前路经寰枢关节交叉螺钉固定技术——应用基础研究篇

骨科在线orthonline  |   2020-07-26 07:00

来源:骨科在线orthonline

摘要目的:在前路经寰枢关节螺钉(ATS)固定不适用或失败的特殊情况下,经枢椎椎体对侧隆突的前路经关节交叉螺钉(ATCS)固定可作为一种可选的内固定方式并增强其稳定性,并实现寰枢椎关节融合。本研究旨在介绍一种新的治疗寰枢关节不稳定的ATCS固定技术及其应用解剖研究,并与ATS固定方法进行比较分析。方法:使用数字卡尺和量角器对30对干燥的人体C1和C2椎骨标本进行了直接测量。使用直径4.0mm的中空拉力螺钉对11例新鲜颈椎标本进行ATS和ATCS固定,并分别测量两种置钉方式的进钉角度以及螺钉在C1和C2椎骨内的长度。最后对全部标本进行解剖以观察ATS和ATCS固定技术分别对其周围重要结构损伤情况。结果:寰枢椎有足够的骨空间实施ATCS固定技术,其外展和尾倾置钉角度分别为36.2°和28.7°。ACTS固定技术在C2椎体的钉道长度(25.6mm)明显大于ATS技术(11.4mm),而在二者C1椎体上的钉道长度相似(ATCS 14.8mm,ATS 14.9mm)。ATCS固定后并未观察到椎动脉沟、椎管或者寰枕关节的损伤。结论:前路经寰枢关节交叉螺钉固定是寰枢椎固定的一种可行的选择。这一技术实现了螺钉钉道的显著延长,并可增强寰枢椎固定的稳定性。

关键词:寰椎,枢椎,交叉螺钉,前路,经关节螺钉

前路经关节螺钉(ATS)固定治疗寰枢关节不稳定最早于1971年由Barbour[1]提出。1998年,Lu等人[2]对ATS固定进行了解剖学研究。直到2003年,Reindl等人使用Smith-Robinson标准方法报道了[3]技术,才有关于这一技术的进一步研究。两年后,该研究小组进行了生物力学研究,证实了该技术在寰枢椎稳定中的有效性[4]。至此以后,逐渐有一些使用微创或经皮手术的技术改良被报道[5-10]。然而,在一些特殊的临床情况下,这些常见的固定技术可能不适用、出现失败,或者需要辅助固定。C2侧块关节前皮质边缘骨折在ATS固定后较少发生[7,11]。但ATS固定失败引起骨性解剖结构破坏可导致ATS再次固定的安全性及有效性大大降低。作为对于这些特定情况的补救,经过C2对侧隆突的前路经关节交叉螺钉(ATCS)固定可以行寰枢关节稳定治疗。在本研究中,我们提出了一种新的寰枢椎内固定技术。此外,通过对骨的形态测定研究和使用人类尸体脊柱标本评估螺钉轨迹,并与ATS固定方法进行比较,评估其在解剖学上的可行性。据我们所知,这种技术尚未有相关文献报道。作为我们正在进行的研究的一部分,后期将进行有关生物力学稳定性评估。
解剖学部提供了30对干燥的寰椎、枢椎标本,这些标本的种族、性别和年龄不详。ATCS固定相关详细的形态学参数测量,包括左、右C1关节面最大宽度和前后径,C1侧块的左右侧及内侧高度,左、右C1下关节面与横断平面的夹角(图1a、b)。同时测量椎体中线处C2前后椎体高度,C2椎体正中矢状面上、下的前后径及下终板水平处C2椎体宽度(图1c、d)。使用精确到0.1毫米的数字卡尺测量的(Mitutoyo Corp;Tokyo,Japan)来进行所有的线性测量,角度测量使用精确到1°的量角器进行记录。wt_a32302020726080547_b50ee2.jpg

图1 C1和C2椎体线段及角度测量:a、LH侧块的侧边高度,MH侧块的内侧高度,IFA下关节面相对横截面的角度,AH枢椎椎体前缘高度;b、IFW下关节面宽度,IFL下关节面长度;c、PH枢椎椎体前缘高度,APED前后终板距离;d、WVB椎体宽度,APSD椎体前后宽度

新鲜尸体标本的ATCS固定

采集-20℃冷冻的11具新鲜人体尸体颈椎节段(枕骨-C4;6M/5F;平均年龄46岁;年龄段36–71岁)。采用侧位和前-后位的X线片排除明显的肿瘤、创伤、先天性疾病、早期手术或小关节病变。于手术当天解冻标本,每个标本置钉完成后进行局部解剖观察。进钉点及螺钉轨迹两种前路经寰枢关节螺钉固定技术:ATS和ATCS,如图2。ATS固定术进钉点位于C2椎体中下部前外侧的凹槽内,即C2椎体水平中点线上,寰枢椎侧块关节面内侧三分之一处[4,12]。ATCS固定术进钉点位于距离C2下终板上方5mm,距中线往外3-5mm处,使螺钉头部和C2-C3椎间盘之间有一个合适的距离,以防止相邻节段骨化的发生。为了减少对标本的损伤,在每个标本的左侧或右侧随机行一次ATCS和ATS固定。wt_a52372020026080547_bad17e.jpg

图2前路关节螺钉(ATS)固定和前路经关节交叉螺钉(ATCS)固定示意图

ATS和ATCS固定的轨迹可通过正、侧位X线片上的解剖标志来确定。在正位X线片中,螺钉轨迹朝向C1上关节突上外侧角,与侧块外侧缘间隙为2-3mm(图3,左)。然后测量α角,即ATS与ATSC螺钉相对于矢状面所形成的理想外展角。在侧位X线片中,ATS和ATCS固定方向均朝向C1上关节突后上角,并与上关节突后缘的间隙为2.3mm(图3,右)。此外,还测量了角β,即ATS与ATSC螺钉相对于冠状面所形成的理想倾斜角。将螺钉置入新鲜尸体标本后,在正、侧位X线片上分别测量ATS和ATCS的实际角α、β,以及ATCS和ATS的实际进钉点与C2椎体中线的横向距离。wt_a22322000726080547_bedd7f.jpg

图3正位和侧位x线片上ATS和ATCS的螺钉轨迹,(左)所有螺钉对准C1上关节突上外侧角;(右)所有螺钉对准C1上关节突上角(点附近);ATCS,前路经关节交叉螺钉;ATS,前路关节交叉螺钉

所有螺钉的直径均为4.0mm,这与以往临床和生物力学研究中所用的直径相同[4,10,13]。用深度计测量无明显皮质骨突破时螺钉的最大允许长度。取出螺钉,将标本行枕部和C2分离,并去除前方软组织,观察两种固定方法损伤椎动脉(VA)沟、椎管或寰枕关节的情况。此外,测量从C1侧块关节下关节面的钉道口至C1侧块骨折内钉道末端的距离,以及C2进钉点至C2上关节面的钉道口的距离。分别对ATS和ATCS进行以上相应测量。

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