的病椎定义为病椎复合体,使复杂的问题相对简单化、且可信,有利于制定较完善的手术计划及术中的精准定位、精准截骨;②由于畸形区域大多数椎体骨性融合,将截骨范围限定在复合体内,可以不用处理椎间盘,或是只处理较少的尚未完全骨化的椎间盘,有利于减小手术创伤及术中出血;③前方保留前纵韧带,使得截骨处仍存在闭合铰链,进行截骨处闭合时,脊柱相对稳定且闭合阻力小,致使截骨端发生移位的可能性亦小;④残余椎体间的骨面对骨面,无需置入钛网等椎间植骨融合器辅助融合,融合效率高;⑤截骨后,矫形角度更大,本组节段后凸角矫形角度76.5°~90°,平均83.5°±4.9°,相较传统PSO 术,矫形角度大大提高;⑥避免进行多节段的PSO,避免为达到矫形效果在正常椎体上进行PSO,在一定程度上减少了手术固定节段及手术操作步骤、减少了手术创伤、能尽可能多的保留正常的脊柱运动单元。


2、 E⁃PSO技术在矢状面平衡上的矫形效果

脊柱后凸矫形除了要关注病变区域节段后凸角度的矫正情况,还应关注整个矢状面参数上的变化及相互代偿,矢状面参数同时也是治疗方案的制定及评估治疗效果的重要依据。矢状面参数与患者的生存质量评分密切相关[23]。矢状面矫形目标为:SVA<40 mm,PI-LL<10°以及PT<20°[24-25]。但是在制定手术方案时,术者应将患者的年龄考虑在内,Schwab等[26]认为<35 岁的患者,应更严格的按照上述目标进行矫形,但>35岁的患者则应根据患者年龄减少矫形的角度,并不需要非常严格的达到上述目标。本组中SVA术前、术后及末次随访值均<40 mm,可能跟患者腰椎及颈椎活动都正常,矢状面代偿有关。


术前 PI-LL为-72.5°~-54.1°,平均-65.1°±6.8°,术后PI-LL为-7.1°~-15.9°,平均-12.1°±2.4°,末次随访 PI-LL 为-7.5°~-17.1°,平均-12.3°±2.9°。术前与术后、术前与末次随访均有明显差异(t=-25.033、-26.442,P=0.000、0.000),术后与末次随访无明显差异(t=0.245,P=0.811)。因患者均为重度胸椎角状后凸畸形,故术前 LL 较大,所以术前PI-LL 虽然<10°,但仍是异常数值,提示腰椎前凸严重加深。术后及末次随访,因为胸椎后凸畸形减少明显,故腰椎前凸也代偿减小,故 PL-LL 值也增加,术后及末次随访中PT均<20°,上述数据均提示13例术后矢状面参数恢复到一个相对平衡的状态。


三、术中神经功能损害的预测及预防

畸形后凸角比率(deformity angular ratio,DAR)最早由 Lenke 等提出,是由畸形角度除以畸形区域所包涵椎体个数来计算的,包括冠状面比率和矢状面比率,以及前两者相加得到的全局比率,主要用于预测术中神经损害风险大小[27-29]。当矢状面DAR达到 22°时,术中电生理监测图改变发生率达到75%,当DAR达到28°时,术中电生理监测图改变发生率达到 90%。本组主要为矢状面畸形,DAR 为22°~28.5°,平均26.3°±0.8°。术中电生理监测显示:有 10 例发生一过性改变,最大降幅达 50%,可能是在截骨及闭合矫形过程中的震动等干扰造成的。本组患者均同时施行了术中唤醒实验,患者双下肢均活动良好,术后患者双下肢均无肌力感觉丧失或减弱。


考虑到即使使用 E⁃PSO 技术进行截骨矫形,仍存在一定的神经功能损害的风险,笔者建议在术中使用神经电生理监测的同时,矫形完毕后,行术中唤醒实验是有必要性的;同时,由于本组后凸角度大、截骨后的后柱短缩较多,在闭合截骨面时,势必会出现不同程度的硬膜囊及脊髓挤压、膨胀、或皱缩,从而导致脊髓等神经功能的损害,因此,在与截骨面相对应的正常节段的椎板内壁咬除部分骨质、进行潜行减压,以扩大该部位椎管的矢状径是必须的,可有效的防止由于截骨面闭合而导致的脊髓或硬膜囊压迫。


本研究结果表明采用E⁃PSO技术治疗重度胸椎角状后凸畸形,既能保留传统PSO 术式截骨面骨对骨的优点,又能克服该术式矫形范围及矫形度数不足的缺陷;同时还能在大幅减少手术创伤的前提下,获得与VCR术式相同的矫形范围、度数,从而极大地改善了后凸畸形、生存质量,疗效确切、并发症少,亦符合微创、高效的治疗理念,是一种新的、安全、有效的手术方法。但本组病例随访时间相对较短,尚不足以评估此技术的远期疗效,且本组病例数较少,尚需扩大病例样本量;因此E⁃PSO技术治疗先天性重度脊柱角状后凸畸形的中远期疗效及并发症等相关课题还有待进一步探讨。

参考文献略


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