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编号:10232197
下颈椎后路钢板螺钉固定的解剖学研究
http://www.100md.com 《中华骨科杂志》 2000年第5期
     作者:徐波 金大地

    单位:510515广州,第一军医大学南方医院骨科

    关键词:颈椎;内固定器;骨螺丝;解剖学

    中华骨科杂志000505

    【摘要】目的通过解剖学研究为临床选择颈椎后路钢板螺钉固定的最佳操作方法提供依据。方法取15具尸体的C3~7作为解剖标本,男11具,女4具;年龄35~70岁。以C3~7上、下小关节突最外缘的连线为外边线,以关节突与椎板相交处的连线为内边线,在下关节突最下缘做水平线为关节突的上、下边线,在内外、上下边线中点处分别做连线(横中线、纵中线)将关节突分为四个区域,两连线交点处为关节突的中心点,分别测量关节突的长度和宽度。切除左侧小关节后,观测颈神经根及椎动脉在其表面的投影位置。于右侧关节突距中心点内侧1mm处先后以垂直和倾斜两种方式行克氏针模仿螺钉固定。结果颈神经根走行于内上、内下及外下三个区域内,椎动脉位于中间垂直线稍内侧。当克氏针进钉角度向外侧偏斜15°~35°、向头侧偏斜5°~25°时,克氏针尖端可在外上安全区穿透关节突前方骨皮质,避免损伤椎动脉和颈神经根,所获进钉深度均大于同一椎体的垂直法所获进钉深度(P<0.01)。结论克氏针倾斜进钉方法操作安全、简单,可有效地避免意外损伤的发生,并且具有较强的内固定强度。
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    An anatomical experimental study for the best selection of posterior cervical plate- screw fixation

    XU Bo, JIN Dadi

    Department of Orthopaedics, Nanfang Hospital, Guangzhou 510515, China

    【 Abstract】 Objective An anatomical experimental study in order to provide anatomical data for screw position and direction in posterior cervical plate- screw fixation. Methods Fifteen cervical specimens(C 3- 7) of human cadavers (11 males, 4 females) aged from 35 to 70 years were used in this study. The line joining the facet posterolateral borders was defined as the lateral line of the lateral mass. A line drawn from one junction to the next junction of the facet and lamina was defined as the medial line of lateral mass. A transverse line through the inferior border of inferior facet joint was defined as the superior line or inferior line of lateral mass. Two connecting lines, the transverse and the longitudinal middle lines respectively passing through the lower most inferior borders of the articular facet, and the mid- point on the lateral and medial lines divided the lateral mass into quadrants. The intersection of the two connecting lines was the center of lateral mass. The length and width of lateral mass were measured. The positions of nerve roots and vertebral arteries were observed after facetectomies. Kirschner wires were drilled 1 mm medial to the center of lateral mass either vertically or 15° superior and 25° lateral to the vertical direction. The depths and angulations of drilled- in wires were measured. The syntopy of the wires with nerve roots and vertebral arteries were measured at the intervertebral foramen. Results Nerve roots are observed in the superior medial, inferior medial and inferior lateral quadrants. Vertebral arteries coursed along the medial side of the rostrocaudal line. The wire drilled 5° - 25° superior and 15° - 35° lateral to the vertical direction can safely increase the depth of insertion and avoid injuring the vertebral artery and nerve root. Conclusion The screws position and direction can be adjusted to avoid injuring the vertebral artery and nerve root in posterior cervical plate- screw fixation.
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    【 Key words】 Cervical vertebrae; Internal fixators; Bone screws; Anatomy

    下颈椎后路钢板螺钉固定系统具有广泛的临床应用价值,但由于螺钉钻入时有损伤前方椎动脉及颈神经根的危险,所以在操作上应十分慎重[1,2]。国外的相关研究报道[3,4]由于人种差异并不完全适合国人,我们通过对颈椎的应用解剖学研究,比较克氏针垂直与倾斜两种进钉方法的优劣,为临床选择颈椎后路钢板螺钉固定的最佳操作方法提供依据。

    材料与方法

    一、实验标本

    以15具尸体的C3~7作为解剖标本,男11具,女4具,共计75个椎体;年龄35~70岁。生前均无颈椎疾患,椎动脉均使用塑料填充剂灌铸,剔除肌肉组织,在椎间孔及横突间分离出颈神经根与椎动脉。
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    二、方法

    (一)解剖形态学指标

    以颈椎C3~7上、下小关节突最外缘的连线为关节突之外边线;以颈椎上、下小关节突与椎板相交处的连线为关节突的内边线;在颈椎下小关节突的下缘做水平线分别为关节突之上、下边线;在上、下边线之中点所做的连线为纵中线;内、外边线的中点连线为横中线。由此将颈椎关节突分为四个区域,纵、横中线交点处作为关节突之中心点(图1)。纵、横中线分别代表关节突的长度和宽度,测量此两条中线的长度。由内侧逐步切除左侧小关节,显露颈神经根与椎动脉,并与右侧对比,记录其在关节突表面的投影位置。

    图1 颈椎关节突四条边线和外上、外下、内上、内下四个区域划分示意图

    (二)实验方法
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    1.进钉点和分组:根据上述解剖形态学指标,以颈椎关节突中心点内侧1mm处为进钉点。操作方法为,先用克氏针以倾斜法钻入C3~7标本的右侧关节突,完成观测后再以垂直法钻入作为对照组。以倾斜法钻入时,克氏针进钉角度为尖端向外侧偏斜约25°,向头侧偏斜约15°。垂直法克氏针垂直于关节突表面钻入(图2)。

    a 箭头示克氏针在横截面向外侧偏斜的角度

    b 箭头示克氏针在矢状面向头侧偏斜的角度

    图2倾斜法进钉方向和角度示意图

    2.观测指标:测量克氏针在关节突内的长度和以倾斜法钻入时克氏针实际偏斜的角度。同时观测克氏针穿透关节突前方骨皮质后与椎动脉、颈神经根的位置关系。
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    (三)统计学处理

    数据以均数±标准差表示(±s),对各颈椎节段的关节突长度和宽度进行多组间方差分析;对两种进钉方法所获深度的比较进行配对t检验,显著性水平取P<0.05。

    结果

    一、颈椎关节突长度与宽度的测量结果及椎动脉与颈神经根在其表面投影位置

    测量结果显示,C4关节突长度较小,而部分C7下关节突较长致关节突长度较大,两者相比差异有显著性意义(q=4.365,P<0.05),其余各颈椎之间差异无显著性意义。对关节突宽度的方差分析表明,各颈椎椎体间的差异无显著性意义(P>0.05)(表1)。由图3可见,颈神经根走行于颈椎关节突之内上、内下及外下三个区域内。椎动脉则位于纵中线稍内侧,其外边界位于纵中线内侧1mm至外侧1mm的范围内。
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    表1 C3~7关节突长度与宽度测量结果(±s,mm)

    垂直法

    标本

    关节突长度

    关节突宽度

    C3

    15

    13.13±1.56

    10.53±1.39

    C4
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    15

    12.36±1.92

    10.37±1.23

    C5

    15

    13.08±1.68

    11.00±1.07

    C6

    15

    13.81±1.48

    11.10±0.81

    C7
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    15

    14.20±1.46

    11.23±0.94

    F值

    2.857*

    1.731

    注:*P<0.05

    图3神经根与椎动脉在颈椎关节突后部四区

    的投影及进钉点示意图

    二、垂直法与倾斜法进针所获颈椎关节突深度及倾斜角度
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    垂直法进钉深度为关节突的实际厚度,倾斜法进钉深度均大于同椎体的关节突厚度(P<0.01)(表2)。个别C7标本的下关节突与胸椎较为相似,关节面呈冠状面垂直方向,关节突厚度与倾斜法进钉所获得深度均较小。倾斜法克氏针进钉倾斜角度观测结果见表3。

    表2 垂直法与倾斜法克氏针进钉深度的测量结果(±s,mm) 分组

    标本

    C3

    C4

    C5

    C6
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    C7

    垂直法

    15

    9.37±1.08

    8.70±0.86

    9.07±0.96

    9.16±1.27

    8.37±1.22

    倾斜法

    15

    11.30±1.63

    10.43±1.07
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    11.24±1.15

    11.33±1.38

    9.67±1.73

    t值

    6.355**

    7.429**

    6.489**

    5.915**

    4.880**

    注:**P<0.01表3 倾斜法克氏针进钉倾斜角度的观测结果(±s) 分组
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    标本

    C3

    C4

    C5

    C6

    C7

    向头侧偏斜

    14.53°±4.41°

    13.13°±4.03

    13.53°±4.67

    15.60°±4.72
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    14.20°±4.33°

    0.6953

    (9°~25°)

    (8°~22°)

    (5°~24°)

    (8°~25°)

    (9~°24°)

    向外侧偏斜

    22.60°±6.20

    23.20°±4.74

    24.40°±5.26

    24.33°±5.70
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    23.73°±5.43

    0.2916

    (10°~32°)

    (15°~31°)

    (15°~35°)

    (15°~34°)

    (15°~33°)

    三、对椎间孔和横突间克氏针尖端与椎动脉、颈神经根位置的观测结果

    椎动脉于C6水平进入横突孔,但有5具标本可见一侧颈椎无横突孔形成或横突孔发育不完全,前外侧壁缺如;3具标本可见C7横突存在发育不完全的横突孔,当存在上述变异时椎动脉均行走于横突前方。当行垂直法测量时,克氏针钻入关节突后其尖端于椎弓根下方穿出骨皮质,正对椎动脉,且仅距内下方颈神经根2~3mm。行倾斜法测量时,克氏针尖端在关节突前外侧穿出骨皮质,相当于后部的外上区,斜对横突后结节远端。本组无一具标本发生椎动脉和颈神经根损伤。当克氏针尖端向外侧偏斜10°时,克氏针尖端距椎动脉外侧约1mm,向外侧偏斜15°时距椎动脉的距离超过2mm,当向头侧偏斜角度在5°~25°时,克氏针尖端与上、下颈神经根相距较远,而且位于上、下关节突之间骨皮质最厚区域,较为安全。
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    讨论

    一、颈椎后路钢板螺钉固定系统的常见并发症

    目前,颈椎后路钢板螺钉固定系统在临床应用中已取得了满意的效果[5,6],但在螺钉钻入关节突时容易发生颈神经根、椎动脉损伤及关节突骨折等并发症[1,2]。我们通过应用解剖学实验,探讨了不同螺钉钻入方法的安全性,为减少螺钉钻入时产生的各类并发症提供依据。

    临床常用的颈椎后路钢板螺钉固定方法有Roy-Camille和Magerl两种,前者采用在颈椎关节突中心点进钉,进钉角度单纯向外侧偏斜10°;Magerl在中心点内上2~3mm处进钉,进钉角度向外侧偏斜25°,并向头侧偏斜40°~60°[3]。Roy-Camille方法在中心点进钉单纯向外侧偏斜10°,虽然可以避开内侧的椎动脉,但操作失当时仍有损伤椎动脉的危险,如若进钉角度向外侧偏斜过大,又容易造成下关节突基底骨折。而Magerl方法不但进钉点过于偏离中心点,靠近上关节突基底,而且进钉角度向头侧偏斜较大,容易造成上关节突骨折和克氏针针尖到达横突上方的颈神经根行走部位,这可能是Magerl方法颈神经根损伤发生率较高的原因之一[1]
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    二、倾斜进钉法的设计依据

    我们将关节突分为四个区域,可观测到颈神经根走行于其内上、内下及外下三个区域内,椎动脉投影位于纵中线稍内侧(图3)。由此可见外上区为惟一的安全区,螺钉尖端在此区域穿透关节突前方骨皮质时最为安全。由于此区的关节突长度和宽度均较小,固定时除应尽量避免损伤椎动脉及颈神经根外,还需注意螺钉体不宜过于靠近颈椎上、下小关节突骨皮质的薄弱区域,以免造成术中或术后晚期骨折。因此术前必须认真选择合适的进钉位置、方向和角度。

    我们采用垂直法作为对照,旨在测量关节突厚度及克氏针尖端穿透部位与椎动脉和颈神经根的关系,为选择合适进钉角度提供依据。进钉点选择在中心点内侧1mm处,主要考虑:(1)此处正对着椎动脉并位于颈神经根外上方2~3mm,与外上安全区距离比Roy-Camille和Magerl方法的进钉点更远,进钉时偏斜一定角度可确保螺钉尖端在外上安全区域穿透关节突前方的骨皮质,避免损伤椎动脉和颈神经根;(2)可最大限度地利用关节突有限的骨皮质空间,增加有效固定深度。操作时的安全范围对于向外偏斜最小角度尤其重要。在进钉角度向外偏斜15°的情况下,螺钉可与椎动脉保持2mm以上距离,考虑到椎动脉最外边界所存在的个体差异,该角度可作为指向外侧的最小安全角度。当进钉角度向头侧偏斜>5°时,可以避免螺钉进入外下区造成颈神经根损伤或颈椎下小关节突骨折,角度太大时,同样可能造成关节突骨折或损伤上位神经根。当向外侧偏斜角度<35°,向头侧偏斜角度<25°时,螺钉尖端的位置距上位颈神经根距离超出3mm且位于上、下关节突之间骨皮质厚度最大区域,因此安全范围可确定在向外侧偏斜15°~35°,向头侧偏斜5°~25°。本实验倾斜法进钉操作共75次,只有2次向外偏斜角度<15°,分别为10°和13°,主要原因是实验之初操作不熟练所致,其余进钉操作均在安全范围内。因此,应用倾斜法操作时只要技术娴熟,进钉角度易于控制在安全范围内,操作难度相对较小,安全性较高。此外,由于C7关节突的解剖形态常介于颈椎和胸椎之间,部分C7关节突长度较C6明显增大,而通常厚度较小,此时选取进钉点时应参照C6进钉点,即将进钉点上移至与C6相等位置,以避免造成C7下关节突骨折。
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    三、各种颈椎后路钢板螺钉固定方法稳定性的比较

    有研究表明,单侧骨皮质螺钉固定的稳定性明显低于穿透关节突双侧骨皮质螺钉[7],因此,目前临床已极少应用。双侧骨皮质螺钉固定的稳定性主要取决于螺钉的直径和在关节突中的深度,改进这两项指标的主要依据为减小螺钉对关节突的破坏程度[7,8]。Roy-Camille和Magerl方法螺钉主体分别过于靠近下关节突和上关节突的基底薄弱区,倾斜法螺钉主体位于上、下关节突间骨皮质较厚部分,因此对关节突骨皮质破坏相对更小,力学稳定性理论上优于传统方法,但是否有明显差异仍有待进一步的生物力学研究。我们建议临床医生选用稍长于平均长度的螺钉,确保穿透关节突双侧骨皮质,保证内固定强度。

    倾斜进钉法不但可以避免损伤椎动脉和颈神经根,还能相对增大有效固定长度,减小对骨皮质结构的破坏,操作方法简单、进钉角度易于控制,是颈椎后路钢板螺钉的最佳选择。
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    参 考 文 献

    1,Heller JG,Silcox DH,Sutter CE. Complications of posterior cervical plating. Spine, 1993,18: 2442- 2448.

    2,An HS, Gordin R, Renner K. Anatomic considerations for plate- screw fixation of the cervical spine. Spine,1991,16 Suppl 10 :548- 551.

    3,Heller JG, Carlson GD, Abitbol JJ, et al. Anatomic comparison of the Roy- Camille and Magerl techniques for screw placement in the lower cervical spine. Spine, 1991, 16 Suppl 10 :552- 557.
, 百拇医药
    4,Pait TG, McAllister PV, Kaufman HH. Quadrant anatomy of the articular pillars (lateral cervical mass)of the cervical spine. J Neurosurg, 1995, 82:1011- 1014.

    5,Nazarian SM, Louis RP. Posterior internal fixation with screw plates in traumatic lesions of the cervical spine. Spine, 1991,16 Suppl 3: 64- 71.

    6,Marchesi DG, Thalgott JS, Aebi M. Application and results of the AO internal fixation system in nontraumatic indications. Spine, 1991, 16 Suppl 3:162- 169.
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    7,Gill K, Paschal S, Corin J, et al. Posterior plating of the cervical spine: a biomechanical comparison of different posterior fusion techniques. Spine, 1988,13: 813- 816.

    8,Raynor RB, Carter FW. Cervical spine strength after facet injury and spine plate application. Spine, 1991,16 Suppl 10 : 558- 560.

    (收稿日期:1998-12-08), 百拇医药