周祚，李斌，黃菊英，甄亞平

1.首都醫(yī)科大學(xué) a.基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院；b.生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院；c.臨床檢驗(yàn)中心，北京100069；

2.中國(guó)人民解放軍軍事科學(xué)院 門診部，北京 100091

寰樞椎后路內(nèi)固定技術(shù)發(fā)展及其生物力學(xué)評(píng)價(jià)

周祚1a，李斌2，黃菊英1b，甄亞平1c

1.首都醫(yī)科大學(xué) a.基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院；b.生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院；c.臨床檢驗(yàn)中心，北京100069；

2.中國(guó)人民解放軍軍事科學(xué)院 門診部，北京 100091

寰樞椎脫位（Atlanto-axial Dislocation，AAD）為常見(jiàn)的上頸椎損傷，是創(chuàng)傷、退變、腫瘤、先天畸形、炎癥或手術(shù)等因素造成關(guān)節(jié)面失去正常對(duì)合關(guān)系,發(fā)生關(guān)節(jié)功能障礙或神經(jīng)壓迫的病理狀態(tài)，在臨床上十分常見(jiàn)。寰樞脫位常常會(huì)引起延、頸髓受壓，嚴(yán)重者有生命危險(xiǎn)。對(duì)于寰樞椎長(zhǎng)期脫位、牽引后不能復(fù)位、脊髓腹側(cè)和背側(cè)均受壓的患者常常采用手術(shù)治療。寰樞椎脫位的手術(shù)治療方法有經(jīng)前路、側(cè)路及后路固定。側(cè)路方法少，后路操作簡(jiǎn)單且顯露時(shí)較為容易。

在過(guò)去的幾十年中，治療寰樞脫位的后路內(nèi)固定手術(shù)方法從最初的Gallie法（1939年）和Brooks法（1978年）發(fā)展到不同時(shí)期的螺釘后路內(nèi)固定術(shù)[1]。Gallie法與Brooks法都是鋼絲內(nèi)固定技術(shù)，易損傷脊髓，且鋼絲易折斷，現(xiàn)已作為其他術(shù)式的輔助術(shù)式。經(jīng)關(guān)節(jié)螺釘固定術(shù)由Magerl于1985年首次提出，這種固定方式不再依賴于后弓，有更

寰樞椎脫位的手術(shù)治療方法有經(jīng)前路、側(cè)路及后路固定。側(cè)路方法少，后路操作簡(jiǎn)單且顯露時(shí)較為容易。隨著技術(shù)的不斷成熟，寰樞椎后路內(nèi)固定的方法也由傳統(tǒng)的Brooks法和Gallie法發(fā)展到Magerl術(shù)再進(jìn)一步到螺釘固定術(shù)。本文主要介紹寰樞椎后路內(nèi)固定的治療方法，并用生物力學(xué)因素評(píng)價(jià)各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。

寰樞脫位；鋼絲固定；螺釘固定；生物力學(xué)

1 后路內(nèi)固定傳統(tǒng)方法Brooks法和Gallie法

Brooks法[2]與Gallie[3]法均為早期的寰樞椎后路鋼絲內(nèi)固定方法，這兩種方法都需要植入骨塊，使骨更易融合。Brooks法是在寰椎后弓和樞椎椎板兩側(cè)分別穿過(guò)對(duì)折成雙股的鋼絲，在寰樞后弓和樞椎椎板間左右各置一植骨塊并用同側(cè)鋼絲固定，使寰椎后弓、髂骨塊和樞椎椎板被鋼絲固定成一個(gè)整體。Brooks法對(duì)脊柱的后柱進(jìn)行固定，其在前屈、后伸、左側(cè)彎、右側(cè)彎這4個(gè)自由度中對(duì)脊柱的限制作用尤其明顯，但是在對(duì)減少軸向旋轉(zhuǎn)與水平移動(dòng)方面則較差。Gallie法是先將鋼絲從寰椎后弓的下方穿入繞過(guò)后弓的前方從其上方穿出，再將鋼絲繞過(guò)樞椎棘突根部，并在寰椎后弓和樞椎棘突之間固定一植骨塊。生物力學(xué)數(shù)據(jù)顯示，Galiie法在固定強(qiáng)度方面明顯低于Brooks法，重點(diǎn)體現(xiàn)在減少軸向旋轉(zhuǎn)方面。Gallie法仍需要其他固定裝置來(lái)輔助固定，并且其骨不融合率很高[4]。

后路鋼絲內(nèi)固定法的使用主要依靠后弓和植骨的完整性，而鋼絲不能對(duì)寰樞椎提供足夠的穩(wěn)定性。后路內(nèi)固定法的不足還有骨不融合率偏高。不僅如此，鋼絲經(jīng)過(guò)椎管可能會(huì)損傷脊髓，尤其是在椎管狹窄時(shí)。臨床使用Gallie法時(shí)可能造成寰椎后移，這可能是鋼絲繞過(guò)寰椎后弓的前方從上方穿出所致，另外脊髓會(huì)受到齒突游離小骨的壓迫；當(dāng)臨床使用Brooks法時(shí)，經(jīng)椎板下穿鋼絲對(duì)脊髓造成損害的潛在可能性更大。所以目前這兩種手術(shù)方法的單獨(dú)使用并不多，多是與其他輔助工具一起使用。

2 螺釘固定術(shù)及其生物力學(xué)評(píng)價(jià)參數(shù)

2.1 Magerl術(shù)

1985年Magerl[5]等人提出由后正中入路、經(jīng)寰樞椎側(cè)塊關(guān)節(jié)螺釘固定融合術(shù)。Magerl術(shù)并不依賴于后弓的完整性[6]，可以治療Brooks法與Gallie法的禁忌癥，解決了被迫行枕頸融合的難題。Magerl術(shù)對(duì)于技術(shù)的要求很高[7]，需要醫(yī)生熟練掌握局部解剖。Magerl術(shù)易引發(fā)嚴(yán)重的并發(fā)癥，例如螺釘損傷椎動(dòng)脈或者誤入椎管。此種手術(shù)方法一度被認(rèn)為必須在寰樞椎完全復(fù)位時(shí)才能進(jìn)行。

大量的生物力學(xué)數(shù)據(jù)[8-12]表明，Magerl術(shù)與后路內(nèi)固定傳統(tǒng)方法（Brooks法、Gallie法）相比具有更好的穩(wěn)定性以及術(shù)后融合率。Magerl提出的經(jīng)關(guān)節(jié)螺釘固定對(duì)軸向旋轉(zhuǎn)、左右側(cè)彎的穩(wěn)定作用最佳，此種方法的抗旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度較傳統(tǒng)后路內(nèi)固定方法增強(qiáng)很多。但經(jīng)關(guān)節(jié)螺釘在前屈和后伸這兩個(gè)自由度的穩(wěn)定度與Brooks法與Gallie法并無(wú)明顯差別[13-14]。

孔慶毅等[15]用20例正常成人尸體的寰樞椎標(biāo)本進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，結(jié)果顯示：寰椎向前移動(dòng)（8.93±4.17）mm是滿足Magerl術(shù)釘?shù)酪蟮淖畲竺撐怀潭?。根?jù)結(jié)果可知，利用Magerl術(shù)治療寰樞脫位時(shí)可以允許患者有一定程度的寰樞椎向前脫位。

目前，經(jīng)關(guān)節(jié)螺釘固定也聯(lián)合Brooks進(jìn)行治療。生物力學(xué)研究表明這種方法可以提供三點(diǎn)固定從而使穩(wěn)定性最優(yōu)[16]，但學(xué)者們認(rèn)為這可能會(huì)使并發(fā)癥增加，而且雙側(cè)螺釘已經(jīng)能提供足夠的穩(wěn)定性[17]，所以這種手術(shù)方法并沒(méi)有必要進(jìn)行使用。

2.2 側(cè)塊螺釘與椎弓根螺釘固定

后路側(cè)塊螺釘與椎弓根螺釘固定是近年來(lái)國(guó)內(nèi)新開(kāi)展的手術(shù)方法，它并不是Brooks法、Gallie法以及Magerl法的代替而是它們的補(bǔ)充。

2.2.1 寰椎側(cè)塊螺釘與寰椎椎弓根螺釘固定

寰椎側(cè)塊螺釘與寰椎椎弓根螺釘固定在生物力學(xué)穩(wěn)定性方面，與Magerl術(shù)相當(dāng)，但解決了Magerl術(shù)的局限性：①損傷樞椎峽部椎動(dòng)脈的風(fēng)險(xiǎn)降低；②使用時(shí)寰樞椎不需要達(dá)到良好復(fù)位；③對(duì)于肥胖和頸胸段后突畸形的患者入釘更容易。寰椎側(cè)塊螺釘固定由Goel[18-24]提出，其入釘點(diǎn)是寰椎后弓下側(cè)塊后面的中點(diǎn)；寰椎椎弓根螺釘固定由Resnick[25-26]提出，其入釘點(diǎn)位于寰椎后弓。寰椎側(cè)塊螺釘最大的優(yōu)點(diǎn)是由于釘?shù)琅c椎動(dòng)脈相隔較遠(yuǎn)而損傷機(jī)會(huì)小，缺點(diǎn)則是易造成靜脈出血。寰椎椎弓根螺釘?shù)膬?yōu)點(diǎn)在于出血幾率小且釘?shù)栏L(zhǎng)，具有更好的生物力學(xué)穩(wěn)定性。

2.2.2 樞椎側(cè)塊螺釘與樞椎椎弓根螺釘固定

馬向陽(yáng)等[27]利用12具新鮮尸體的樞椎標(biāo)本對(duì)不同螺釘固定方法的抗拔出力大小進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明樞椎雙皮質(zhì)椎弓根抗拔出力明顯大于單皮質(zhì)椎弓根；樞椎椎弓根單皮質(zhì)抗拔出力與側(cè)塊雙皮質(zhì)抗拔出力相近，樞椎單皮質(zhì)側(cè)塊螺釘抗拔出力最小。利用樞椎椎弓根螺釘固定術(shù)進(jìn)行臨床治療時(shí)，一般選用樞椎單皮質(zhì)椎弓根螺釘。進(jìn)行樞椎側(cè)塊螺釘固定臨床治療時(shí)，則不宜用樞椎單皮質(zhì)側(cè)塊螺釘。另外，樞椎側(cè)塊螺釘還可作為樞椎椎弓根螺釘?shù)难a(bǔ)充固定方式。

樞椎椎弓根螺釘固定時(shí)，會(huì)因?yàn)樽祫?dòng)脈變形等使椎動(dòng)脈損傷的危險(xiǎn)增加。學(xué)者們表示，大約有20％的人無(wú)法進(jìn)行樞椎椎弓根固定[28-31]。樞椎側(cè)塊螺釘可以有效地避開(kāi)樞椎峽部，所以比樞椎椎弓根螺釘固定具有更大的適用范圍。

2.2.3 寰樞椎椎弓根螺釘固定

馬向陽(yáng)[32]、Lapsiwala[33]對(duì)利用不同固定方法時(shí)寰樞各個(gè)節(jié)段各個(gè)自由度上的運(yùn)動(dòng)范圍進(jìn)行測(cè)量，結(jié)果表明Magerl螺釘聯(lián)合Brooks鋼絲固定方法無(wú)論在前后屈伸、左右側(cè)彎以及軸向彎曲時(shí)都具有最強(qiáng)的固定強(qiáng)度；C1-2抗前后屈伸與左右側(cè)彎的能力都弱于Magerl螺釘，而在抗旋轉(zhuǎn)時(shí)優(yōu)于Magerl螺釘；C1-2與Brooks法相比，除抗前后屈伸外，都比Brooks法的性能更好。綜合生物力學(xué)數(shù)據(jù)[34]來(lái)看，寰樞椎椎弓根固定與Magerl術(shù)在生物力學(xué)穩(wěn)定性方面相似，在旋轉(zhuǎn)固定強(qiáng)度上優(yōu)于寰椎側(cè)塊螺釘。

2.3 生物力學(xué)評(píng)價(jià)參數(shù)

導(dǎo)致寰樞椎螺釘后路內(nèi)固定失敗的主要因素是螺釘?shù)乃蓜?dòng)和脫出，而這一原因則主要與螺釘?shù)陌纬隽τ嘘P(guān)。在生物力學(xué)試驗(yàn)中，一般以軸向拔出力作為評(píng)定螺釘把持強(qiáng)度的指標(biāo)。軸向拔出力與螺釘?shù)脑O(shè)計(jì)、直徑、置入強(qiáng)度和角度以及骨密度等因素有關(guān)[35]。螺釘外徑越大，深度越大，釘?shù)篱L(zhǎng)度越大，骨密度越大，拔出力越大。將螺釘設(shè)計(jì)成錐形或者有外錐螺紋也可增大拔出力，使螺釘不易松動(dòng)或脫出。例如，椎弓根螺釘?shù)尼數(shù)榔鹗疾恐車べ|(zhì)骨較多，骨密度較大，其拔出力與側(cè)塊部分相比更大，故椎弓根螺釘只需要單層皮質(zhì)骨進(jìn)釘，而側(cè)塊螺釘則需要雙層皮質(zhì)骨進(jìn)釘。

另外，在對(duì)寰樞椎螺釘內(nèi)固定術(shù)進(jìn)行生物力學(xué)評(píng)價(jià)時(shí)，還應(yīng)考慮相同載荷下前屈、后伸、左右平移以及左右旋轉(zhuǎn)這6個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)范圍[36]，以比較各種手術(shù)方法在生物力學(xué)穩(wěn)定性方面的優(yōu)劣。

3 結(jié)論

以上所提的手術(shù)方法都具有各自的特點(diǎn)，同時(shí)也都在臨床上有著廣泛的應(yīng)用。Brooks法與Gallie法這兩種后路鋼絲內(nèi)固定法操作十分簡(jiǎn)單卻都要求后弓與植骨的完整性，融合率低，現(xiàn)在已不單獨(dú)使用，需要其他工具進(jìn)行輔助。Brooks法與Gallie法用于可復(fù)性的寰樞椎脫位或不穩(wěn)。Magerl術(shù)不依賴于后弓的完整性，可以治療Brooks法與Gallie法的禁忌癥。經(jīng)關(guān)節(jié)螺釘固定有著更好的穩(wěn)定性和融合率，但是操作難度較大，需要術(shù)者熟悉局部解剖，并且螺釘可能損傷椎動(dòng)脈。Magerl術(shù)需寰樞椎良好復(fù)位，并不適用于肥胖以及頸胸段后突畸形的患者。寰椎側(cè)塊螺釘與椎弓根螺釘固定改善了Magerl術(shù)的局限性，但寰椎側(cè)塊螺釘易造成靜脈出血以及傷害C2靜脈叢。樞椎椎弓根螺釘固定則會(huì)因?yàn)樽祫?dòng)脈變形而造成其損傷，且有部分人并不能進(jìn)行樞椎椎弓根固定。樞椎椎弓根螺釘固定適用于枕頸部、頸椎后路穩(wěn)定性的重建，治療Hangman骨折。寰樞椎椎弓根螺釘固定為患者提供了一種更好的內(nèi)固定手術(shù)方法，但是其操作復(fù)雜，進(jìn)行手術(shù)時(shí)也需要術(shù)者有足夠的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)。

這些手術(shù)方法為治療寰樞椎脫位及失穩(wěn)提供了很多的選擇，但是對(duì)于治療方法的選擇則應(yīng)該根據(jù)患者患處的解剖學(xué)特點(diǎn)、寰樞椎后弓是否完整、寰樞椎是否良好復(fù)位、各種手術(shù)方法的適應(yīng)癥和禁忌癥以及術(shù)者的技術(shù)與經(jīng)驗(yàn)來(lái)考量。

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Development and Biomechanical Assessment of Posterior Atlanto-Axial Fixation

ZHOU Zuo1a, LI Bin2, HUANG Ju-ying1b, ZHEN Ya-ping1c
1. a. Basic Medicine College；b. School of Biomedical Engineering；c. Clinical Laboratory Center, Capital M edical University, Beijing 100069, China；2. Academy of M ilitary Science of the Chinese People’s Liberation Army, Beijing 100091, China

The surgical treatment of AAD can be through anterior, lateral and posterior to moor the vertebra. It is easy to have an operation through the posterior and expose. As the technology becomes more and more mature, the posterior atlanto-axial fixation has developed from Brooks and Gallie to Margerl and even to screw fixation now. The passage is going to talk about the posterior atlanto-axial fixation and use Biomechanical factor to value the advantages and disadvantages of them.

atlanto-axial dislocation；w ire lock；screw fixation；biomechanics

R687.3

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2015.11.020

1674-1633（2015）11-0065-03好的穩(wěn)定性和術(shù)后融合率。而側(cè)塊螺釘以及椎弓根螺釘固定方式并不是以上術(shù)式的替代而是補(bǔ)充。

2015-06-24

2015-07-21

甄亞平，主管技師。

通訊作者郵箱：zhenyaping@sina．com

本文作者：黃菊英，生物力學(xué)與康復(fù)工程學(xué)學(xué)系副教授。

作者郵箱：huangjy@ccmu．edu．cn