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腰椎滑脱髂骨棒杠杆复位固定系统的研制和临床应用

来源:《中国矫形外科杂志》 作者: 2009-8-24
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摘要: 【摘要】 目的 评价自主研发的髂骨棒杠杆复位固定系统(IBRFS)治疗腰椎滑脱的疗效。[方法]应用IBRFS 治疗18例腰椎滑脱病人,L5滑脱12例,L4滑脱6例,其中1例L5骶化。DS 9例,IS 8例,外伤性1例,进行手术前后的滑脱百分率、滑脱角、骶骨倾斜角和椎间隙高度的测量,并按复位效果、症状改善、椎间植骨融合进行疗效评价......


【摘要】    目的 评价自主研发的髂骨棒杠杆复位固定系统(IBRFS)治疗腰椎滑脱的疗效。[方法]应用IBRFS 治疗18例腰椎滑脱病人,L5滑脱12例,L4滑脱6例,其中1例L5骶化。根据Meyerding滑移分度法:10例Ⅰ度,6例Ⅱ度,2例Ⅲ度。DS 9例,IS 8例,外伤性1例,进行手术前后的滑脱百分率、滑脱角、骶骨倾斜角和椎间隙高度的测量,并按复位效果、症状改善、椎间植骨融合进行疗效评价。[结果]临床治疗病例随访8~28个月,平均14.9个月。术前JOA评分范围-1~22,平均10.7;术后JOA评分范围13~29,平均26.9。总治愈率范围42.9%~98%,平均88.2%,没有出现神经并发症。X线摄片和CT两维重建提示成功融合15例,3例融合失败。滑脱率由20.80%降至5.01%,滑脱角由6.67°恢复到12°,骶骨倾斜角由32.2°升至43.3°,椎间隙高度与滑脱节段的上位椎间隙高度比值由0.78升至0.97。[结论]IBRFS治疗腰椎滑脱疗效切实可靠,复位及固定效果满意,手术操作简便。

【关键词】  内固定 腰椎滑脱症 植骨融合

  Development and clinical evaluation of iliac bars lever reduction and fixation system for spondylolisthesis∥ZHANG Guochuan,SHEN Yong,DING Wenyuan,et al.The Third Hospital,Hebei Medical University,Shijiazhuang Hebei 050051,China

  Abstract:To introduce the composion and mechanism of Iliac Bars Lever Reduction and Fixation System (IBRFS),and to evaluate the clinical efficacy of IBRFS.IBRFS was made of stainless steel composing of pedicle screw,anglar lift,reduction rod,iliac bar and screw nut A,B,C.Eighteen volunteers offered their contribution for this study.There were 6 males and 12 females with mean age of 53 years (range from 43-66 years).The classification was DS 9,IS 8,trauma 1.The slip segments were L4 6,L5 12.The reductive operation was conducted by IBRFS.Clinical efficiency was evaluated by slip ratio,slip angle,sacral slope and the height of intervertebral space.Eighteen patients were followed up from 8 to 28 months (average 14.9 months).Preoperative JOA scores ranged from -1 to 22 (mean 10.7).Postoperative JOA scores ranged from 13 to 29 (mean26.9).The overall recovery rate ranged from 42.9% to 98% (mean 88.3%).There was no neurologic complication. Slip ratio was improved from 20.80% to 5.01%,slip angle from 6.67°to 12° and sacral slope from 32.2° to 43.3°.The height ratio of intervertebral space was increased from 0.78 to 0.97.The reduction efficiency of IBRFS is reliable.The restoration of height of intervertebral space is improved.IBRFS is an effective internal fixation.

  Key words:internal fixation; spondylolisthesis; reduction

  腰椎滑脱是临床常见病、多发病。主要症状为下腰痛或下肢根性疼痛和间歇性跛行。在人群中发病率约为5%,需要手术者又占5%左右,数量相当大[1,2]。大多数学者认为只有手术完全复位滑脱椎体,才能解除椎管狭窄,重建脊柱的正常序列,恢复其生理功能。随着新型内固定器械和手术技术的进步,腰椎滑脱的治疗取得很大进展。2006年1月~2007年10月作者采用自主研发的腰椎滑脱髂骨棒杠杆复位固定系统治疗腰椎体滑脱18例,初步取得满意效果。

  1 自制髂骨棒杠杆复位固定系统的组成与复位原理

  1.1 主要机件设计

  自行设计的髂骨棒杠杆复位固定系统(iliac bars lever reduction fixation system,IBRFS)用00Cr18Ni15Mo3N医用不锈钢,根据医疗器械有关标准经机械加工制作而成。包括椎弓根钉、椎弓根钉角度提拉杆、髂骨支撑棒、髂骨平衡棒、复位杆等机件。各机件实物(图1)。各机件基本设计如下:图1 本复位固定系统机件实物图

  (1)椎弓根钉(图1A):椎体和椎弓根植入部分,直径7.0 mm,长45~55 mm, 螺纹牙型设计具有与植入位置的生物材料良好的应力适应性。此部分尾端有外凸的半球面关节面,与角度杆球部内凹的半球面关节面相连接,增加了连接的接触面积,进而提高了稳定性。尾段直径5.0 mm,长13.5 mm,穿过角度提拉杆球部与固定螺母球面连接;

  (2)椎弓根钉角度提拉杆(图1B):分球部和螺纹部。球部有内凹的半球面结构。螺纹部直径4.0 mm,长10 mm,折弯角度为135°,与复位杆相连接;

  (3)复位杆(图1C):分为椎弓根钉角度提拉杆连接部、平衡棒连接部和反向螺纹延长部。L5滑脱用复位杆长度为50 mm。最大延长为10 mm;

  (4)髂骨支撑棒(见图1D):直径5.0 mm,长170 mm;

  (5)髂骨平衡棒:同支撑棒;

  (6)螺母(图1E、F):根据各种不同功能设计的固定螺母,如接触面为内凹半球形,以达到特殊功能的专用螺母等等。

  1.2 复位原理

  本装置以平衡棒为起重点,以支撑棒为杠杆支点,经过复位杆的杠杆作用,提拉固定于滑脱椎体的椎弓根螺钉,使滑脱椎体复位。

  2 临床资料

  2.1 一般资料

  18名志愿者接受了IBRFS手术,其中男性6例,女性12例,年龄43~66岁,平均53岁。病程均为6~18个月。所有患者均有下腰痛及腰部下坠感,单侧下肢痛7例,双侧下肢痛9例。有大小便障碍1例。间歇性跛行6例。腰椎侧凸2例,腰部活动受限11例,直腿抬高试验阳性10例,小腿肌肉萎缩4例,拇指肌力降低8例,跟腱反射减弱或消失13例。所有患者均摄腰椎正侧位、左右斜位及动力性X线片。L5滑脱12例,L4滑脱6例,其中1例L5骶化。根据Meyerding滑移分度法: 10例Ⅰ度,6例Ⅱ度,2例Ⅲ度。DS 9例,IS 8例,外伤性1例。MRl检查11例,显示硬膜神经根压迫、椎管狭窄伴冉椎间盘突出者7例。CT检查13例显示腰椎骨质明显增生10例,椎间盘突出13例。

  椎体间植骨12例,钛质椎体间融合器5例,椎板及横突间植骨1例。植骨材料均为后路减压骨颗粒。

  手术方法:采用硬膜外麻醉。患者俯卧于脊柱手术支架上。以滑脱节段为中心取腰骶部后正中纵切口,长度约为15 cm。显露滑脱脊椎的椎板及关节突。X线透视确定滑脱椎体。以横突中轴线与上关节外侧缘延伸的交点为进钉点,常规方法安放两侧椎弓根螺钉。咬除滑脱脊椎的棘突、椎板和黄韧带,暴露椎管。切除后凸的纤维环,用髓核钳和铰刀取出髓核、清除终板软骨面。将减压切除的骨块修整成颗粒状,作椎体间植骨或放置钛笼。延长切口至S3棘突水平,向两侧分离,达髂骨翼。分离过程中保护骶神经后支。在椎弓根钉尾部连接提拉角度杆,用螺母A紧固。髂后上棘深面约15 mm紧贴骶骨椎板,双侧对称平行,钻头钻孔后,拧入平衡棒,使平衡棒穿过复位杆远端圆孔。复位杆近端圆孔穿过提拉角度杆,用螺母B连接。在复位杆与提拉角度杆连接处之间保持10~15 mm的提拉空间。用空心钻导针自髂骨翼合适位置平行进针,距离背侧的复位杆2.5 mm。空心钻扩大髂骨骨孔,拧入支撑棒,确保支撑棒与复位杆无抵抗的接触。紧固复位杆和椎弓根钉角度提拉杆的连接螺母B。复位杆以支撑棒为支点,通过提拉角度杆不断地提拉使滑脱椎体复位。X线透视观察滑脱椎体复位情况。由髂骨外紧固髂骨棒固定螺母C。去除髂骨外过长的髂骨棒。伤口内放置引流管以备术后引流。手术时间平均2 h 30 min。平均失血量为1000 ml。术后引流管保持48 h。摄X线片确定复位和固定情况。

  术后卧床8周。定期随访。JOA评分评价治疗效果。测量X线片,记录Boxall滑脱百分率、滑脱角、椎间高度比和骶骨倾斜角。

  2.2 结果

  随访8~28个月,平均14.9个月。术前 JOA 评分范围 -1~22,平均10.7; 术后 JOA评分范围13~29,平均26.9。总治愈率范围42.9%~98%,平均88.2%,没有出现神经并发症。X线摄片和CT两维重建提示融合情况好。成功融合15例,其中融合面积大于椎体面积50%的10例,小于50%的5例。3例融合失败者包括1例椎板融合,2例椎体间融合(其中1例术后2个月出现髂骨棒术区感染,1例术后1个月出现髂骨棒区域的痛疼,拍片发现髂骨棒移位,均取除髂骨棒,造成融合失败)。未见髂骨的劈裂。未见断钉短棒、复位的丢失。IBRFS手术前后X线片测量,滑脱率由20.80%降至5.01%,滑脱角由6.67°恢复到12°,骶骨倾斜角由32.2°升至43.3°,椎间隙高度与滑脱节段的上位椎间隙高度比值由0.78升至0.97。

  典型病例:男,52岁,L4滑脱,2007年3月行后路减压椎体间植骨融合IBRFS复位固定术(图2)。图2 典型病例 图2a 术前侧位X线片,L4滑脱,Meyerding滑移分度为Ⅱ度 图2b 术后侧位X线片显示L4椎体完全复位 图2c 术后6个月CT矢状面重建,显示L4~5椎体间植骨融合

  3 讨 论

  对于脊椎滑脱的复位,从20世纪的20年代到70年代,人们进行了不懈的努力。曾经尝试过单纯胫骨植骨支撑,骨牵引结合石膏固定,单纯石膏复位,后路椎板下钢丝固定于背部固定装置上等等,均未取得较好的效果。直到1967年Pawl Harrington[3]第一个将内固定应用于腰椎滑脱的复位。他将Harrington器械和髂骨棒,部分纠正了发育性腰椎滑脱。之后人们推广和改良了这一技术[4]。但是经长期随访发现,该技术仅能纠正部分的滑脱。1986年Matthiass[5]报道了后路杠杆撬拔复位装置,但是由于放置于椎间隙的杠杆有损伤神经的高风险性,未被大多数外科医生接受。椎弓根钉技术克服了以前内固定技术的许多缺点,通过提拉椎弓根钉使滑脱椎体复位[6]。之后人们不断对钢板和螺钉不断进行改进,出现目前临床应用的各种椎弓根复位系统,由于复位和固定效果满意,得到了广泛的推广和应用[7]。另外,2005年Bridwell报道应用髂骨钉辅助治疗手术失败的腰椎滑脱[8]。受上述各种器械和髂骨棒固定骶髂关节脱位技术的启发,本研究设计了髂骨棒杠杆复位内固定系统。

  该器械所用材料为00Cr18镍15钼3N医用不锈钢,为临床常用医用不锈钢,质地纯正,弹性模量较小,与骨的相容性较好,未见机体的排异反应,是标准的内固定材料。

  该器械复位原理是以平衡棒为起重点,以支撑棒为杠杆支点,经过复位杆的杠杆作用,提拉椎弓根螺钉,复位滑脱椎体。由于利用杠杆作用复位滑脱椎体,尤其复位L5滑脱,复位能力强大。

  大多数学者认为只有进行解剖复位,才能解除椎管狭窄,重建脊柱的正常序列,恢复其生理功能,故复位是治疗腰椎滑脱症的基础[9]。滑脱椎体的解剖复位被视为治疗腰椎滑脱症的常规目标。只有在复位后,经轴向撑开力及矢状面的推拉力,椎管及神经根管直径增大了,消除了台阶状狭窄,恢复了解剖上的连续性,加上消除了峡部裂处纤维增生组织及硬化骨后,神经根压迫得到解除[10]。滑脱角的纠正可以恢复身体重心线和骶骨的正常位置关系,从而减少植骨块上的弯距和张力[11]。复位本身不只是恢复腰骶部上正常的轴向负荷,增加脊柱的稳定性,恢复了正常的腰骶部生物力学特点,而且有助于植骨融合。滑脱椎体的融合才是手术治疗的最终目的[12]。本文18例临床病例中3例融合失败,其中1例是椎板植骨,说明植骨应该选择椎体间植骨。另外2例融合失败是由于髂骨棒感染和移位早期去除髂骨棒,说明髂骨棒技术是该复位固定系统的重要环节。

  由于腰椎滑脱畸形是由腰椎前移、高度丢失和腰骶后凸造成的。因此在复位和固定过程中必须应用3种与这3种造成畸形的相反的力方可达到完全复位。这3种力是:撑开力、腰椎后拉力和骶屈曲力。撑开力体现在椎间隙高度和滑脱角的恢复,腰椎后拉力体现在滑脱椎体的复位,而骶屈曲力则体现在骶骨倾斜角的恢复。因此,客观评价手术前后疗效的影像学指标有3种:滑脱率、滑脱角和骶骨倾斜角。其中骶骨倾斜角<35°,根据Dick的资料显示具有明确的手术复位适应证。手术的目的是使骶骨倾斜角>35°。腰椎滑脱髂骨棒杠杆复位固定系统(IBRFS)的临床应用结果表明IBRFS具有杰出的复位能力,同时能较好的恢复椎间隙高度、改善滑脱角,纠正骶骨倾斜角,得到了理想的矫正效果。器械能够保证复位,使椎体间植骨或融合器能够达到椎体间融合。

  IBRFS手术安装注意事项:(1)根据杠杆原理,起重力臂越长,通过椎弓根钉提拉、复位越有力。杠杆的起重力臂越长,平衡棒所受的起重力就越小,支撑棒所受的压力就越小,对髂骨的刺激就越轻微,因此,建议手术安装支撑棒应在髂骨许可的范围内尽量靠近椎弓根钉,如此可以最大限度地增加起重力臂,由于髂骨后部区域宽阔,安装时达到这个条件困难不大;(2)由于支撑棒承受复位杆向腹侧的压应力,所以安装时没有必要距离上部髂骨翼的后缘过远,即不须过于靠前,只需不要离髂骨翼的上缘太近即可;(3)由于平衡棒主要承受向尾端的压应力,而向背侧的应力较小,同时因为髂后上棘又是髂后部最坚强的部位之一,因此建议在髂后上棘的前方1.5 mm处安装平衡棒,足以够克服滑脱力。

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作者单位:河北医科大学第三医院骨科,石家庄 050051


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