脊柱內(nèi)固定原理

1、脊柱內(nèi)固定原理寇萬福脊柱內(nèi)固定發(fā)展史 最初是為治療脊柱側(cè)彎設(shè)計(jì)的：最初是為治療脊柱側(cè)彎設(shè)計(jì)的： 作為作為臨時(shí)復(fù)位系統(tǒng)臨時(shí)復(fù)位系統(tǒng)并并輔助脊柱融合輔助脊柱融合 上世紀(jì)60年代， Harrington和和Luqne問世問世后，擴(kuò)大到后，擴(kuò)大到脊柱創(chuàng)傷治療脊柱創(chuàng)傷治療 上世紀(jì)上世紀(jì)70年代，年代，椎弓根螺釘裝置椎弓根螺釘裝置，例如，例如Dick釘、釘、RF釘桿裝置釘桿裝置 上世紀(jì)上世紀(jì)80年代，由法國的年代，由法國的Cotrel和和Dubousset發(fā)明了發(fā)明了C-D釘棒結(jié)合裝置系統(tǒng)釘棒結(jié)合裝置系統(tǒng)三柱理論1983年年Denis提出三柱分類概念，提提出三柱分類概念，提出脊柱的穩(wěn)定性有賴于中柱的完整，

2、出脊柱的穩(wěn)定性有賴于中柱的完整，并強(qiáng)調(diào)后方韌帶復(fù)合結(jié)構(gòu)對穩(wěn)定性的并強(qiáng)調(diào)后方韌帶復(fù)合結(jié)構(gòu)對穩(wěn)定性的作用。作用。Denis提出三柱分類：提出三柱分類：將脊柱分為前、中、后三柱。將脊柱分為前、中、后三柱。前柱：前縱韌帶、椎體前二分之一、前柱：前縱韌帶、椎體前二分之一、椎間盤的前部。椎間盤的前部。中柱：椎體后二分之一、椎間盤后半中柱：椎體后二分之一、椎間盤后半部分、后縱韌帶和椎管。部分、后縱韌帶和椎管。后柱：關(guān)節(jié)突、黃韌帶、棘間韌帶、后柱：關(guān)節(jié)突、黃韌帶、棘間韌帶、棘上韌帶。棘上韌帶。前柱承擔(dān)前柱承擔(dān)80的應(yīng)力的應(yīng)力中柱和后柱承擔(dān)中柱和后柱承擔(dān)20應(yīng)力應(yīng)力前柱中柱后柱脊柱手術(shù)三大原則 減壓 固定 融合

3、固定原則固定原則* 重新再分配脊椎載荷重新再分配脊椎載荷* 限制局部運(yùn)動從而維持穩(wěn)定限制局部運(yùn)動從而維持穩(wěn)定* 在穩(wěn)定的環(huán)境中，促進(jìn)堅(jiān)固的骨融合在穩(wěn)定的環(huán)境中，促進(jìn)堅(jiān)固的骨融合脊柱融合術(shù)脊柱融合術(shù) 原理原理：以病變椎體為中心，在病變的上一個(gè)椎體和下一個(gè)椎體之間進(jìn)行融合，使其成為一個(gè)整體。 作用作用：限制運(yùn)動 維持解剖 防止畸形發(fā)生脊柱融合術(shù)脊柱融合術(shù) 范圍范圍：腫瘤-病變節(jié)段上一個(gè)正常椎體到下一個(gè) 正常椎體；畸形-包括整個(gè)畸形區(qū)域，再加上一個(gè)椎體及下一個(gè)椎體 位置位置： 前-椎體間植骨 后-關(guān)節(jié)突植骨 植骨的來源植骨的來源：自體骨：髂骨，肋骨，脛骨，腓骨 異體骨 脊柱融合術(shù)脊柱融合術(shù) 內(nèi)固定物

4、的要求：內(nèi)固定物的要求： 1，很好的生物相容性，很好的生物相容性 2，恢復(fù)脊柱正常的解剖關(guān)系和穩(wěn)定性，恢復(fù)脊柱正常的解剖關(guān)系和穩(wěn)定性 3，限制脊柱的自由度，限制脊柱的自由度 4，簡單安全，容易安裝，簡單安全，容易安裝 5，有足夠的強(qiáng)度，以去除外支架，有足夠的強(qiáng)度，以去除外支架 6，不影響術(shù)后影像學(xué)檢查（，不影響術(shù)后影像學(xué)檢查（CT,MRI）內(nèi)置物的基本構(gòu)成內(nèi)置物的基本構(gòu)成* 長構(gòu)件結(jié)構(gòu)：棒，鋼板，線纜長構(gòu)件結(jié)構(gòu)：棒，鋼板，線纜* 固定椎體構(gòu)件：椎弓根螺釘，椎板鉤，椎板下鋼絲，固定椎體構(gòu)件：椎弓根螺釘，椎板鉤，椎板下鋼絲，前方椎體螺釘前方椎體螺釘* 將二者連接起來的連接部分將二者連接起來的連接部

5、分張力帶法則張力帶法則融合期間載荷分布的變化融合期間載荷分布的變化* 正常情況下，椎體支撐近正常情況下，椎體支撐近75%80%的的脊柱壓力載荷，而后部結(jié)構(gòu)支撐余下的脊柱壓力載荷，而后部結(jié)構(gòu)支撐余下的20%25%* 放置植骨塊或者器械構(gòu)件后，載荷會從放置植骨塊或者器械構(gòu)件后，載荷會從椎體向植骨塊或內(nèi)置物轉(zhuǎn)移椎體向植骨塊或內(nèi)置物轉(zhuǎn)移* 固定的內(nèi)置物將為主要的載荷支持部分，固定的內(nèi)置物將為主要的載荷支持部分，隨后將會有骨的重塑隨后將會有骨的重塑 隨時(shí)間變化，隨時(shí)間變化，植骨塊與內(nèi)植骨塊與內(nèi)固定材料支固定材料支持載荷的分持載荷的分布發(fā)生改變布發(fā)生改變?nèi)诤掀陂g載荷分布的變化融合期間載荷分布的變化載荷分布

6、法則載荷分布法則椎間盤與椎體后部完整腰椎椎間盤與椎體后部完整腰椎的載荷分布的載荷分布 關(guān)節(jié)突承受17%垂直壓力 90%的垂直壓力通過椎體與椎間盤 所有綜合力量大于100%是因?yàn)槎鄠€(gè)方向的合力 后路器械力的分布后路器械力的分布載荷分布法則載荷分布法則* 對于應(yīng)用后路脊柱內(nèi)固定器械，應(yīng)理解和采取對于應(yīng)用后路脊柱內(nèi)固定器械，應(yīng)理解和采取張力帶張力帶法則進(jìn)行脊柱載荷再分布法則進(jìn)行脊柱載荷再分布* 從臨床的觀察的結(jié)果，可以看到脊柱背側(cè)起分離作用從臨床的觀察的結(jié)果，可以看到脊柱背側(cè)起分離作用的力阻礙了脊柱的正常生物力學(xué)行為；而背側(cè)發(fā)生加的力阻礙了脊柱的正常生物力學(xué)行為；而背側(cè)發(fā)生加壓作用的內(nèi)固定系統(tǒng)，卻與

7、正常生物力學(xué)相接近壓作用的內(nèi)固定系統(tǒng)，卻與正常生物力學(xué)相接近* 脊柱前柱包括椎體和椎間盤，當(dāng)其中一部分存在缺陷脊柱前柱包括椎體和椎間盤，當(dāng)其中一部分存在缺陷時(shí)，僅依靠后路內(nèi)固定器械則難以達(dá)到前柱的理想載時(shí)，僅依靠后路內(nèi)固定器械則難以達(dá)到前柱的理想載荷分布。因此，需行前路支撐植骨或其他方法的荷分布。因此，需行前路支撐植骨或其他方法的脊柱脊柱前路重建前路重建載荷分布法則載荷分布法則脊柱內(nèi)固定器械脊柱內(nèi)固定器械脊柱內(nèi)固定器械的優(yōu)點(diǎn)脊柱內(nèi)固定器械的優(yōu)點(diǎn) 脊柱復(fù)位（側(cè)彎，后突，滑脫）脊柱復(fù)位（側(cè)彎，后突，滑脫） 維持復(fù)位的穩(wěn)定，防止畸形進(jìn)一步發(fā)展維持復(fù)位的穩(wěn)定，防止畸形進(jìn)一步發(fā)展 促進(jìn)骨性融合促進(jìn)骨性融

8、合內(nèi)固定類型內(nèi)固定類型 單純螺釘（拉力螺釘）單純螺釘（拉力螺釘） 單純鋼絲（作為張力帶）單純鋼絲（作為張力帶） 鉤棒結(jié)合鉤棒結(jié)合 釘棒結(jié)合釘棒結(jié)合 鋼絲與棒結(jié)合鋼絲與棒結(jié)合 鋼板與螺釘結(jié)合鋼板與螺釘結(jié)合頸頸 椎椎 器器 械械-螺釘螺釘 頸椎頸椎單純的螺釘單純的螺釘固定最初設(shè)固定最初設(shè)計(jì)是為了治療上頸椎的不穩(wěn)計(jì)是為了治療上頸椎的不穩(wěn)定定 C1-C2后路關(guān)節(jié)間螺釘固定后路關(guān)節(jié)間螺釘固定技術(shù)是由技術(shù)是由Magerl發(fā)展的發(fā)展的 可使可使C1-C2復(fù)合體保持穩(wěn)定，復(fù)合體保持穩(wěn)定，促進(jìn)融合促進(jìn)融合 無需無需Halo支架支架頸頸 椎椎 器器 械械-螺釘螺釘 前路單純螺釘前路單純螺釘固定用固定用于齒狀突于齒

9、狀突II型骨折的軸型骨折的軸向固定向固定 適應(yīng)證：禁忌用適應(yīng)證：禁忌用Halo架的病人；架的病人；C1-C2的運(yùn)的運(yùn)動對于病人很重要的病動對于病人很重要的病人人 生物力學(xué)及臨床數(shù)據(jù)表生物力學(xué)及臨床數(shù)據(jù)表明，單螺釘比雙螺釘明，單螺釘比雙螺釘 更有效更有效頸頸 椎椎 器器 械械-鋼絲鋼絲 后路鋼絲后路鋼絲技術(shù)是張技術(shù)是張力帶技術(shù)力帶技術(shù) 禁忌證：后方附件禁忌證：后方附件骨折或缺損存在嚴(yán)骨折或缺損存在嚴(yán)重的扭轉(zhuǎn)或矢狀面重的扭轉(zhuǎn)或矢狀面不穩(wěn)定不穩(wěn)定 在扭轉(zhuǎn)或伸展時(shí)，在扭轉(zhuǎn)或伸展時(shí)，鋼絲的穩(wěn)定性不如鋼絲的穩(wěn)定性不如側(cè)塊鋼板側(cè)塊鋼板頸頸 椎椎 器器 械械-鉤棒鉤棒 用于頸椎的鉤棒系統(tǒng)包用于頸椎的鉤棒系統(tǒng)包

10、括：括：椎板夾椎板夾和和兒童鉤棒兒童鉤棒系統(tǒng)系統(tǒng) 椎板夾系統(tǒng)適用于單節(jié)椎板夾系統(tǒng)適用于單節(jié)段頸椎不穩(wěn)定段頸椎不穩(wěn)定 在上頸椎，椎板夾系統(tǒng)在上頸椎，椎板夾系統(tǒng)并不比螺釘技術(shù)更穩(wěn)定并不比螺釘技術(shù)更穩(wěn)定 在中，下頸椎，椎板夾在中，下頸椎，椎板夾可能侵占椎管，因此操可能侵占椎管，因此操作時(shí)要小心作時(shí)要小心頸頸 椎椎 器器 械械-前路鋼板前路鋼板 前路頸椎鋼板用于創(chuàng)傷已近前路頸椎鋼板用于創(chuàng)傷已近十年十年 生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)顯示：生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)顯示：在扭轉(zhuǎn)、側(cè)方彎曲和伸直的情在扭轉(zhuǎn)、側(cè)方彎曲和伸直的情況下，前路鋼板系統(tǒng)與后路況下，前路鋼板系統(tǒng)與后路鋼絲提供同樣的穩(wěn)定性；鋼絲提供同樣的穩(wěn)定性；在后柱不穩(wěn)定的屈曲情況

11、下，在后柱不穩(wěn)定的屈曲情況下，前路鋼板不是很適合前路鋼板不是很適合頸頸 椎椎 器器 械械-前路鋼板前路鋼板 但是臨床研究顯示，但是臨床研究顯示，前路鋼板固定植骨融前路鋼板固定植骨融可以有效地治療爆裂可以有效地治療爆裂骨折；頸椎半脫位合骨折；頸椎半脫位合并椎間盤突出和頸椎并椎間盤突出和頸椎腫瘤；還可以有效地腫瘤；還可以有效地應(yīng)用于假關(guān)節(jié)融合以應(yīng)用于假關(guān)節(jié)融合以及進(jìn)行多節(jié)段融合。及進(jìn)行多節(jié)段融合。頸頸 椎椎 器器 械械-前路鋼板前路鋼板 適應(yīng)證：適應(yīng)證： 創(chuàng)傷創(chuàng)傷：椎間盤突出合并半脫位：椎間盤突出合并半脫位 伸直型淚滴骨折伸直型淚滴骨折 爆裂骨折爆裂骨折 嚴(yán)重旋轉(zhuǎn)型損傷，需前嚴(yán)重旋轉(zhuǎn)型損傷，需前后

12、內(nèi)固定后內(nèi)固定 退行性變退行性變：類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎造成：類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎造成的多節(jié)段不穩(wěn)定、假關(guān)節(jié)的多節(jié)段不穩(wěn)定、假關(guān)節(jié) 腫瘤腫瘤頸頸 椎椎 器器 械械-后路鋼板后路鋼板 在上頸椎，螺釘可以通在上頸椎，螺釘可以通關(guān)節(jié)，穿過關(guān)節(jié)，穿過C1-C2的關(guān)的關(guān)節(jié)進(jìn)行固定，也可以打節(jié)進(jìn)行固定，也可以打入入C2的椎弓根。的椎弓根。 C3-C6固定在側(cè)塊上固定在側(cè)塊上 C7既可以固定椎弓根，既可以固定椎弓根，也可以固定側(cè)塊也可以固定側(cè)塊頸頸 椎椎 器器 械械-后路鋼板后路鋼板 為了保護(hù)椎動脈，為了保護(hù)椎動脈，脊髓和神經(jīng)根，每脊髓和神經(jīng)根，每個(gè)病人在術(shù)前均應(yīng)個(gè)病人在術(shù)前均應(yīng)進(jìn)行放射學(xué)檢查以進(jìn)行放射學(xué)檢查以確定側(cè)塊的正確

13、位確定側(cè)塊的正確位置；術(shù)中放置螺釘置；術(shù)中放置螺釘時(shí)要小心謹(jǐn)慎時(shí)要小心謹(jǐn)慎頸頸 椎椎 器器 械械-后路鋼板后路鋼板適應(yīng)證適應(yīng)證： 創(chuàng)傷：創(chuàng)傷：不需椎體切除的爆裂骨折不需椎體切除的爆裂骨折 合并后方骨折的脫位或半脫位合并后方骨折的脫位或半脫位 嚴(yán)重扭轉(zhuǎn)畸形需前后路固定嚴(yán)重扭轉(zhuǎn)畸形需前后路固定 退行性變：退行性變：椎板切除后進(jìn)行多節(jié)段融合椎板切除后進(jìn)行多節(jié)段融合 截骨矯形后不穩(wěn)定截骨矯形后不穩(wěn)定 枕頸融合，去除枕頸融合，去除Halo架架后路胸腰椎器械后路胸腰椎器械-鋼絲鋼絲 螺釘關(guān)節(jié)間固定螺釘關(guān)節(jié)間固定最初是用于一個(gè)或兩個(gè)節(jié)段腰椎融合最初是用于一個(gè)或兩個(gè)節(jié)段腰椎融合 當(dāng)不需堅(jiān)強(qiáng)固定或不需復(fù)位時(shí)，可

14、以輔助融合當(dāng)不需堅(jiān)強(qiáng)固定或不需復(fù)位時(shí)，可以輔助融合 雖然一些作者報(bào)道了它的高融合率，但其他一些報(bào)道雖然一些作者報(bào)道了它的高融合率，但其他一些報(bào)道顯示其效果不如椎弓根螺釘顯示其效果不如椎弓根螺釘后路胸腰椎器械后路胸腰椎器械-鋼絲鋼絲 單純后路鋼絲單純后路鋼絲很少應(yīng)用于很少應(yīng)用于胸椎和腰椎胸椎和腰椎 Luque首先將節(jié)段性棒與首先將節(jié)段性棒與鋼絲技術(shù)應(yīng)用與臨床鋼絲技術(shù)應(yīng)用與臨床 用用Luque技術(shù)治療側(cè)彎和技術(shù)治療側(cè)彎和后突的效果很好，但穿過后突的效果很好，但穿過椎板的路徑中會有神經(jīng)損椎板的路徑中會有神經(jīng)損害危險(xiǎn)，如使用線纜可以害危險(xiǎn)，如使用線纜可以減少危險(xiǎn)減少危險(xiǎn)后路胸腰椎器械后路胸腰椎器械-鋼

15、絲鋼絲 適應(yīng)證：神經(jīng)肌肉性側(cè)彎適應(yīng)證：神經(jīng)肌肉性側(cè)彎 側(cè)彎合并胸椎前突側(cè)彎合并胸椎前突 特發(fā)性側(cè)彎特發(fā)性側(cè)彎 禁忌證：椎管狹窄禁忌證：椎管狹窄 后突后突 腰椎一般不用鋼絲腰椎一般不用鋼絲后路胸腰椎器械后路胸腰椎器械-鉤棒鉤棒 胸腰椎后路鉤棒系統(tǒng)分為節(jié)段性與非節(jié)段性 非節(jié)段性：Harrington 和 Knodt系統(tǒng) Harrington系統(tǒng)很少用于腰椎側(cè)彎，后路單純撐開會引起平背畸形后路胸腰椎器械后路胸腰椎器械-鉤棒鉤棒 節(jié)段性節(jié)段性固定最早是由固定最早是由Cotrel描述的：描述的：CD 首先應(yīng)用于側(cè)彎和創(chuàng)傷首先應(yīng)用于側(cè)彎和創(chuàng)傷 在腰椎（特別在下腰段），在腰椎（特別在下腰段），最好用椎弓根螺

16、釘代替椎板最好用椎弓根螺釘代替椎板鉤鉤 側(cè)彎病人建議使用雙棒結(jié)構(gòu)，側(cè)彎病人建議使用雙棒結(jié)構(gòu)，包括至少兩個(gè)橫連包括至少兩個(gè)橫連后路胸腰椎器械后路胸腰椎器械 對脊柱器械已進(jìn)行了廣泛的基礎(chǔ)對脊柱器械已進(jìn)行了廣泛的基礎(chǔ)科學(xué)的研究科學(xué)的研究 動物實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)表明：后路脊柱動物實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)表明：后路脊柱內(nèi)固定可以促進(jìn)骨的融合內(nèi)固定可以促進(jìn)骨的融合 當(dāng)內(nèi)固定的強(qiáng)度增加時(shí)，融合骨當(dāng)內(nèi)固定的強(qiáng)度增加時(shí)，融合骨塊的強(qiáng)度也隨之增加。但是，強(qiáng)塊的強(qiáng)度也隨之增加。但是，強(qiáng)度增加的越多，會發(fā)生與器械有度增加的越多，會發(fā)生與器械有關(guān)的骨質(zhì)減少。這種骨質(zhì)疏松是關(guān)的骨質(zhì)減少。這種骨質(zhì)疏松是否具有臨床意義還不清楚否具有臨床意義還不清

17、楚SINOUPASS后路胸腰椎器械后路胸腰椎器械 體外的生物力學(xué)測試顯示體外的生物力學(xué)測試顯示脊柱內(nèi)固定器械可以增加脊柱內(nèi)固定器械可以增加脊柱結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定脊柱結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定 通常，脊柱內(nèi)固定系統(tǒng)分通常，脊柱內(nèi)固定系統(tǒng)分為為限制性限制性與與非限制性非限制性 非限制性系統(tǒng)的疲勞壽命非限制性系統(tǒng)的疲勞壽命較長，通常失敗是由于松較長，通常失敗是由于松動而不是斷裂。動而不是斷裂。后路胸腰椎器械后路胸腰椎器械-釘板釘板 椎弓根螺釘系統(tǒng)首先由椎弓根螺釘系統(tǒng)首先由Harrington使用，由使用，由Roy-Camille推廣推廣 椎弓根螺釘比骨鉤或鋼絲穩(wěn)椎弓根螺釘比骨鉤或鋼絲穩(wěn)定性更好定性更好 優(yōu)勢：滑脫復(fù)位，穩(wěn)定

18、運(yùn)動優(yōu)勢：滑脫復(fù)位，穩(wěn)定運(yùn)動節(jié)段，矯正畸形。提高融合節(jié)段，矯正畸形。提高融合率率 劣勢：風(fēng)險(xiǎn)高（出血多，時(shí)劣勢：風(fēng)險(xiǎn)高（出血多，時(shí)間長，感染率高），醫(yī)生的間長，感染率高），醫(yī)生的水平要求高，并發(fā)癥（椎弓水平要求高，并發(fā)癥（椎弓根骨折，神經(jīng)根損傷，脊髓根骨折，神經(jīng)根損傷，脊髓損傷，血管損傷損傷，血管損傷）后路胸腰椎器械后路胸腰椎器械-釘棒釘棒 釘板釘板 適應(yīng)證：適應(yīng)證： 滑脫復(fù)位滑脫復(fù)位 退行性變?nèi)诤贤诵行宰內(nèi)诤?假關(guān)節(jié)修補(bǔ)假關(guān)節(jié)修補(bǔ) 腰椎側(cè)彎中腰椎側(cè)彎中 下腰椎爆裂骨折不穩(wěn)定下腰椎爆裂骨折不穩(wěn)定 腫瘤切除后重建腫瘤切除后重建椎間融合器椎間融合器 椎間融合器最早是從椎間融合器最早是從后路放在椎間

19、隙，作后路放在椎間隙，作為分擔(dān)應(yīng)力的結(jié)構(gòu)，為分擔(dān)應(yīng)力的結(jié)構(gòu)，材料是碳纖維的材料是碳纖維的 早期融合器是裝滿植早期融合器是裝滿植骨塊后打入椎間隙，骨塊后打入椎間隙，由于沒有內(nèi)在的穩(wěn)定由于沒有內(nèi)在的穩(wěn)定性，使用時(shí)要求與后性，使用時(shí)要求與后路椎弓根螺釘系統(tǒng)配路椎弓根螺釘系統(tǒng)配合使用合使用椎間融合器椎間融合器 帶螺紋的融合器經(jīng)生物力學(xué)帶螺紋的融合器經(jīng)生物力學(xué)測定，在屈曲和側(cè)向彎曲時(shí)測定，在屈曲和側(cè)向彎曲時(shí)穩(wěn)定性明顯提高。拔出力也穩(wěn)定性明顯提高。拔出力也高于取出骨樁的力。高于取出骨樁的力。 水平放置兩個(gè)帶螺紋的融合水平放置兩個(gè)帶螺紋的融合器比單獨(dú)放置一個(gè)要穩(wěn)定，器比單獨(dú)放置一個(gè)要穩(wěn)定，其穩(wěn)定性可以與椎間植骨伴其穩(wěn)定性可以與椎間植骨伴后路椎弓根固定相比擬。后路椎弓根固定相比擬。椎間融合器椎間融合器 后來的發(fā)展：既有后來的發(fā)展：既有前路，又有后路帶前路，又有后路帶螺紋的圓柱形融合螺紋的圓柱形融合器器 最近發(fā)展為可從鏡最近發(fā)展為可從鏡下放置下放置椎間融合器椎間融合器 生物力學(xué)上，椎間融合器的生物力學(xué)上，椎間融合器的功能是通過撐開（纖維環(huán)，功能是通過撐開（纖維環(huán)，關(guān)節(jié)囊，韌帶）的作用達(dá)到關(guān)節(jié)囊，韌帶）的作用達(dá)到增加椎間節(jié)段的穩(wěn)定。增加椎間節(jié)段的穩(wěn)定。 長期的穩(wěn)定來自通過長期的穩(wěn)定來自通