引用本文： 黃思議, 姬濤, 郭衛. 全骶骨切除術后重建方法的發展及現狀. 中國修復重建外科雜志, 2018, 32(5): 513-518. doi: 10.7507/1002-1892.201712054 復制
全骶骨切除術是治療高位骶骨惡性腫瘤的重要方法。骶骨切除后骨盆環的完整性被破壞，腰椎與骨盆完全分離，其重建是骨腫瘤外科領域治療的難題。全骶骨切除術后重建方式經過了近 30 年的發展，在重建理念和固定技術上都取得了較大進展，但目前對于這一復雜部位的重建，仍存在固定松動和斷裂的問題。本文對現有的全骶骨切除術后重建方法進行綜述，回顧其發展歷程，結合生物力學和有限元研究結果對各種重建方法的力學穩定性進行評價，為尋找更好的全骶骨切除術后重建方法提供參考。
1 全骶骨切除術后的重建指征
Gunterberg 等[1]的尸體骨盆生物力學研究發現，在 S1、2 之間切除骶骨，骨盆穩定性下降 30%；在骶岬下 1 cm 切除骶骨，骨盆穩定性下降 50%。如果切除范圍超過 50% 骶髂關節會導致骨盆不穩。Hugate 等[2]和 Yu 等[3]的研究則分別認為，在 S1 神經孔以上或 S1、2 椎間盤以上進行骶骨切除時，需要進行重建。全骶骨切除術后骶髂關節完全分離，從生物力學及功能角度考慮應當進行重建。
早期考慮到術后感染和內植物斷裂的風險，在全骶骨切除術后不進行重建[4]。骶骨切除后腰椎下移到髂骨之間，患者術后需要長期臥床，等待骨盆和腰椎間的肌肉及瘢痕組織逐漸形成一個生物懸帶并最終固定脊柱。而術后重建可恢復腰椎-骨盆環的結構，使患者早期恢復活動。因此，近年隨著重建技術的發展，全骶骨切除術后進行重建逐漸成為了常規方法。
2 早期重建方法
全骶骨切除術后重建最早由 Shikata 等[5-6]報道。作者用 2 根橫置的骶骨棒穿過兩側髂骨翼，上方的骶骨棒穿過 L5 椎體，下方的骶骨棒用 Harrington 鉤棒與腰椎連接，并大量植骨實現遠期腰椎與骨盆的骨性融合。Tomita 等[7]報道了全骶骨切除術后采用不同方法重建的 3 例患者，第 1 例用 2 根骶骨棒重建骨盆后環，再用 Harrington 棒連接腰椎和其中 1 根骶骨棒，并將腓骨用螺釘固定于 L4 椎體和髂骨翼之間；第 2 例將切除的 S1 椎體滅活后，用髂骨棒固定于髂骨翼之間，并用螺釘將骶椎與 L5 椎體固定；第 3 例使用 Cottrel-Dubousset 鉤棒將 T12～L3 椎體與雙側髖臼前柱固定，并用 AO 重建鋼板連接兩側髂骨翼。Santi 等[8]的重建方法與 Shikata 等[5-6]相似，用斯氏針代替骶骨棒，Cottrel-Dubousset 鉤棒代替 Harrington 鉤棒，但術后 5 個月發現斯氏針松動。Blatter 等[9]在兩側髂骨分別打入動力髖螺釘（dynamic hip screw，DHS）螺釘并用橫置的 DHS 鋼板將 2 根螺釘連接，2 根縱行金屬棒與 DHS 鋼板相連；在 L2 和 L3 打入椎弓根螺釘，每側髂骨打入 2 根 Schanz 螺釘，將上述螺釘與縱棒相連。
早期重建方法缺乏生物力學試驗研究。Kawahara 等[10]對 Shikata 等[5]的重建方法進行了有限元分析，結果發現固定裝置上無應力集中區域，因此內植物斷裂的可能性較小。但在上方髂骨棒與骨盆和 L5 椎體的接觸面上都發現了應力集中區域，并且超過了皮質骨的屈服應力，提示上方髂骨棒存在松動可能。這可能是因為髂骨翼后部不夠堅固，無法提供穩定的支持，病例中斯氏針松動證明了有限元計算的結果。Tomita 等[7]也使用髂骨棒將來自腰椎的力量傳遞至髂骨，同樣存在上述問題。Blatter 等[9]利用椎弓根螺釘固定避免了骶骨棒松動的問題，因此能提供更好的縱向穩定性。
3 改良 Galveston 技術
Galveston 技術是一種最初用于治療脊柱側突的腰髂固定方法[11]。Galveston 技術用 2 根 L 形棒固定腰髂，一端用鋼絲固定于腰椎，另一端插入髂骨 2 層皮質骨之間。Gokaslan 等[12]用椎弓根釘代替鋼絲固定 L 形棒，改良了 Galveston 技術，首先在 L3～L5 椎體打入椎弓根釘，用 2 根 L 形棒與椎弓根釘相連，將 L 形棒遠端插入髂骨 2 層皮質骨之間，在 L 形棒之間設置 2～3 個橫連；再用 1 根水平放置的髂骨棒連接兩側髂骨，防止腰髂的軸向旋轉；最后在髂骨間植入異體脛骨以促進骨融合。改良 Galveston 技術的優點在于椎弓根釘的使用增強了腰椎固定的穩定性，并減少了需要固定的腰椎節段。在此后的重建中，改良 Galveston 技術得到了較為廣泛的應用[13]。
但改良 Galveston 技術仍存在缺陷。Jackson 等[14]回顧了 13 例使用改良 Galveston 技術重建腰骶部的病例資料，發現術后 7 周 1 例雙側 L 形棒在 L5 和髂骨間斷裂。Kawahara 等[10]對改良 Galveston 技術進行了有限元分析，在 L5 椎弓根釘和髂骨釘之間的脊柱棒上發現了應力集中區域，并超過了鈦合金的屈服應力，提示存在斷棒風險，這與 Jackson 等[14]發現的斷棒病例相符。脊柱棒上的應力集中可能是來自腰椎的軸向壓力全部由脊柱棒傳遞至骨盆所導致的。此外，L 形棒術中彎棒操作復雜費時。
4 改良 Galveston 技術的改進
由于改良 Galveston 技術彎棒操作復雜，后續以改良 Galveston 技術為基礎的全骶骨切除重建均用髂骨釘代替 L 形棒進行髂骨部分的固定，并進行了不同的改進[15-23]。Doita 等[15]將縱行的脊柱棒和橫行的髂骨棒連接起來，分擔了脊柱棒的軸向壓力。Zhang 等[16]在每側髂骨打入 2 根髂骨釘，未用髂骨棒和移植股骨連接骨盆后環。Ohata 等[17]將髂骨棒穿過 L5 椎體。Dickey 等[18]用 2 根帶血管的移植腓骨連接 L5 椎體和兩側髂骨翼，2 根腓骨在腰髂中形成穩定的三角形結構，可提供即刻的力學穩定性，將壓力從腰椎傳遞至髖關節。Gallia 等[20]用 L 形接頭將脊柱棒與髂骨棒連接，并將連接兩側髂骨釘的橫棒與髂骨棒和連接 2 根脊柱棒的橫連用連接器分別相連。McLoughlin 等[21]則用 T 形接頭將 2 根豎棒與髂骨棒連接，并將這 2 根豎棒與兩側的脊柱棒用連接器分別相連。這兩種重建方法與 Doita 等[15]的方法相似，都將縱向壓力經由髂骨棒和髂骨釘分別傳導至髂骨。Newman 等[22]的重建方法與 Gallia 等[20]的非常相似，只是用另一對髂骨釘和橫棒代替了髂骨橫行棒，并在髂骨間植骨時使用了碳籠。Shen 等[23]提出了“四棒技術”，脊柱每側各有 2 根金屬棒，分別連接 L2 和 L4 或 L3 和 L5 的椎弓根釘，以及 1 根髂骨釘，2 個鈦籠連接 L5 椎體和兩側髂骨。這種方法增加了縱向固定強度，但由于內側椎弓根釘的方向為“直向前”，導致其長度較短，因此抗拔出力量低于長椎弓根釘。
Kelly 等[24]利用尸體骨盆實驗比較了有橫連的四棒重建、無橫連的四棒重建和有橫連的雙棒重建在穩定性方面的差異，結果顯示有橫連的四棒重建和無橫連的四棒重建在屈伸方向的穩定性顯著高于有橫連的雙棒重建，有橫連的四棒重建在軸向旋轉的穩定性上顯著高于無橫連的四棒重建和有橫連的雙棒重建。這與既往報道[25-26]一致，提示橫聯能夠增強軸向抗旋轉能力，但對屈伸的穩定性無顯著影響。此外，3 種重建方法在側向穩定性上無明顯差異。Yu 等[27]利用尸體骨盆實驗比較了單側單髂骨釘和雙髂骨釘對穩定性的影響，發現雙髂骨釘垂直受壓和扭轉的穩定性顯著高于單髂骨釘，并可達到正常骨盆的力學性能；髂骨釘的長度（70 mm 和 130 mm）對穩定性無影響。此外在髂骨釘位置方面，研究發現[27]，與雙髂骨釘分別置于上髂骨柱（髂后上棘至髂嵴最高點）和下髂骨柱（髂后上棘至髂前下棘）相比，雙髂骨釘均置于下髂骨柱時的縱向壓應力穩定性顯著提高。從解剖學和生物力學特征分析，可能由于下髂骨柱位于腰椎至髖關節之間，是壓力傳導的重要路徑，而上髂骨柱的主要作用是提供韌帶附著點，因此在使用雙髂骨螺釘時應優先置于下髂骨柱中。Macki 等[28]比較了雙棒重建、雙棒重建加橫置髂骨棒和四棒重建（椎弓根釘均在外側棒上，內側棒為衛星棒技術）的穩定性，結果發現四棒重建在多個方向有更優的生物力學穩定性，而增加了橫置髂骨連接棒的模型在各個方向上都未顯示出比雙棒重建更高的穩定性，并且在多個方向顯著低于四棒重建的穩定性。雖然髂骨棒在全骶骨切除重建的早期就存在，被認為可以連接雙側髂骨、恢復骨盆后環、提高軸向旋轉強度，但 Macki 等的發現使得髂骨棒重建的生物力學意義受到了質疑。
5 包含前柱的重建方法
為了獲得腰椎-骨盆重建的穩定性，提高重建系統屈伸方向的穩定性，研究者們逐漸意識到恢復腰椎椎體和骨盆之間連續性的意義[20, 29]。早期有研究者用髂骨棒穿過 L5 椎體來達到前柱的固定[5-6, 8]，但操作過程中需要將脊柱向下牽引數厘米。Salehi 等[30]在使用改良 Galveston 技術的基礎上（固定 L4 和 L5、使用髂骨釘），將一個裝有植骨的鈦網植于 L5 椎體下，并用髂骨棒穿過鈦籠，起到前柱固定效果。Varga 等[31-32]提出了“閉合環”技術，在腰椎打入椎弓根釘，每側髂骨打入 2 根髂骨釘，用 1 根 U 形棒連接椎弓根釘和髂骨釘，并將 2 根螺釘打入 L5 椎體，再與 U 形棒連接。Humphries 等[33]的重建方法與 Gallia 等[20]的類似，將另外 1 根螺釘垂直于終板縱向植入 L5 椎體，將螺釘與髂骨棒固定。Gallia 等[34]對 1 例同時切除骶骨及 L5 的患者，在使用 Gallia 等[20]重建方法的基礎上，于 L4 椎體終板下放置 1 個鈦籠，鈦籠中穿過 1 根帶螺紋的金屬棒，上至 L2、L3 椎間盤，下方用 T 形連接器與另外 1 根髂骨棒連接。姬濤等[35]在使用改良 Galveston 技術的基礎上，額外增加雙側各 1 枚髂骨釘以及 1 枚縱向植于 L5 椎體內的椎弓根螺釘，最后用 1 根預彎金屬棒連接髂骨釘及 L5 椎體內的椎弓根釘。
Kawahara 等[10]在有限元試驗中提出了一種包含前柱的重建方法，在使用改良 Galveston 技術的基礎上，用 1 根髂骨棒連接 2 枚植入 L5 椎體的螺釘，在對這種重建方法的有限元分析中未發現應力集中區域，提示發生斷棒和內植物松動的可能性較小。但目前尚無這種重建方法臨床應用的報道。Clark 等[36]利用尸體骨盆實驗比較了 3 種重建方法（異體股骨支撐、L5-髂骨鈦網支撐、可延長鈦網重建）在步態模擬疲勞負載下的穩定性。3 種方法都采用了相同的釘棒結構，即 L3～L5 植入椎弓根釘，兩側髂骨植入 2 枚髂骨釘，先用 2 根橫棒連接兩側的髂骨釘，再用 2 根縱棒分別連接 L3～L5 兩側的椎弓根釘，縱棒的下段與橫棒連接，最后通過橫聯連接 2 根橫棒。不同之處在于：異體股骨支撐在雙側髂骨間放置異體股骨塊并用螺釘固定；L5-髂骨鈦網支撐在 L5 椎體下緣和雙側髂骨間各放置鈦網并用螺釘固定；可延長鈦網重建在 L5 椎體和靠下的橫棒間固定 1 個縱棒，并在縱棒上穿過 1 個可伸長的鈦籠，將鈦籠兩端與 L5 椎體和橫棒接觸。研究發現，在屈伸方向的穩定性上，包含前柱重建的 L5-髂骨鈦網支撐和可延長鈦網重建顯著高于無前柱重建的異體股骨支撐，說明前柱重建可有效改善屈伸方向上的穩定性。在軸向旋轉和側向的穩定性上，3 種重建方法無顯著差異。此外，在疲勞試驗中，可延長鈦網重建是 3 種重建方法中唯一未出現內固定物失敗的方法。有研究[37-39]利用尸體骨盆模型和有限元分析方法比較了 4 種重建方法的穩定性：骶骨棒重建（Kawahara 等[10]提出的包含前柱的重建方法）、雙腓骨重建（與 Dickey 等[18]的重建方法相似，未使用髂骨棒）、四棒重建和復合重建（為前 3 種方法的疊加）。結果發現復合重建有最好的穩定性和最小的特征點應力，四棒重建的穩定性最差，特征點應力也較大。再次證明了前柱重建的重要性。復合重建雖然有最好的生物力學特性，但由于重建方法過于復雜，其實用性有待考量。
6 個體化假體
Wuisman 等[40-41]設計了一種個體化假體，由 5 個鈦合金組件組成，用螺釘、螺栓和椎弓根釘固定，達到了腰髂、骨盆后環和前柱的重建，它同時解決了切除部分髂骨翼后，剩余部分無法完成傳統釘棒重建的問題。這種個體化假體的缺點是術中無法對假體進行調整，因此利用影像資料和三維模型進行精確的術前規劃十分重要。另外，假體的制作周期和定制假體的費用也限制了其廣泛應用。Wei 等[42]設計了基于 3D 打印技術的全骶骨假體，該假體有 3 個金屬-骨接觸面，接觸面有 3 mm 厚的孔隙設計，術中可以方便地用螺釘將假體與 L5 椎體終板和兩側髂骨截骨面連接，再用 2 根椎弓根釘和金屬棒與 L4 連接，該設計為組配設計，有 3 種型號以適應不同大小的骨缺損。這種 3D 打印全骶骨假體實現了腰髂、骨盆后環和前柱 3 個主要結構的重建，并且在骨接觸面采用多孔結構，有利于骨的長入。
7 小結與展望
全骶骨切除術后重建方法雖然各有不同，但都可用 3 種重建策略加以概括：腰髂、后環和前柱[29]。腰髂指腰椎與雙側髂骨之間的連接，后環指雙側髂骨之間的連接，前柱指鄰近腰椎椎體和骨盆的連接。上述文獻中對于這 3 個主要力學傳導結構的重建情況見表 1。
表1
全骶骨切除術后重建方法
Table1.
Reconstruction methods following total sacrectomy
腰髂重建是全骶骨切除術后重建所必須的部分，腰髂重建恢復了從腰椎向骨盆的力學傳導。在腰椎固定方面，早期采用 Harrington 鉤棒和 Cottrel-Dubousset 鉤棒等技術，這些椎板下裝置能提供腰骶融合后方的張力帶作用，但抗扭轉力差，術后融合率低，最終形成假關節概率較高[43]。椎弓根釘的使用提高了腰椎固定的穩定性，減少了腰椎固定節段[14]（多數固定范圍為 L3～L5）。在脊柱兩側連接棒間增加橫連能夠進一步增加抗旋轉抗扭轉穩定性[24-26]。在髂骨固定方面，早期采用骶骨棒或 Galveston 技術的 L 形棒，但由于髂骨翼后部不夠堅固，在髂骨棒與髂骨連接處存在應力集中區域，易導致松動發生[10]。加上 L 形棒術中彎棒操作復雜，后期的髂骨固定主要采用髂骨釘。在腰髂連接方面，椎弓根釘連接棒斷裂的病例[14]以及相應的有限元研究[10]發現，單側單棒的強度不足以承受來自腰椎的壓力。為了解決這一問題，出現了四棒固定方法[24]（一側兩棒）逐漸得到應用。這一改進有效地增強了腰髂間的連接。需要注意的是，如果使用單棒腰髂重建，僅憑增加髂骨釘的數量并不能降低連接棒在 L5 椎弓根釘和髂骨釘之間的應力，但如果聯合前柱重建分擔受力，單棒腰髂重建可能可以提供所需的穩定性。
大多數重建方法都包含了后環重建，后環重建可以提高軸向抗旋轉強度。其中一部分是用獨立的結構連接后環，另一部分是將腰椎固定與連接后環的橫棒相連。后環的重建材料有骶骨棒、髂骨連接棒、植骨塊或鈦網等。但 Macki 等[28]的生物力學試驗發現，增加髂骨連接棒在各個方向上都未顯示出比雙棒重建更高的穩定性，使得后環重建的生物力學意義受到了質疑。
隨著人們對腰椎骨盆生物力學特性認識的逐漸深入，前柱重建的重要性愈發凸顯。生物力學試驗證明前柱重建可以提高穩定性，尤其是屈伸方向的穩定性[36-37]。系統綜述發現包含前柱重建的方法，術后并發癥和內植物斷裂風險均低于未采用前柱重建的方法[29]。前柱重建的方法主要分為兩種[18]，一種是用腓骨或鈦網連接 L5 椎體和雙側髂骨[18]，形成三角形結構；另一種是用鈦網或螺釘一端固定于 L5 椎體，另一端固定于髂骨間的橫棒上。
3D 打印全骶骨假體[42]為全骶骨切除重建提供了新的思路。傳統釘棒重建中腰髂、后環和前柱的重建部分相對獨立，而 3D 打印全骶骨假體將 3 個結構重建融為一體，術中可同時完成 3 個結構的重建，縮短了手術時間，簡化了手術操作，且重建結構自身強度可滿足腰骶部復雜、高強度的力學環境。此外，3D 打印假體的假體-骨接觸面采用多孔結構，有利于骨的長入，為遠期穩定提供結構基礎。目前尚無 3D 打印全骶骨假體重建的生物力學研究。如果能夠通過固定方式優化，如螺釘位置、長度等降低螺釘應力，3D 打印全骶骨假體有望成為一種合理的選擇。
綜上述，為了達到力學穩定，腰髂、后環和前柱的聯合重建是全骶骨切除術后重建的發展方向，如何實現生物固定提高重建結構遠期穩定性，是目前亟待解決的問題。
全骶骨切除術是治療高位骶骨惡性腫瘤的重要方法。骶骨切除后骨盆環的完整性被破壞，腰椎與骨盆完全分離，其重建是骨腫瘤外科領域治療的難題。全骶骨切除術后重建方式經過了近 30 年的發展，在重建理念和固定技術上都取得了較大進展，但目前對于這一復雜部位的重建，仍存在固定松動和斷裂的問題。本文對現有的全骶骨切除術后重建方法進行綜述，回顧其發展歷程，結合生物力學和有限元研究結果對各種重建方法的力學穩定性進行評價，為尋找更好的全骶骨切除術后重建方法提供參考。
1 全骶骨切除術后的重建指征
Gunterberg 等[1]的尸體骨盆生物力學研究發現，在 S1、2 之間切除骶骨，骨盆穩定性下降 30%；在骶岬下 1 cm 切除骶骨，骨盆穩定性下降 50%。如果切除范圍超過 50% 骶髂關節會導致骨盆不穩。Hugate 等[2]和 Yu 等[3]的研究則分別認為，在 S1 神經孔以上或 S1、2 椎間盤以上進行骶骨切除時，需要進行重建。全骶骨切除術后骶髂關節完全分離，從生物力學及功能角度考慮應當進行重建。
早期考慮到術后感染和內植物斷裂的風險，在全骶骨切除術后不進行重建[4]。骶骨切除后腰椎下移到髂骨之間，患者術后需要長期臥床，等待骨盆和腰椎間的肌肉及瘢痕組織逐漸形成一個生物懸帶并最終固定脊柱。而術后重建可恢復腰椎-骨盆環的結構，使患者早期恢復活動。因此，近年隨著重建技術的發展，全骶骨切除術后進行重建逐漸成為了常規方法。
2 早期重建方法
全骶骨切除術后重建最早由 Shikata 等[5-6]報道。作者用 2 根橫置的骶骨棒穿過兩側髂骨翼，上方的骶骨棒穿過 L5 椎體，下方的骶骨棒用 Harrington 鉤棒與腰椎連接，并大量植骨實現遠期腰椎與骨盆的骨性融合。Tomita 等[7]報道了全骶骨切除術后采用不同方法重建的 3 例患者，第 1 例用 2 根骶骨棒重建骨盆后環，再用 Harrington 棒連接腰椎和其中 1 根骶骨棒，并將腓骨用螺釘固定于 L4 椎體和髂骨翼之間；第 2 例將切除的 S1 椎體滅活后，用髂骨棒固定于髂骨翼之間，并用螺釘將骶椎與 L5 椎體固定；第 3 例使用 Cottrel-Dubousset 鉤棒將 T12～L3 椎體與雙側髖臼前柱固定，并用 AO 重建鋼板連接兩側髂骨翼。Santi 等[8]的重建方法與 Shikata 等[5-6]相似，用斯氏針代替骶骨棒，Cottrel-Dubousset 鉤棒代替 Harrington 鉤棒，但術后 5 個月發現斯氏針松動。Blatter 等[9]在兩側髂骨分別打入動力髖螺釘（dynamic hip screw，DHS）螺釘并用橫置的 DHS 鋼板將 2 根螺釘連接，2 根縱行金屬棒與 DHS 鋼板相連；在 L2 和 L3 打入椎弓根螺釘，每側髂骨打入 2 根 Schanz 螺釘，將上述螺釘與縱棒相連。
早期重建方法缺乏生物力學試驗研究。Kawahara 等[10]對 Shikata 等[5]的重建方法進行了有限元分析，結果發現固定裝置上無應力集中區域，因此內植物斷裂的可能性較小。但在上方髂骨棒與骨盆和 L5 椎體的接觸面上都發現了應力集中區域，并且超過了皮質骨的屈服應力，提示上方髂骨棒存在松動可能。這可能是因為髂骨翼后部不夠堅固，無法提供穩定的支持，病例中斯氏針松動證明了有限元計算的結果。Tomita 等[7]也使用髂骨棒將來自腰椎的力量傳遞至髂骨，同樣存在上述問題。Blatter 等[9]利用椎弓根螺釘固定避免了骶骨棒松動的問題，因此能提供更好的縱向穩定性。
3 改良 Galveston 技術
Galveston 技術是一種最初用于治療脊柱側突的腰髂固定方法[11]。Galveston 技術用 2 根 L 形棒固定腰髂，一端用鋼絲固定于腰椎，另一端插入髂骨 2 層皮質骨之間。Gokaslan 等[12]用椎弓根釘代替鋼絲固定 L 形棒，改良了 Galveston 技術，首先在 L3～L5 椎體打入椎弓根釘，用 2 根 L 形棒與椎弓根釘相連，將 L 形棒遠端插入髂骨 2 層皮質骨之間，在 L 形棒之間設置 2～3 個橫連；再用 1 根水平放置的髂骨棒連接兩側髂骨，防止腰髂的軸向旋轉；最后在髂骨間植入異體脛骨以促進骨融合。改良 Galveston 技術的優點在于椎弓根釘的使用增強了腰椎固定的穩定性，并減少了需要固定的腰椎節段。在此后的重建中，改良 Galveston 技術得到了較為廣泛的應用[13]。
但改良 Galveston 技術仍存在缺陷。Jackson 等[14]回顧了 13 例使用改良 Galveston 技術重建腰骶部的病例資料，發現術后 7 周 1 例雙側 L 形棒在 L5 和髂骨間斷裂。Kawahara 等[10]對改良 Galveston 技術進行了有限元分析，在 L5 椎弓根釘和髂骨釘之間的脊柱棒上發現了應力集中區域，并超過了鈦合金的屈服應力，提示存在斷棒風險，這與 Jackson 等[14]發現的斷棒病例相符。脊柱棒上的應力集中可能是來自腰椎的軸向壓力全部由脊柱棒傳遞至骨盆所導致的。此外，L 形棒術中彎棒操作復雜費時。
4 改良 Galveston 技術的改進
由于改良 Galveston 技術彎棒操作復雜，后續以改良 Galveston 技術為基礎的全骶骨切除重建均用髂骨釘代替 L 形棒進行髂骨部分的固定，并進行了不同的改進[15-23]。Doita 等[15]將縱行的脊柱棒和橫行的髂骨棒連接起來，分擔了脊柱棒的軸向壓力。Zhang 等[16]在每側髂骨打入 2 根髂骨釘，未用髂骨棒和移植股骨連接骨盆后環。Ohata 等[17]將髂骨棒穿過 L5 椎體。Dickey 等[18]用 2 根帶血管的移植腓骨連接 L5 椎體和兩側髂骨翼，2 根腓骨在腰髂中形成穩定的三角形結構，可提供即刻的力學穩定性，將壓力從腰椎傳遞至髖關節。Gallia 等[20]用 L 形接頭將脊柱棒與髂骨棒連接，并將連接兩側髂骨釘的橫棒與髂骨棒和連接 2 根脊柱棒的橫連用連接器分別相連。McLoughlin 等[21]則用 T 形接頭將 2 根豎棒與髂骨棒連接，并將這 2 根豎棒與兩側的脊柱棒用連接器分別相連。這兩種重建方法與 Doita 等[15]的方法相似，都將縱向壓力經由髂骨棒和髂骨釘分別傳導至髂骨。Newman 等[22]的重建方法與 Gallia 等[20]的非常相似，只是用另一對髂骨釘和橫棒代替了髂骨橫行棒，并在髂骨間植骨時使用了碳籠。Shen 等[23]提出了“四棒技術”，脊柱每側各有 2 根金屬棒，分別連接 L2 和 L4 或 L3 和 L5 的椎弓根釘，以及 1 根髂骨釘，2 個鈦籠連接 L5 椎體和兩側髂骨。這種方法增加了縱向固定強度，但由于內側椎弓根釘的方向為“直向前”，導致其長度較短，因此抗拔出力量低于長椎弓根釘。
Kelly 等[24]利用尸體骨盆實驗比較了有橫連的四棒重建、無橫連的四棒重建和有橫連的雙棒重建在穩定性方面的差異，結果顯示有橫連的四棒重建和無橫連的四棒重建在屈伸方向的穩定性顯著高于有橫連的雙棒重建，有橫連的四棒重建在軸向旋轉的穩定性上顯著高于無橫連的四棒重建和有橫連的雙棒重建。這與既往報道[25-26]一致，提示橫聯能夠增強軸向抗旋轉能力，但對屈伸的穩定性無顯著影響。此外，3 種重建方法在側向穩定性上無明顯差異。Yu 等[27]利用尸體骨盆實驗比較了單側單髂骨釘和雙髂骨釘對穩定性的影響，發現雙髂骨釘垂直受壓和扭轉的穩定性顯著高于單髂骨釘，并可達到正常骨盆的力學性能；髂骨釘的長度（70 mm 和 130 mm）對穩定性無影響。此外在髂骨釘位置方面，研究發現[27]，與雙髂骨釘分別置于上髂骨柱（髂后上棘至髂嵴最高點）和下髂骨柱（髂后上棘至髂前下棘）相比，雙髂骨釘均置于下髂骨柱時的縱向壓應力穩定性顯著提高。從解剖學和生物力學特征分析，可能由于下髂骨柱位于腰椎至髖關節之間，是壓力傳導的重要路徑，而上髂骨柱的主要作用是提供韌帶附著點，因此在使用雙髂骨螺釘時應優先置于下髂骨柱中。Macki 等[28]比較了雙棒重建、雙棒重建加橫置髂骨棒和四棒重建（椎弓根釘均在外側棒上，內側棒為衛星棒技術）的穩定性，結果發現四棒重建在多個方向有更優的生物力學穩定性，而增加了橫置髂骨連接棒的模型在各個方向上都未顯示出比雙棒重建更高的穩定性，并且在多個方向顯著低于四棒重建的穩定性。雖然髂骨棒在全骶骨切除重建的早期就存在，被認為可以連接雙側髂骨、恢復骨盆后環、提高軸向旋轉強度，但 Macki 等的發現使得髂骨棒重建的生物力學意義受到了質疑。
5 包含前柱的重建方法
為了獲得腰椎-骨盆重建的穩定性，提高重建系統屈伸方向的穩定性，研究者們逐漸意識到恢復腰椎椎體和骨盆之間連續性的意義[20, 29]。早期有研究者用髂骨棒穿過 L5 椎體來達到前柱的固定[5-6, 8]，但操作過程中需要將脊柱向下牽引數厘米。Salehi 等[30]在使用改良 Galveston 技術的基礎上（固定 L4 和 L5、使用髂骨釘），將一個裝有植骨的鈦網植于 L5 椎體下，并用髂骨棒穿過鈦籠，起到前柱固定效果。Varga 等[31-32]提出了“閉合環”技術，在腰椎打入椎弓根釘，每側髂骨打入 2 根髂骨釘，用 1 根 U 形棒連接椎弓根釘和髂骨釘，并將 2 根螺釘打入 L5 椎體，再與 U 形棒連接。Humphries 等[33]的重建方法與 Gallia 等[20]的類似，將另外 1 根螺釘垂直于終板縱向植入 L5 椎體，將螺釘與髂骨棒固定。Gallia 等[34]對 1 例同時切除骶骨及 L5 的患者，在使用 Gallia 等[20]重建方法的基礎上，于 L4 椎體終板下放置 1 個鈦籠，鈦籠中穿過 1 根帶螺紋的金屬棒，上至 L2、L3 椎間盤，下方用 T 形連接器與另外 1 根髂骨棒連接。姬濤等[35]在使用改良 Galveston 技術的基礎上，額外增加雙側各 1 枚髂骨釘以及 1 枚縱向植于 L5 椎體內的椎弓根螺釘，最后用 1 根預彎金屬棒連接髂骨釘及 L5 椎體內的椎弓根釘。
Kawahara 等[10]在有限元試驗中提出了一種包含前柱的重建方法，在使用改良 Galveston 技術的基礎上，用 1 根髂骨棒連接 2 枚植入 L5 椎體的螺釘，在對這種重建方法的有限元分析中未發現應力集中區域，提示發生斷棒和內植物松動的可能性較小。但目前尚無這種重建方法臨床應用的報道。Clark 等[36]利用尸體骨盆實驗比較了 3 種重建方法（異體股骨支撐、L5-髂骨鈦網支撐、可延長鈦網重建）在步態模擬疲勞負載下的穩定性。3 種方法都采用了相同的釘棒結構，即 L3～L5 植入椎弓根釘，兩側髂骨植入 2 枚髂骨釘，先用 2 根橫棒連接兩側的髂骨釘，再用 2 根縱棒分別連接 L3～L5 兩側的椎弓根釘，縱棒的下段與橫棒連接，最后通過橫聯連接 2 根橫棒。不同之處在于：異體股骨支撐在雙側髂骨間放置異體股骨塊并用螺釘固定；L5-髂骨鈦網支撐在 L5 椎體下緣和雙側髂骨間各放置鈦網并用螺釘固定；可延長鈦網重建在 L5 椎體和靠下的橫棒間固定 1 個縱棒，并在縱棒上穿過 1 個可伸長的鈦籠，將鈦籠兩端與 L5 椎體和橫棒接觸。研究發現，在屈伸方向的穩定性上，包含前柱重建的 L5-髂骨鈦網支撐和可延長鈦網重建顯著高于無前柱重建的異體股骨支撐，說明前柱重建可有效改善屈伸方向上的穩定性。在軸向旋轉和側向的穩定性上，3 種重建方法無顯著差異。此外，在疲勞試驗中，可延長鈦網重建是 3 種重建方法中唯一未出現內固定物失敗的方法。有研究[37-39]利用尸體骨盆模型和有限元分析方法比較了 4 種重建方法的穩定性：骶骨棒重建（Kawahara 等[10]提出的包含前柱的重建方法）、雙腓骨重建（與 Dickey 等[18]的重建方法相似，未使用髂骨棒）、四棒重建和復合重建（為前 3 種方法的疊加）。結果發現復合重建有最好的穩定性和最小的特征點應力，四棒重建的穩定性最差，特征點應力也較大。再次證明了前柱重建的重要性。復合重建雖然有最好的生物力學特性，但由于重建方法過于復雜，其實用性有待考量。
6 個體化假體
Wuisman 等[40-41]設計了一種個體化假體，由 5 個鈦合金組件組成，用螺釘、螺栓和椎弓根釘固定，達到了腰髂、骨盆后環和前柱的重建，它同時解決了切除部分髂骨翼后，剩余部分無法完成傳統釘棒重建的問題。這種個體化假體的缺點是術中無法對假體進行調整，因此利用影像資料和三維模型進行精確的術前規劃十分重要。另外，假體的制作周期和定制假體的費用也限制了其廣泛應用。Wei 等[42]設計了基于 3D 打印技術的全骶骨假體，該假體有 3 個金屬-骨接觸面，接觸面有 3 mm 厚的孔隙設計，術中可以方便地用螺釘將假體與 L5 椎體終板和兩側髂骨截骨面連接，再用 2 根椎弓根釘和金屬棒與 L4 連接，該設計為組配設計，有 3 種型號以適應不同大小的骨缺損。這種 3D 打印全骶骨假體實現了腰髂、骨盆后環和前柱 3 個主要結構的重建，并且在骨接觸面采用多孔結構，有利于骨的長入。
7 小結與展望
全骶骨切除術后重建方法雖然各有不同，但都可用 3 種重建策略加以概括：腰髂、后環和前柱[29]。腰髂指腰椎與雙側髂骨之間的連接，后環指雙側髂骨之間的連接，前柱指鄰近腰椎椎體和骨盆的連接。上述文獻中對于這 3 個主要力學傳導結構的重建情況見表 1。
表1
全骶骨切除術后重建方法
Table1.
Reconstruction methods following total sacrectomy
腰髂重建是全骶骨切除術后重建所必須的部分，腰髂重建恢復了從腰椎向骨盆的力學傳導。在腰椎固定方面，早期采用 Harrington 鉤棒和 Cottrel-Dubousset 鉤棒等技術，這些椎板下裝置能提供腰骶融合后方的張力帶作用，但抗扭轉力差，術后融合率低，最終形成假關節概率較高[43]。椎弓根釘的使用提高了腰椎固定的穩定性，減少了腰椎固定節段[14]（多數固定范圍為 L3～L5）。在脊柱兩側連接棒間增加橫連能夠進一步增加抗旋轉抗扭轉穩定性[24-26]。在髂骨固定方面，早期采用骶骨棒或 Galveston 技術的 L 形棒，但由于髂骨翼后部不夠堅固，在髂骨棒與髂骨連接處存在應力集中區域，易導致松動發生[10]。加上 L 形棒術中彎棒操作復雜，后期的髂骨固定主要采用髂骨釘。在腰髂連接方面，椎弓根釘連接棒斷裂的病例[14]以及相應的有限元研究[10]發現，單側單棒的強度不足以承受來自腰椎的壓力。為了解決這一問題，出現了四棒固定方法[24]（一側兩棒）逐漸得到應用。這一改進有效地增強了腰髂間的連接。需要注意的是，如果使用單棒腰髂重建，僅憑增加髂骨釘的數量并不能降低連接棒在 L5 椎弓根釘和髂骨釘之間的應力，但如果聯合前柱重建分擔受力，單棒腰髂重建可能可以提供所需的穩定性。
大多數重建方法都包含了后環重建，后環重建可以提高軸向抗旋轉強度。其中一部分是用獨立的結構連接后環，另一部分是將腰椎固定與連接后環的橫棒相連。后環的重建材料有骶骨棒、髂骨連接棒、植骨塊或鈦網等。但 Macki 等[28]的生物力學試驗發現，增加髂骨連接棒在各個方向上都未顯示出比雙棒重建更高的穩定性，使得后環重建的生物力學意義受到了質疑。
隨著人們對腰椎骨盆生物力學特性認識的逐漸深入，前柱重建的重要性愈發凸顯。生物力學試驗證明前柱重建可以提高穩定性，尤其是屈伸方向的穩定性[36-37]。系統綜述發現包含前柱重建的方法，術后并發癥和內植物斷裂風險均低于未采用前柱重建的方法[29]。前柱重建的方法主要分為兩種[18]，一種是用腓骨或鈦網連接 L5 椎體和雙側髂骨[18]，形成三角形結構；另一種是用鈦網或螺釘一端固定于 L5 椎體，另一端固定于髂骨間的橫棒上。
3D 打印全骶骨假體[42]為全骶骨切除重建提供了新的思路。傳統釘棒重建中腰髂、后環和前柱的重建部分相對獨立，而 3D 打印全骶骨假體將 3 個結構重建融為一體，術中可同時完成 3 個結構的重建，縮短了手術時間，簡化了手術操作，且重建結構自身強度可滿足腰骶部復雜、高強度的力學環境。此外，3D 打印假體的假體-骨接觸面采用多孔結構，有利于骨的長入，為遠期穩定提供結構基礎。目前尚無 3D 打印全骶骨假體重建的生物力學研究。如果能夠通過固定方式優化，如螺釘位置、長度等降低螺釘應力，3D 打印全骶骨假體有望成為一種合理的選擇。
綜上述，為了達到力學穩定，腰髂、后環和前柱的聯合重建是全骶骨切除術后重建的發展方向，如何實現生物固定提高重建結構遠期穩定性，是目前亟待解決的問題。
