下腰椎椎弓根螺钉内固定术后翻修

(国际骨科学杂志 2006年06期)

曾忠友 曾玮 金才益 裴仁模吴立东 江春宇

【摘要】 目的 探讨下腰椎椎弓根螺钉内固定术后翻修原因及方法。 方法 自1998年10月至2006年1月应用椎弓根螺钉系统治疗下腰椎病变1 108例，术后翻修16例（占1.44%），翻修原因：椎弓根螺钉位置不正确损伤神经根并出现下肢症状10例，椎弓根螺钉系统松动5例，断裂1例。翻修方法：原螺钉重新植入、选用直径更粗或更长的螺钉、椎弓根内自体骨植骨强化、增加内固定植入部件等4种。 结果 16例翻修术后未再出现松动或断裂，植骨获得融合，其中神经根损伤出现下肢症状的10例经翻修术后下肢症状无加重，神经损伤1例无恢复，1例基本恢复，8例完全恢复。 结论 操作者对脊柱解剖及病理改变把握不够、螺钉选择（包括螺钉直径与长度）不当、操作失误（定位不准，反复穿刺）、内固定使用不规范（包括未严格按照螺钉植入程序、未使用横连接装置）、植骨方法选择不当及植骨床制作不良，是导致下腰椎椎弓根螺钉内固定术后失败而翻修的常见原因。根据不同的失败原因，采取相应的翻修方法，可获得较好的临床效果。

【关键词】 腰椎；脊柱融合术；失败；翻修

Revision of pedicle screw applied to low lumbar disease postoperatively ZENG Zhong-you, ZENG Wei, JIN Cai-yi, PEI Ren-mo, WU Li-dong, JIANG Chun-yu. Department of Orthopaedic surgery, The Second Affiliated Hospital, Medical College of Zhejiang University, Hangzhou 310009, China

【Abstract】 Objective To investigate the reasons and methods of revision on pedicle screw applied to low lumbar disease postoperatively. Methods From October 1998 to January 2006, low lumbar disease of 1108 cases were treated with pedicle screw systems. Among them, 16 patients who were identified be failed were revised. The reasons of revision were 10 cases of nerve root irritation because of pedicle screws malposition, 5 cases of loosening of pedicle screw systems and 1 case of screws breakage. Methods of revision were used including old screw reinsertion, reinsertion of replacing pedicle screws with increasing diameter and/or length, pedicle holes reinforcing with autogenous bone and increasing insertion elements of internal fixation. Results 16 failed case who were undergoing revision surgery obtained fusion success with radiographic evidences without loosening and/or breakage of pedicle screws. Among 10 cases of nerve root irritation before revision, nerve root injuries recovered completely in 8 cases, partially in 1 case and 1 case unrecovered,without aggravation. Conclusions The common reasons of revision in failed pedicle screws are reviewed, including insufficient recognition of spinal anatomy and pathology, inappropriate of implant ____________________________________

作者单位： 310009 杭州， 浙江大学医学院附属第二医院骨科（曾忠友、吴立东），平湖市中医院骨伤科（曾玮），武警浙

江省总队医院骨科（金才益、裴仁模、江春宇）

通讯作者： 曾忠友 Email: zjzengzy@263.net

padicle screws, improper of operative procedures, inadequate knowledge of pedicle screw systems and unsuitable methods and techniques of bone graft. According to corresponding failed causes, if there are used suitable methods of revisions,clinical results are satisfactory.

【Key words】 Lumbar spine; Spinal fusion; Failure; Revision

随着椎弓根螺钉系统在下腰椎病变的广泛应用，其失败病例亦日渐多见，部分病例面临着翻修。为提高椎弓根技术，减少失败率，分析其失败原因并采取相应的预防措施则显得十分重要。武警浙江省总队医院自1998年10月至2006年1月应用椎弓根螺钉系统治疗下腰椎病变（包括腰椎间盘严重退变伴突出、腰椎间盘突出症术后原位再发伴严重腰痛或椎间隙狭窄、腰椎间盘突出伴严重椎管狭窄、腰椎退行性滑脱、腰椎弓峡部裂伴或不伴椎体滑脱）1 108例，术后因椎弓根螺钉位置不正确损伤神经根致下肢症状或内固定松动、断裂而进行翻修者有16例，占1.44%。现就上述16例病例作一回顾性分析，报道如下。

1 资料与方法

本组男7例，女9例，年龄36～69岁，平均50.2岁。疾病类型：L₅双侧椎弓峡部裂伴椎体滑脱9例，L₄退行性滑脱1例，腰椎间盘突出伴椎管狭窄4例（单节段病变3例，双节段病变1例），腰椎间盘突出伴不稳2例，均使用椎弓根螺钉系统内固定，其中采用自体骨椎间植骨13例，自体骨横突间、椎板表面植骨3例。失败原因：椎弓根螺钉位置不正确损伤神经根并出现下肢症状10例，椎弓根螺钉系统松动5例（L₅双侧椎弓峡部裂伴椎体滑脱病变4例，表现为螺钉、螺栓或螺帽松动或脱落，椎体再度滑移；L_3、4L_4、5椎间盘突出伴椎管狭窄1例(一侧螺栓松动，棒出现滑移），断裂1例（L₅双侧椎弓峡部裂伴椎体滑脱，采用椎弓根螺钉系统复位内固定并横突间植骨，术后6个月发现S₁双侧椎弓根螺钉断裂，椎体再度滑移）。对并发下肢神经根症状的10例病例均行腰椎X线正侧位及CT扫描证实为椎弓根螺钉穿入椎管、侵及神经根，其中一枚螺钉穿入椎管9例，两枚螺钉穿入椎管1例，于术后3天至4个月行椎弓根螺钉调整术，均未更换螺钉（螺钉取出，调整入点和角度后重新植入）。对椎弓根螺钉系统松动、断裂的6例病例，于术后2～6个月行调整术，其中对1例L_3、4L_4、5椎间盘突出伴椎管狭窄症患者行螺栓紧固并加用横连接；对1例S₁双侧椎弓根螺钉断裂者将4枚螺钉取出，重新植入直径更大的螺钉并行椎间植骨；对1例L₅双侧椎弓根螺钉钉帽松动者予以紧固螺帽并加用横连接；对2例L₅双侧椎弓根螺钉松动者将松动的2枚螺钉取出，钉孔内植入自体骨并重新植入长度更长螺钉；对1例4枚螺钉均松动者将螺钉全部取出，钉孔内植入自体骨并重新植入长度更长螺钉。翻修术后常规预防性抗感染、活血化淤、营养神经治疗。

2 结果

翻修术后出现切口急性感染1例，细菌培养为金黄色葡萄球菌生长，经抗炎及加强创面换药治疗无好转，于术后4个月行内固定取出，其余15例患者切口一期愈合。随访6个月至7年，平均39个月。腰椎植骨融合情况：翻修术后4～7个月经X线及CT检查证实植骨融合。腰腿痛缓解并恢复日常生活和工作者11例，稍感腰腿痛而无需服用止痛药者3例，遗留慢性腰痛者2例；神经根损伤组患者翻修术后腰痛缓解率明显好于椎弓根螺钉系统松动或断裂组患者。10例神经根损伤并发下肢症状者中1例(术后4个月行螺钉调整者)无恢复，1例(术后1个半月行螺钉调整者)基本恢复，8例(术后3～12天行螺钉调整者)完全恢复。

3 讨论

椎弓根固定技术因固定强度高、固定节段短、植骨融合率高而成为脊柱外科最重要的技术之一。随着椎弓根螺钉的广泛应用，其失败病例日渐增多。椎弓根螺钉的翻修不可避免，并成为近年来脊柱外科的重要研究课题。当然与人工关节的角色不同，椎弓根螺钉治疗发挥更多的是一种手段作用，最终是通过病变脊椎的植骨融合而达到稳定，特别是应用于下腰椎病变，如本组病例，因此并不是所有椎弓根螺钉术后失败病例均需要翻修，只有那些因螺钉松动、断裂而植骨尚未融合或原固定节段重新出现不稳，或螺钉位置不正确损伤神经根并出现下肢症状的失败病例才面临翻修。Moore等^［1］报道一组退行性腰椎滑脱病例，术中及术后螺钉松动退出的发生率近5.5%。翁习生等^［2］分析190例腰椎滑脱内固定病例，术后出现内固定失败5例（2.6%），出现一过性下肢神经症状13例（6.8%），出现持续性下肢神经症状5例（2.6%）。本组出现下肢神经根性症状（螺钉位置不正确损伤神经根）10例（0.9%），内固定失败（不包括后期植骨已融合的内固定松动和断裂病例）6例（0.54%）。

3.1 椎弓根螺钉失败原因及预防措施

Blumenthal等^［3］认为，椎弓根螺钉并发症多与手术操作技术熟练程度有关。椎弓根螺钉生物力学研究表明，椎弓根螺钉植入技术如螺钉入点部位、植入角度、钉孔制作、植入螺钉深度和直径，均与椎弓根螺钉固定的成败密切相关，当然还与操作者对椎体的正常结构特点及病理状态下的改变的把握、内固定是否正确使用有关。分析本组因椎弓根螺钉位置不正确损伤神经根而出现下肢症状10例患者，神经根损伤原因均为椎弓根螺钉入点偏内或角度内倾过大，穿破椎弓根内侧壁并进入椎管造成神经根机械性刺激、顶压或切割。椎弓根螺钉入点及进入方法的报道较多，比较有代表性的有3种，即Roy-Camille法、Magerl-Weinstein法、“人字嵴”法^［4］。我们大多采用Magerl-Weinstein法或“人字嵴”法。崔新刚等^［5］通过对腰椎椎弓根3种定位方法的对比性解剖学研究，认为“人字嵴”法的精确性优于“棘突”法及“横突”法，但“人字嵴”法要注意内倾角。内倾角在L_1-4为5°～10°，在L₅为10°，不得超过15°；如内倾角过大，则椎弓根容易进入椎管而损伤神经根，甚至马尾神经^［4］。当然以上3种方法主要是针对发育正常的脊柱，而临床上遇到更多的是脊柱处于病理状态、变异较大的病例，如椎管狭窄多伴有小关节明显增生、肥厚、内聚，腰椎退行性滑脱病例亦多有小关节增生，腰椎峡部断裂特别是伴有椎体滑脱者上关节突及横突不仅位置较深，且因椎弓峡部断裂、骨质增生，“人字嵴”变得难以辩认。因此要求操作者：①对每例病例的病理变化特点了然与胸；②术前根据影像学资料对每例病例的椎弓根直径、角度、椎体的前后宽度作具体的测量；③在具体的操作中把握椎弓根的节段性差异和个体差异，根据其病理变化熟练地运用相应的椎弓根螺钉入点法，并参考术前影像学资料的测量数据，在C形臂X线机的引导下尽量沿椎弓根中心轴置入螺钉，以达到解剖置入。这样不仅可避免螺钉位置不正确而损伤神经根或马尾神经，亦可确保螺钉的一次性植入，避免反复调整造成螺钉握力下降而松动。

椎弓根螺钉松动或断裂不仅与其材质、设计及其固有的生物力学特点有关，更多的是由于操作者对脊柱解剖及病理变化把握不够、螺钉选择（螺钉直径与长度）不当、操作失误（定位不准，反复穿刺，反复拧入）、内固定使用不规范（未严格按照螺钉植入程序，未使用横连接装置）、植骨方法选择不当及植骨床制作不良引起。椎弓根螺钉生物力学研究显示，融合节段越多，内固定所承担的负荷越大，松动的风险越大。分析本组1例L_3、4L_4、5椎间盘突出伴椎管狭窄病变患者，经L₄L₅全椎板切除减压、L_3-5椎弓根螺钉内固定、横突间植骨术后3个月发现左侧螺栓松动、棒滑移，其原因可能与融合节段多、减压范围过大造成对腰椎的稳定性破坏较大、植骨方法选择不当（全椎板切除后仍选择后外侧植骨，植骨床过小）、未加用横连接装置导致内固定负荷不均有关。腰椎解剖及生物力学研究显示，节段越低，一个运动单位中上位椎体的滑移力越大，下位椎体所需抵抗的剪切力越大，特别是对有腰椎峡部断裂伴或不伴椎体滑脱者；相应地对有腰椎峡部断裂，尤其是L₅峡部断裂者，无论是否伴有椎体滑脱，椎弓根螺钉系统所承担的负荷明显加大。另外，椎弓根螺钉把持力取决于螺纹-骨界面的结合强度，螺钉周围骨的质量就成为决定螺钉把持力的关键因素，因此在腰椎，螺钉旋入时将松质骨压缩至坚强的皮质骨上，螺钉周围骨密度相对增高，有较满意的把持力，而在骶骨，椎弓根明显增宽，松质骨含量高，骨皮质亦不够坚强，螺钉旋入后周围骨密度偏低，骨强度较低，把持力相对较小。基于上述解剖及力学原因，相对于上位节段，同样操作下，L₅ S₁椎弓根螺钉松动或断裂的风险增高，特别是在L₅双侧峡部断裂伴椎体滑脱者。本组椎弓根螺钉松动或断裂的6例病例中5例为L₅双侧峡部断裂伴椎体滑脱者。再加之操作不当、内固定使用不规范、植骨方法选择不当，内固定失效的风险则大大增加。5例椎弓根螺钉松动或断裂者（均为L₅双侧峡部断裂伴椎体滑脱者）椎弓根螺钉均未使用横连接装置，其中2例采用横突间植骨。对于腰椎峡部断裂伴或不伴椎体滑脱者及多节段病变需行融合者，不仅应强调内固定的选择，而且要求操作者具备熟练的椎弓根螺钉技术、良好的植骨床制作，必要时加用横连接装置并采取椎间植骨融合方法。我们推荐椎间植骨采用具有支撑作用的结构性骨，如经济条件允许可使用椎间融合器替代结构性植骨，不仅可分散内固定的轴向载荷，还能更好地协助内固定抵抗剪切力。

3.2 翻修方法

对于因椎弓根螺钉位置不正确损伤神经根而出现下肢症状的病例，如诊断明确，我们认为应尽早进行翻修术；对于椎弓根螺钉系统松动或断裂的病例，则要结合患者的临床症状、体征及影像学检查，如植骨尚未融合，特别是原固定节段重新出现不稳，则需要进行翻修术。椎弓根螺钉术后翻修方法，目前主要有：①原螺钉重新植入；②选用直径更长或加粗的螺钉；③使用自身可膨胀螺钉^［6］；④增加内固定植入部件^［7］；⑤使用填充物行螺钉强化^［8,9］；⑥必要时增加融合节段。本组10例因椎弓根螺钉位置不正确损伤神经根的病例采用的翻修方法是原螺钉取出，调整入点和角度后重新植入，术后下肢神经根性症状无加重，其中1例神经损伤无恢复（术后4个月行螺钉调整），1例基本恢复（术后1个半月行螺钉调整），8例完全恢复（术后3～12天行螺钉调整），内固定无松动、断裂，植骨均获得融合。1例L_3、4L_4、5椎间盘突出伴椎管狭窄病例采用的翻修方法是左侧螺栓紧固并加用横连接装置；1例内固定断裂者（L₅椎弓峡部裂伴椎体滑脱术后S₁双侧椎弓根螺钉断裂）采用的是4枚螺钉取出，重新植入直径更大的螺钉并行椎间植骨；1例内固定松动者（L₅椎弓峡部裂伴椎体滑脱术后L₅双侧椎弓根螺钉钉帽松动）采用的是紧固钉帽并加用横连接装置；2例内固定松动者（L₅椎弓峡部裂伴椎体滑脱术后L₅双侧椎弓根螺钉松动）采用的是2枚螺钉取出，钉孔内植入自体骨重新植入长度更长螺钉；1例内固定松动者（L₅椎弓峡部裂伴椎体滑脱术后4枚螺钉均松动）采用的是4枚螺钉取出，钉孔内植入自体骨并重新植入长度更长螺钉。这6例椎弓根螺钉松动或断裂病例术后未再出现松动或断裂，植骨获得融合。对于椎弓根螺钉松动或断裂，特别是术后已有较长时间的病例，应强调在调整内固定的同时，要重新进行植骨或改变植骨方法，必要时增加融合节段或使用椎间融合器，以更好地保护椎弓根螺钉系统，使病变椎体获得最终稳定的植骨融合。

参考文献

1 Moore DC, Maitra RS, Farjo LA, et al. Restoration of pedicle screw fixation with an in situ setting calcium phosphate cement. Spine, 1997；22(15):1696-1705

2 翁习生,邱贵兴,李军伟,等. 椎弓根螺钉翻修术. 中华骨科杂志，2004; 24(9):515-519

3 Blumenthal S, Gill K. Complications of the Wiltse Pedicle Screw Fixation System. Spine, 1993; 18(13):1867-1871

4 杜心如,赵玲秀,张一模,等. 腰椎人字嵴顶点毗邻结构的观察及其临床意义. 中国脊柱脊髓杂志，2001; 11(2):89-91

5 崔新刚,张佐伦,王道军,等. 腰椎三种椎弓根定位方法对比解剖学研究及意义. 中国脊柱脊髓杂志， 2005; 15(7):433-435

6 Cook SD, Barbera J, Rubi M, et al. Lumbosacral fixation using expandable pedicle screws. an alternative in reoperation and osteoporosis. Spine, 2001; 1(2):109-114

7 Polly DW Jr, Orchowski JR, Ellenbogen RG. Revision pedicle screws. Bigger,longer shims-what is best？ Spine, 1998; 23(12):1374-1379

8 Yerby SA, Toh E, McLain RF. Revision of failed pedicle screws using hydroxylapatite cement: A biomechanical analysis. Spine, 1998; 23(15):1657-1661

9 Renner SM, Lim TH, Kim WJ, et al. Augmentation of pedicle screw fixation strength using an injectable calcium phosphate cement as a function of injection timing and method. Spine, 2004; 29(11):212-216

（收稿：2006-09-21；修回：2006-11-08）

（本文编辑：边佶）