引用本文： 孫兆忠, 程艷, 李瑞, 任佳彬, 房清敏, 鄭振陽, 劉鑫. 經側前方入路L5椎體切除后腰骶部重建的影像學及生物力學研究 . 中國修復重建外科雜志, 2017, 31(2): 210-214. doi: 10.7507/1002-1892.201610092 復制
腰骶椎椎體腫瘤、結核等病變往往需要手術切除病灶并重建治療[1-2]，手術方式可分為前路、后路以及前后路聯合 3 種術式[3-4]。生物力學研究及臨床實踐提示，前后路聯合術式不僅能徹底切除病灶、椎管減壓充分，還可以提供較好的脊柱穩定性[5-6]，目前已被廣泛使用。但是前后路聯合術式術中需更換患者體位，增加了手術時間及切口[7]。為解決以上問題，針對 L5 病變，有學者提出了經側前方入路一期行 L5 病變椎體切除、植骨融合及釘棒內固定術[8-9]。本研究通過在成人尸體標本上完成該術式，對骶骨植釘安全性進行影像學研究和生物力學測試，并與經典前后路聯合術式比較重建后椎體穩定性，進一步探討該術式可行性，以期為臨床選擇治療方法提供實驗依據。報告如下。
1 材料及方法
1.1 實驗標本及分組
20 具經 10% 甲醛溶液防腐固定后的成人尸體標本由濱州市職業學院解剖學教研室提供，其中男 12 具，女 8 具；年齡 24～75 歲，平均 46.6 歲。將 20 具尸體隨機分為兩組（n = 10），實驗組取側前方入路行 L5 病變椎體切除、植骨融合及釘棒內固定術，對照組采用前后聯合入路行 L5 病變椎體切除及重建。
1.2 實驗方法
實驗組：標本取仰臥位，切口自左髂前上棘上方 1 cm 起，沿腹股溝韌帶止于恥骨聯合。切開腹外斜肌、腹內斜肌及腹橫筋膜，顯露腹膜外脂肪，鈍性分離壁腹膜及腹腔內容物，將其一并牽拉后即可暴露后方腰骶椎及毗鄰肌肉、血管和神經[10]。將節段血管及髂腰靜脈結扎后向中央牽開髂總血管，并將腰大肌向外側牽開，即可獲得 L4～S1 節段側前方充足的操作空間。然后用咬骨鉗等工具將 L5 椎體病損切除，取同側合適大小髂骨進行椎間植骨，最后于 L4、S1 椎體側前方各植入 2 枚螺釘，植入連接棒。
對照組：標本取俯臥位，以 L5 棘突為中心作后正中切口，切開豎脊肌后顯露 L4～S1 后方結構，于 L4 及 S1 按 AO 標準植入椎弓根螺釘系統。然后標本更換為仰臥位，取下腹部斜切口，自腹膜外顯露 L4～S1 椎體等結構，切除 L5 椎體病損后，取同側合適大小髂骨進行椎間植骨。
1.3 觀測指標
1.3.1 影像學檢查 術前實驗組標本行 CT 掃描及三維重建，于矢狀位圖像確定 S1 椎體側前方不被髂骨翼阻擋的最靠背側一點為骶骨后排釘進釘點（P 點），水平位圖像確定椎管右側最外緣點（C 點），測量 P、C 兩點連線長度即為骶骨后排釘最大進釘長度，PC 連線與冠狀面夾角為植入骶骨后排釘時為避免髂骨翼阻擋而向腹側傾斜的最大安全進釘角度。根據術中選用的側前路釘棒系統（山東威高骨科材料股份有限公司）中墊片上兩個螺釘孔間距離，得出同一椎體兩枚螺釘距離為 10 mm；在 P 點同一水平面距 P 點腹側 10 mm 處標記前排釘進釘點（A 點），測量 A、C 兩點連線長度即為骶骨前排釘最大進釘長度，AC 連線與冠狀面夾角為植入骶骨前排釘時為避免髂骨翼阻擋而向腹側傾斜的最大安全進釘角度。見圖 1。
圖1
最大安全進釘角度及最大進釘長度測量示意圖 ∠ASA：前排釘最大安全進釘角度；∠PSA：后排釘最大安全進釘角度
Figure1.
Measurement diagram of maximal safe entry angle and depth of the sacral screw ∠ASA: the maximal safe entry angle for anterior screw; ∠PSA: the maximal safe entry angle for posterior screw
術中，實驗組標本植釘時均參考術前測量的植釘最大安全進釘角度及長度進行操作，并記錄實際骶骨前排釘及后排釘進釘長度及角度。操作完畢后對標本再次行 CT 掃描及三維重建，觀察骶骨釘位置。
1.3.2 生物力學測試 截取兩組重建后的椎體標本 L4～S1 段，剔除周圍韌帶、肌肉等軟組織，保留骨性結構。標本兩端用聚甲基丙烯酸甲酯包埋，然后用保鮮膜密封，保存于低溫冰箱中，測試前 3 h 取出，于室溫下解凍。將標本置于萬能材料力學試驗機（揚州博瑞克儀器儀表科技有限公司），預載負荷 100 N，消除標本松弛、蠕變等時間效應的影響。首先，以加載速率 10 mm/min、線性載荷 200 N 下進行前屈、后伸、側屈試驗，記錄標本位移；然后進行垂直壓縮試驗[11]，將標本固定于試驗機的固定端與加載端之間，加載速率 5 N/s、持續線性加壓至設定的極限載荷 500 N，記錄標本在 500 N 載荷下剛度值（N/mm）。
1.4 統計學方法
采用 SPSS16.0 統計軟件進行分析。計量資料以均數±標準差表示，組間比較采用獨立樣本t 檢驗；檢驗水準α = 0.05。
2 結果
20 具標本均順利完成 L5 病變椎體切除重建。CT 觀測示，術前實驗組骶骨前、后排釘最大安全進釘角度及最大進釘長度男女間比較，差異均無統計學意義（P>0.05），見表 1。取術前測量的最大安全進釘角度及最大進釘長度均值作為臨床參考安全值；骶骨前排釘平均最大安全進釘角度為 51.93°、最大進釘長度為 47.88 mm，后排釘平均最大安全進釘角度為 37.04°、最大進釘長度為 46.28 mm。術后觀察見骶骨釘均未進入椎管，且長度合適，每具標本實際骶骨前、后排釘進釘角度及長度均在術前測量最大值范圍內；見圖 2 及表 2、3。生物力學測試顯示，兩組標本前屈、后伸、側屈位移及垂直壓縮剛度比較，差異均無統計學意義（P>0.05）；見表 4。
圖2
實驗組術后 CT 平掃及三維重建圖像觀察骶骨釘位置
Figure2.
CT scan and three-dimensional reconstruction images of sacral screw position in experimental group after operation
表1
實驗組男女前排釘、后排釘最大安全進釘角度及最大進釘長度比較（
）
Table1.
Comparison of maximal safe entry angle and depth of anterior and posterior sacral screws between male and female in experimental group（
）
表2
實驗組各例標本骶骨釘最大進釘長度（mm）
Table2.
Maximal depth of sacral screws in experimental group（mm）
表3
實驗組各例標本最大安全進釘角度（°）
Table3.
Maximal safe entry angle of sacral screws in experimental group（°）
表4
兩組生物力學測試比較（
n=10，
）
Table4.
Comparison of biomechanical testing results between 2 groups（
n=10，
）
3 討論
3.1 側前方入路可行性
L5 椎體處于腰骶移行段，其獨特的生物力學特性及腰骶角的存在，使 L5 椎體腫瘤、結核等病損切除重建一直是脊柱外科難題。傳統前后路聯合重建術中需變換體位，增加了手術時間，創傷也較大。因腰骶段前方存在復雜大血管結構，前方入路血管損傷并發癥發生率較高[12]；因腰神經根限制，側后方入路切除 L5 椎體后難以植入合適大小融合器。國外有學者經側前方腹膜外入路一期完成腰骶椎重建 2 例患者，但是缺乏該入路解剖安全性及有效性研究[13]。本研究實驗組經前外側入路進入腰骶椎側前方，順利完成手術操作，術中見側前方操作空間足以完成椎體切除、植骨及內固定操作，但需要進一步解剖學測量研究加以證實。
3.2 S1 椎體植釘位置
通過一期側前方釘棒內固定不僅可以加強椎體重建后的穩定性，而且避免了二次后路內固定術的繁瑣。S1 椎體植釘應注意避免進入椎管，建議術中 CT 引導植釘，以提高植釘安全性；否則術前需根據患者腰骶段三維 CT 圖像設計植釘方案。本研究實驗組所有標本術后 CT 圖像顯示骶骨螺釘位置及長度良好，均小于術前測量的最大安全進釘角度及最大進釘長度，螺釘均未進入椎管內。因此，我們認為實際手術操作時 S1 椎體后排釘向腹側傾斜不能超過 37.04°，選取螺釘長度小于 46.28 mm；前排釘向腹側傾斜不能超過 51.93°，螺釘長度小于 47.88 mm，才可避免骶骨釘進入椎管損傷神經。
3.3 側前方入路腰骶椎重建的生物力學分析
L5 椎體位于活動的腰椎與固定的骶椎之間，應力多集中于此。L5 椎體重建術旨在徹底清除病灶，盡可能恢復腰骶段穩定性。從生物力學角度分析，脊柱主要承重區是前中柱，經前方可以將植骨塊植于腰骶段負重區，有利于植骨融合[14]。單純植骨重建后因椎體穩定性未立即恢復，應力集中于植骨塊，易導致植骨塊移位、塌陷及不融合，因此需要內固定重建。本研究提示經側前方入路可以一期完成 L5 病損椎體切除、植骨融合及釘棒內固定，并且重建后的椎體前屈、后伸、側屈位移及垂直壓縮剛度與前后路聯合術式比較差異無統計學意義，提示該術式重建后獲得即刻穩定性，為植骨融合創造了有利條件。
3.4 側前方入路優勢及適應證
與其他入路相比，側前方入路有以下優勢：① 術中避免患者變換體位；② 減少了手術切口及手術時間；③ 避免了后方肌肉、軟組織剝離與牽拉，減少了創傷；④ 有效減少前方大血管損傷風險；⑤ 防止植骨塊向前方移位或脫出；⑥ 可以對椎管進行直接充分減壓。我們認為對于病損僅累及 L5 部分椎體且后柱結構完整者，可以選擇經側前方入路一期完成病損切除、植骨融合及釘棒系統內固定[15-16]。對于累及后柱結構、預后良好的轉移瘤，需將 L5 椎體完整切除時，宜選擇前后路聯合手術[7]。
腰骶椎椎體腫瘤、結核等病變往往需要手術切除病灶并重建治療[1-2]，手術方式可分為前路、后路以及前后路聯合 3 種術式[3-4]。生物力學研究及臨床實踐提示，前后路聯合術式不僅能徹底切除病灶、椎管減壓充分，還可以提供較好的脊柱穩定性[5-6]，目前已被廣泛使用。但是前后路聯合術式術中需更換患者體位，增加了手術時間及切口[7]。為解決以上問題，針對 L5 病變，有學者提出了經側前方入路一期行 L5 病變椎體切除、植骨融合及釘棒內固定術[8-9]。本研究通過在成人尸體標本上完成該術式，對骶骨植釘安全性進行影像學研究和生物力學測試，并與經典前后路聯合術式比較重建后椎體穩定性，進一步探討該術式可行性，以期為臨床選擇治療方法提供實驗依據。報告如下。
1 材料及方法
1.1 實驗標本及分組
20 具經 10% 甲醛溶液防腐固定后的成人尸體標本由濱州市職業學院解剖學教研室提供，其中男 12 具，女 8 具；年齡 24～75 歲，平均 46.6 歲。將 20 具尸體隨機分為兩組（n = 10），實驗組取側前方入路行 L5 病變椎體切除、植骨融合及釘棒內固定術，對照組采用前后聯合入路行 L5 病變椎體切除及重建。
1.2 實驗方法
實驗組：標本取仰臥位，切口自左髂前上棘上方 1 cm 起，沿腹股溝韌帶止于恥骨聯合。切開腹外斜肌、腹內斜肌及腹橫筋膜，顯露腹膜外脂肪，鈍性分離壁腹膜及腹腔內容物，將其一并牽拉后即可暴露后方腰骶椎及毗鄰肌肉、血管和神經[10]。將節段血管及髂腰靜脈結扎后向中央牽開髂總血管，并將腰大肌向外側牽開，即可獲得 L4～S1 節段側前方充足的操作空間。然后用咬骨鉗等工具將 L5 椎體病損切除，取同側合適大小髂骨進行椎間植骨，最后于 L4、S1 椎體側前方各植入 2 枚螺釘，植入連接棒。
對照組：標本取俯臥位，以 L5 棘突為中心作后正中切口，切開豎脊肌后顯露 L4～S1 后方結構，于 L4 及 S1 按 AO 標準植入椎弓根螺釘系統。然后標本更換為仰臥位，取下腹部斜切口，自腹膜外顯露 L4～S1 椎體等結構，切除 L5 椎體病損后，取同側合適大小髂骨進行椎間植骨。
1.3 觀測指標
1.3.1 影像學檢查 術前實驗組標本行 CT 掃描及三維重建，于矢狀位圖像確定 S1 椎體側前方不被髂骨翼阻擋的最靠背側一點為骶骨后排釘進釘點（P 點），水平位圖像確定椎管右側最外緣點（C 點），測量 P、C 兩點連線長度即為骶骨后排釘最大進釘長度，PC 連線與冠狀面夾角為植入骶骨后排釘時為避免髂骨翼阻擋而向腹側傾斜的最大安全進釘角度。根據術中選用的側前路釘棒系統（山東威高骨科材料股份有限公司）中墊片上兩個螺釘孔間距離，得出同一椎體兩枚螺釘距離為 10 mm；在 P 點同一水平面距 P 點腹側 10 mm 處標記前排釘進釘點（A 點），測量 A、C 兩點連線長度即為骶骨前排釘最大進釘長度，AC 連線與冠狀面夾角為植入骶骨前排釘時為避免髂骨翼阻擋而向腹側傾斜的最大安全進釘角度。見圖 1。
圖1
最大安全進釘角度及最大進釘長度測量示意圖 ∠ASA：前排釘最大安全進釘角度；∠PSA：后排釘最大安全進釘角度
Figure1.
Measurement diagram of maximal safe entry angle and depth of the sacral screw ∠ASA: the maximal safe entry angle for anterior screw; ∠PSA: the maximal safe entry angle for posterior screw
術中，實驗組標本植釘時均參考術前測量的植釘最大安全進釘角度及長度進行操作，并記錄實際骶骨前排釘及后排釘進釘長度及角度。操作完畢后對標本再次行 CT 掃描及三維重建，觀察骶骨釘位置。
1.3.2 生物力學測試 截取兩組重建后的椎體標本 L4～S1 段，剔除周圍韌帶、肌肉等軟組織，保留骨性結構。標本兩端用聚甲基丙烯酸甲酯包埋，然后用保鮮膜密封，保存于低溫冰箱中，測試前 3 h 取出，于室溫下解凍。將標本置于萬能材料力學試驗機（揚州博瑞克儀器儀表科技有限公司），預載負荷 100 N，消除標本松弛、蠕變等時間效應的影響。首先，以加載速率 10 mm/min、線性載荷 200 N 下進行前屈、后伸、側屈試驗，記錄標本位移；然后進行垂直壓縮試驗[11]，將標本固定于試驗機的固定端與加載端之間，加載速率 5 N/s、持續線性加壓至設定的極限載荷 500 N，記錄標本在 500 N 載荷下剛度值（N/mm）。
1.4 統計學方法
采用 SPSS16.0 統計軟件進行分析。計量資料以均數±標準差表示，組間比較采用獨立樣本t 檢驗；檢驗水準α = 0.05。
2 結果
20 具標本均順利完成 L5 病變椎體切除重建。CT 觀測示，術前實驗組骶骨前、后排釘最大安全進釘角度及最大進釘長度男女間比較，差異均無統計學意義（P>0.05），見表 1。取術前測量的最大安全進釘角度及最大進釘長度均值作為臨床參考安全值；骶骨前排釘平均最大安全進釘角度為 51.93°、最大進釘長度為 47.88 mm，后排釘平均最大安全進釘角度為 37.04°、最大進釘長度為 46.28 mm。術后觀察見骶骨釘均未進入椎管，且長度合適，每具標本實際骶骨前、后排釘進釘角度及長度均在術前測量最大值范圍內；見圖 2 及表 2、3。生物力學測試顯示，兩組標本前屈、后伸、側屈位移及垂直壓縮剛度比較，差異均無統計學意義（P>0.05）；見表 4。
圖2
實驗組術后 CT 平掃及三維重建圖像觀察骶骨釘位置
Figure2.
CT scan and three-dimensional reconstruction images of sacral screw position in experimental group after operation
表1
實驗組男女前排釘、后排釘最大安全進釘角度及最大進釘長度比較（
）
Table1.
Comparison of maximal safe entry angle and depth of anterior and posterior sacral screws between male and female in experimental group（
）
表2
實驗組各例標本骶骨釘最大進釘長度（mm）
Table2.
Maximal depth of sacral screws in experimental group（mm）
表3
實驗組各例標本最大安全進釘角度（°）
Table3.
Maximal safe entry angle of sacral screws in experimental group（°）
表4
兩組生物力學測試比較（
n=10，
）
Table4.
Comparison of biomechanical testing results between 2 groups（
n=10，
）
3 討論
3.1 側前方入路可行性
L5 椎體處于腰骶移行段，其獨特的生物力學特性及腰骶角的存在，使 L5 椎體腫瘤、結核等病損切除重建一直是脊柱外科難題。傳統前后路聯合重建術中需變換體位，增加了手術時間，創傷也較大。因腰骶段前方存在復雜大血管結構，前方入路血管損傷并發癥發生率較高[12]；因腰神經根限制，側后方入路切除 L5 椎體后難以植入合適大小融合器。國外有學者經側前方腹膜外入路一期完成腰骶椎重建 2 例患者，但是缺乏該入路解剖安全性及有效性研究[13]。本研究實驗組經前外側入路進入腰骶椎側前方，順利完成手術操作，術中見側前方操作空間足以完成椎體切除、植骨及內固定操作，但需要進一步解剖學測量研究加以證實。
3.2 S1 椎體植釘位置
通過一期側前方釘棒內固定不僅可以加強椎體重建后的穩定性，而且避免了二次后路內固定術的繁瑣。S1 椎體植釘應注意避免進入椎管，建議術中 CT 引導植釘，以提高植釘安全性；否則術前需根據患者腰骶段三維 CT 圖像設計植釘方案。本研究實驗組所有標本術后 CT 圖像顯示骶骨螺釘位置及長度良好，均小于術前測量的最大安全進釘角度及最大進釘長度，螺釘均未進入椎管內。因此，我們認為實際手術操作時 S1 椎體后排釘向腹側傾斜不能超過 37.04°，選取螺釘長度小于 46.28 mm；前排釘向腹側傾斜不能超過 51.93°，螺釘長度小于 47.88 mm，才可避免骶骨釘進入椎管損傷神經。
3.3 側前方入路腰骶椎重建的生物力學分析
L5 椎體位于活動的腰椎與固定的骶椎之間，應力多集中于此。L5 椎體重建術旨在徹底清除病灶，盡可能恢復腰骶段穩定性。從生物力學角度分析，脊柱主要承重區是前中柱，經前方可以將植骨塊植于腰骶段負重區，有利于植骨融合[14]。單純植骨重建后因椎體穩定性未立即恢復，應力集中于植骨塊，易導致植骨塊移位、塌陷及不融合，因此需要內固定重建。本研究提示經側前方入路可以一期完成 L5 病損椎體切除、植骨融合及釘棒內固定，并且重建后的椎體前屈、后伸、側屈位移及垂直壓縮剛度與前后路聯合術式比較差異無統計學意義，提示該術式重建后獲得即刻穩定性，為植骨融合創造了有利條件。
3.4 側前方入路優勢及適應證
與其他入路相比，側前方入路有以下優勢：① 術中避免患者變換體位；② 減少了手術切口及手術時間；③ 避免了后方肌肉、軟組織剝離與牽拉，減少了創傷；④ 有效減少前方大血管損傷風險；⑤ 防止植骨塊向前方移位或脫出；⑥ 可以對椎管進行直接充分減壓。我們認為對于病損僅累及 L5 部分椎體且后柱結構完整者，可以選擇經側前方入路一期完成病損切除、植骨融合及釘棒系統內固定[15-16]。對于累及后柱結構、預后良好的轉移瘤，需將 L5 椎體完整切除時，宜選擇前后路聯合手術[7]。
