颈椎侧块的形态生物力学及其临床意义的论文

　　颈椎侧块的形态生物力学及其临床意义的论文作者：吉立新1颈椎侧块的形态及生物力学　　颈椎的侧块位于椎体的后外侧、椎弓根和椎弓的结合部，由分别向头侧突出的上关节突和向尾侧突出的下关节突组成，左右各一。相邻节段的上下关节突构成小关节，并将侧块连接在一起形成一个骨性柱状体。双侧的小关节和侧块同前方的椎体及椎间盘一起构成颈椎的椎间关节并形成三个相互平行的骨性圆柱，这种结构形成了颈椎稳定的基本框架[1]。有关侧块的详尽解剖学测量数据尚未见报告。　　hom，螺钉在侧块内以向头侧15°、向外侧30°进入，深度为10－11mm时不会触及神经根[2]，这在一定程度上反映了侧块的高度和前后径长度。脊神经根从侧块前方通过，它是侧块周围的重要结构之一，从侧块后方中点到神经根的平均距离为5.6mm[3]。脊神经后枝是围绕侧块的又一重要结构，ebraheim发现脊神经后枝平均高度从c3(2.2±0.6)mm到c7(1.2±0.2)mm渐趋减小，脊神经后枝到上关节突尖端的平均距离在c5最大(7.4±1.6)mm，而在c7最小(5.5±2.9)mm，脊神经后枝与侧块上关节面的夹角范围是23.3°±14.3°到29.8°±11.2°[4]。颈椎小关节的完整对维持颈椎的稳定性有很大的作用。. zdeblick等对人体颈椎标本在轴向负荷下的伸屈和旋转运动做了观察，发现小关节被切除50%后其抗扭力能力明显降低。在伸屈运动中，有关颈部的应力变形，在完整标本、椎板切除的标本和25%小关节切除的标本间无显著差异，而在小关节切除50%的标本上应变增加了2.5%，在切除75%和100%的标本上则增加了25%[5]。robert[6]的研究证实：椎板切除破坏了颈椎的稳定性，而侧后方小关节融合，可使椎板切除后的颈椎重新获得稳定并防止进行性畸变的发生。其方法是经小关节钻孔，用钢丝将纵形条状骨块绑在小关节上。融合的目的在于防止颈椎的旋转不稳、畸形或微小运动引起的滑椎。52例病人中，有50例稳固融合，未发生畸变和不稳。richard等在一项包括两个椎体及周围结构的颈椎运动节段的剪力试验中发现：小关节被切除50%以上时，其抗剪力的能力被显著削弱(实验中发生小关节骨折)[7]。无论是单侧或双侧小关节切除都明显地改变了颈椎功能单位耐受屈曲负荷的力量。joseph等人的生物力学试验表明，单侧小关节切除致使其承载屈曲负荷的能力平均降低31.6%±9.7%，而双侧小关节损伤则平均降低53.1%±11%[8]。liming等人的研究更进一步证实了小关节损伤对颈椎整体稳定性的影响。通过对c4－c6运动节段的试验发现：旋转运动的幅度随小关节切除范围的增多而增加，最大变化发生在双侧小关节切除50%和75%的标本，同时其纤维环所受应力也随之增加；在侧屈试验中，旋转度增加11%，纤维环应力增加30%。他们认为小关节切除造成纤维环应力的增加大于椎间关节强直所引起的应力增加，双侧小关节切除50%以上，可显著增加纤维环的应力和运动节段的活动幅度[9]。 　　由此可见，颈椎小关节对保持颈椎的稳定起着重要作用。两侧的侧块及关节对颈椎后方的稳定起了支柱作用，小关节的破坏即意味着颈椎整体稳定性的破坏；相反，小关节的稳定便构造了颈椎整体的稳定。2　颈椎侧块在后路内固定中的应用　　尽管有关侧块的解剖学测量的研究未见报告，但与侧块有关的颈后路内固定方法却早已用于临床。最早采用钢板螺钉作颈后路经侧块内固定的是roy－camille，此后magerl和seemann对此技术进行了改进，以期增加螺钉与侧块的咬合力，其主要不同在于螺钉在侧块中的轨迹不同[2]。heller等[10]从解剖学上对roy－camille和magerl的技术作了比较，在26个新鲜颈椎标本上依据roy－camille或magerl描述的方法将螺钉拧入c3－c7侧块，以确定两种方法对神经根，椎动脉和小关节所构成的潜在危险。在roy－camille技术中，进钉点在侧块中心(小关节后面顶点)，螺钉方向：由后内侧指向前外侧，与矢状面成10°角，以避开椎动脉，螺钉直径3.5mm，穿透前后双层骨皮质。而在magerl技术中螺钉进点在侧块中点内上2－3mm，向上倾斜与上关节突关节面平行，向外倾斜25°，螺钉贯穿前后骨皮质，尖端位于关节突前面的上外侧。以上两种方法，钉尖所在位置是否合适，以侧块的三区分级系统(threezonegradingsys—tem)决定，即将侧块分为上、中、下三区，上区从上关节突上缘至横突上缘根部；中区在横突根部上下缘之间；下区从横突根部下缘到下关节突下缘。侧块的上1/3(上区)代表magerl技术螺钉尖端所在的位置，下1/3(下区)是roy－camille技术钉尖所在的正确位置。在实验中，对每一个螺丝钉的 位置根据其对神经根、椎动脉的潜在危险，对小关节的影响，及所在的区进行评估。结果表明，roy－camille技术损伤神经根的可能性很小，螺丝钉进入三区以外的可能性较小；而magerl技术损伤小关节的危险性较小，两种技术均未构成对椎动脉和脊髓的威胁。实验还表明出现神经根损伤的机会与外科医生的技术熟练程度有关，一旦技术熟练以后发生神经根损伤的机会将明显降低。该实验采用直径3.5mm的皮质骨螺钉，但未涉及钉长以及采用此种螺钉的解剖学依据。hom，平均13mm，钢板的设计必须适应在不同个体和不同节段间的这种变化。由于神经根在上关节突前外侧穿出，因此向内侧和向头侧的角度越大，损伤神经根的可能性越大，螺钉理想的穿出点在横突上缘与侧块的结合部。进钉点在侧块中心内侧1mm，进钉深度7－18mm，平均10mm[2]。anderdon等对30例颈椎不稳的病人进行了颈后路a0重建钢板内固定和植骨术，所采用的进钉点和ho等基于对脊神经后枝所在位置的测定认为magerl和anderson的进钉途径较roy－camille技术更易伤及脊神经后枝，而引起单侧颈背痛或感觉异常[4]。　　侧块的正前方是位于横突孔中的椎动脉。ebra-heim等的解剖学研究证实了向外10°的进钉方向不会对椎动脉构成威胁[12]。以上所述多针对于手术危险性的探讨，而john等则着重研究了不同类型的螺钉与侧块结合力的大小。研究采用12个新鲜颈椎标本，先经放射学检查确定标本完好无损，然后再经ct扫描测定每一标本c2－c7椎体松质骨骨密度；试验采用6种不同直径和不同螺纹的螺钉，(2.7、3.2、3.5、4.5mm皮质骨螺钉，3.5mm松质骨螺钉，3.5mm自攻螺钉)，准确固定到颈椎侧 块上，然后测定螺钉的轴向拉出阻力。对所得数据进行分析以决定螺钉直径、螺纹形状、颈椎节段、骨密度以及是否穿透双层骨皮质等因素与拉出阻力的相关性。实验结果显示：最大拉出阻力为直径3.2、3.5和4.5mm的皮质骨螺钉，并且均需穿过双层骨皮质；最小拉出阻力为3.5mm自攻螺钉(无论是穿过单层或双层骨皮质)。椎体松质骨密度与拉出阻力无关，不同颈椎节段骨密度无显著差异，然而在不同节段螺钉拉出阻力却有显著性差别，拉出阻力最大的是c4，向头、尾侧顺延则逐渐变小。研究资料提示：医生不仅要考虑螺钉的类型和大小，也要考虑螺钉应钻透单层或双层骨皮质，穿透双层骨皮质会对局部解剖结构构成更大危险，但是由于首尾侧颈椎侧块与螺钉咬合力更弱，在这些部位螺钉钻透双层骨皮质是可取的[[[[13]。margaret　e.smith等采用人颈椎标本和roy－camille钢板作了一项颈椎稳定装置的生物力学试验，发现roy－camille钢板可有效地固定严重不稳或严重损伤的颈椎；螺钉脱出最易发生在颈椎的头尾端，即钢板两端的螺钉是固定的薄弱环节[14]。micheal的临床病历统计分析支持以上结果。17例多节段颈椎病患者采用后路经侧块内固定，l例出现c7侧块螺钉松动(无症状)[15]。颈椎侧块旁的另一重要解剖结构是椎弓根。由于椎弓根内固定技术在胸腰椎的广泛应用，提示人们对颈椎进行类似的固定，而螺钉的入点就在侧块上。为此国内孙宇等对50例健康成人颈椎椎弓根进行了观察，表明c3－c7具备了行椎弓根螺钉内固定的条件，为螺钉的设计和手术定位提供了解剖学依据[16]。ladd等则更详尽地研究了颈椎椎弓根的形态以及椎弓根钉的进钉部位和方向，并对经椎弓根内固定和经侧块螺钉内固定进行了生物力学试 验。结果证实，椎弓根螺钉的拉出阻力显著大于侧块螺钉的拉出阻力[17]。王东来等对下颈椎椎弓根内固定作了进一步的解剖学研究，对进钉点做了精确定位。19例临床应用中无一例神经、血管及内固定并发症[18]。但就颈椎所受负荷而言，经侧块内固定是否即能达到固定要求，而不必再采用更为复杂的经椎弓根内固定技术，尚需进一步研究。3　几种颈椎内固定技术的比较　　颈后路内固定技术已成为颈部损伤、不稳定的有效治疗方法。gill等对四种不同的后路内固定方法作了比较，通过生物力学实验，试图揭示不同手术方法所能提供的相对稳定性。这些术式包括：(1)rogers棘突间钢丝内固定；(2)halifax椎板钩；(3)经侧块1/3管状钢板内固定(采用单层骨皮质螺钉)；(4)经侧块1/3管状钢板，双层骨皮质螺钉内固定术。通过人体颈椎标本的屈伸运动试验，发现上述第四种术式提供了最强劲的稳定性，而其它三种方法所能达到的稳定性则相对薄弱[19]。ille对颈后路钢丝内固定和钢板内固定进行了体外实验，在韧带损伤的模型中，棘突间钢丝内固定增加了33%的屈曲稳定性，而经侧块钢板内固定则增加了92％的稳定性。gill等发现，所有后路内固定技术对屈曲型韧带损伤病例的固定效果均优于garspar前路颈椎钢板[19]。jettery等通过体外动物模型试验和人体颈椎标本试验对椎板下钢丝内固定、rogers钢丝内固定、bothlman三重钢丝内固定、ao钩板内固定以及cas－par前路钢板内固定进行了比较。在抗屈曲和旋转稳定方面以上任何两种方法之间均无显著差异，然而caspar前路钢板与所有后路内固定方法相比，却明显增加了颈后部应。因而在治疗屈曲损伤中 效果较差[21]。　　就经侧块钢板内固定术本身而言，不同进钉方向或螺钉在侧块中不同的走行距离所提供的稳定作用也有差异。montesano和jnach比较了roy－camille和magerl两种方法，发现magerl技术具有更可信的稳定作用[11]。在后路内固定技术中，最稳定的当属magerl钩板技术，尤其是在抗屈曲应力方面。板的上部由螺钉固定在侧块上，下部成钩状钩在下位椎骨的椎板上。　　在伸展型损伤中，后路钢丝内固定技术的稳定作用较差，在此情况下，后路钢板却能发挥更可信的稳定作用。尽管rogersmcfee，edille和magerl两种方法，后者稳定性更好，手术对神经根，椎动脉，小关节损伤的发生率与术者的熟练程度有关。4.4经椎弓根内固定技术的可行性，已有实验论证，并已初步用于临床。由于经侧块内固定已能达到满意的固定，因此是否有必要采用经椎弓根内固定尚待论证。此外二者的手术危险性尚未比较。4.5检索5年的中外文资料，未见有关侧块的详尽解剖学测量数据的报告。但johng　heller的实验中采用了直径3.5mm的螺钉，hom，螺钉进钉深度平均10－11mm。这在一定程度上勾画了侧块的大小。4.6经生物力学试验显示，直径3.2、3.5、4.5mm的皮质骨螺钉，穿透双层骨皮质，具有最大的拉出阻力，其中3.5的螺钉力量最大。经侧块钢板螺丝钉内固定，钢板首尾两端的螺钉是固定的薄弱环节。