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【摘要】 介绍GSS器械的结构，原理并观察其临床应用效果。［方法］GSS器械由不同型号的开口椎弓根螺钉、开口椎弓根钩、连接棒、阻塞器和横向连接器等组成。在脊柱侧凸稳定区内的各脊柱节段上选择数枚开口椎弓根螺钉行连续或间断固定，通过连接棒进行连续固定，采用撑开、加压或旋转矫正的方法对畸形脊柱进行矫正。共治疗16例脊柱侧凸患者，平均年龄15.3岁。特发性侧凸11例，先天性侧凸5例；术前平均Cobb’s角为63°。16例均采用一次性手术矫正。［结果］14例患者进行了随访，最短6个月，最长4年，平均1.5年。特发性脊柱侧凸患者，手术后平均Cobb’s角为29.4°，矫正率为59.1%；先天性脊柱侧凸患者，手术后平均Cobb’s角为33.3°，矫正率为52.3%。无并发症发生。［结论］根据CD矫正器的原理设计的GSS器械，对脊柱具有撑开、加压及旋转矫正功能，适用于不同年龄脊柱侧凸患者的内固定器械，其矫正力大，且不占据椎管空间，是对脊柱侧凸治疗有效的方法。
【关键词】 脊柱侧凸 矫正装置 科手术
近年来，随着对脊柱解剖结构和生物力学研究的深入，以及对脊柱侧凸病理变化与矫正原理的再认识，脊柱侧凸的固定方式已由传统的钩-棒连接或椎板下钢丝与棒连接，逐渐改进为多个椎弓根螺钉与棒的连接形式；固定结构则由单纯的后柱固定改为三柱固定；矫正方式也由单一撑开(如Harrington器械)或侧方加压(如Luque器械)矫正变为通过脊柱三柱且同时具有撑开、侧方加压和旋转作用的合力矫正。根据CD器械的矫正原理，结合国人青少年脊柱结构的特点，经临床应用GSS器械，效果良好。
1 器械介绍
1.1 器械结构
GSS为通用脊柱内固定系统(general spine system)，由钛合金或医用不锈钢材料制成，主要部件包括（1）开口椎弓根螺钉，由6种不同直径(3 mm～6.5 mm)和长度(20 mm～50 mm)的螺钉组成。可满足不同直径椎弓根和进钉深度的需要。螺钉尾端有容纳连接棒和固定器的开口槽。(2)螺栓，拧入螺钉尾端的开口部件，通过拧紧固定器螺栓，使钉、棒固定。(3)连接棒，直径为5.5 mm、长5～40 mm的圆形棒。(4)横向连接器，由2枚连接钩和1根横连杆组成，用于两根连接棒之间的固定。
2 手术方法
经后路常规显露脊柱侧凸节段的棘突、椎板、关节突和两侧横突。根据患者年龄、脊柱结构和畸形程度，在畸形凹侧稳定区内的各脊椎节段上，选择数枚开口椎弓根螺钉行连续或间断固定，两端及弧顶处必须固定，以降低局部应力集中和增加对脊椎的矫正力。将预弯后的连接棒依次放入各椎弓根螺钉尾端的开口内，并在螺钉开口内拧入螺栓以防止连接棒脱出，但不要拧紧螺栓。
通过不同的操作方法，对畸形脊柱产生不同的矫正力。(1)旋转矫正作用：将2～3把大力钳间断固定在连接棒上，并逐渐旋转连接棒，随着棒体旋转，畸形得到矫正。对于不同侧凸类型，棒体的旋转方向也有所不同：胸段侧凸，连接棒由凸侧向凹侧旋转，即将胸椎冠状面侧凸转为矢状面后凸；腰段侧凸，连接棒由凹侧向凸侧旋转，即将腰椎的冠状面侧凸转为矢状面前凸；胸腰椎双弯时，则将连接棒向同一方向旋转(即胸椎由凸侧向凹侧旋转，同时腰椎由凹侧向凸侧旋转)，可同时矫正胸腰椎双弯畸形并部分恢复胸腰椎矢状面弯曲。(2)撑开加压作用：通过撑开或压缩各螺钉间距，对脊柱产生纵向撑开或加压作用。(3)侧方加压作用：当侧弯弧度较大时，可在侧凸弧顶区固定侧方加压杆，即将侧方加压杆有钩的一端挂在纵向连接棒上，另一端与弧顶椎弓根螺钉固定，可同时用大力钳，逐渐压缩螺钉与连接棒间距(侧方加压)，并最终将连接棒放置于螺钉开口内，由此可对侧凸产生水平矫正力。
在凹侧固定器安装及矫正完毕后，于畸形的螺栓侧安装另一组螺钉和连接棒，行加压和撑开操作，矫正完成后分别拧紧凹凸侧螺栓，并在两根连接棒之间固定1～2组横向连接器，使整个装置成为一个框架结构。
3 临床资料
16例患者，男7例，女9例；年龄4～19岁，平均15.3岁。侧凸类型：特发性侧凸11例，先天性侧凸5例。手术前侧凸Cobb’s角：特发性侧凸角45°～68°，平均57°；先天性侧凸角52°～95°，平均68°；16例患者均行一期GSS器械矫正及植骨融合术，其中12例行剃刀背切除术。
4 结果
16例脊柱侧凸患者，术前平均Cobb’s角为63°，均采用一次性手术矫正。特发性脊柱侧凸患者，手术后平均Cobb’s角为29.4°，矫正率为59.1%；先天性脊柱侧凸患者，手术后平均Cobb’s角为33.3°，矫正率为52.3%。术后未发生并发症。14例患者进行了随访，最短6个月，最长4年，平均1.5年，侧凸矫正角度无明显丢失，脊柱植骨融合良好。
典型病例：男，16岁，术前诊断特发性脊柱侧凸畸形，术前测量Cobb’s角为63°，行GSS器械矫正及植骨融合术，术后测量Cobb’s角为20°，矫正率69%(图1、2)。
5 讨论
Harrington及其各种改良器械的相继问世，为治疗脊柱侧凸提供了简单而安全的矫正方法，尤其对以冠状面畸形为主的脊柱侧凸，具有较好的矫正效果。但因其只对脊柱产生轴向撑开或加压作用，由于作用力施加在后柱、力点集中和器械本身存在的设计缺陷等，不仅脱钩和断棒率较高，造成矫正率丢失，而且还可使脊柱在矢状面上的弯曲消失，导致平背畸形。采用椎板下钢丝固定的Luque器械，虽具有矫正脊柱冠状面和矢状面畸形的功能，固定也相对牢靠，但它是通过椎板下钢丝对矫形棒施加作用力以改善脊柱畸形，因此，对椎体的抗旋转功能较差。
由于，脊柱侧凸是发生在三维空间上的结构畸形，因此，理想的矫正方法应具有同时改善脊柱在冠状面、矢状面及水平面上畸形的作用。与传统器械相比，20世纪80年代出现的CD矫正器械，通过钩、钉、棒等的联合应用对脊柱进行多节段固定，并通过对畸形脊柱施加旋转及节段撑开或加压矫正等力量改善脊柱的三维结构，从而达到矫正畸形的目的［1］。CD器械的主要内置物是椎弓根钩和椎板钩，其安放比较容易，但也存在许多不足：(1)须占据一定的椎管(椎板钩)或椎间孔(椎弓根钩)的有效空间，对脊髓或神经根构成潜在的压迫。(2)过大的矫正应力通过固定钩可导致椎板骨折，尤其对脊柱结构发育异常的患者更容易发生。(3)施加在固定钩上的旋转矫正力可使钩向椎管内侧滑移甚至脱钩，从而造成对脊髓更为严重的压迫。(4)通常，固定钩只能承受来自钩间连接棒的轴向撑开力，而侧凸的程度越轻(<60.0°)，需要的矫正撑开力越大，这是导致脱钩及椎板骨折的主要原因。虽然，采用旋转矫正法，无论脊柱侧凸程度轻重如何，均可获得相对满意的矫正效果，但固定钩在旋转矫正力的作用下，可向椎管内滑移而压迫脊髓。(5)为了使矫正力能更有效地传递到椎体上，以及更好地掌握矫正力的大小，要求固定钩或螺钉必须具备可靠的稳定性。与椎弓根螺钉相比，固定钩在受到力的作用时，可发生微动，因而可抵消一部分矫正力，致使矫正力的大小难以掌握。此外，由于脊柱的矫正力是通过固定钩或螺钉作用于各个椎体上的，其固定部位均在脊柱后柱，所承受的作用力必须通过后柱传递到整个椎体。而椎弓根螺钉因固定了脊椎三柱，所承受的力直接作用于脊椎三柱，因此可更有效地发挥对脊柱的三维矫正功能［2］。
作者采用多节段椎弓根螺钉固定技术和对脊柱施加的螺旋矫正力，不仅作用力强、固定牢靠，而且还具有对脊柱的抗旋转、节段撑开、加压和水平矫正功能，同时也降低了因固定钩安放在椎管内造成脊髓损伤的机率，尤其可避免凹侧顶椎固定钩因受固定棒作用所产生的内向的作用力导致的脱钩。
尽管胸椎椎弓根螺钉固定的技术难度较高，但如能正确掌握各节段椎弓根的形态特点，进钉部位，方向及角度，仍可选择性应用。本组患者术中无1例发生与椎弓根螺钉固定或畸形矫正有关的神经系统并发症，这与术前对椎体旋转程度进行准确评价，避免了术中对脊柱凹侧实施过大撑开力有关。由于多数出现偏差的螺钉都发生在椎弓根的外侧和上方，因此特别强调对不同侧凸顶椎的仔细观察，将有助于确定椎弓根螺钉的精确进钉部位，避免手术中损伤神经根。
采用多节段椎弓根螺钉固定有以下优点：(1)通过椎弓根螺钉可对脊柱施加更大的旋转或撑开及加压矫正力；(2)螺钉较椎板钩或椎弓根钩的固定程度更为坚强，且不占据椎管空间；(3)螺钉的着力点在椎弓根及椎体，无椎板骨折之忌；(4)降低了传统的固定钩及椎板下钢丝等所致的并发症［3］。
采用GSS器械，对大部分柔软性较好的轻中度脊柱侧凸，可通过旋转矫正法获得矫正。其矫正过程是随着预弯连接棒在螺钉尾部自转时的弹性变化，将冠状面畸形转变成矢状面后凸或前凸，因此，最佳适应证是同时存在平背或腰椎后凸的脊柱侧凸患者。对特发性胸腰椎双弯畸形的患者(KingI 型)，将预弯成“S”形的连接棒与各椎体节段的螺钉固定后，固定棒的旋转方法是从胸段畸形凸侧向凹侧旋转，同时腰段固定棒由凹侧向凸侧旋转，随着固定棒的弹性变化和脊柱的蠕变，使胸段冠状面侧凸转变为矢状面前凸，同时腰段的冠状面侧凸转变为矢状面前凸。
在正常情况下，除下胸椎外其它胸椎椎弓根横径均小于腰椎椎弓根。而脊柱侧凸发病率较高的青少年患者，由于脊柱发育异常，其螺钉的进钉点可出现变异，而且其脊柱结构在三维空间上的位置变化还可导致椎弓根及其相邻组织结构之间发生变化，这些因素均不同程度地增加了青少年脊柱侧凸患者椎弓根螺钉固定的难度［4］。为了尽可能降低螺钉固定过程中的各种组织损伤的发生率，笔者建议：(1)术前认真阅读脊柱的各个投照位置上的X线片，确定需要固定的椎弓根节段，并根据不同节段的椎弓根横径和进钉深度选择不同直径、不同长度的螺钉。(2)通过比较X线片和术中椎弓根与横突的位置关系正确选择进钉部位［5］。一般腰椎进钉点相对胸椎较易掌握。根据作者的经验，胸椎以横突根部作为螺钉进钉点较为准确，即术中咬除横突至基底部，以横突基底部椭园形截骨面上缘作为进钉标志，成功率较高。(3)注意脊柱三维结构畸形对进钉方向和角度的影响。通常术中可参照相应脊柱节段上的棘突和椎板方向调整螺钉的进钉角度及方向。(4)对先天性脊柱畸形患者，应注意椎管，椎弓根及其相邻组织是否存在结构畸形及脊髓栓系，必要时术前可行辅助CT和MR检查。
【参考文献】
［1］ Suk SI, Lee CK, Kim WJ, et al. Segmental pedicle screw fixation in the treatment of thoracic idiopathic scoliosis［J］. Spine, 1995,20：1399-1405.
［2］ 郝定均，贺宝荣，吴起宁，等.全椎弓根螺钉系统矫正特发性脊柱侧凸［J］.中国矫形外科杂志，2007，15：1601-1603.
［3］ 史亚民，侯树勋，李利，等.胸椎椎弓根螺钉固定矫治青少年脊柱侧凸［J］.中国脊柱脊髓杂志，2000，10：200-202.
［4］ 郝定均，贺宝荣，吴起宁，等.TSRH器械(脊柱侧凸固定器)的设计与临床应用［J］.中国矫形外科杂志，2006，14：16-19.
［5］ Weinstein JN, Ridevik RI, Rauschning W. Anatomic and technical considerations of pedicle screw fixation ［J］. Clin Orthop, 1992,130:479-483.
作者单位：兰州军区总医院脊柱外科，兰州 730050