
皮质骨轨迹(CBT)螺钉技术具有生物力学稳定、切口小、对后方软组织剥离少、术后康复快等优势,自提出以来受到了广泛认可。CBT螺钉技术使用CBT螺钉进行固定,其头端螺纹螺距较尾端更近,增大了螺钉与皮质骨的接触面积。近些年来被广泛应用于骨质疏松、腰椎翻修、邻近椎体疾病等脊柱外科疾病。本文将从CBT螺钉技术的手术技术、拓展应用、生物力学特点、优缺点等方面进行综述。
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传统椎弓根螺钉技术置钉后螺钉贯穿椎体三柱,使椎体实现三柱固定,具有稳定、矫形效果好、融合率高的特点[1]。该技术近年来被广泛运用于治疗脊柱退行性病变、肿瘤、创伤及感染等多种脊柱疾病。但对于骨质疏松患者,螺钉松动、内固定失效的情况发生率高[2]。对于腰背肌发达或肥胖者,为方便置钉常需对背部肌肉组织进行广泛剥离,易造成术后腰背部疼痛,影响预后[3]。为解决上述问题,Santoni等[4]提出了皮质骨轨迹(CBT)螺钉技术,该技术独特的钉道增加了螺钉与皮质骨的接触,进而优化了螺钉的生物力学性能;更加靠近中线的进钉点减少了对背部肌肉组织的剥离,减少了手术创伤并改善预后。CBT螺钉技术使用CBT螺钉进行固定,其头端螺纹螺距较尾端更近,增大了螺钉与皮质骨的接触面积。多项研究已证实该技术是传统椎弓根螺钉技术的有效替代方法[5, 6, 7, 8]。CBT螺钉技术的手术时间更短,失血量更少,患者康复更快,术后效果改善更好。现将从CBT螺钉技术的手术技术、生物力学特点、优缺点等方面进行综述。
Santoni等[4]于2009年首次对CBT螺钉技术的置钉方式进行了报告,其进钉方向在矢状位上遵循由尾端至头端路径,在横断面上遵循由内侧向外侧的路径。Mobbs[9]的研究首次描述了手术的标准顺序,即在峡部内侧选择起点,用2 mm磨钻进行钻孔将峡部骨折的风险降至最低。螺钉从尾侧指向头侧最终止于上终板的后三分之一处,但未指明横断位上由内侧指向外侧轨迹。Matsukawa等[10, 11]的研究最终表明理想的CBT螺钉的起点为通过上关节突中心的垂直线和在横突下缘下1 mm的水平线的交界处。进钉角度在L1-L5各节段并无明显差异,头倾角8°~9°,外展角25°~26°。螺钉直径的选择依据L1-L5椎弓根的宽度和形状而不同,一般小于传统椎弓根螺钉,钉道直径6.2~8.4 mm,进钉深度36.8~38.3 mm。
随后关于CBT螺钉技术用于胸椎和腰骶部固定的研究也陆续出现。Matsukawa等[12]对胸椎CBT螺钉置入进行研究。胸椎CBT螺钉的平均直径从T9的5.8 mm增至T12的8.5 mm,长度从T9的29.7 mm增至T12的32.0 mm,头倾角度从T9的21.4°增至T12的27.6°。当于S1进行CBT螺钉置入时,进钉点应选择为S1上关节突中心与L5下关节突最下缘下约3 mm的交界处;轴位上钉道为直向前;矢状面头侧成角并穿透骶骨终板中点。头倾角为30.7°±5.1°,钉道长度为(31.5±3.5)mm[13]。
近些年也有关于颈椎CBT螺钉置入的报道。Kim和Lee[14]针对C2(枢椎)椎弓根狭窄或椎动脉高跨的患者进行C2 CBT螺钉置入。其起点位于C2椎弓根内侧皮质最外侧点,终点位于C1(寰椎)与C2小关节平面,未穿破C2上终板。2例行该手术的患者术后CT扫描证实C1后弓螺钉和C2的CBT螺钉定位正确,C2齿复位满意,C1-2椎管充分恢复。患者在随访中未出现螺钉相关术后并发症,术后1年CT扫描图像显示C1-2节段实现了稳定的融合和良好对线。
在早期具有里程碑意义的研究之后,针对CBT螺钉技术的研究主要集中于改良钉道轨迹[15, 16, 17, 18]。通过改变螺钉头倾或外展的角度,并将不同轨迹的螺钉混合搭配,可以扩大CBT螺钉技术的应用范围,将其运用于创伤或畸形矫正的手术。
Miyakoshi等[19]成功治疗了L2屈曲-牵张骨折。该患者L2椎骨骨折、单侧L2椎弓根骨折和L1和L2之间后方韧带复合体破坏。手术中于L1和L2右侧使用椎弓根螺钉和常规轨迹切开复位后,使用CBT螺钉作为骨折左侧椎弓根的接骨螺钉,该手术能够成功实现单节段融合。Matsukawa等[20]则将CBT螺钉技术与骶-翼-髂(SAI)螺钉技术联合使用,实现了腰骶部长节段的固定。CBT螺钉技术置入的螺钉与SAI螺钉的和谐对齐,减小了棒在腰骶部的应力。术后患者症状缓解明显,随访中无患者出现腰骶移行区脊柱对线明显丢失或棒断裂。Takata等[21]对6例退行性腰椎滑脱患者采取CBT螺钉技术和传统椎弓根螺钉技术混合手术的方案,即上节段使用CBT螺钉技术固定,下节段采取传统螺钉技术固定,在纠正腰椎滑脱改善症状的同时减少了软组织的剥离及手术切口长度。
目前的研究主要通过尸体试验和计算分析的方式对CBT螺钉技术的生物力学特性进行研究。仅有少量研究使用了体内评价的方法。Santoni等[4]首先在人类尸体生物力学研究中证实CBT螺钉技术与传统椎弓根螺钉技术相同的抗拔出性和抗拨动性。Baluch等[22]研究发现两种技术的轴向抗拔出性没有差异,但CBT螺钉技术的抗拨动性更强。Matsukawa等[23]首先在一项体内研究中强调CBT螺钉技术的插入扭矩高于传统椎弓根螺钉技术。研究测量了48例患者连续使用CBT螺钉技术和传统椎弓根螺钉技术的插入扭矩。CBT螺钉技术和传统椎弓根螺钉技术的最大插入扭矩分别为(2.49±0.99)N·m和(1.24±0.54)N·m。CBT螺钉技术的扭矩高出2.01倍,两种技术之间的差异显著(P<0.01)。在另外一项针对19例患者的体内研究发现,在S1使用CBT螺钉技术固定,新技术的插入扭矩平均比传统单皮质技术高141%[13]。术后CT分析显示穿透S1终板的螺钉未导致任何前方神经血管损伤。费骏等[24]选取猪脊柱标本建立体外的腰椎结核骨质破坏模型,并进行CBT螺钉置入。CBT螺钉病椎间固定不但可提供足够的力学稳定性,而且可在采用相同固定节段时提供更强的稳定性,可最大限度地减少固定节段。
随后在一项使用有限元(FE)方法的研究中,Matsukawa等[10]发现CBT螺钉的固定强度均优于传统椎弓根螺钉(加载头尾和内外侧载荷时的平均拔出强度和刚度),加载屈曲和伸展载荷时的阻力更高,但对抗侧弯和轴向旋转的能力较差。CBT螺钉的力学表现因螺钉规格、置入位置和患者骨质等因素而异。其中最关键的因素是螺钉尺寸和长度,该因素也在后续的其他相关尸体试验中得到证实[25]。与传统椎弓根螺钉技术相比,使用尺寸更大、长度更长的CBT螺钉可提升螺钉的生物力学性能。吴晓宇等[26]通过1例骨质疏松患者(骨密度T值<-0.25 SD)建立有限元模型,模拟传统椎弓根螺钉和CBT螺钉两种固定方式进行固定。结果 提示CBT组屈伸,旋转状态下稳定性大于传统椎弓根螺钉组;CBT组钉道周围骨质CT值大于传统椎弓根螺钉组。CBT螺钉技术是骨质疏松患者腰椎内固定的一种优选方式。
1.CBT螺钉技术的优势:肥胖或腰背肌发达的患者行传统后路腰椎融合术时,组织剥离常较困难。CBT螺钉技术的进钉点更靠近中线避免了广泛的肌肉剥离,支配小关节和多裂肌的神经得到了保护,减少了术后因椎旁肌脂肪化而引起的下腰背部疼痛[27]。借助外科机器人及导航系统,CBT螺钉技术可更加精准微创,术后并发症及手术的侵袭性可进一步降低[28]。Orita等[29]在经皮椎弓根螺钉技术的基础上提出了经皮CBT技术(PCBT)。经皮置钉的方式使得伤口更微创,术中透视时间较少,患者术后疼痛评分改善情况明显优于传统经皮椎弓根螺钉技术。
相比传统椎弓根螺钉技术,CBT螺钉的进钉点更低,更偏向中线。CBT螺钉技术新颖的钉道轨迹接触了4处皮质,即背侧进钉点处皮质、椎弓根后壁内侧皮质、椎弓根前壁外侧皮质和椎体皮质,最大化地与皮质骨接触,提高了螺钉把持强度[23]。因此在对合并骨质疏松者进行CBT螺钉固定时可获得比传统椎弓根螺钉更牢固的固定。也有研究证实利用CBT螺钉和骨水泥强化椎弓根螺钉对合并骨质疏松者进行固定可获得相似的临床疗效、稳定性和融合率;但CBT螺钉固定的手术时间更短,术中出血量更少,创伤更小[30]。
独特的轨迹也使得在同一个椎弓根进行CBT螺钉和传统椎弓根螺钉置钉成为可能。Mullin等[31]通过对47例患者的腰椎进行CT扫描和重建证实了在腰椎所有节段同时放置传统椎弓根螺钉和CBT螺钉进行双轨迹固定的可行性。因此当发生腰椎邻椎病(ASD)进行二次翻修手术时,可不拔除原有螺钉,减少了手术时间和出血量,手术难度也大大降低[32]。Chen等[33]对6例腰椎ASD的病例使用CBT螺钉技术进行治疗,术中无需移除预先存在的器械,同时结合微创融合手术减少了伤口长度、失血量和软组织损伤。患者术后均有所改善,随访期间无复发或器械失效。针对骨质疏松患者,双轨迹螺钉置入可增加融合节段的稳定性。传统椎弓根螺钉技术的钉道轨迹由外上至内下,螺钉尾端易侵犯上关节突关节,引起邻近节段退变最终导致慢性下腰痛、术后生活质量下降[34, 35]。CBT螺钉技术独特的钉道使螺钉尾端远离上关节突[36]。魏源标等[37]通过有限元分析的方式对CBT螺钉固定技术对邻近关节的影响进行研究,认为CBT螺钉固定减小了头端相邻小关节的应力,增加了尾端相邻小关节的应力。Zhang等[38]的前瞻性队列研究表明,与传统椎弓根螺钉技术相比,CBT螺钉技术对近端小关节侵犯更少、关节面与螺钉距离更大。
2.CBT螺钉技术的不足:利用CBT螺钉技术治疗腰椎滑脱仍存在一定争议。目前研究认为在峡部裂性脊椎滑脱中,传统椎弓根螺钉技术表现出更好的生物力学特性[39]。当CBT螺钉应用于腰椎退变性疾病的患者时,容易出现椎体解剖结构辨别困难、术中置钉路径难以确定的情况[40],若置钉不当,则会引起神经根损伤。准确的置钉依赖术中透视,增加了患者和术者辐射暴露剂量。若螺钉直径过大,置钉过程中螺钉易穿破骨皮质。Dabbous等[41]发现CBT螺钉技术可提供与传统椎弓根螺钉相当的固定,但在新手术的学习曲线中,椎弓根骨折和螺钉错位是重大风险。通过术中导航或在机器人辅助下置钉则可避免这些情况[42]。通过与机器人辅助置钉技术及导航系统的结合,CBT螺钉技术的学习曲线得到了缩短,手术医师可更快地掌握独特的螺钉置入轨迹。
CBT螺钉技术的特殊钉道在减少了手术创口的同时,也增加了手术的难度。鉴于切口显露的减少和该技术的特殊性,国外有学者为了避免因视野减少导致的神经损伤,术中增加了神经监测,并将其描述为避免损伤神经结构的重要工具[43, 44]。组配式螺钉也被用于扩大手术视野,以便于在内侧进入点处进行减压操作。一项研究显示组配式螺钉的骨折率显著低于预装式螺钉[45]。
CBT螺钉技术具有良好的生物力学稳定性、切口小、对后方软组织剥离少、术后康复快等优势[46, 47]。独特的置钉轨迹使其有比传统椎弓根螺钉技术更大的适应证范围,即可用于肥胖、骨质疏松和翻修患者的置钉。该技术对于大部分熟悉腰椎后路融合术的医生很容易开展,近些年来逐渐成为腰椎后路融合术临床工作中备选甚至首选方式之一。
如果患者选择行后路的减压固定融合术,不论患者是否合并骨质疏松,腰椎皮质骨通道螺钉技术的适应证为:(1)腰椎管狭窄症,尤其是2个节段以内的患者;(2)1~2度的腰椎滑脱症患者;(3)腰椎退变性侧凸需要进行腰椎融合固定者;(4)腰椎骨折需要复位固定者;(5)融合术后邻近节段退变需要翻修者;(6)椎体感染性病变(如结核)需要后路固定患者。禁忌证为:(1)先天性或发育性椎弓根异常,发生率很低,术前常规的腰椎CT检查很容易鉴别;(2)腰椎严重退变患者,无法辨别解剖标记,例如椎板小关节突等;(3)峡部裂导致腰椎滑脱症,累及部位靠近进钉点。此外,针对严重的骨质疏松患者(T值<-4 SD)使用CBT技术固定的牢固性仍待进一步研究。
业界应理性看待一项新技术的出现,CBT螺钉技术相较于传统椎弓根螺钉固定术的优势不可否认,但在临床运用中仍存在一些不能忽视的问题。CBT螺钉的两柱固定是其在生物力学试验中抗旋转力较弱的原因,相比于椎弓根螺钉的三柱固定,其在长节段固定或伴有畸形的腰椎内固定手术中的稳定性尚具有争议;由于椎弓根内CBT较为狭窄,所以术中进行较好置钉的机会较少,钉道的调整将会影响内固定的稳定性。在临床应用方面,目前大多为单中心回顾性病例对照研究,尚缺少高质量、高证据等级的前瞻性、多中心随机对照研究来验证其优劣性。也需要继续进行基础的生物力学研究来探索CBT螺钉的力学属性,完善其内固定技术,指导临床中适应证与禁忌证的把握,促进该技术的科学推广。
所有作者均声明不存在利益冲突





















