摘要
研究设计：本研究为针对39例Lenke 5型青少年特发性脊柱侧弯（AIS）的连续病例的单中心回顾性研究，所有病例均由同一名医师使用相同的内固定材料（椎弓根钉系统）以相同的操作技术完成手术。
目的：本研究旨在评估内固定材料的密度对Lenke 5型AIS冠状面和矢状面上畸形的矫正效果的影响。
背景资料：越来越多的脊柱矫形手术采用椎弓根钉系统来进行。研究报道对于Lenke 1型AIS而言，减少椎弓根钉的数量（低椎弓根钉密度）对术后的临床效果无明显影响。然而，此前并无研究探讨过降低椎弓根钉密度对于Lenke 5型AIS冠状面和矢状面上畸形的矫正效果是否有影响。
方法：2006年至2010年间，39例Lenke 5型AIS连续病例接受了一期后路矫形及椎弓根钉系统内固定融合术。术前、术后、以及术后2年时分别评估患者的脊柱X线片。记录病例的一般资料。以Pearson相关分析评估内固定物密度、冠状面Cobb角矫正度以及矫正指数（术后矫正程度/术前侧弯柔韧性）。此外还研究了内固定物密度与脊柱冠状面及矢状面上侧弯矫正程度之间的关系。
结果：手术时患者的平均年龄为14.5岁。术前腰椎侧弯程度平均48.5° ± 9.2°，术后2年时矫正至平均13.7° ± 7.2°（矫正率：72%）。内固定物密度与侧弯矫正度之间显著相关（r = 0.43, P < 0.05）。但内固定物密度与矫正指数（r = -0.21, P = 0.20）以及矢状面上侧弯矫正度（r = 0.065, P = 0.693）之间均无相关性。
结论：在不考虑脊柱侧弯柔韧性的情况下，内固定物密度对冠状面上胸腰段或腰段侧突Cobb角的矫正程度有明显的相关性。如果能排除脊柱柔韧性的影响，则椎弓根钉密度与矫正指数无显著相关性。内固定物密度与术前术后矢状面上脊柱侧弯的矫正程度无相关性。
关键词：青少年特发性脊柱侧弯，椎弓根螺钉，侧弯矫正，椎弓根钉密度，侧弯柔韧性，Lenke分级，脊柱融合，内固定物密度，冠状面Cobb角，矫正指数
证据等级：4级
引言
椎弓根螺钉系统能极大地提高对脊柱畸形的立体矫正效果，并有助于维持矫形术后的临床效果。研究报道椎弓根钉系统在青少年特发性脊柱侧弯（AIS）的矫形术中能获得比后路抓钩椎板下钢丝或混合固定系统更好的矫形效果，并能缩短融合节段。以单纯经后路椎弓根钉系统治疗青少年僵硬性特发性脊柱侧弯具有能避免同时行前路松解的优点。到目前为止，椎弓根钉系统已经成为被绝大多数脊柱外科医师所接受的矫正AIS的有效方法。
此前的研究报道指出，无论使用哪种固定装置，内固定物的数量越多就会产生更好的矫正AIS的效果，因此在AIS的矫形手术中植入数量更多的椎弓根螺钉的方法被广泛接受。尽管节段性全椎弓根螺钉的使用能提高侧弯矫形的效果，但由此伴随的费用和内固定物数量的增加也会成为需要关注的问题。此外，椎弓根螺钉的置入会带来相关的手术安全问题，如螺钉置入错误，以及神经血管损伤等并发症。因此，增高内植物的密度始终是可能有害的。最近的研究发现，对于侧弯柔韧性良好的Lenke 1型AIS（单胸主弯）病例而言，较低的内固定物密度并不会影响脊柱侧弯的矫形效果。这些研究结果提示适当降低内固定物密度至少至于Lenke 1型AIS病例仍然能有效矫正畸形。
Lenke分型系统是最近基于侧弯的部位、程度、柔韧性、矢状面上脊柱结构、以及腰椎生理前凸顶点偏离骶骨中央垂线程度的一种分型方法，主要包括6种类型，1型（单胸弯），2型（双胸弯），3型（双主弯），4型（三主弯），5型（胸腰段/腰段侧弯），以及6型（胸腰段/腰段-胸主弯）。由于各型侧弯之间存在生物力学及解剖结构的差异，因此该分型系统通常用于指导手术入路以及融合节段的选择。因此，Lenke 5型AIS的内固定物密度与畸形矫正效果之间的关系可能与Lenke 1型AIS病例有所差异，而此前并无研究探讨过这个问题。在本研究中，我们回顾性地探讨了接受手术治疗的Lenke 5型AIS病例中椎弓根螺钉密度与临床疗效之间的关系。
病例与方法
病例
我们回顾性复习了2006年1月至2010年1月之间于我院接受一期后路矫形椎弓根钉系统内固定融合的所有Lenke 5型AIS的病例，对其相关病历资料及影像学结果进行了分析。纳入研究的Lenke 5型AIS病例不包括曾接受过脊柱畸形矫正或其它手术从而影响脊柱柔韧性者。此外，我们还排除了那些脊髓信号异常或在矫形手术中进行了截骨术的病例。
对所有拟手术治疗的患者常规摄站立位后前位（PA）、侧位、左右侧屈曲位X线片以及磁共振（MRI）检查。术后2周及术后2年随访时评估患者的站立位PA及侧位X片。评估项目包括站立位PA及左右侧屈曲位X片冠状面上Cobb角和站立位侧位片上L1上终板至S1上终板之间的腰椎前凸角度。针对融合节段和使用的椎弓根钉数量进行统计学分析。
术前脊柱柔韧度（%）= 术前原始Cobb角– 侧屈位Cobb角/术前原始Cobb角×100%。
术后即刻侧凸矫正度（%）= 术前初始Cobb角/术后Cobb角/术前初始Cobb角×100%。术后2年时的矫正度按相同方法计算。
矫正指数= 术后矫正度/术前侧屈柔韧度。该指数由Vora等提出，目的在于消除侧凸柔韧度的影响。
内固定物密度指每一融合节段所使用的内固定物数量×2。
手术技术
AIS手术治疗的主要目的在于获得牢固的融合以阻止侧凸进行性加重，并在冠状面和矢状面上平衡脊柱。所有手术均由同一名医师以相同的手术技术于同一家医院完成。所有手术均于俯卧位下进行，采用全身麻醉并实行控制性低血压。取后正中入路切开皮肤皮下组织，于棘突两侧剥离椎旁肌充分显露融合节段椎体的后方结构，包括棘突、关节突以及横突。在影像监测下于融合节段植入双侧椎弓根螺钉。最远端椎体（稳定椎-1）及最近端椎体（中间椎）均需要置入2枚椎弓根钉以分别构成远端和近端稳定结构。于侧弯凹侧处椎体植入顶椎螺钉以利于去旋转及移位的矫正。其它需要植入螺钉的椎体则于术中根据手术部位以及患者的经济状况（在中国，内固定物费用中的大部分由患者自己承担）确定。侧凸顶点一侧的近端需要植入1-2枚螺钉以利于连接杆通过杠杆作用矫正畸形。凹侧连接棒的两端需要首先将其两端分别与最远端及最近端的稳定螺钉相连接。然后通过旋转过度弯曲的凹侧连接棒和预弯的凸侧连接棒来矫正侧凸畸形，满意后于凸侧轻度加压并于凹侧轻度撑开。完成上述步骤后对融合节段后方结构骨质予以去皮质化，植入冻干自体骨（原文如此）行后外侧融合。然后放置引流管并逐层缝合切口。
术中常规予以体感诱发电位监测以了解脊髓功能。如果出现异常脊髓信号，则需要适度减小矫正程度。术中控制平均动脉压于60-65 mm Hg水平。本组病例所使用的椎弓根螺钉包括：TSRH (Medtronic Sofamor Danek, Memphis, TN), Moss-Miami (DePuy Spine Inc) and Expedium (DePuy Spine Inc)。
统计学分析
以SPSS16.0统计软件包对所有数据进行统计学分析，以均数± 标准差（SD）表示。侧弯矫正率、矫正指数、矢状面侧弯程度、以及内固定物密度之间的相关性以Pearson相关分析进行评估。以P < 0.05为具有统计学意义。
结果
本组病例的一般资料及临床特征见表1。本研究共纳入39例AIS连续病例，男性11例，女性28例，平均年龄14.5岁。术前平均胸腰段/腰段冠状面上Cobb角为48.5°（范围：40°–73°, 标准差：9.2°），术后2年时矫正至13.7° ± 7.2°（72%矫正率），差异具有统计学意义。术后Cobb角的绝对变化值为34.9°（范围：14°–52°）。术前矢状面上平均腰椎前凸为46.1°（范围：32°-61°，标准差：7.8°），术后2年时增加至46.4°（范围：36°-62°，标准差：5.4°），其差异无统计学意义。侧凸的柔韧度为70%（范围：20%–98%，标准差：17%）。平均融合节段为7.8个（范围：5-12个）。每例患者平均植入椎弓根钉11.7个（范围：8-20）。内固定物平均密度（每一椎体植入的内固定物数量）为0.77 个（范围：0.45-1.00个）。
内固定物密度与冠状面上侧弯矫正率之间有显著相关性（r = 0.43，P = 0.006）。但内固定物密度与冠状面上矫正指数（r = -0.21，P = 0.203）或矢状面上侧弯程度（r = 0.065，P = 0.693）之间均无相关性（表2，图1）。
术后X片上无椎弓根螺钉位置不良，也无椎弓根螺钉相关的不良反应发生。
讨论
1995年，胸椎AIS矫形手术中首次用到了椎弓根螺钉固定，结果显示全椎弓根钉系统较全钩棒系统能更好地矫正Cobb角。随后，Kim等报道全椎弓根钉系统对冠状面上主弯的矫正率达到75.6%，而与之相应的是全钩棒系统的矫正率仅为42.5%。研究也已经证明相对于其它内固定方法，全椎弓根钉系统能提高对冠状面上畸形的矫正率，并能更好地维持矫形的效果。本研究结果显示，平均腰弯角度由术前的48.5° ± 9.2°矫正至术后2年时的13.7° ± 7.2°（矫正率为72%）。使用椎弓根钉系统能更好地矫正畸形的可能原因如下：（1）椎弓根钉能固定椎体三柱结构，从而更加稳定；（2）更多的固定位点和应力分布更加均匀，从而降低了内固定失效和骨折的可能性；（3）多节段螺钉固定能提高整个固定结构的稳定性。
作为一种新型的脊柱侧凸治疗技术，全椎弓根钉技术同样存在一些问题：（1）全椎弓根钉技术存在螺钉置入相关的安全性问题，尤其是对胸椎而言其风险更大。由于AIS病例的椎体畸形，脊髓随之偏移，因此在置钉时有损伤脊髓、神经根以及大血管的可能性。尽管文献报道这些并发症的发生率较低，但一旦发生则后果严重。因此，如何防止置钉过程中导致的并发症就至关重要。术中导航技术的应用能明显提高椎弓根螺钉置入的准确性，然而这并不能完全有效地防止这类并发症的发生。（2）全椎弓根螺钉技术的医疗花费较高。按照全节段椎弓根钉技术的要求，需要在侧凸区域的所有节段的椎体中置入椎弓根钉，由此会明显增加医疗费用的支出。
AIS手术治疗的目的在于保持躯干平衡的同时获得冠状面和矢状面上良好的畸形矫正并坚固融合。在后路手术中，与脊柱侧弯畸形矫正效果相关的因素包括弯曲的程度、脊柱柔韧度、固定椎体的选择、手术程序以及内固定器材等。研究证明无论使用哪种内固定材料，内固定位点的数量对于畸形矫正的效果都是很重要的，固定位点越多矫正畸形的效果越好。但在某些特定情况下，减少内固定螺钉数量并不会影响脊柱侧凸的矫形效果。这些结论似乎是相互矛盾的，其原因可能如下：这些研究使用了不同的内固定器械；锚定位点数量对于全钩棒系统或椎弓根钉-钩棒系统的效果更加重要。然而，由于单枚椎弓根钉的把持力即较高，因此增加全椎弓根钉系统的固定螺钉数量对于最终的矫形效果可能并无明显影响此外，不同患者脊柱侧弯的柔韧性不同也可能导致疗效的不同，这使得不少学者建议采用矫正指数来消除脊柱柔韧性的影响。本研究结果显示，在不考虑脊柱侧弯柔韧性的情况下，内固定物密度与胸腰段侧弯或腰弯的冠状面Cobb角的矫正效果呈正相关。而按照Vora等的方法消除脊柱柔韧性的影响后，内固定螺钉密度与矫正指数之间则无明显的相关性。
本研究的缺陷包括其为回顾性研究，且缺乏随机性。此外，除1例患者外所有病例的侧弯柔韧度均超过40%，而且除1例患者外所有病例置入螺钉的比例均超过50%。因此，我们并不确定增加内固定螺钉的数量是否影响柔韧性Lenke 5型AIS的矫形效果。考虑到对其它部位侧弯的融合会影响到对腰弯的矫形效果，本研究并未包括腰弯如Lenke 3型和6型的AIS病例，这样做虽然减少了本研究所纳入的病例数量，但降低了可能影响矫形结果的因素。
本研究发现内固定物密度与冠状面上矫形指数无相关性，但考虑到除1例患者外所有病例的内固定物密度均超过了50%，因此尚不清楚进一步降低内固定物密度是否会对矫正指数产生影响。此外，还应该考虑到椎弓根螺钉所受到的应力集中现象。由于内固定物密度被降到了一定程度，因此螺钉所受到的应力集中会相应增加，提示内固定装置失败的可能性增高。还需要进一步的研究探讨能够在有效矫正畸形的同时降低并发症发生率及治疗费用的合理的内固定螺钉数量。
结论
后路椎弓根螺钉系统能有效矫正Lenke 5型AIS的畸形，恢复良好的冠状面序列。此外，在治疗侧弯柔韧度超过40%的Lenke 5型AIS患者时，能够适当地降低内固定物密度。正如本组病例的结果所显示那样，当内固定物密度被降低到50%时也可能得到高密度内固定物所能达到的矫形效果。但目前尚不清楚对于侧弯柔韧度小于40%的病例在内固定物密度低于50%时对于畸形的矫正会有什么样的协同作用，因此还需要进一步的研究。
致谢
本研究受长海医院（上海，中国）“1225计划”基金资助。
图1 脊柱侧弯矫正率、矫形指数、矢状面侧弯程度、以及内固定物密度的相关性分析结果：A 侧弯矫正率与内固定物密度之间的相关性；B 矫正指数与内固定物密度之间的相关性；C 矢状面侧弯程度与内固定物密度之间的相关性
表1 本组病例的一般资料及临床特征
表2 相关性分析结果
