寰枢椎后路经关节螺钉固定术相关的解剖学及生物力学研究

摘要

寰枢关节失稳临床较常见，原因以外伤、关节炎、先天性疾病为主，现多采用后路颈1～2经关节螺钉固定术。作者在临床运用中对Magerl螺钉固定术进钉点的定位标志进行了改进，取得了较好的疗效。为证明新定位标志的可行性，我们在干骨标本进行了解剖学测量，提出了新定位标志的位置及术中透视相关的量化参数值；为明确我们采用新定位标志的钉道是否有生物力学优势，将其和AO进钉钉道通过体外生物力学实验进行了比较；为明确螺钉的不适率，我们进行了相关解剖测量，获得了与2.7mm螺钉相关的数据，进一步提出了螺钉不适时的应对思路。 采用第一军医大学收集的40例国人的干燥骨寰枢椎配对标本，不分性别、种族和年龄，排除外观畸形和破损，线性测量用精度为0.02mm的国产电子游标卡尺，角度用普通量角器，精度为1°。首先确定新定位标志，然后测量用新定位标志进钉时与术中X线透视相关的解剖数据。观测项目：(1)椎弓根高度gd；(2)椎弓根宽度kd；(3)椎弓根上倾角；(4)椎弓根内倾角；(5)钉道上倾角；(6)钉道内倾角；(7)钉道总长；(8)钉道枢椎长度；(9)钉道寰椎长度(10)枢椎上关节面距：枢椎椎弓根轴向平分线的垂直平面与枢椎侧块上关节面所形成的直线距离；(11)枢椎出钉点到后缘距AH；(12)到外缘距AW；(13)到内缘距AN；(14)寰椎出钉点到前结节距CF；(15)到前弓距离SF 枢椎上关节面距离的中后1/3交接点A点为螺钉出枢椎侧块点，作为重要的标志，是手术中需要重点把握的。但如何把握未见更多描述及量化分析，我们通过该点向内、外、后三个方向进行水平距离的测量，解决了这一问题。即测量此点到齿突基底、横突孔、上关节后缘距离，可以明确手术中螺钉突破上关节面时透视下的参照位置；测量中以寰椎下关节面中后1/3交接点为其侧块进入点，保持钉道上倾角及内倾角，找到寰椎侧块前缘皮质定位参数，明确两个方向即到寰椎前弓中线和上缘的数据，为寰椎出钉点提供透视依据。 目前较多国内学者认可在枢椎下关节突的最下缘与枢椎椎板下缘的延行部，而AO进钉点其解剖思路即通过枢椎椎弓根轴向平分线进钉，但实际操作中仍以距内缘2cm、下缘3cm判定。上述进点和大多数其它进钉点一样均是间接定位，也有学者在国人的相关解剖研究中直接借用国外的定位标志，临床运用时我们为寻求更理想的直接定位点，追求更长的钉道，发现了新定位标志。新定位标志为枢椎下关节突下缘正中点，解剖学测量结果示：新定位标志点在枢椎椎弓根的轴向平分线外侧或恰在其上，枢椎上关节面出钉点透视参数：到外缘距左(7.1±0.9)mm，右(6.8±0.9)mm；到后缘距左(6.3±0.7)mm，右(6.5±0.7)mm；到内缘距左(15.2±1.2)mm，右(15.5±1.1)mm；骨性钉道总长左(36.7±2.8)mm，右(36.2±2.9)mm。 新定位标志无论干燥骨标本或力学模拟标本上其骨性标志均容易识别，更为直接，从而使实验研究和术中判断简单、确切。本定位标志在枢椎椎弓根的轴向平分线腹侧、椎弓根轴线外侧或其上，尽可能保证了螺钉长度。而AO钉道，明显较我们所用钉道短；同时相对颈1、2上下关节面，螺钉上倾角度越大，固定越牢固；钉道上倾角明显大于椎弓根上倾角，固定较AO钉道可靠。 追求螺钉长度时，应注意置钉安全。临床运用时由于枢椎上关节面出钉点的确定，钉道在椎动脉孔处确保了在椎弓根内，可避免对椎动脉和脊髓的损伤。 同一干骨标本测量时，可见定位点均在枢椎椎弓根的轴向平分线腹侧，两者的位置关系使我们更好建立置钉的立体思维，理解枢椎椎弓根的轴向平分线的空间位置，通过角度及螺钉进出点来进行螺钉位置的判断，可提高手术精度和安全。 通过解剖学研究我们得出结论：新定位标志为枢椎下关节突下缘正中点，该解剖标志容易明确，螺钉固定术中透视参数容易把握，钉道长，固定可靠。 鉴于上述解剖学结论，我们通过体外生物力学实验，对8例新鲜尸体标本的正常、齿状突切除、后路经寰枢关节侧块螺钉两种不同钉道固定术四种状态进行三维角度运动范围测试。 通过体外生物力学实验，比较后路两种不同钉道即我们新定位标志进钉点和AO进钉点固定后局部稳定性情况，为完善临床手术提供理论依据。 选取8具新鲜青壮年男性枕颈部标本，经大体观察及X线照片证实无软组织损伤和骨性异常；每个标本由枕骨髁基底C0～C3组成。取材后以双层塑料袋包裹封密放置于-20℃冰箱备用；试验前，将冻存标本置于常温下自然解冻，剃净其附着肌肉，保留韧带及关节囊的完整。C0和C3两端进行包埋。 三维运动测试时，用特制的夹具分别将C0和C3两端固定，C0保持水平，C3椎体后壁前斜20°。用6个不共线的多面体标志物分别用细克氏针固定于C0、C1、C2前方和侧后方，供计算机图像分析，细克氏针固定骨性结构上并保证各个标志物在运动时不互相接触，并能为摄像机摄取。 三维运动试验，在脊柱三维运动试验机上进行，本实验采用的最大力偶矩为1.5Nm，在此情况下，枕颈部标本能产生生理性的最大运动范围，但不会对标本造成任何损伤。每一种运动先进行3次最大载荷下的加载/卸载循环，以期将颈椎的粘弹性消除到最小，在第3次循环时，由摄像机摄取在零载荷和最大载荷时的寰枢椎运动状态图像存于计算机，通过计算机图像处理系统识别、定位和计算多面体标志物标志的空间位置，重建脊柱节段的三维运动，计算运动范围。 全部标本均按后路经寰枢关节侧块螺钉内固定方法进行钉道处理，将枢椎下关节突下缘正中点作进钉点为方法A，通过枢椎椎弓根轴向平分线进钉即AO进钉点为方法B。将标本随机分成两组，一组先钻好方法A钉道，再钻方法B钉道；另一组先钻好方法B钉道，再钻方法A钉道。钉道准备完毕C0和C3两端进行包埋以利夹持。每个标本按序进行(1)完整状态(已打好四个钉道)、(2)Ⅱ型齿状突骨折、(3)后路经寰枢关节螺钉内固定术方法B和(4)后路经寰枢关节螺钉内固定术方法A。 方法A：以枢椎下关节突下缘正中点为进钉点，以0.8mm克氏针作导针，透视监测见位置好后，从寰椎侧块前方出针，用3.2mm钻头准备好钉道。然后C0和C3两端进行包埋，测试中需要螺钉固定时左右各拧入1枚长度适当的松质骨螺钉。螺钉直径3.5mm，头端10mm为螺纹段，螺纹外径4.0mm，螺距1.0mm，螺钉长度有多种规格。 方法B：通过枢椎椎弓根轴向平分线即AO进钉点进钉，同上透视监测下准备钉道，包埋及螺钉放置同上； 为明确我们的进钉方式有否生物力学优势，测试中在同一标本上总是先按方法B即AO进钉点拧入螺钉，测试完毕再用方法A拧入螺钉，以消除误差。 结果：两种后路经寰枢关节侧块螺钉内固定术明显减少寰枢关节的各向角度运动范围；两种不同钉道固定后在寰枢关节的各向角度运动范围无明显差异；由此我们得出结论：两种不同钉道固定均达到了临床治疗的要求，且两者的生物力学稳定性相近，力学结果为我们提供了理论依据，必要时可在区域内微调进针点。 为了认识置钉首要问题即螺钉的不适率，我们进行了相关解剖测量，特别是获得了与2.7mm螺钉相关的数据，观测内容：1.椎弓根高度：于椎弓根峡部测量距离椎弓根上缘2.5cm处的高度；2.椎弓根宽度：为椎弓根中部的椎弓根宽度。共测量40例80侧椎弓数据，取宽度或高度小于4.5mm为不适植入3.5mm螺钉，取宽度或高度小于3.8mm为不适植入2.7mm螺钉；结果表明：确实有部分人单侧或双侧均不适经关节螺钉植入，使用3.5mm螺钉有22％(18/80)左右病人不适后路经寰枢椎侧块关节螺钉固定，而用2.7mm螺钉也有11％(9/80)左右病人不适合此术式，也就是改用2.7cm螺钉可以增加11％左右的病例使用后路经寰枢椎侧块关节螺钉固定。螺钉不适的应对思路。 临床上将脱位分为三种：可复型、难复型和不可复型。只有可复型寰枢椎脱位、难复型前路松解后才用得上Magerl手术。 一侧不适时，我们对可以置钉一侧的先予固定，同时与其它后路固定Gallies法、Brooks法、Halifix法、Apofix法等组合，以增强寰枢椎稳定。如果两侧均不适合Magerl螺钉植入，此时应选用其他后路或前路固定方式。

目录

文摘

英文文摘

第一部分寰枢椎后路经关节螺钉固定新定位标志透视参数的解剖研究

1.1材料和方法

1.2结果

1.3讨论

1.4结论

参考文献

附图

第二部分后路经寰枢关节侧块螺钉内固定术两种钉道的生物力学评价

2.1材料和方法

2.2结果

2.3讨论

2.4结论

参考文献

附图

第三部分寰枢椎后路经关节螺钉固定螺钉不适及应对思路

3.1材料和方法

3.2结果

3.3讨论

3.4结论

参考文献

综述：寰枢椎后路经关节螺钉固定研究进展

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