胸椎椎弓根根外内固定的应用解剖与生物力学研究及临床应用评价

摘要

一、研究目的 胸椎后路内固定的方法众多，其中以椎弓根内固定三纬稳定性最佳，效果最好。但由于胸椎椎弓根解剖上远较腰椎窄细的多，且由于胸椎管内是脊髓，因此胸椎椎弓根内固定的难度和风险要大的多，神．经损伤等严重并发症时有发生。特别是在脊柱侧弯等脊柱畸形时，胸椎椎弓根形态严重变形，椎弓根与周围结构的解剖关系发生改变而不规则，此时置入椎弓根钉更为困难和危险。肋横突入路的出现为胸椎后路内固定提供了一种良好选择，较为安全，具有一定的优越性，但是进钉角度变化较多而不好掌握，特别是缺乏系统的相关解剖学及生物力学研究，临床评价也较少。本文研究旨在通过系统的解剖学研究对传统的肋横突入路加以改良，并独创经横突—椎体入路，并从应用解剖、生物力学、临床应用等方面对两种新技术进行评价、验证。从而形成一套系统的胸椎椎弓根根外内固定理论和方法。 主要包括： 1．胸椎干燥骨标本测量，评价横突．椎体固定方式及改良肋横突方式的可行性。 2．CT等影像学测量，建立改良肋横突入路及横突—椎体入路的技术参数。 3．尸体标本解剖及测量，对两种新入路的相关软组织解剖结构进行观测，进一步评价两种新技术的可行性及可靠性。 4．标本手术模拟，校正和改进进钉技术及参数，并为临床开展应用该技术提供经验教训。 5．生物力学对比改良肋横突入路、横突一椎体入路、椎弓根入路的螺钉拔出强度。为临床选择何种术式提供理论依据，为各入路选择何规格螺钉提供理论依据。 6．生物力学对比评价改良肋横突入路、横突一椎体入路、椎弓根入路的三维稳定性，为临床应用和推广提供理论依据。 7．对脊柱侧弯病人的椎弓根等进行三维影像学观测，评价经椎弓根内固定的风险性及根外内固定的可行性和优越性。临床应用，验证、评价、总结胸椎椎弓根根外内固定技术。 二、材料和方法 1．成套正常成人干燥脊柱骨标本45套，观测下列指标：(1)T1～L5节段(T11-T12除外)横突长度、厚度、高度、上仰角、及后仰角，对数据进行统计分析，对比胸椎横突与腰椎横突形态的具体差异。(2)观测横突与椎体解剖关系。(3)观测肋骨与横突、肋骨与椎体、肋骨与椎弓根的解剖关系。建立改良肋横突入路、横突--椎体入路的可行性解剖依据。 2．对60个正常成人的胸椎进行CT平扫，测量胸椎横突与腰椎横突的骨密度。测量改良肋横突入路、横突--椎体入路、椎弓根入路的宽度、长度及角度，并对三条入路进钉参数进行统计学对比。 3．人体脊柱防腐标本20具解剖观测并40例胸腔镜术中活体观测改良肋横突入路、横突--椎体入路的相应软组织结构，如：椎前大血管、节段血管、肋间血管神经等与入路的解剖关系，以评价此两项新技术的安全性。此后用5具标本做手术模拟，术后用肉眼观测及CT扫描两种方法对穿钉准确性进行评价，观察神经、血管及胸膜等损伤情况，并对进钉参数进行校正。 4．新鲜胸椎标本4例，共32个肋骨-椎骨序列，双侧计64个固定点，分别用直径5.5mm，长度45 mm，长度50mm的螺钉，及直径6.5 mm，长度45mm，长度5O mm，的螺钉对三种入路进行分次试验拔出力，作出统计学对比。 5．新鲜胸椎标本5例，Tl～T10节段，分别解离成5节作为一个试验标本块，共10个标本块，分别固定3个节段，用椎弓根固定法、改良肋横突入路法、横突一椎体入路法，5个标本块用直径5.5 mm，长度45 mm的螺钉，5个标本块用直径6.5mm，长度55mm的螺钉，在脊柱三纬运动实验机上测定3种不同实验模型的三纬运动范围，分析比较各种状态下的脊柱稳定性变化。 6．对30例脊柱侧弯患者的脊柱三纬CT进行观测，观察椎弓根、椎体、及肋．椎弓根复合体、及椎前大血管等的形态及解剖位置变化，为椎弓根根外固定在脊柱侧弯中应用的必要性及安全性性提供理论依据。在临床23例脊柱侧弯患者中，对各患者术前行CT扫描，对过于窄细及变形严重的椎弓根行椎弓根根外固定。术后CT评价螺钉位置。对应用过椎弓根根外固定的病例行随访，观察评价此方法的实际效果及临床意义。 三、结果 1．干燥骨标本测量结果：(1)胸椎横突与腰椎横突间各项测量参数除个别节段外差异均有显著意义(PO.05)。 2．常人胸椎CT平扫：三种入路应用解剖参数：改良肋横突 入路：长度50～60mm，T1～T10逐渐增大，宽度ll～15 mm，内倾角度T1～T10逐渐减小，T1～TlO为40<'0>～25<'0>，从40<'0>开始每椎序减小2<'0>左右，减至25<'0>为底线。横突入路：长度45～55 mm，Tl～T10逐渐增大，宽度ll～15mm，内倾角度Tl～T10逐渐减小，Tl～T10为30<'0>～15<'0>，每椎序依次减小2<'0>左右，减至15<'0>。为底限。椎弓根入路：长度35～45mm，Tl～T10逐渐增大，宽度4.5mm～8mm；内倾角度T1～T4为20<'0>。，T5～T10为15<'0>～10<'0>。(2)三种入路应用解剖参数比较：各测量参数三种入路问差异存在显著意义；改良肋横突入路长度最长，横突入路次之，椎弓根入路最短；改良肋横突及横突入路具有相同宽度，椎弓根入路最窄，与前两种入路比较差异具有极显著意义(P<0.01)；内倾角度改良肋横突入路最大，横突入路次之，椎弓根入路最小；各入路至椎体前外1／3点与至椎体前中点的长度及角度差异有极显著或显著意义(P<0.01或P<0.05)。 3．胸腔镜及尸体标本相应软组织解剖：(1)椎前大血管及神经：椎前及两侧都有重要的大血管神经走行，主动脉基本位于椎前偏左，腔静脉位于椎前略偏右。(2)节段血管：基本位于椎体中央，但左、右及椎前有差异。(3)肋椎关节周围结构：交感神经及重要血管围绕肋椎关节走行。(4)肋横突关节周围结构：有4条重要的韧带围绕，(5)肋间血管神经与横突关系：Tl～T8肋间血管神经对应横突下缘或下1／5～1／4，而T9、T10肋间血管神经对应横突下 1／3，(6)椎间孔血管神经与横突关系：T1～T8椎间孔血管神经基本贴横突下缘或于横突下约2mm处出椎间孔，而T9～T10出椎间孔位置高于横突下缘2mm左右。 4．进钉模拟：(1)进钉参数设置：改良肋横突入路：进钉点一横突末端肋横突关节中央，螺钉长度50～60mm，上胸椎用适当短些，中下胸椎用适当长些；螺钉直径6.5mm；内倾角度Tl～T10逐渐减小，Tl～T10为40<'0>～25<'0>，从40<'0>开始每椎序减小2<'0>左右，减至25<'0>为底线。横突入路：进钉点一横突中点或外1／3点，螺钉长度45～55mm，上胸椎用适当短些，中下胸椎用适当长些；螺钉直径6.5mm；内倾角度T1～T10逐渐减小，T1～T10为30°～15°，每椎序依次减小2°左右，减至15°为底限。椎弓根入路：上关节突基底外1／3点，螺钉长度35～45mm，上胸椎用适当短些，中下胸椎用适当长些；螺钉直径5mm；内倾角度T1～T4为20°，T5～T10为15°～10°。(2)在5具尸体上各入路各置钉100枚次，肋横突入路3枚次穿至横突基底下方，横突入路3枚次发生横突骨折，椎弓根入路5枚次穿破椎弓根内壁入椎管，4枚次穿破椎弓根下壁；两种新入路均未发现神经血管损伤，穿钉成功率评价均认为大于98％。 5．螺钉拔出力：(1)用直径5mm，长度40mm的螺钉，椎弓根最大，横突次之，肋横突最弱，椎弓根与新两法差异具有显著统计学意义，横突法与肋横突差异有显著统计学意义。(2)用直径5.5mm，长度45mm的螺钉，椎弓根最大，横突次之肋横突最弱，椎弓根与横突差别无显著统计学意义，与肋横突差别有显著意义。(3)用直径6.5mm，长度55mm的螺钉，横突最大，肋横突次之，椎弓根最小，横突与肋横突差别无显著统计学意义，与椎弓根差别有显著统计学意义6．用直径5.5mm，长度45mm的螺钉，模型块椎弓根的最稳定，横突次之，肋横突最弱，三者差别互有意义；用直径6.5mm，长度50mm的螺钉，模型块横突的最稳定，肋横突的次之，椎弓根的最弱，与椎弓根的差别有意义。 7．脊柱侧弯患者脊柱结构的形态变化：(1)椎弓根凹侧变细，凸侧变粗，最细者1.2mm，凸侧椎弓根呈弧形改变，椎体向凹侧偏移。(2)血管神经变化．凹侧脊髓贴近椎弓根，凸侧脊髓远离椎弓根，主动脉位置偏向椎体后外侧。 8．临床应用：在23例患者中共应用椎弓根根外内固定96钉次，全部成功，无神经血管损伤，随访6个月至1年，未见螺钉松动、拔出、断裂，未见矫正度明显丢失。

目录

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符号说明

第一部分：胸椎干燥骨的解剖测量与改良肋横突进钉技术及经横突-椎体进钉技术的建立

第二部分：胸椎椎弓根根外内固定入路的放射学应用解剖研究

第三部分：尸体软组织相关解剖

第四部分：生物力学研究

第五部分：脊柱侧弯患者椎弓根等结构形态观测及胸椎椎弓根根外内固定技术的临床初步应用评价

全文总结

课题主要创新点

参考文献

致 谢

附录：攻博期间以第一作者发表的主要论文