骨质疏松条件下强化椎弓根钉稳定性的研究进展
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摘要：为了减少骨质疏松症患者椎体骨密度下降对骨钉界面咬合强度的影响，有效解决骨质疏松条件下椎弓根螺钉固定强度的问题。本文对近些年来国内外学者在这方面的研究进展进行综述。
关键词：骨质疏松；脊柱骨折；椎弓根螺钉；稳定性
The research progress of strengthening the stability of pedicle screw under the osteoporosis conditions
Wang Xinbiao Wang Chun
Abstract：In order to effective solve the influence of osteoporosis patients （OP） with the low vertebral body bone mineral density for the joining strength between the surface of bone and nail. This article will review the related research in the aspects studied by the domestic and overseas scholars in the past recent years.
Key words：Osteoporosis； spinal fracture； pedicle screw； stability
【中图分类号】R681.4 【文献标识码】A 【文章编号】1674-7526（2012）12-0127-02
骨质疏松 （osteoporosis，OP） 是以骨量减少、骨组织微结构退变为特征，导致骨脆性增高和骨折风险增加的全身性骨病。首要并发症是老年性骨质疏松性椎体压缩性骨折（elderly osteoporotic vertebral compression fractures，EOVCF）。椎弓根螺钉在脊柱方面疾病的治疗中占有重要地位，其坚强固定除了跟椎体本身的骨质情况密切相关外，还与螺钉本身的设计息息相关。因此为了解决椎弓根螺钉在骨质疏松症患者中的稳定性问题。国内外出现了大量关于螺钉设计的相关报道，本文针对该研究进展总结如下。
1 改进椎弓根螺钉设计
1.1 增加椎弓根螺钉直径或长度：国内外学者的大量实验研究和临床经验证实，适当增加椎弓根螺钉的直径或长度，可一定程度上提高椎弓根螺钉的固定强度，以改善其稳定性。临床常用于翻修手术且获得良好效果。Bostan等[1]研究发现：增加椎弓根钉的直径可明显增强螺钉的固定强度，其优于直接钉道骨水泥强化，且造成较少的骨质破坏，同时避免骨水泥渗漏的危险。但增加螺钉的直径有导致椎弓根崩裂的危险，螺钉的加长也易造成胸腹腔内的重要血管和脏器的损伤、破裂。
1.2 改进椎弓根螺钉螺纹设计：椎弓根螺钉的螺纹分为单螺纹和双螺纹两种，双螺纹椎弓根钉即在单螺纹的基础上增加一圈附加螺纹。可增加骨质与螺钉的接触面，骨-螺钉界面压力和螺钉的把持强度，在临床治疗难复性舟骨脱位和骨折中取得良好效果[2]。
Inceoglu等[3]将不同螺纹设计和不同外形设计的椎弓根钉置入新鲜的小牛腰椎标本并进行生物力学实验，结果表明圆锥形的V型螺纹椎弓根钉的Fmax和拧入力矩均显著高于圆柱形的V型螺纹椎弓根钉和圆锥形的不对称螺纹椎弓根钉。
1.3 独特设计的椎弓根螺钉：高明暄等[4]采用膨胀式椎弓根钉（expansive pedicle screw，EPS）治疗27例腰椎不稳伴有骨质疏松患者，通过随访对比研究后证实：在伴有骨质疏松的胸腰椎骨折中采用EPS具有良好的效果。万世勇等[5]应用Micro-CT和硬组织切片等新技术对EPS在OP条件下的稳固机制进行了实验研究，结果表明其提高了钉道周围的单位体积骨量，增加了EPS的固定强度，并改变了螺钉膨胀段周围骨小梁的排列情况，阻止了钉-骨界面周围骨质疏松的进一步发展，并随着新生骨组织的渐渐长入形成了一种独特的立体交叉嵌合体结构，强化了EPS在人体内的远期稳定性。
2 结合固化材料的钉道强化
2.1 钉道内植入细骨条或碎骨粒：范海涛等[6]阐述了分别使用细骨条、碎骨粒和骨水泥（ PMMA） 对内固定失效的椎弓根钉通道进行填充修复后再将螺钉拧入固定，结果显示骨水泥组获得最大拔出力较前提高49%，明显优于碎骨粒组和细骨条组。
2.2 钉道的整体强化：Vidyadhar等[7]通过对HA涂层椎弓根钉与普通椎弓根钉固定强度差别的探讨证实：两者在固定即刻的固定强度没有明显差别，但在随访3个月后，前者的固定强度明显高于后者。
2.3 钉道局部强化：杨斌奎等[8]利用自行研究设计的钉道局部强化装置，向钉道内壁注入点状的CSC来强化钉道。通过实验证明这种方法可明显提高螺钉的稳定性，但其固定强度仍小于向钉道内直接灌注CSC。刘达等[9]通过自制的空心侧孔丝攻上的侧孔向钉道周壁局部注入CSC，再拧入椎弓根钉。使钉道整体呈现一种特殊的局部“螺钉-骨质”和局部“螺钉-CSC-骨质”共存的界面。此种新型的钉道强化方法称之为“钉道局部固化”。骨水泥局限地分布在螺钉周围，在取出螺钉时可以减少对周围骨质的破坏。钉道局部固化能够提供与整体固化相当的固定强度，形成较好的骨性愈合，为螺钉的远期稳定性提供了保障。Frankel 等[10]使用自行设计的前端带有3个侧孔的中空丝攻制备钉道，通过该丝攻的侧孔将骨水泥注射进附近的骨质，经生物力学实验证实：可明显提高OP条件下椎弓根钉的即刻稳定性及翻修时的固定强度。
2.4 独特椎弓根螺钉加固化材料：Takigawa等[11]设计的带护套的椎弓根钉，外面的套管上有18个侧边孔，内为实心的椎弓根钉，结合PMMA可显著提高螺钉稳定性。Chen等[12]自行设计的侧孔数及分布不同的空心椎弓根钉，结合PMMA强化固定。各种螺钉经PMMA强化后的Fmax均较普通椎弓根钉有显著提高。王志荣等[13]研制的新型可灌注骨水泥的椎弓根钉，其远端1/3有4排共10个侧孔，可加压灌注骨水泥达到局部钉道强化，经生物力学测试其固定效果良好，且取出方便。
3 附加装置的使用
适当的附加装置对于增强椎弓根钉系统的稳定性至关重要，横连接的应用使椎弓根钉系统构成了整体的三维固定，使稳定性显著增加。Jiang等[14]对于具有粗大椎弓根的OP患者，应用经椎弓根行双椎弓根钉（直径为5mm的AOUSS钉和Schanz钉）固定，显著增加其稳定性。
4 展望
目前国内外各种不同的椎弓根钉经实验验证均可不同程度地提高椎弓根钉的稳定性，部分已应用于临床治疗，并取得满意效果。
常见的骨质疏松性椎体骨折大致有压缩性骨折和爆裂性骨折，压缩性骨折影像学上主要表现为椎体前柱的压缩性改变，目前临床应用较广的手术方式有PVP及PKP；爆裂性骨折影像学上主要表现为累及椎体中柱或后柱，则适合用椎弓根钉内固定系统，但因OP引起螺钉不稳，需要强化。关于此种强化方法，椎弓根钉结合强化材料的开放性手术已得到良好的实验研究及临床应用。而微创椎弓根钉结合固化材料的研究尚少，有待进一步研究。随着微创手术的发展，微创椎弓根钉结合固化材料的研究前景必会更加宽广。
参考文献
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