矢状面调节螺钉(SAS)系统已广泛应用于胸腰段(TL)脊柱创伤的治疗。针对SAS系统,目前已有经皮操作方案及专用的创伤复位器械。本文介绍一种利用SAS系统结合新推出的创伤复位器械来复位胸腰段爆裂性骨折的技术。
方法文章
* These authors contributed equally
矢状面调节螺钉(SAS)系统已广泛应用于胸腰段(TL)脊柱创伤的治疗。针对SAS系统,目前已有经皮操作方案及专用的创伤复位器械。本文介绍一种利用SAS系统结合新推出的创伤复位器械来复位胸腰段爆裂性骨折的技术。
胸腰段(TL)爆裂性骨折是经皮微创椎弓根螺钉固定的最常见适应证之一。尽管对于无神经损伤的胸腰段骨折是否需要手术治疗仍存在争议,但已有研究表明,创伤后力线不良可能导致患者生活质量下降。对于存在力线不良或椎管内有骨折碎片的爆裂性骨折,通常采用基于韧带整复(ligamentotaxis)的复位技术,以改善长期预后。
矢状面调节螺钉(SAS)系统是一种单轴螺钉系统,具有固定头部和凹形滑动鞍座,可在螺钉置入后允许棒在矢状面上进行腰椎前凸方向的滑动。SAS系统还具备经皮置入选项,已用于胸腰段(TL)脊柱骨折的治疗。值得注意的是,SAS系统仅允许在矢状面上产生运动,从而实现牢固固定和角度复位。在治疗胸腰段脊柱骨折方面,SAS系统相较于传统的Schanz螺钉系统或常规的单轴/多轴椎弓根螺钉具有某些优势。此外,针对SAS系统还配有专用的创伤复位装置。在本视频方案中,我们讨论了SAS系统在胸腰段爆裂性骨折中的适应证,并描述了使用SAS系统进行胸腰段爆裂性骨折复位与固定的手术技术。同时,我们还报告了近期的病例系列,并通过影像学评估(包括节段性后凸角和椎体前缘高度丢失百分比)来评价新引入的创伤复位装置的临床效果。
胸腰段(TL)爆裂性骨折相对常见,约占所有椎体骨折的20%1,其特征是中柱骨折碎片向椎管内移位。尽管胸腰段爆裂性骨折的治疗已得到广泛研究,但手术治疗的适应证仍存在争议。既往研究报道,对于无神经功能损伤的胸腰段爆裂性骨折,手术治疗与非手术治疗在长期功能预后方面可能并无显著差异1。然而,这些比较性研究始于数十年前,其结果在当前已难以适用,因为自那时以来手术技术已取得显著进步。
外科技术的最新进展可能已经改变了手术适应证。近年来,针对胸腰椎损伤的微创手术方法日益普及,并已报道取得良好效果。尽管这些研究的样本量较小,但有关新兴技术和植入物的研究支持对无神经损伤的胸腰椎骨折采取手术治疗1。
通常,对无神经功能损伤的胸腰段骨折进行外科治疗的目标是确保良好的力线矫正、通过韧带牵引实现骨折块的复位以及牢固的固定2,3。对于存在神经症状的患者,还需在上述目标基础上增加对神经结构的直接或间接减压。胸腰段爆裂性骨折后路固定的手术技术存在多种差异,例如是否进行融合手术、是否应用椎体成形术、固定节段数量的不同,以及是否在骨折椎体上使用附加螺钉等。
使用经皮椎弓根螺钉(PPS)进行非融合固定是常见的术式,因其创伤较小,并可在植入物取出后保留节段性活动能力。与传统开放手术相比,PPS的优势不仅在于皮肤切口更小;相较于开放入路,PPS还与更少的椎旁肌损伤相关4。此外,一项人体尸体研究报道,PPS可降低内侧支神经损伤的风险,从而减少多裂肌失神经支配的发生5。目前,胸腰段(TL)骨折是采用PPS进行微创手术最常见的适应证之一,据报道,对TL爆裂性骨折患者使用无融合的微创PPS系统与更佳的手术疗效相关2,3。
减压技术也是研究的热点。自20世纪80年代以来,Schanz螺钉系统已用于胸腰段(TL)爆裂性骨折的治疗;该系统可通过韧带牵拉实现良好的角度矫正、椎体高度恢复以及后移骨块的复位。已有报道称Schanz螺钉系统取得了良好疗效6。然而,原始的Schanz系统似乎不适用于经皮操作,因为其连接装置过于笨重,且采用侧向加载系统。
相比之下,21世纪开发的指定经皮螺钉(PPS)系统已广泛应用于多种情况7。尽管该系统对背部肌肉的侵入性较小,但与Schanz系统相比,传统多轴向螺钉(MAS)的一个缺点是螺钉头可活动,导致螺钉的角度稳定性较差。相较于MAS,具有更优角度稳定性的单轴向螺钉也可作为PPS的一种选择。然而,在经皮置入过程中,若不使螺钉产生角度偏差,而将所有螺钉头精确对齐于同一平面并与连接棒匹配,技术上往往具有挑战性,否则可能导致螺钉或骨骼承受过大的机械应力。此外,使用单轴向螺钉时,螺钉置入后几乎无法形成腰椎前凸(lordosis)。
为解决上述问题,2013年引入了矢状面调节螺钉(SAS)系统,最初旨在矫正继发于骨折的脊柱畸形。SAS是一种单轴螺钉系统,具有固定头部,类似于常见的头端加载椎弓根螺钉;其带有凹形滑动鞍座,允许在螺钉置入后,于矢状面内实现棒的腰椎前凸滑动。此后,SAS的应用已扩展至急性胸腰段爆裂性骨折8,9,以及包括滑脱症矫正在内的择期手术10。SAS仅允许在矢状面上运动,从而实现牢固固定和角度复位,而使用传统单轴螺钉置入后通常无法实现这一效果。
一项生物力学研究表明,与其它头端加载的经皮螺钉系统相比,SAS系统具有更优的力-位移特性和疲劳测试结果,其性能与Schanz螺钉系统相当。创伤复位装置可连接至SAS系统的延长塔上,因此可通过该装置在固定节段施加牵开力和成角力9。对于胸腰段骨折,使用此类创伤复位装置也已有良好疗效的报道8。
本方案旨在描述使用SAS系统对胸腰段爆裂性骨折进行椎体序列矫正和骨折复位的技术,并探讨SAS系统的优势。在以下方案中,详细说明了通过SAS系统及创伤复位装置进行PPS置入和骨折复位的操作步骤。我们还展示了若干典型病例,以展示该手术方法的治疗效果。
本方案已获得昭和大学医院机构审查委员会的批准(编号:2023-017-A),并依照《赫尔辛基宣言》中规定的伦理原则进行。本方案遵循本机构人类研究伦理委员会的指导方针。由于本代表性病例系列为回顾性研究,根据机构审查委员会的政策,免除了每位患者的知情同意要求。但本方案中图示和视频所涉及患者的知情同意均已获得。
1. 本方案的适应证及术前规划
2. 仪器设备与患者体位
注意:该操作需要术中透视(或导航系统)。
3. 皮肤切口与针头插入
4. 矢状位调整螺钉置入
5. 使用创伤复位装置进行骨折复位
注意:此过程此前已有描述10。
6. 连杆连接
7. 伤口闭合与术后处理
患者选择
回顾性分析了2022年1月1日至2023年10月31日期间在我院接受脊柱手术的创伤性爆裂性骨折患者的病历资料。最终纳入分析的患者为接受后路固定联合SAS装置并使用创伤复位器械、且符合以下标准的患者。
数据收集与分类
年龄、生物学性别及骨折节段的信息均从患者病历中获取。在研究期间,最初在没有使用专用创伤复位装置的情况下应用SAS(SAS组);随后,一种新型专用创伤复位装置9投入使用,此后所有病例均采用该装置(使用新型创伤装置的SAS组)。因此,分析时根据是否使用新型创伤复位装置对结果进行了分层。除AO分类13和总TLICS12评分外,术前还评估了负荷分享分类(LSC),即一种用于评估椎体粉碎程度的分级系统29。
放射学结果与并发症
所有患者在术前、术后及末次随访时均接受了腰椎前后位和侧位X线检查。X线评估包括RKA和%AVB的测量,见方案步骤1.1。此外,记录所有与手术或器械相关的术中/术后并发症。
代表性病例系列的结果:
共有15名患者符合纳入标准。术前MRI显示所有病例的后纵韧带(PLL)均完整,术中透视未发现任何患者存在皮质反转征或可疑的PLL损伤。初次损伤至手术的中位时间为4.5天(范围:1–12天)。延迟手术(>7天)的原因包括需外科处理的合并性颅脑创伤、因创伤性气胸导致的呼吸状态不稳定,以及手术室可用性等医院管理因素。所有15名患者均被纳入最终分析。患者中位年龄为31.0岁,73.3%(11/15)为男性(表2)。
5例患者采用传统SAS系统进行手术,而其余10例患者则使用新型SAS系统进行固定。根据AO分类,大多数爆裂性骨折类型被归类为A型(压缩性损伤),具体为A3型(不完全爆裂)或A4型(完全爆裂)。2例被归类为B型(牵张性损伤)。总TLICS评分为3.9,超过一半的患者TLICS评分≥4。LSC评分平均为6.8(表3)。
在传统器械组中,SAS的平均RKA改善了5.0°,而在新型创伤器械组中,SAS的平均RKA改善了3.3°。两组的%AVB均有所改善(表4)。关于RKA,由于局部对线在不同椎体节段存在差异,且纳入了大量下腰椎骨折病例(如L4或L5),因此表中仅显示术前与术后数值之间的变化。新型器械组中报告的唯一并发症为1例浅表手术部位感染,需行清创术。

图 1:切口与螺钉置入。 根据经皮椎弓根螺钉(PPS)的标准技术说明,腰椎椎弓根外侧缘外侧1-1.5 cm处做垂直切口。标签延长器和盖帽必须使用SAS螺钉进行组装。缩写:PPS = 经皮椎弓根螺钉;SAS = 矢状面调节螺钉。 请点击此处查看该图的放大版本。

图2:使用创伤复位装置进行骨折复位。(A)将腰椎前凸指示器在前凸模块上设为零。(B)挤压手柄以恢复腰椎前凸。在透视下监测前凸矫正情况,并应确认最终矫正效果。(C)复位完成。请点击此处查看该图的放大版本。

图3:骨折复位与测量。 显示透视图像。中立位:在腰椎前凸模块上将前凸指示器设为零。复位:挤压手柄以恢复腰椎前凸,并矫正骨折椎体前壁的高度。术后:向骨折椎体植入椎弓根螺钉,并通过连接固定棒完成固定。 请点击此处查看该图的放大版本。
表1:使用矢状面调节螺钉进行短节段经皮非融合固定术的禁忌证 缩写:PLL = 后纵韧带; AO:内固定研究协会。 请点击此处下载此表格。
表2:人口统计学数据。缩写:SAS = 矢状向调节螺钉。请点击此处下载该表格。
表3:分类与评分。 缩写:AO = Arbeitsgemeinschaft Osteosynthesefragen;TLICS = 胸腰椎损伤分类与严重程度评分;LSC = 负荷分担分类;SAS = 矢状位调节螺钉 请点击此处下载该表格。
表4:骨折复位参数。缩写:RKA = 局部后凸角;%AVB = 椎体前缘高度丢失百分比;SAS = 矢状位调节螺钉。请点击此处下载该表格。
在本视频论文中,我们描述了使用SAS系统和创伤复位装置对胸腰段(TL)爆裂性骨折进行后路微创固定的手术方法。我们的代表性病例系列显示,局部后凸畸形和椎体形态得到了良好的矫正。既往研究表明,采用开放手术方式矫正后凸畸形的潜在幅度为5-9%30。我们的数据显示,即使采用经皮入路,其结果仍可与开放手术相媲美。这与一项关于胸腰段爆裂性骨折治疗的荟萃分析结果一致,该分析报告了椎弓根螺钉固定不融合以及微创经皮手术方式有效性的高级别证据1。
如表1所示,SAS系统和创伤复位装置对某些类型的骨折特别有益,但对其他类型的骨折而言,相较于传统的单轴或多轴PPS系统并无明显额外优势。无论是否存在神经症状,均可使用SAS系统和创伤复位装置。伴有神经症状和神经受压的患者通常需要直接进行神经减压。椎板切除术可在经皮置入SAS之前或之后进行,但在内固定操作前实施手术暴露更为方便。有研究报道,采用韧带整复法对胸腰椎骨折进行复位时,早期操作可获得更佳的复位质量16。
对于伴有创伤性胸腰段脊髓损伤的胸腰段骨折患者,尽管相关文献较少,但一项荟萃分析显示,在受伤后8小时内接受减压手术的患者神经功能有显著改善31。早期手术还可降低伴有神经损伤的胸腰段骨折患者的并发症发生率32。对于多发伤患者,胸腰段骨折的早期手术总体上是有益的33。然而,多发伤患者之间存在显著的个体差异。一项小样本研究提示,与AO分型中的B型和C型损伤相比,A型损伤从早期脊柱稳定手术中获得的益处较少34。因此,手术方案必须根据患者的具体情况和所在医疗机构的资源进行个体化制定。
微创螺钉置入的皮肤切口有三种方式:间断横切口、间断纵切口,或长正中线皮肤切口并经筋膜下置入螺钉。与横切口相比,使用纵切口作为置入部位更便于置入棒。而采用横切口时,调整置入角度更为容易,尤其适用于存在椎体旋转的患者。我们通常在置棒部位使用纵切口,其他部位则使用横切口或间断纵切口。长正中线切口虽不属于"经皮"技术,但仍保留肌肉与椎板的连接,有时用于中上胸椎骨折,因为该区域椎弓根间距过小而无法做单独切口,或在需要直接减压的情况下使用。研究表明,与传统开放手术相比,采用正中切口的肌肉分离经皮螺钉(PPS)入路在术后行走能力、手术时间、出血量及术后镇痛药物使用方面均表现出更优的结果35。
根据我们的经验,成功复位的关键步骤是将螺钉平行于终板置入。若螺钉在矢状面上呈发散状放置,则可能难以矫正腰椎前凸。此外,由于SAS在复位操作过程中会承受较大的力量,复位可能导致螺钉因应力过大而松动。尽可能使用较长的螺钉是获得良好矫正效果并防止螺钉松动的另一个关键因素。研究已证实,较长的螺钉可提供更牢固的固定36。
关于固定节段的数量,短节段固定(例如伤椎上下各固定一个节段)可以保留更多的节段活动度,可能有助于预防邻近节段疾病。然而,多项研究表明,短节段椎弓根螺钉内固定与较高的失败率相关。迄今为止,对此问题尚无统一共识37。尽管如此,中间节段螺钉(即在骨折椎体中置入的椎弓根螺钉)的应用也日益普遍。中间节段螺钉可增加内固定系统的刚度,降低其他螺钉所承受的应力,并改善临床疗效38,39。一项临床研究显示,采用六枚螺钉固定结构(包含中间节段螺钉)的患者,其失败率低于采用四枚螺钉固定结构的患者40。除非存在禁忌证(如椎弓根骨折),我们通常会考虑使用中间节段螺钉。此外,若因某些原因无法使用一个或多个中间节段螺钉,我们通常会将固定范围向上多延伸一个节段,因为脊柱下部节段通常具有更大的活动度。
该技术的另一种改良形式是椎体成形术。数十年来,已有多种技术用于填充椎体间隙,移植材料包括松质骨、羟基磷灰石(HA)棒和骨水泥。有限元模型研究表明,在骨折节段将短节段内固定联合骨水泥椎体成形术,其刚度优于单纯内固定39,41。根据我们使用SAS系统的经验,在年轻患者中,若椎体外层皮质骨附着良好,则椎体中央的骨折空腔不易发生塌陷。因此,我们不对这类患者采用椎体成形术。此外,对于老年患者,我们常将骨水泥椎体成形术与中间螺钉联合使用。另外,在骨折空腔位于上终板下方的年轻患者中,可使用HA填充缺损并支撑终板。然而,目前关于该方法的证据有限,尚需进一步研究。
胸腰椎骨折手术存在多种并发症。以下是手术相关的特定并发症及其处理方法。
螺钉置入位置不当可能导致神经损伤、医源性骨折、内固定失败以及矫形效果丧失。每一步操作均应遵循正确流程,并在透视引导下进行。如有条件,必须结合术中CT扫描与导航系统42,尤其适用于脊柱严重退变、在前后位透视下难以辨认椎弓根的患者。
在PPS手术过程中置入导丝或针头时,可能会危及大血管或其分支43,44。已有若干危及生命的病例报道。细致的术前规划和实时透视监测是预防此类风险的关键。
必须警惕意外的生命体征,例如低血压;当怀疑有主要大血管损伤时,必须立即咨询血管外科医生。已有文献报道,通过血管造影及介入放射学手段及时诊断并进行干预可取得成功治疗效果45。
医源性术中椎体骨折及复位过程中植入物断裂可能因对器械施加过大的复位力而发生。实时透视监测有助于避免对植入物或骨骼造成过度应力。若在已置入器械的节段发生骨折,可将融合节段向上或向下延伸一个节段。
对于骨质疏松症患者,应谨慎使用或避免使用创伤复位器械46。在对骨质疏松性骨骼施加复位力时,必须格外小心。低骨密度的诊断标准是双能X线吸收测定法(DXA);然而,在胸腰椎骨折手术前通常难以获得DXA扫描结果。在此类情况下,我们采用CT上椎体的Hounsfield单位值作为DXA扫描的替代指标。Hounsfield单位值分别约为<150和<110时,可分别作为骨量减少和骨质疏松症的诊断阈值47。对于严重骨质疏松的病例,应考虑替代性手术方案,例如,若后方椎体壁完整,可选择骨水泥椎体后凸成形术,或采用前后联合入路手术,以尽量减少对后方内固定器械的过度应力。
骨筋膜室综合征 可能因筋膜层上方置入固定杆位置不当而引发,进而导致深部手术部位感染(SSI)。必须在确认所有植入物均置于筋膜下之后,方可关闭切口20。一旦发生骨筋膜室综合征,应尽快实施手术减压。
SSI 可能在 PPS 固定术后发生。在关闭切口前,必须使用聚维酮碘溶液48冲洗伤口,并逐层严密缝合以预防 SSI。尽管这是一种微创外科手术,但切口不可过小。由于切口过小导致伤口过度张力而引发的皮肤坏死可能造成 SSI。此外,切口过小可能在 PPS 置入过程中导致手术巾缠绕进入伤口。一项研究表明,与未浸渍碘伏的粘性切口巾相比,含碘伏的粘性切口巾可降低术后 SSI 的发生率17。
尽管SAS固定术后患者的脊柱对线通常能较好维持,但仍可能发生继发性移位。一项系统性综述49显示,约70%的观察性研究报道了不同程度的矢状位矫正丢失或局部后凸畸形,畸形程度范围为0至64°。一项研究发现,15%的患者出现>20%的椎体高度丢失,而手术年龄>43岁以及术前躯干高度丢失>54%是术后继发性椎体高度丢失的危险因素50。
取出植入物后也可能出现后凸畸形。据报道,术前局部后凸程度较高以及术前计算机断层扫描显示椎管受累比例较高,是螺钉取出后后凸复发的危险因素51。然而,仍需进一步研究以提出有力建议,并告知患者在随访期间及植入物取出后存在畸形复发的可能性。需注意的是,对于严重的继发性移位病例,可能需要进行额外的矫正手术。
尽管该技术具有实用性,但我们的SAS技术仍存在一些局限性。首先,这种复位技术存在一定的植入物失效或医源性骨折风险,因此不建议用于严重骨质疏松患者。虽然目前仅有少数研究直接评估了骨质疏松患者在胸腰段骨折复位操作中的安全性,但大量研究已报道骨质疏松对择期脊柱内固定手术结局的负面影响52。近年来,骨水泥增强椎弓根螺钉已被用于治疗骨质疏松患者。一项小样本研究报道,使用骨水泥增强螺钉结合韧带整复技术,可有效复位骨质疏松性椎体骨折中的后移骨块53。然而,骨水泥增强所能耐受的复位力量仍不明确。此外,目前尚无针对该SAS系统应用的骨强度明确阈值。另一个问题是,在随访期间或内固定取出后可能出现矫形丢失。最近一项研究表明,初始损伤时严重的椎间盘和终板破坏与胸腰段爆裂性骨折术后矫形丢失及术后下腰痛的发生相关37。椎体、椎间盘与终板之间的相互作用机制尚未阐明,这些问题有待未来研究进一步探讨。
I.O. 收取美敦力公司的讲座费用。其他作者声明,他们对本研究中所使用的材料或方法,或本文中所述的研究结果不存在利益冲突。
我们感谢美敦力公司代表渡边雄大先生提供的植入信息,感谢 Editage 对本稿件的英文编辑和审阅,同时感谢放射科技师及所有手术人员在获取手术图像过程中提供的帮助。
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 3M Ioban 2 抗菌切口巾 | 3M | MSDS_0832279_US_EN_RDS | 含碘伏的粘性切口敷料 |
| CDH Solera Longitude II SAS | Medtronic | SAS 系统 | |
| CDH Solera Voyager FNS SAS | Medtronic | SAS 系统 | |
| DERMABOND ADVANCED 表皮皮肤粘合剂 | Ethicon Inc. | 表皮皮肤粘合胶或薄型粘性绷带 | |
| INFINITT PACS | INFINITT Healthcare Co., Ltd. | 影像归档与通信系统 | |
| Jewett 支具 | (多个制造商) | Jewett 型支具 | |
| Nforce Trauma | Medtronic | 创伤复位装置 | |
| OEC Elite | GE healthcare | 透视成像/影像增强器/C 形臂 | |
| Sacro-wide Dx | Alcare | 368-0208-0223/5 | 软性支具 |
| Steri Strips 标准皮肤闭合贴 | 3M | MSDS_1084623_US_EN_AIS | 薄型粘性绷带。 |
| 创伤器械套装 | Medtronic | 创伤复位装置 | |
| Vicryl Plus 抗菌 0 号缝线 | Ethicon Inc. | VCP587H | 抗菌可吸收多股缝合线 |
| Vicryl Plus 抗菌 2-0 号缝线 | Ethicon Inc. | VCP453H | 抗菌可吸收多股缝合线 |
| Vicryl Plus 抗菌 3-0 号缝线 | Ethicon Inc. | VCP398H | 抗菌可吸收多股缝合线 |