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胸腰椎皮质骨螺钉技术的研究进展

发布时间:2022-08-29 06:29:57 来源:火狐体育新地址 作者:火狐体育手机进入

内容简介:  。经皮椎体成形术或经皮椎体后凸成形术可以显著缓解疼痛并改善脊柱活动功能。但仍有一部分脊柱骨折患者需行内固定治疗,由于患者骨密度低,螺钉易发生松动、拔出或者移位等情况,因此如何提高螺钉把持力和降低术后螺钉松动率成为近年来广泛关注的热点话题,目前皮质骨螺钉技术被证明是治疗骨质疏松性椎体压缩骨折的有效方法之一,其特殊的进钉点和进钉方式使皮质骨对螺钉的把持力更强,术后螺钉松动率更低,而且还具有创伤小的优点,符合现代的微创理念。笔者就皮质骨螺钉技术的研究进展作一综述,报道如下。  皮质骨螺钉技术的定义 传统的椎弓根钉技术已逐渐成熟,其置钉方...

  。经皮椎体成形术或经皮椎体后凸成形术可以显著缓解疼痛并改善脊柱活动功能。但仍有一部分脊柱骨折患者需行内固定治疗,由于患者骨密度低,螺钉易发生松动、拔出或者移位等情况,因此如何提高螺钉把持力和降低术后螺钉松动率成为近年来广泛关注的热点话题,目前皮质骨螺钉技术被证明是治疗骨质疏松性椎体压缩骨折的有效方法之一,其特殊的进钉点和进钉方式使皮质骨对螺钉的把持力更强,术后螺钉松动率更低,而且还具有创伤小的优点,符合现代的微创理念。笔者就皮质骨螺钉技术的研究进展作一综述,报道如下。

  皮质骨螺钉技术的定义 传统的椎弓根钉技术已逐渐成熟,其置钉方法是利用椎弓根长轴作为钉道,经椎弓根由外向内,初始置入点在横突和小关节侧壁的交界处。但传统椎弓根钉技术在治疗胸腰椎退行性疾病合并骨质疏松症时疗效不佳,术后螺钉易脱落。针对这一问题,Santoni等于2009年率先提出皮质骨螺钉技术,其是一种可用于腰椎融合手术的新型椎弓根钉置钉技术,其钉道方向不同于传统的椎弓根技术,通过增加与皮质骨的接触面积和在皮质骨内的长度,使皮质骨对螺钉把持力更强。

  皮质骨螺钉种类 目前皮质骨螺钉推广时间较短,螺钉形态、种类有待发展,主要都为长度短、直径小而螺纹更紧密的皮质螺钉,且皮质骨螺钉之间一般只有长度和宽度差异,临床对于最佳螺钉尺寸和螺钉路径的选择没有达到共识。有学者认为螺钉长度25.0~35.0mm、直径4.5~5.5mm具有良好的把持力,但也有学者认为相同情况下,螺钉直径越大,其抗拔出力和稳固性更高,最理想的腰椎皮质骨螺钉大小应为长度在35.0mm以上,直径在5.5mm以上。虽然临床对于螺钉大小的选择观点不同,但笔者认为在螺钉固定能力和把持力方面,螺钉在椎体内与椎体的接触面积大小和长度比其本身的直径更为重要。此外,应注意在确定钉道攻丝时应尽可能使钉道符合螺钉直径,避免在置钉过程中由于暴力导致峡部骨折。

  皮质骨螺钉的置钉方法 临床上皮质骨螺钉置钉主要有两种方法,一是皮质骨螺钉在偏内下方进钉,进钉方向为由内侧向外侧,在矢状面上由尾侧向头侧置入,此方法实现了椎弓根的背侧、后内侧、前外侧及椎体的边缘区域的骨皮质与螺钉的四点固定,但由于此方法是在下关节突末端附近进钉,若在一些椎间融合手术中关节已被破坏,则易发生松动侧滑,对椎管或神经根造成损害。Iwatsuki等对进钉方式进行了改良,提出了峡部引导的皮质骨螺钉新型置钉技术,此技术定位在峡部外侧缘向内3mm的点,以侧位影像学资料中椎间孔上缘作为螺钉置入的参考点,左侧椎弓根5点钟方向进钉,右侧椎弓根7点钟方向进钉,此方法理论上可以避免神经根损伤和螺钉误置入椎管的情况。

  生物力学研究的相关评价指标 螺钉内固定系统需在符合骨钉生物学效能的基础上进行脊柱的三柱固定,而轴向拔出力和置入扭矩是评价钉骨螺钉界面效能的常用指标。轴向拔出力通常是评价骨与螺钉固定程度和螺钉稳定性的重要指标;置入扭矩主要是由骨钉界面的剪切力和摩擦力产生,是螺钉进入骨的旋动扭矩。骨密度是用来评价骨质疏松程度的有效指标,而对于骨质疏松症,脊柱骨密度的降低主要发生在松质骨,而对皮质骨的影响较小,这一特点也导致依靠常规松质骨来达到固定的传统椎弓根钉在术后易发生松动和滑脱,而通过皮质骨固定的皮质骨螺钉技术减少甚至避免了此类情况的发生。

  生物力学特性研究方法 在对轴向拔出力和置入扭矩进行测量时主要用到的仪器工具有螺丝刀、扭矩计和称重传感器等。一般在测量轴向拔出力之前进行置入扭矩的测量,测量方式为使用螺丝刀置入螺钉并连接扭矩计,以测量置入过程中的扭矩。在测量轴向拔出力的过程中主要使用螺丝刀将螺钉连接到称重传感器,将固定椎体的夹具紧紧安装到固定装置上,以使螺钉的长轴与拔出闸板同轴,以一定的拔出速度进行轴向拉拔试验,直至螺钉拔出一定长度后停止记录,收集相关数据,得到拉拔载荷。

  生物力学研究实验 Santoni等在新鲜人类尸体的L1~5节段上进行生物力学试验,结果表明皮质骨螺钉在抗拔出力上较传统的椎弓根钉高30%。Matsukawa等则发现皮质骨螺钉的置入扭矩是普通螺钉的3倍。Li等通过研究证明皮质骨螺钉和传统椎弓根钉的置入扭矩和拉拔荷载具有明显差异。Grigoryan等使用循环加载和拔出试验评估骶骨终板穿透螺钉的生物力学性能,结果显示其较传统螺钉在防松动方面更有优势,并且具有更高的拔出力。上述研究都证实了皮质骨螺钉相比于椎弓根钉在抗拔出力和置入扭矩等力学性能方面具有显著优势。针对皮质骨螺钉的轴向拔出力的生物力学特性,Ueno等在猪腰椎标本上进行试验,发现皮质螺钉虽然可提高固定强度,但未显著增加轴向拔出力。笔者认为得出不同结论可能与选取的标本特性和螺钉长度、直径的差异有关。皮质骨螺钉的生物力学特性还需要未来进行更多的、大样本的研究。

  皮质骨螺钉在上胸椎手术中的应用 Obeidat等率先指出了皮质骨螺钉在上胸椎手术中应用的可行性,虽然上胸椎手术最佳入路没有达成共识,但其根据上胸椎的结构特点对Matsukawa等提出的最佳入口点进行了修改以保证达到最佳的手术效果,结果证明与传统椎弓根钉内固定相比,皮质骨螺钉技术创伤更小、安全性更高。

  皮质骨螺钉在下胸椎手术中的应用 Matsukawa等在下胸椎使用皮质骨螺钉技术,其进钉点位于椎弓根投影6点钟位置,钉尾朝向椎弓根12点方向,进钉点是上关节突外侧2/3和横突下缘的交点,钉道在矢状面上与前上终板成一定角度,在横断面垂直向前不内聚,该轨迹可最大限度地与骨骼结合,在椎板外侧部分、椎弓根下部、椎体后外侧部分的皮质骨和具有较高骨密度的终板下皮质骨之间获得四点配合,这种自下而上的平行置钉方式被证实不仅增强了骨螺钉界面强度,还避免了神经血管损伤。最近Xuan等改进了Matsukawa等提出的方案,其认为原始腰椎皮质骨螺钉在横截面上是一条侧向路径,而Matsuka⁃wa的技术在横截面上没有横向角度,这可能增加脊髓损伤的风险。而Xuan等沿着椎弓根的尾端部分在下胸椎中通过椎弓根或椎弓根肋骨单元进行皮质骨螺钉固定,在矢状方向上有一条尾端翼路径,在横截面上有一条侧向路径,该方法能有效降低再骨折率。

  皮质骨螺钉在腰椎手术中的应用 皮质骨螺钉在腰椎手术中的应用已逐渐成熟,主要包括双轨迹螺钉技术、中线腰椎融合技术、混合置钉技术、经皮皮质骨螺钉轨迹技术。

  双轨迹螺钉技术双轨迹螺钉技术即在每侧椎弓根内同时置入1枚皮质骨螺钉和1枚椎弓根钉。由于要给传统椎弓根钉提供空间,此处皮质骨螺钉置入点处于高于正常皮质骨螺钉置钉点的椎弓根侧,而椎弓根钉的入口点和置入方法与普通螺钉相同,用Lenke探针刻出螺钉孔后置入螺钉。此技术被证明在进行后路融合治疗后,矫正效果明显。该方法目前被认为比单螺钉固定更稳定,适用于合并骨质疏松症、不稳定脊柱骨折、肥胖、邻近椎体病变的患者。

  中线腰椎融合技术中线腰椎融合技术包括后路中线入路手术、微创椎板切除和皮质骨螺钉固定,虽然传统的皮质骨螺钉技术已被认为是微创技术,但是术中仍需要进行额外的减压和骨移植,后路中线入路使减压和融合在同一区域内进行,减少了手术相关损伤。

  混合置钉技术由于皮质骨螺钉技术有独特的进钉点和进钉方式,因此Takata等提出了皮质骨螺钉技术和传统椎弓根技术相结合的手术方案,即上一节段使用皮质骨螺钉技术,下一节段使用传统椎弓根钉技术,联合应用后有利于发挥出两种技术各自的优势。

  经皮皮质骨螺钉轨迹技术传统皮质骨螺钉技术在置钉时常需将两侧的椎旁肌从棘突上分离,增加了手术创伤和术后椎旁肌萎缩的概率。因此,Orita等提出了经皮皮质骨螺钉轨迹技术,其对部分手术器械进行了修改,使用自制的针筒型扩张器对扩展器进行了替代,在C型臂X线机的引导下精确地将皮质骨螺钉置入,取得了良好疗效,其发现该技术还可以与其他微创技术联合应用。Chang等在既往研究的基础上提出了皮质骨螺钉动态固定方法,这种动态固定系统使用弹性垫片和绳索替代了传统仪器结构中的刚性钛杆,使医师仅通过一个小皮肤切口就可以实现椎板切除和螺钉系统的动态稳定,并且还可以保证骨螺钉界面的坚固性。

  皮质骨螺钉在骶椎的应用 皮质骨螺钉技术在骶椎手术中的应用尚处于起步阶段。Matsukawa等提出S1皮质骨螺钉技术,此技术入口点位于S1上关节突中心与L5下关节突最下缘下方约3mm处的交界处。置钉轨迹在轴面上直接向前不会聚,在矢状面上成一定角度,穿过骶骨终板的中部,这样不仅可以达到螺钉的高稳定,还具有以下3点优势:①螺钉头的排列与腰椎皮质骨螺钉相匹配;②探查或攻丝时骶骨终板的穿透以及螺钉尖端突出到椎间盘空间,不会增加血管损伤的风险;③与传统技术相比,通过内侧起始点以直线向前的位置置入螺钉可以减少肌肉剥离。有学者比较了S1皮质骨螺钉技术和S1椎弓根钉技术,发现皮质骨螺钉的HU值显著高于椎弓根钉,这也凸显了在骶椎治疗方面皮质骨螺钉在生物力学和影像学上的优势。Matsukawa等提出了骶翼髂骨螺钉和皮质骨螺钉联合应用于腰骶部固定的优越性,此项技术被认为可在小创伤下保证良好的固定效果。目前临床中皮质骨螺钉技术应用于骶椎手术中的报道较少,该技术在骶椎手术中是否具有普及性还有待进一步研究。

  皮质骨螺钉技术已得到多年发展,赵世新等认为皮质骨螺钉技术在临床应用中表现出了更好的围手术期效果,包括较少的术中出血量、住院时间和手术时间。此后多项临床研究也发现皮质骨螺钉技术在减轻术后疼痛、降低骨折复发率等方面具有优势。Hu等指出皮质骨螺钉不仅能增强螺钉的拔出强度和稳定性,因为其更内侧的进钉点和外上斜置避免了大范围的肌肉破坏和组织回缩,创伤小,能显著减少术中出血量、缩短手术时间、减小手术切口,基于此,笔者认为对于背部软组织肥厚者,皮质骨螺钉技术可作为首选。Ro⁃driguez等通过皮质骨螺钉置入进行减压融合治疗,结果显示皮质骨螺钉置入较传统椎弓根钉手术缩短了手术时间、减少了出血量,术后症状显著改善。熊小春等发现皮质骨螺钉技术在术后恢复时间、疼痛评分和脊柱功能障碍评分方面具有优势。

  为了减少手术并发症,提高置钉精确率和患者生活质量,近年来出现了特定的模板引导系统和机器人辅助技术,模板引导系统缩短了螺钉沿正确轨迹进入所需的时间,在置钉准确性方面有显著优势。陈豪杰等指出机器人辅助皮质骨轨迹螺钉内固定治疗腰椎退行性疾病可获得满意的置钉精确度,手术创伤较小,上关节突侵犯率较低。但Marcus等则提出机器人辅助置钉并未获得更高的置钉准确性,笔者认为这可能与医师操作熟练程度、荟萃分析产生的选择偏倚等有关。由于模板引导系统和机器人辅助技术发展时间较短,临床应用效果未知,具体结论还需大样本的前瞻性研究来进一步验证。

  自皮质骨螺钉技术被提出以来得到了广泛的应用,但其也存在诸多不足:①手术依赖多平面透视,会增加术中透视时间;②置钉时可能出现选择螺钉的直径大于椎弓根的直径,导致骨折;③皮质骨螺钉技术发展时间尚短,一些医师还具有技术操作上的障碍,术前要制定相关手术方案,包括入钉点的选择、螺钉尺寸、入钉的方向等,步骤较为繁琐;④皮质骨螺钉置入难度较大,螺钉穿透骨皮质极易损伤上位神经根,且皮质骨螺钉长度短,会增加断钉的风险;⑤术后可出现椎间融合器椎体终板周围囊肿和骨延迟愈合的情况。此外,由于目前临床上对皮质骨螺钉的应用还局限在腰椎、下胸椎和骶椎,在上胸椎和颈椎实施皮质骨螺钉技术的报道较少,此领域还有待进一步探究。

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