陜西中醫(yī)學院(咸陽 712046) 崔永勝 綜述 周勁松 審校

腰骶段脊柱內(nèi)固定材料及內(nèi)固定方式研究進展*

陜西中醫(yī)學院(咸陽 712046) 崔永勝 綜述 周勁松▲審校

目的：探討治療腰骶段疾病脊柱內(nèi)固定材料及內(nèi)固定方式。方法：收集近年來骨類損傷、缺如等疾病治療的相關文獻，對骨科內(nèi)固定材料、骨折后內(nèi)固定方式的最新研究進展加以歸納，并選擇其中比較經(jīng)典和較新的內(nèi)固定材料和技術加以詳細講解，分析其各自適應范圍和不足，以期從固定材料選擇和固定方式兩個角度，探尋腰骶段破壞、缺如等脊柱疾病的治療新思路，為改善此類疾病的手術治療提供一定的借鑒和參考。結果：從固定材料選擇和固定方式兩個角度出發(fā)，探尋了腰骶段破壞、缺如等脊柱疾病的治療新思路，為改善此類疾病的手術治療提供了借鑒和參考。結論：具有優(yōu)秀性能的復合型可生物降解醫(yī)用材料可以作為骶椎體缺如、破壞治療內(nèi)固定材料的主要選擇，堅強內(nèi)固定作為首選治療方式。

由于人體具有特殊的骨架中脊柱的腰骶部解剖結構,活動頻繁的腰椎與幾乎無活動度的骶椎的有機結合,可以在一定程度上具有較好的橋接作用[1,2]。當椎間盤退變或是椎體骨質(zhì)遭到破壞后,會導致疼痛及相關功能障礙，嚴重影響了人們工作與生活。骶段疾病目前的治療，多遵循骨折解剖復位、保護骨折端與軟組織血液供應、盡早進行關節(jié)活動的堅強內(nèi)固定為基礎來進行。堅強內(nèi)固定可降低肌肉萎縮、關節(jié)僵硬等術后并發(fā)癥的發(fā)生率[3]，但術后導致的骨質(zhì)疏松、骨不愈合等并發(fā)癥無法避免[4]，因此，內(nèi)固定材料及選擇的具體方式是衡量治療效果的關鍵因素，但在這方面國內(nèi)外仍有一些爭議，現(xiàn)對國內(nèi)外近幾年骨破壞、缺如等疾病的內(nèi)固定材料與脊椎內(nèi)固定方式進行綜述，以期為腰骶段脊柱疾病的治療提供一定的借鑒和參考。

1 內(nèi)固定材料選擇 金屬材料具有良好的力學性能，可進行早期的堅強固定，此外該材料療效可靠，價格實惠，因此廣泛用于臨床骨科內(nèi)固定，但金屬內(nèi)固定材料彈性模量較人體致密骨高(約數(shù)十倍之多)，加上力學性能改變不顯著，容易出現(xiàn)“應力遮擋效應”，可導致骨質(zhì)疏松或自身骨退化，且由于部分金屬材質(zhì)蝕損原因[5]，金屬離子滲入組織，可能產(chǎn)生對人體一些不利的作用，故目前亟待發(fā)展具備優(yōu)良特性的金屬材料和開發(fā)性能更好的替代材料,下面對近年來使用較多的金屬材料和可替代材料進行一定的歸納。

1.1 金屬材料

1.1.1 醫(yī)用不銹鋼：醫(yī)用不銹鋼根據(jù)組織結構可分為:①馬氏體不銹鋼; ②沉淀硬化型不銹鋼; ③鐵素體不銹鋼; ④奧氏體不銹鋼[6]4 類。目前在臨床上常用的醫(yī)用不銹鋼材料以奧氏體不銹鋼為主[7]，此類材質(zhì)多以奧氏體不銹鋼為基礎加入其它元素，使材質(zhì)得到一定性能的改善[8]；另有學者嘗試用表面改性來改善不銹鋼材質(zhì)性能，如Dong等[9]通過將銅及其過飽和相位綜合到一起，得到了具備抗菌性能的不銹鋼材料，且改材質(zhì)與常規(guī)涂層相比殺菌速度和持久性均有一定提升； Lim 等[10]利用微弧氧化技術制備了含鈦電子束涂層不銹鋼材料，該材質(zhì)不僅具有較好的組織相容性，促進成骨細胞的增殖與遷移以及減少有害顆粒的釋放等特點。醫(yī)不銹鋼材質(zhì)中，目前臨床應用較多的是型號為316L、317等不銹鋼牌號的奧氏體材料[7]，由于該材料具有良好的惰性、較強的耐蝕性，已成為國際公認的外科植入體首選材料。對于新型醫(yī)用材料的開發(fā)，可以從[11]：①控制成本；②提高耐腐蝕性能；③改善生物相容性三個方面來進行。

1.1.2 鈦合金：鈦合金具有巨大的強度、較強的耐腐蝕性以及優(yōu)越的生物相容性性能，其作為一種新型醫(yī)用人體植入材料已廣泛應用于骨科疾病的內(nèi)固定治療[12～14]。雖然醫(yī)用鈦合金的近年來的發(fā)展迅速，但是在臨床上早期的鈦-鋁-釩合金仍然是骨科手術中應用最廣的材料[15～17]，主要原因是：新興的鈦合金在耐腐蝕性、耐磨性以及力學相容性等方面尚存在一定的問題，并且造價成本較高，最重要的是且術后長期安全性評價實驗未經(jīng)大量統(tǒng)計分析[18]。因此，研究人員需要從加強對鈦合金表面改性等相關處理技術方面進行深入研究，進而提高鈦合金的綜合性能，對鈦合金長期植入體內(nèi)的生物體安全性評價方面深入探究。

1.1.3 鉭、鈮金屬：鉭和鈮具有高熔點、強度大、抗磨損、耐腐蝕強等特殊的性質(zhì)，讓此類金屬在骨科臨床領域應用材料研究方面廣受關注，其生物相容性好、孔隙率高、彈性模量與正常骨相似等特性，使其在脊柱融合、人工關節(jié)等領域應用廣泛，尤其是早期股骨頭壞死的治療方面，它取得了令人矚目的效果[19]。

1.2 可降解材料 隨著自身骨制的改變和植入時間的延長植入的骨質(zhì)材料強度和剛度會逐漸衰減，因此，制成高強度的骨內(nèi)固定材料，能實現(xiàn)骨折早期堅強固定，消除應力遮擋，且無需取出等優(yōu)點[20]。以下我們從天然和合成兩個角度，來分析目前主流的醫(yī)用可降解材料。

1.2.1 天然可降解材料：源于動植物或者人體內(nèi)天然存在的大分子被稱為天然可降解高分子骨內(nèi)固定材料，例如：甲殼素，蝦殼之中較多，是一種線型多糖，由于生物相容性好、可降解、力學性能好，故常用于縫合釘、內(nèi)植骨釘?shù)炔牧蟍21]；此外，由于膠原是哺乳動物組織如骨、韌帶以及皮膚的主要成分，并且具有高抗張強度、彈性好等特性，被作為局部骨內(nèi)固定材料用于臨床骨科[22]。

1.2.2 合成可降解材料：隨著增強聚L乳酸可的產(chǎn)生以及在治療臨床骨折取得可人的效果后，吸收性骨內(nèi)固定復合材料的合成引起了廣泛關注[23]，聚磷睛高分子通過側鏈衍生化引入性能各異的有機基團的途徑，合成范圍廣泛的骨質(zhì)材料；聚磷酸酯的成分與骨架核酸的高分子材料非常相似，易于降解生物相容性好，并且結構修飾及功能化相對簡單，是相對比較理想的一種骨內(nèi)固定材料[24]。由于天然及合成可降解高分子材料均難以滿足骨內(nèi)固定所需的力學性能，必須借助其他材料來改變可降解高分子材料的性質(zhì)，使之達到骨內(nèi)固定所需要的性能，目前，該方法漸漸成為研究可降解骨內(nèi)固定材料的焦點[25～27]。

2 脊椎內(nèi)固定方式選擇 內(nèi)固定治療，又有融合與非融合之分，下文我們將內(nèi)固定技術分成融合、非融合內(nèi)固定兩類，對近年來出現(xiàn)的情況加以歸納。

2.1 融合內(nèi)固定

2.1.1堅強融合內(nèi)固定：堅強融合內(nèi)固定是指，采用高彈性模量等金屬材料制備而成的醫(yī)用內(nèi)固定系統(tǒng)，并且采用不同融合方法進行脊椎內(nèi)固定的一種剛性接觸方式。該固定方式，主要包括骶髂螺釘、骶骨椎弓根螺釘、髂骨螺釘?shù)纫幌盗邢嚓P技術[28]。堅強融合內(nèi)固定中，椎弓根螺釘技術目前使用較廣，但由于植入物在較大的前屈負荷下易發(fā)生彎曲、斷裂和松動，沒有完全解決腰骶部的內(nèi)固定問題[29～31]；南京鼓樓醫(yī)院，曾使用Jackson骶骨棒技術用于腰骶部疾病治療，相比椎弓根螺釘技術，其內(nèi)固定的強度和穩(wěn)定性有較大提高，提高了治療效果。

2.1.2 動態(tài)融合內(nèi)固定：目前，動態(tài)融合內(nèi)固定具有兩種形式：其中一種是由高彈性模量的金屬材質(zhì)制作而成；另一種由較低彈性模量的金屬或高分子材料制備而成。當前，臨床應用的動態(tài)融合固定系統(tǒng)主要有LK韌帶成形以及動力螺釘固定裝置，該系統(tǒng)用彈性材質(zhì)或微動裝置分散堅強內(nèi)固定負荷傳導的目的是減少鄰近節(jié)段的應力聚集和應力遮擋效應[32，33]。

2.2 非融合內(nèi)固定 非融合技術由融合固定出現(xiàn)的一系列缺點而引發(fā)的一種動態(tài)固定理念，即保留部分脊柱節(jié)段的運動以及負荷傳遞的改變，不會對相鄰節(jié)段的運動造成太大的影響，是一種可以有效避免鄰近節(jié)段脊椎退變疾病發(fā)生的內(nèi)固定技術[34]。目前主要包括Dynesys 系統(tǒng)、FASS 系統(tǒng)、DSS 系統(tǒng)、BioFlex 系統(tǒng)等幾類[35]，以下選取近幾年骨科使用較為典型的Dynesys 系統(tǒng)加以介紹。

Dynesys 系統(tǒng)：動態(tài)中和固定系統(tǒng)(Dynamic neutralization system，Dynesys)是一種以椎弓根螺釘為基礎可包含彈性可屈伸裝置的后路動態(tài)固定技術，由椎弓根螺釘、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)繩索以及聚碳酸鹽氨基甲酸乙酯(PCU)間隔器三者共同組成[36]。該系統(tǒng)可在一定程度上保留術后脊柱的活動性，康復時間相對融合術較短，可有效緩解疼痛，相比固定融合有一定優(yōu)勢，但由于該系統(tǒng)要提供終身的固定作用，加上其應用治療還不到20年，并且病例隨訪時間相對較短，因此其遠期臨床療效尚待進一步的跟蹤調(diào)查。

3 總結與展望 大量資料表明，雖然國內(nèi)外針對骨科金屬內(nèi)固定材料方面進行了大量研究，但目前研制出的內(nèi)固定材料尚需進一步改善。隨著人們對堅強固定與動態(tài)固定相結合的內(nèi)固定的治療原則的認識的深入，研究具有良好的生物相容性、低彈性模量參數(shù)以及對骨質(zhì)損害低的優(yōu)良性能的材料，特別是具有優(yōu)秀性能的復合型可生物降解醫(yī)用材料可以作為未來骶椎體缺如、破壞治療內(nèi)固定材料的主要研究方向。盡管動態(tài)內(nèi)固定技術在短期內(nèi)獲得了令人滿意的療效，但該技術缺乏長期的隨訪、對照實驗以及精確的數(shù)據(jù)支撐，此外由于各種動態(tài)固定系統(tǒng)相關的運動學研究，尚處于初期階段，對手術技巧、手術適應證以及遠期療效等方面仍需進一步研究。

目前，隨著計算機輔助技術和骨仿真技術的發(fā)展，國內(nèi)外已有多數(shù)研究機構，將骨科內(nèi)固定方式的選擇、內(nèi)固定器械的外部結構設計與病患的對應破損骨質(zhì)的解剖學立體模型通過計算機輔助的方式結合起來考慮，并取得相當喜人的效果[37]。故將計算機輔助技術與腰骶段疾病治療相結合，可以作為未來此類疾病研究的一個新的亮點進行深入探討，以期取得更好的治療效果。

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(收稿：2014-07-20)

*西安市社會發(fā)展項目(FS08007-4)

骨折固定術，內(nèi)腰骶部 @固定材料 @固定方式

R683.2

A

10.3969/j.issn.1000-7377.2015.05.050

▲通訊作者：西安市第五醫(yī)院