劉列華 蘭陽軍 周強

腰椎前路內(nèi)固定器械的歷史與進展

劉列華 蘭陽軍 周強

1964 年 Dwyer 用脊柱前方內(nèi)固定器械手術(shù)治療脊柱側(cè)彎[1-2]，此后腰椎前路內(nèi)固定器械相繼出現(xiàn)，包括Dunn、Kaneda、Z-plate、University-plate 等。這些器械固定于腰椎的側(cè)前方，在臨床上收到了較好的治療效果、促進了腰椎前路手術(shù)的發(fā)展。近 10 年來，不斷有腰椎正前方內(nèi)固定器械研發(fā)的報道，如 Triangular PYRAMID plate、Unity LX Plates、ATB plate 等。文章主要對腰椎側(cè)前方和正前方內(nèi)固定器械進行綜述。

腰椎側(cè)前方內(nèi)固定器械

一、Dwyer 和 Zielke

Dwyer 用于脊柱側(cè)凸的矯正、多點固定，是長節(jié)段矯形內(nèi)固定器，通過鋼纜捆綁螺釘，增加 Y 軸上的壓縮力來糾正冠狀面畸形，對 Z 軸、X 軸無作用，其對脊柱縮短而非拉長，減少了脊髓的牽拉性損傷。但不能有效矯正旋轉(zhuǎn)畸形，可能加重脊柱后凸畸形。Zielke 上世紀 70 年代在Dwyer 基礎(chǔ)上做了改進，用螺紋棒代替鋼纜，具有抗壓、抗側(cè)凸、抗旋轉(zhuǎn)功能。

二、Dunn

20 世紀 70 年代 Dunn 設(shè)計，1981 年用于臨床。分 I、II、III 型，III 型固定的節(jié)段短，固定力強，能即刻恢復(fù)脊柱前方的穩(wěn)定性，生物力學測試其抗壓和抗折曲的效果和后路雙哈氏棒固定相同，抗旋轉(zhuǎn)能力更強。III 型應(yīng)用最廣，由 2 個厚 8 mm 的弧型鋼板和 2 根螺棒組成。其鋼板和螺帽高出椎體前緣可以接觸腹主動脈，動脈搏動反復(fù)在金屬上摩擦，致動脈壁磨損，久之形成腹主動脈假性動脈瘤，文獻上曾報道 1 例。此器械已淘汰，但其設(shè)計原理為以后的器械所引用。

三、Kaneda

1984 年日本北海道大學由 Kaneda 設(shè)計并應(yīng)用于臨床，Kaneda 裝置由椎體鋼板、椎體螺釘、椎旁螺紋棒、螺帽及橫向連接器組成。它固定在椎體的側(cè)方，通過螺棒內(nèi)螺帽向上下旋轉(zhuǎn)可以撐開椎間隙，恢復(fù)椎間高度、矯正后凸畸形，配合椎間植骨可重建脊柱的穩(wěn)定性。Kaneda等[3]對 150 例行 Kaneda 固定的患者平均隨訪 8 年發(fā)現(xiàn)：融合率達到 93%，10 例出現(xiàn)假關(guān)節(jié)；142 例神經(jīng)功能至少有 1 級的提高。Kaneda 裝置設(shè)計相對復(fù)雜，需要不斷旋轉(zhuǎn)螺帽完成安裝，前路手術(shù)部位深在，加之膈肌、髂嵴、肋骨等的阻擋，暴露有限、手術(shù)操作困難，手術(shù)時間及出血量增加[4]。Kaneda 器械構(gòu)件多、結(jié)合面多、椎體板與椎體的嵌合作用欠佳，術(shù)后易出現(xiàn)復(fù)位丟失、側(cè)彎畸形、內(nèi)固定松動等并發(fā)癥[5]。Ohnishi 等[6]報道應(yīng)用 Kaneda 術(shù)后20 個月出現(xiàn)遲發(fā)性假性動脈瘤 1 例。

四、TSRH

80 年代后期美國德克薩斯州的一所醫(yī)院 ( Texas Scottish Rite Hospital ) 所推出的一種新型的脊柱三維矯形器械，是在 Zielke 系統(tǒng)的基礎(chǔ)上改進的，即 Texas Scottish Rite Hospital Instrumentation ( TSRH )[7]。最初設(shè)計是長節(jié)段固定器，主要用來矯正脊柱畸形。它可用于脊柱前路矯形，也可用于脊柱后路矯形；還可用于脊柱長節(jié)段和短節(jié)段固定。椎體螺釘眼螺釘鎖緊機制與棒連接鎖緊。眼螺釘在預(yù)緊狀態(tài)下，一方面能夠允許棒旋轉(zhuǎn)，另一方面同時又能保持螺釘在棒上的軸向位置不變。1991 年 Benzel[8]首次報道應(yīng)用 TSRH 治療 28 例胸腰椎骨折平均 9 個月的隨訪，效果良好、沒有內(nèi)固定失敗。TSRH 操作技術(shù)比Kaneda 簡單，但其穩(wěn)定性較差。文獻上 TSRH 術(shù)后有鉤的松動、假關(guān)節(jié)形成、椎板骨折等內(nèi)固定并發(fā)癥，Richards等[7]報道 103 例 TSRH 手術(shù)后 3 例鉤松動，松動率 3%。

五、Ventrofix

Ventrofix 系由瑞士 Mathys 公司提供、國際內(nèi)固定學會推薦的標準化桿內(nèi)固定系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括固定卡、連接棒及 7.5 mm 的自攻帶鎖螺釘，連接棒在固定卡中可伸縮移動以調(diào)節(jié)長度來適應(yīng)不同的椎體高度。螺釘上有自攻的松質(zhì)骨螺紋和短機械螺紋，前者使固定卡錨固在椎體上，后者能使螺釘鎖緊在固定卡上，在同一椎體內(nèi)的 2 枚螺釘?shù)慕嵌扔薪徊?。它可以撐開椎間隙以矯正后凸和恢復(fù)脊柱矢狀序列，同時對椎間植骨可以加壓。其設(shè)計較簡單，組裝容易，有利于縮短手術(shù)時間，減少出血量。李龍等[9]治療 19 例胸腰椎骨折，無內(nèi)固定松動、斷裂，植骨塊術(shù)后4～6 個月融合，骨折椎體高度恢復(fù) 90% 者 13 例、80% 者6 例。固定卡最高可固定在 L2椎體水平，如試圖固定在 L1椎體水平，由于切口上緣的阻擋，常導(dǎo)致椎體顯露不清，盲目上固定卡可能導(dǎo)致位置不佳出現(xiàn)并發(fā)癥。該系統(tǒng)不足之處在于螺釘?shù)闹踩敕较蚴艿絿栏竦南拗芠10]，手術(shù)體位不當也會影響進釘角度及深度，導(dǎo)致脊髓、神經(jīng)根及對側(cè)大血管損傷。

六、Z-plate

美國威斯康星大學臨床醫(yī)學中心 Zdeblick 研制，1994年報道用于臨床。Z-plate 內(nèi)固定系統(tǒng)通過 2 根松質(zhì)骨帶鎖螺栓與鋼板組合，再通過 2 個墊圈使鈦板、螺栓、椎體牢固連成一體，具有高度節(jié)段穩(wěn)定性，有助于植骨融合[11]。螺釘鉆孔在螺釘導(dǎo)向器的引導(dǎo)下操作，容易控制進釘方向和深度，在確認椎間盤和顯示椎體后緣的情況下，不易誤入椎間盤或椎管內(nèi)。Z-plate 具有低側(cè)面、光滑、結(jié)構(gòu)簡便、安置方便、節(jié)省時間、并發(fā)癥少等優(yōu)點。文獻報道其臨床使用效果優(yōu)于 Kaneda[12-13]。Ghanayem等[14]使用 Z-plate 治療了 12 例胸腰段爆裂性骨折，術(shù)后患者神經(jīng)功能恢復(fù)較好，融合率為 95%，沒發(fā)現(xiàn)器械斷裂。但是，隨訪發(fā)現(xiàn)有 2 例后凸畸形超過 50° 者復(fù)位角度丟失 10° 和 20°。

七、ATLP

Thalgott 研制的胸腰椎前路帶鎖鋼板 ( anterior thoracolumbar locking plate，ATLP )，1997 年報道用于臨床。ATLP 裝置由 53～103 mm 長度不等的 5 mm 厚鋼板及 30～55 mm 長度不等的直徑 5 mm 螺釘組成，其材料為純鈦金屬。螺釘帶有兩種螺紋，前部的粗大螺紋用于與椎體的松質(zhì)骨固定，靠近尾部的細螺紋用于與鋼板圓孔上的螺紋進行“鎖定”，從而使螺釘和鋼板成為一整體結(jié)構(gòu)。Thalgott等[15]對 25 例患者行 ATLP 固定，共發(fā)現(xiàn) 3 例共 5 枚螺釘斷裂。

八、University-plate

University-plate 系統(tǒng)由鋼板、后方垂直于鋼板的螺栓和前方控制旋轉(zhuǎn)的螺釘組成。鋼板上的三對空穴可提供較大范圍的螺栓和螺釘安放空間。螺栓置于鋼板的后排孔，螺釘置于前排孔。螺栓和螺釘之間有 8° 角，根據(jù)需要可達 15°。鋼板基底后側(cè)的螺栓與螺帽匹配良好，保證螺帽擰緊時螺栓與鋼板之間的對線關(guān)系不發(fā)生改變。Howard使用該裝置治療 20 例胸腰椎骨折患者，隨訪 18 個月，均獲骨融合，植骨塊無移位，后凸無進展，器械無斷裂。An等[16]測試了 Kaneda、TSRH、Z-plate、University-plate 四種裝置的生物力學穩(wěn)定性，如無椎間植骨，Kaneda 系統(tǒng)限制脊柱各方向運動的能力最好；University-plate 可限制前屈、后伸、側(cè)屈方向的運動；TSRH 可限制前屈、側(cè)屈運動；Z-plate 僅限制側(cè)屈運動；椎體間植骨時可以增加內(nèi)固定對脊柱的穩(wěn)定性。

出于對椎前大血管安全性的考慮，大多數(shù)腰椎前方內(nèi)固定物均設(shè)計為固定于腰椎側(cè)方，以避免大血管損傷并發(fā)癥的發(fā)生。但是，腰椎側(cè)方內(nèi)固定物的設(shè)計與人體結(jié)構(gòu)雙側(cè)對稱、功能雙側(cè)平衡的基本特點相悖。生物力學研究發(fā)現(xiàn)側(cè)方固定導(dǎo)致椎體左右兩側(cè)固定不平衡[17-18]，后期內(nèi)固定易松動、移位，甚至斷裂。況且，側(cè)前方術(shù)后遺留神經(jīng)功能障礙文獻多有報道[19-20]，Sofianos[21]報道側(cè)前入路 ALIF 術(shù)后神經(jīng)功能障礙并發(fā)癥高達 40%，包括髂腰肌、股四頭肌乏力，足下垂及淺感覺障礙等。所以，不少脊柱外科專家主張腰椎正前方固定，以克服椎體側(cè)方固定的缺點。進入 21 世紀，隨著醫(yī)用金屬材料的不斷發(fā)展、制作工藝的不斷進步以及腰椎局部解剖研究的深入，國內(nèi)外不斷有腰椎正前方內(nèi)固定器械研發(fā)的報道，主要有以下幾種。

腰椎正前方內(nèi)固定器械

一、 Triangular PYRAMID plate

由樞法模公司生產(chǎn)的 L5～S1前路三角形金字塔鋼板[22]，主要用來治療輕度腰椎滑脫。其特點是在 L5椎體植入 1 顆螺釘，S1椎體植入 2 顆螺釘，該器械可以經(jīng)腹腔鏡下安裝，但固定為 3 顆螺釘，穩(wěn)定性差。2008 年Liquois[23]報道該器械用于 I° 腰椎滑脫及 L5，S1椎間盤退行性疾病手術(shù) 40 例，平均 1.5 年隨訪，融合率 95%，2 例患者出現(xiàn)神經(jīng)根性疼痛再次行后路翻修手術(shù)。

二、PACH

法國 SCIENT’ X 公司設(shè)計制造，已形成產(chǎn)品上市應(yīng)用于臨床，其形狀符合腰骶椎體前方解剖特點、擁有螺釘安全系統(tǒng)，適用于 L5，S1節(jié)段。2006 年引進我國，該鋼板為單體雙孔板，1 塊鋼板固定穩(wěn)定性不夠，若植入 2 塊鋼板則鋼板放置的間距及角度無明確標準，生物力學穩(wěn)定性無法保證。目前國內(nèi)應(yīng)用很少。艾建國等[24]對 PACH 進行了改進，謂之改進型腰骶椎前路鋼板，其生物力學實驗證實其屈曲、后伸、側(cè)屈位移及壓縮剛度比同等條件下的PACH 固定更有力學優(yōu)勢。

三、Arch 腰骶鋼板

國內(nèi)劉發(fā)平等[25]根據(jù)國人腰骶椎前方血管解剖結(jié)構(gòu)設(shè)計了一套新型 L5～S1前路鋼板內(nèi)固定系統(tǒng)。文獻報道該釘板有一次性鎖定裝置，可防止內(nèi)固定松動；通過前入路可一次性完成 L5～S1的椎體間融合內(nèi)固定術(shù)，主要適用于椎間隙感染等。

四、Unity LX Plates

由 Blackstone Medical 研制，其鋼板表面有一較大蓋板可以同時阻擋 4 枚螺釘后退。2007 年 Johnson 等[26]報道ALIF+ 固定于腰椎正前方的 Unity LX Plates、ALIF+ 固定于腰椎側(cè)前方的 Unity LX Plates 與 ALIF+ 椎弓根螺釘三組比較，結(jié)果在屈伸、側(cè)屈、旋轉(zhuǎn)各方向的生物力學穩(wěn)定性均無明顯差異，腰椎前方固定能提供近似或稍弱于后路經(jīng)椎弓根固定的生物力學穩(wěn)定性。目前，該內(nèi)固定器械尚無臨床應(yīng)用的報道。

五、ATB plate

Anterior tension brand ( ATB ) plate，由 Synthes 研制。2005 年 Brian 等[27]和 2008 年 Michael 等[28]報道 ATB plate ( Synthes ) 的生物力學結(jié)果，在屈伸、側(cè)屈活動較后路椎弓根螺釘固定略差，但在限制脊柱旋轉(zhuǎn)運動方面有優(yōu)勢，可以有效增強腰椎前路椎間融合的生物力學穩(wěn)定性。2009年 Freudenberger 等[29]報道用于 L5～S1單節(jié)段的前路腰椎融合輔以 ATB 固定 30 例與后路腰椎融合固定 29 例對比研究中發(fā)現(xiàn)二組的骨融合率相似、臨床功能評分相當，但在縮短手術(shù)時間、減少出血量方面前路術(shù)式具有優(yōu)勢。前路手術(shù)并發(fā)癥 4 例，2 例髂總靜脈損傷予以修復(fù)，1 例術(shù)后血栓形成，1 例腸梗阻。后路手術(shù)組 2 例因血腫再次行血腫清除術(shù)，1 例因椎弓根螺釘位置異常翻修。所有并發(fā)癥沒有長期的后遺癥。

結(jié) 語

腰椎前路手術(shù)有獨特的優(yōu)勢，是腰椎后路手術(shù)所不能取代的。腰椎前路手術(shù)的繼續(xù)發(fā)展，對內(nèi)固定器械的穩(wěn)定性、安全性提出了更高的要求。當然，不存在一種能適合各種腰椎病損的標準器械。我們在臨床應(yīng)用中應(yīng)熟悉各種腰椎前方內(nèi)固定器械的特性，結(jié)合腰椎病損情況及達到徹底的神經(jīng)減壓目的來選用內(nèi)固定器械。理想的內(nèi)固定器械的材料特性應(yīng)該和骨組織非常接近，并在骨融合后逐漸被機體降解從而被骨組織完全取代。相信會有更多人致力于腰椎前方內(nèi)固定器械的研發(fā)，以期能夠為腰椎前路手術(shù)提供固定牢穩(wěn)、高度安全的內(nèi)固定器材，從而促進腰椎前路手術(shù)在臨床上的應(yīng)用及發(fā)展。

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( 本文編輯：馬超 )

History and progress of anterior lumbar internal fxation instruments

LIU Lie-hua, LAN Yang-jun, ZHOU Qiang. Department of Orthopaedics, Southwest Hospital, the third Military Medical University, Chongqing, 400038, PRC

Anterior lumbar surgery has a long history. The development of anterior lumbar surgery is promoting with the ontinuous emerging of new anterior lumbar internal fixation instruments, and the therapeutic effects are clinically satisfactory. Early anterior lumbar internal fxation instruments are fxed on the anterolateral side of the lumbar. However, in recent 10 years, there has been constantly appearing some literatures about lumbar internal fxation instruments which are fxed on the lumbar right ahead. Lumbar internal fxation instruments are fxed on the anterolateral and anterior side of the lumbar are mainly reviewed in this article.

Internal fxators; Lumbar vertebrae; History

10.3969/j.issn.2095-252X.2014.01.013

R687.3

400038 重慶，第三軍醫(yī)大學西南醫(yī)院骨科 ( 劉列華，周強 )；第三軍醫(yī)大學基礎(chǔ)部外科應(yīng)用解剖與手術(shù)學教研室 ( 蘭陽軍 )基金項目：重慶市科技攻關(guān)計劃項目 ( CSTC，2010AB5118-4 )

周強，Email: zq_tlh@163.com

2013-06-07 )