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【摘要】 ［目的］ 探讨骨质疏松患者中提高椎弓根螺钉稳定性方法的临床应用效果。［方法］ 34例骨质疏松患者行椎弓根螺钉内固定术，术中采用了提高椎弓根螺钉稳定性方法。男性20例，女性14例；年龄40～71岁，平均57岁。骨质疏松按Jikei分级，初级8例，Ⅰ级11例，Ⅱ级8例，Ⅲ级7例。骨折14例，骨病20例。对初级和Ⅰ级患者，采用较粗和较长螺钉，同时结合采用螺钉与连接棒强直性连接，且有两根横向连接装置，左右、上下椎弓根螺钉分别在水平面和矢状面以较大成角置入螺钉等方法提高螺钉固定相对稳定性，共19例；对Ⅱ级和Ⅲ级患者，采用钉道使用骨水泥提高螺钉固定绝对稳定性，共15例。［结果］本组无神经血管损伤或加重，随访9～26个月，平均14个月，无螺钉断裂，仅2例螺钉松动，骨折组复位矫正丢失平均5%，融合组植骨融合率100%。［结论］骨质疏松患者中，根据骨质疏松程度采用不同的提高螺钉固定稳定性方法，可以克服螺钉松动和复位矫正丢失等并发症。
【关键词】 骨质疏松； 椎弓根螺钉； 稳定性
Improvement of pedicle screw stability in patients of osteoporosis∥YIN Qu-dong,TIAN Xiao-wu,ZHENG Zu-gen.Department of Orthopaedics,Wuxi Orthopaedic Hospital,Jiangsu 214061,China
Abstract: ［Objective］To study the clinical results of methods of improvement of pedicle screw stability in patients of osteoporosis. ［Method］Thirty-four cases of patients with osteoporosis were operated using pedicle screw and methods of improvement of pedicle screw stability were used during the operations.Of which, male 20,female 14; the mean age of 57(range 40～71).According to Jikei grading scale for osteoporosis , 8 were of early stage，11 of stageⅠ，8 of stageⅡ and 7 of stageⅢ.There were 14 cases of fractures and 20 cases of osteopathy.For patients of early stage and stageⅠ(19 cases),long and large size of pedicle screws were used,meanwhile stiff connection rod system,two cross-link devices,placement of pedicle screw with large angles in horizontal and sagital planes were applied.For patients of stageⅡ and stageⅢ(15 cases) bone cement was used to fill the pedicle hole to ensure the screw stabily.［Result］There were no neurologic and vessel injuries or aggravated as well as no breakage of screw except two cases with loosening of screw during the follow-up with the mean period of 14 months(range 9～26).The loss of correction of reduction in fractures was 5%,the rate of fusion was 100% in grafting.［Conclusion］Different methods of improvement of pedicle screw stability used in osteoporosis may avoid loosening of screw and loss of correction.
Key words：osteoporosis； pedicle screw； stability
在骨质疏松患者中应用椎弓根螺钉，易发生螺钉松动和复位矫正丢失，因此，骨质疏松被认为是椎弓根螺钉的相对禁忌证。随着退变性脊柱疾病和中老年患者中开展脊柱后路内固定手术的逐渐增多，在伴有一定程度骨质疏松患者中，如何提高椎弓根螺钉稳定性方法，使相对禁忌成为相对适应，成为临床研究课题。骨质疏松患者中提高椎弓根螺钉稳定性方法的实验研究较多，临床应用报道较少，本文报道34例治疗经验。
1 临床资料和使用方法
1.1 一般资料
1999～2007年，本文作者所在的3家医院共34例骨质疏松脊椎患者应用椎弓根螺钉内固定手术，术中采用了提高椎弓根螺钉稳定性方法。男性20例，女性14例；年龄40～71岁，平均57岁。原发性骨质疏松4例，继发老年骨质疏松30例。骨质疏松按Jikei［1］分级，初级8例，Ⅰ级11例，Ⅱ级8例，Ⅲ级7例。胸腰椎骨折14例（骨折组），骨病20例。后者包括：腰椎滑脱症9例，腰椎管狭窄症8例，腰椎退变性不稳3例。骨病和部分骨折患行椎间植骨融合共25例（融合组），骨折组中8例同时行经椎弓根椎体内植骨。3例伴神经损伤（Frankel C级1例，D级2例）。
1.2 使用方法
（1）对Jikei分级初级～Ⅰ级患者，采用较粗和较长螺钉（螺钉为直径6.0～7.0 mm，靠近椎体前方骨皮质或穿破骨皮质2 mm以内）提高螺钉固定的绝对稳定性。同时，还结合采用螺钉与连接棒强直性连接器械，且有两根横向连接装置，左右、上下椎弓根螺钉分别在水平面和矢状面以较大成角置入螺钉等方法提高螺钉固定的相对稳定性，共19例；（2）对Jikei分级Ⅱ～Ⅲ级患者，采用钉道使用骨水泥提高螺钉固定绝对稳定性15例，其中，使用骨水泥12例，使用羟基磷灰石陶瓷骨水泥（HAC）3例。
2 结果
随访9～26个月，平均14个月，无螺钉断裂，仅2例螺钉松动，骨折组复位矫正丢失平均5%，融合组植骨融合率100%，3例神经损伤者，1例由术前Frankel C级术后恢复到Frankel D级，2例由术前Frankel D级术后恢复到Frankel E级。
典型病例1：男，61岁，L1骨折脱位伴JikeiⅠ级骨质疏松。外伤后第12 d行椎弓根螺钉复位固定、椎板切除减压和横突间植骨融合术。螺钉直径6.0 mm、长度靠近椎体前方骨皮质提高螺钉固定的绝对稳定性，同时，采用螺钉与连接棒强直性连接、且有两根横向连接装置，左右、上下椎弓根螺钉分别在水平面和矢状面以非平行方向置入螺钉等方法提高螺钉固定的相对稳定性。术后随访12个月，无螺钉松动和复位矫正丢失。见图1。
典型病例2：男，67岁，L5滑脱伴JikeiⅠ级骨质疏松。行椎弓根螺钉复位固定和椎间融合术。螺钉直径6.5 mm、长度穿破椎体前方骨皮质来提高螺钉固定的绝对稳定性。术后随访15个月，已融合，无螺钉松动。见图2。
3 讨论
与椎弓根螺钉稳定性密切相关的因素是置入螺钉的质量、螺钉-骨界面和螺钉的连接，其中，关键在于螺钉-骨界面。一般认为，骨密度与螺钉稳定性呈正相关，随螺钉长度和直径的增加，螺钉-骨界面的接触面积增多，螺钉稳定性相应增加。Weinstein［2］等研究显示，螺钉60%固定力位于椎弓根内，达松质骨增加15%～20%，至前方骨皮质但未穿破时又增加16%，如穿破骨皮质则增加20%～25%的固定力。骶椎是椎弓根螺钉固定力最薄弱部位，通道长较短，约30 mm，若达前方骨皮质，可增加60%固定力，因此, 穿破脊椎（尤其是骶椎）前方骨皮质是提高螺钉稳定性有效的方法，但要控制穿破椎体前方骨皮质2 mm以内,以免损伤血管和其他组织。研究还显示，螺钉直径与长度有相互协同作用，当直径增加2 mm、长度增加10 mm，较直径增加1 mm、长度增加5 mm的稳定性明显增加［3、4］。由于椎弓根皮质骨与松质骨的非均一性，紧靠椎弓根皮质骨置入螺钉的稳定性较完全位于椎弓根松质骨内螺钉稳定性好［5、6］。殷渠东［6、7］等研究表明，当螺钉紧靠椎弓根皮质骨置入，即使有极少部分穿破椎弓根皮质，螺钉的抗拔力和扭矩并没有减少，尤其在骨质疏松中，反而较完全位于椎弓根松质骨内螺钉的稳定性好。使用较粗螺钉置入椎弓根，椎弓根会发生膨张，只要置入方向准确，不易穿破椎弓根引起神经损伤，因此，使用较粗和较长螺钉是临床上较安全、方便的提高螺钉稳定性方法［7］。
对于较严重的骨质疏松脊椎，最可靠的提高螺钉稳定性方法是钉道使用增强剂，其中，骨水泥PMMA的增强效果最好。实验研究表明，使用PMMA可立即增加螺钉95%拔出阻力，加压添加时提高196%［7、8］。Soshi［1］等在骨质疏松脊椎钉道使用骨水泥，螺钉拔出阻力增加一倍。但是， 应用PMMA存在一些弊端，如：聚合产生高热，误注或溢出对神经组织损伤，长期留置有一定毒性和致癌可能，再次取出时困难，无骨传导性，与骨组织间有一层结缔组织薄膜，长期负荷下可产生松动，可导致骨吸收和椎弓根骨折等等［7］。HAC、磷酸钙骨水泥（CPC）、复合生物陶瓷骨水泥(CBC)等增强剂的优点是有良好的生物相容性和骨传导性，在体内可缓慢降解，无毒，不产高热，这些方面优于PMMA，但它们的增加螺钉固定强度作用较PMMA差，主要并发症是溢出钉道对神经组织有损伤可能［4、7、9］。本组无神经血管损伤或损伤加重。作者体会，在增强剂应用前必须用探针探明钉道没有穿破椎弓根，同时，钉道注入增强剂时压力不要过大，这样，使用骨水泥等增强剂就较为安全。
加用骨水泥或更换较粗、较长螺钉可提高螺钉稳定性，这使螺钉稳定性的绝对性增加。另一方面，椎弓根螺钉的固定作用并不仅仅依靠单枚螺钉起作用，而是通过螺钉与棒或板的连接，即整套器械作为一个整体发挥固定作用。因此，上下和左右螺钉不同连接方式、螺钉不同方向置入也将影响整套器械中螺钉的稳定性，殷渠东等［10］将这种变化称为“螺钉稳定性的相对性变化”。生物力学试验表明：采用螺钉与连接棒强直性连接，且有横向连接装置，左右、上下螺钉分别在水平面和矢状面以较大成角置入螺钉，增加固定节段等方法可以提高骨质疏松中螺钉固定的相对稳定性［10、11］。因为，螺钉与连接杆间强直性连接的棒系统器械，加上两根横向连接装置，将整个器械连成一坚固的整体，相当于锁定钢板螺钉固定有很好的锚合力和抗拔力，同时也提高了器械的抗扭力和抗疲劳稳定性。左右、上下椎弓根螺钉分别在水平面和矢状面以较大成角置入，增加了器械中螺钉的剪切力，使螺钉具有三角稳定性，Krag、殷渠东等将之分别称为水平面和矢状面斜钉效应［10］。对于较轻的骨质疏松，张贵林［12］等报道采用较粗、较长螺钉和水平面较大成角置入螺钉的方法，可以提高螺钉固定稳定性，临床应用取得了较好效果。
Polly［5］等研究表明，同一螺钉只是在第1次置入时才有最大稳定性，若旋出后再旋入，扭矩较初次下降34%，因此，在骨质疏松患者中，螺钉务必一次性置入，不宜退出后重新置换。术中应先钻小孔，置入克氏针行C型臂X线机正侧位监测置入位置，确保位置准确后再拧入螺钉。
Soshi［1］等研究表明，对于Jikei分级初级和I级的骨质疏松脊椎，增加螺钉直径20%，可使螺钉抗拔力增加一倍，而对于Ⅱ级和Ⅲ级骨质梳松脊椎，单纯增加螺钉直径使螺钉抗拔力增加的作用不大，必须采用其他方法。作者认为，对Jikei分级初级和Ⅰ级的骨质疏松患者，采用安全、方便的使用较粗和较长螺钉来提高螺钉固定绝对稳定性，同时，结合采用螺钉与连接棒强直性连接、且有横向连接装置、左右、上下螺钉以较大成角置入螺钉等提高螺钉固定相对稳定性方法，可以克服螺钉松动和复位矫正丢失等并发症；对于Jikei分级Ⅱ级和III级骨质梳松脊椎，必须采用可靠的钉道使用增强剂方法提高螺钉固定绝对稳定性。作者按上述原则，在骨质疏松患者中采用不同方法提高椎弓根螺钉稳定性治疗34例，结果显示，该方法安全，效果良好。
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作者单位：1.江苏无锡骨科医院骨科 ；2.江苏无锡市中医院骨科 ；3.江苏苏州大学附二院骨科