頸椎側(cè)塊的形態(tài)生物力學(xué)及其臨床意義

作者：吉立新

1頸椎側(cè)塊的形態(tài)及生物力學(xué)

頸椎的側(cè)塊位于椎體的后外側(cè)、椎弓根和椎弓的結(jié)合部，由分別向頭側(cè)突出的上關(guān)節(jié)突和向尾側(cè)突出的下關(guān)節(jié)突組成，左右各一。相鄰節(jié)段的上下關(guān)節(jié)突構(gòu)成小關(guān)節(jié)，并將側(cè)塊連接在一起形成一個(gè)骨性柱狀體。雙側(cè)的小關(guān)節(jié)和側(cè)塊同前方的椎體及椎間盤(pán)一起構(gòu)成頸椎的椎間關(guān)節(jié)并形成三個(gè)相互平行的骨性圓柱，這種結(jié)構(gòu)形成了頸椎穩(wěn)定的基本框架[1]。有關(guān)側(cè)塊的詳盡解剖學(xué)測(cè)量數(shù)據(jù)尚未見(jiàn)報(bào)告。

Howards觀察到相鄰側(cè)塊中心間的距離平均為13mm，螺釘在側(cè)塊內(nèi)以向頭側(cè)15°、向外側(cè)30°進(jìn)入，深度為10－11mm時(shí)不會(huì)觸及神經(jīng)根[2]，這在一定程度上反映了側(cè)塊的高度和前后徑長(zhǎng)度。脊神經(jīng)根從側(cè)塊前方通過(guò)，它是側(cè)塊周?chē)闹匾Y(jié)構(gòu)之一，從側(cè)塊后方中點(diǎn)到神經(jīng)根的平均距離為5.6mm[3]。脊神經(jīng)后枝是圍繞側(cè)塊的又一重要結(jié)構(gòu)，Ebraheim發(fā)現(xiàn)脊神經(jīng)后枝平均高度從C3(2.2±0.6)mm到C7(1.2±0.2)mm漸趨減小，脊神經(jīng)后枝到上關(guān)節(jié)突尖端的平均距離在C5最大(7.4±1.6)mm，而在C7最小(5.5±2.9)mm，脊神經(jīng)后枝與側(cè)塊上關(guān)節(jié)面的夾角范圍是23.3°±14.3°到29.8°±11.2°[4]。頸椎小關(guān)節(jié)的完整對(duì)維持頸椎的穩(wěn)定性有很大的作用。

Zdeblick等對(duì)人體頸椎標(biāo)本在軸向負(fù)荷下的伸屈和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)做了觀察，發(fā)現(xiàn)小關(guān)節(jié)被切除50%后其抗扭力能力明顯降低。在伸屈運(yùn)動(dòng)中，有關(guān)頸部的應(yīng)力變形，在完整標(biāo)本、椎板切除的標(biāo)本和25%小關(guān)節(jié)切除的標(biāo)本間無(wú)顯著差異，而在小關(guān)節(jié)切除50%的標(biāo)本上應(yīng)變?cè)黾恿?.5%，在切除75%和100%的標(biāo)本上則增加了25%[5]。

Robert[6]的研究證實(shí)：椎板切除破壞了頸椎的穩(wěn)定性，而側(cè)后方小關(guān)節(jié)融合，可使椎板切除后的頸椎重新獲得穩(wěn)定并防止進(jìn)行性畸變的發(fā)生。其方法是經(jīng)小關(guān)節(jié)鉆孔，用鋼絲將縱形條狀骨塊綁在小關(guān)節(jié)上。融合的目的在于防止頸椎的旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)、畸形或微小運(yùn)動(dòng)引起的滑椎。52例病人中，有50例穩(wěn)固融合，未發(fā)生畸變和不穩(wěn)。

Richard等在一項(xiàng)包括兩個(gè)椎體及周?chē)Y(jié)構(gòu)的頸椎運(yùn)動(dòng)節(jié)段的剪力試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)：小關(guān)節(jié)被切除50%以上時(shí)，其抗剪力的能力被顯著削弱(實(shí)驗(yàn)中發(fā)生小關(guān)節(jié)骨折)[7]。無(wú)論是單側(cè)或雙側(cè)小關(guān)節(jié)切除都明顯地改變了頸椎功能單位耐受屈曲負(fù)荷的力量。

Joseph等人的生物力學(xué)試驗(yàn)表明，單側(cè)小關(guān)節(jié)切除致使其承載屈曲負(fù)荷的能力平均降低31.6%±9.7%，而雙側(cè)小關(guān)節(jié)損傷則平均降低53.1%±11%[8]。Liming等人的研究更進(jìn)一步證實(shí)了小關(guān)節(jié)損傷對(duì)頸椎整體穩(wěn)定性的影響。通過(guò)對(duì)C4－C6運(yùn)動(dòng)節(jié)段的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的幅度隨小關(guān)節(jié)切除范圍的增多而增加，最大變化發(fā)生在雙側(cè)小關(guān)節(jié)切除50%和75%的標(biāo)本，同時(shí)其纖維環(huán)所受應(yīng)力也隨之增加；在側(cè)屈試驗(yàn)中，旋轉(zhuǎn)度增加11%，纖維環(huán)應(yīng)力增加30%。他們認(rèn)為小關(guān)節(jié)切除造成纖維環(huán)應(yīng)力的增加大于椎間關(guān)節(jié)強(qiáng)直所引起的應(yīng)力增加，雙側(cè)小關(guān)節(jié)切除50%以上，可顯著增加纖維環(huán)的應(yīng)力和運(yùn)動(dòng)節(jié)段的活動(dòng)幅度[9]。

由此可見(jiàn)，頸椎小關(guān)節(jié)對(duì)保持頸椎的穩(wěn)定起著重要作用。兩側(cè)的側(cè)塊及關(guān)節(jié)對(duì)頸椎后方的穩(wěn)定起了支柱作用，小關(guān)節(jié)的破壞即意味著頸椎整體穩(wěn)定性的破壞；相反，小關(guān)節(jié)的穩(wěn)定便構(gòu)造了頸椎整體的穩(wěn)定。

2頸椎側(cè)塊在后路內(nèi)固定中的應(yīng)用

盡管有關(guān)側(cè)塊的解剖學(xué)測(cè)量的研究未見(jiàn)報(bào)告，但與側(cè)塊有關(guān)的頸后路內(nèi)固定方法卻早已用于臨床。最早采用鋼板螺釘作頸后路經(jīng)側(cè)塊內(nèi)固定的是Roy－Camille，此后Magerl和Seemann對(duì)此技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，以期增加螺釘與側(cè)塊的咬合力，其主要不同在于螺釘在側(cè)塊中的軌跡不同[2]。Heller等[10]從解剖學(xué)上對(duì)Roy－Camille和Magerl的技術(shù)作了比較，在26個(gè)新鮮頸椎標(biāo)本上依據(jù)Roy－Camille或Magerl描述的方法將螺釘擰入C3－C7側(cè)塊，以確定兩種方法對(duì)神經(jīng)根，椎動(dòng)脈和小關(guān)節(jié)所構(gòu)成的潛在危險(xiǎn)。

在Roy－Camille技術(shù)中，進(jìn)釘點(diǎn)在側(cè)塊中心(小關(guān)節(jié)后面頂點(diǎn))，螺釘方向：由后內(nèi)側(cè)指向前外側(cè)，與矢狀面成10°角，以避開(kāi)椎動(dòng)脈，螺釘直徑3.5mm，穿透前后雙層骨皮質(zhì)。而在Magerl技術(shù)中螺釘進(jìn)點(diǎn)在側(cè)塊中點(diǎn)內(nèi)上2－3mm，向上傾斜與上關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)面平行，向外傾斜25°，螺釘貫穿前后骨皮質(zhì)，尖端位于關(guān)節(jié)突前面的上外側(cè)。以上兩種方法，釘尖所在位置是否合適，以側(cè)塊的三區(qū)分級(jí)系統(tǒng)(Three zone grading sys—tem)決定，即將側(cè)塊分為上、中、下三區(qū)，上區(qū)從上關(guān)節(jié)突上緣至橫突上緣根部；中區(qū)在橫突根部上下緣之間；下區(qū)從橫突根部下緣到下關(guān)節(jié)突下緣。側(cè)塊的上1/3(上區(qū))代表Magerl技術(shù)螺釘尖端所在的位置，下1/3(下區(qū))是Roy－Camille技術(shù)釘尖所在的正確位置。在實(shí)驗(yàn)中，對(duì)每一個(gè)螺絲釘?shù)奈恢酶鶕?jù)其對(duì)神經(jīng)根、椎動(dòng)脈的潛在危險(xiǎn)，對(duì)小關(guān)節(jié)的影響，及所在的區(qū)進(jìn)行評(píng)估。結(jié)果表明，Roy－Camille技術(shù)損傷神經(jīng)根的可能性很小，螺絲釘進(jìn)入三區(qū)以外的可能性較??；而Magerl技術(shù)損傷小關(guān)節(jié)的危險(xiǎn)性較小，兩種技術(shù)均未構(gòu)成對(duì)椎動(dòng)脈和脊髓的威脅。實(shí)驗(yàn)還表明出現(xiàn)神經(jīng)根損傷的機(jī)會(huì)與外科醫(yī)生的技術(shù)熟練程度有關(guān)，一旦技術(shù)熟練以后發(fā)生神經(jīng)根損傷的機(jī)會(huì)將明顯降低。

該實(shí)驗(yàn)采用直徑3.5mm的皮質(zhì)骨螺釘，但未涉及釘長(zhǎng)以及采用此種螺釘?shù)慕馄蕦W(xué)依據(jù)。Howards等對(duì)C3-C7小關(guān)節(jié)之間的距離、C7-T2椎弓根的形態(tài)也進(jìn)行了研究，目的是確定頸后路經(jīng)側(cè)塊鋼板螺釘內(nèi)固定的潛在危險(xiǎn)性。為此他們對(duì)22個(gè)頸椎標(biāo)本進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)從C3-C7上下相鄰兩側(cè)塊中心之間的距離在不同個(gè)體變化較大，范圍從9-16mm，平均13mm，鋼板的設(shè)計(jì)必須適應(yīng)在不同個(gè)體和不同節(jié)段間的這種變化。由于神經(jīng)根在上關(guān)節(jié)突前外側(cè)穿出，因此向內(nèi)側(cè)和向頭側(cè)的角度越大，損傷神經(jīng)根的可能性越大，螺釘理想的穿出點(diǎn)在橫突上緣與側(cè)塊的結(jié)合部。進(jìn)釘點(diǎn)在側(cè)塊中心內(nèi)側(cè)1mm，進(jìn)釘深度7－18mm，平均10mm[2]。

Anderdon等對(duì)30例頸椎不穩(wěn)的病人進(jìn)行了頸后路A0重建鋼板內(nèi)固定和植骨術(shù)，所采用的進(jìn)釘點(diǎn)和Howards方法相同，進(jìn)釘方向：向外10°，向上30°－40°(平行于上關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)面)[11]。Ebraheim等基于對(duì)脊神經(jīng)后枝所在位置的測(cè)定認(rèn)為Magerl和Anderson的進(jìn)釘途徑較Roy－Camille技術(shù)更易傷及脊神經(jīng)后枝，而引起單側(cè)頸背痛或感覺(jué)異常[4]。

側(cè)塊的正前方是位于橫突孔中的椎動(dòng)脈。Ebra-heim等的解剖學(xué)研究證實(shí)了向外10°的進(jìn)釘方向不會(huì)對(duì)椎動(dòng)脈構(gòu)成威脅[12]。以上所述多針對(duì)于手術(shù)危險(xiǎn)性的探討，而John等則著重研究了不同類(lèi)型的螺釘與側(cè)塊結(jié)合力的大小。研究采用12個(gè)新鮮頸椎標(biāo)本，先經(jīng)放射學(xué)檢查確定標(biāo)本完好無(wú)損，然后再經(jīng)CT掃描測(cè)定每一標(biāo)本C2－C7椎體松質(zhì)骨骨密度；試驗(yàn)采用6種不同直徑和不同螺紋的螺釘，(2.7、3.2、3.5、4.5mm皮質(zhì)骨螺釘，3.5mm松質(zhì)骨螺釘，3.5mm自攻螺釘)，準(zhǔn)確固定到頸椎側(cè)塊上，然后測(cè)定螺釘?shù)妮S向拉出阻力。對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析以決定螺釘直徑、螺紋形狀、頸椎節(jié)段、骨密度以及是否穿透雙層骨皮質(zhì)等因素與拉出阻力的相關(guān)性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：最大拉出阻力為直徑3.2、3.5和4.5mm的皮質(zhì)骨螺釘，并且均需穿過(guò)雙層骨皮質(zhì)；最小拉出阻力為3.5mm自攻螺釘(無(wú)論是穿過(guò)單層或雙層骨皮質(zhì))。椎體松質(zhì)骨密度與拉出阻力無(wú)關(guān)，不同頸椎節(jié)段骨密度無(wú)顯著差異，然而在不同節(jié)段螺釘拉出阻力卻有顯著性差別，拉出阻力最大的是C4，向頭、尾側(cè)順延則逐漸變小。研究資料提示：醫(yī)生不僅要考慮螺釘?shù)念?lèi)型和大小，也要考慮螺釘應(yīng)鉆透單層或雙層骨皮質(zhì)，穿透雙層骨皮質(zhì)會(huì)對(duì)局部解剖結(jié)構(gòu)構(gòu)成更大危險(xiǎn)，但是由于首尾側(cè)頸椎側(cè)塊與螺釘咬合力更弱，在這些部位螺釘鉆透雙層骨皮質(zhì)是可取的[13]。Margaret　E.Smith等采用人頸椎標(biāo)本和Roy－Camille鋼板作了一項(xiàng)頸椎穩(wěn)定裝置的生物力學(xué)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)Roy－Camille鋼板可有效地固定嚴(yán)重不穩(wěn)或嚴(yán)重?fù)p傷的頸椎；螺釘脫出最易發(fā)生在頸椎的頭尾端，即鋼板兩端的螺釘是固定的薄弱環(huán)節(jié)[14]。Micheal的臨床病歷統(tǒng)計(jì)分析支持以上結(jié)果。17例多節(jié)段頸椎病患者采用后路經(jīng)側(cè)塊內(nèi)固定，l例出現(xiàn)C7側(cè)塊螺釘松動(dòng)(無(wú)癥狀)[15]。頸椎側(cè)塊旁的另一重要解剖結(jié)構(gòu)是椎弓根。由于椎弓根內(nèi)固定技術(shù)在胸腰椎的廣泛應(yīng)用，提示人們對(duì)頸椎進(jìn)行類(lèi)似的固定，而螺釘?shù)娜朦c(diǎn)就在側(cè)塊上。為此國(guó)內(nèi)孫宇等對(duì)50例健康成人頸椎椎弓根進(jìn)行了觀察，表明C3－C7具備了行椎弓根螺釘內(nèi)固定的條件，為螺釘?shù)脑O(shè)計(jì)和手術(shù)定位提供了解剖學(xué)依據(jù)[16]。Ladd等則更詳盡地研究了頸椎椎弓根的形態(tài)以及椎弓根釘?shù)倪M(jìn)釘部位和方向，并對(duì)經(jīng)椎弓根內(nèi)固定和經(jīng)側(cè)塊螺釘內(nèi)固定進(jìn)行了生物力學(xué)試驗(yàn)。結(jié)果證實(shí)，椎弓根螺釘?shù)睦鲎枇︼@著大于側(cè)塊螺釘?shù)睦鲎枇17]。王東來(lái)等對(duì)下頸椎椎弓根內(nèi)固定作了進(jìn)一步的解剖學(xué)研究，對(duì)進(jìn)釘點(diǎn)做了精確定位。19例臨床應(yīng)用中無(wú)一例神經(jīng)、血管及內(nèi)固定并發(fā)癥[18]。但就頸椎所受負(fù)荷而言，經(jīng)側(cè)塊內(nèi)固定是否即能達(dá)到固定要求，而不必再采用更為復(fù)雜的經(jīng)椎弓根內(nèi)固定技術(shù)，尚需進(jìn)一步研究。

3幾種頸椎內(nèi)固定技術(shù)的比較

頸后路內(nèi)固定技術(shù)已成為頸部損傷、不穩(wěn)定的有效治療方法。Gill等對(duì)四種不同的后路內(nèi)固定方法作了比較，通過(guò)生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)，試圖揭示不同手術(shù)方法所能提供的相對(duì)穩(wěn)定性。這些術(shù)式包括：(1)Rogers棘突間鋼絲內(nèi)固定；(2)Halifax椎板鉤；(3)經(jīng)側(cè)塊1/3管狀鋼板內(nèi)固定(采用單層骨皮質(zhì)螺釘)；(4)經(jīng)側(cè)塊1/3管狀鋼板，雙層骨皮質(zhì)螺釘內(nèi)固定術(shù)。通過(guò)人體頸椎標(biāo)本的屈伸運(yùn)動(dòng)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)上述第四種術(shù)式提供了最強(qiáng)勁的穩(wěn)定性，而其它三種方法所能達(dá)到的穩(wěn)定性則相對(duì)薄弱[19]。

Weis等人的研究也表明，后路經(jīng)側(cè)塊內(nèi)固定對(duì)頸椎運(yùn)動(dòng)節(jié)段和全頸椎的穩(wěn)定作用明顯大于后路鋼絲內(nèi)固定[20]。Roy－Camille對(duì)頸后路鋼絲內(nèi)固定和鋼板內(nèi)固定進(jìn)行了體外實(shí)驗(yàn)，在韌帶損傷的模型中，棘突間鋼絲內(nèi)固定增加了33%的屈曲穩(wěn)定性，而經(jīng)側(cè)塊鋼板內(nèi)固定則增加了92％的穩(wěn)定性。Gill等發(fā)現(xiàn)，所有后路內(nèi)固定技術(shù)對(duì)屈曲型韌帶損傷病例的固定效果均優(yōu)于Garspar前路頸椎鋼板[19]。Jettery等通過(guò)體外動(dòng)物模型試驗(yàn)和人體頸椎標(biāo)本試驗(yàn)對(duì)椎板下鋼絲內(nèi)固定、Rogers鋼絲內(nèi)固定、Bothlman三重鋼絲內(nèi)固定、AO鉤板內(nèi)固定以及Cas－par前路鋼板內(nèi)固定進(jìn)行了比較。在抗屈曲和旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定方面以上任何兩種方法之間均無(wú)顯著差異，然而Caspar前路鋼板與所有后路內(nèi)固定方法相比，卻明顯增加了頸后部應(yīng)。因而在治療屈曲損傷中效果較差[21]。

就經(jīng)側(cè)塊鋼板內(nèi)固定術(shù)本身而言，不同進(jìn)釘方向或螺釘在側(cè)塊中不同的走行距離所提供的穩(wěn)定作用也有差異。Montesano和Jnach比較了Roy－Camille和Magerl兩種方法，發(fā)現(xiàn)Magerl技術(shù)具有更可信的穩(wěn)定作用[11]。在后路內(nèi)固定技術(shù)中，最穩(wěn)定的當(dāng)屬M(fèi)agerl鉤板技術(shù)，尤其是在抗屈曲應(yīng)力方面。板的上部由螺釘固定在側(cè)塊上，下部成鉤狀鉤在下位椎骨的椎板上。

在伸展型損傷中，后路鋼絲內(nèi)固定技術(shù)的穩(wěn)定作用較差，在此情況下，后路鋼板卻能發(fā)揮更可信的穩(wěn)定作用。盡管Rogers Mcfee，Edwards等分別報(bào)道了頸后路鋼絲內(nèi)固定技術(shù)對(duì)于不同類(lèi)型頸椎損傷的可信療效，但對(duì)于多節(jié)段椎板切除及椎板、棘突骨折的病人，鋼絲內(nèi)固定技術(shù)的應(yīng)用也受到了限制[11]。Joseph證實(shí)在節(jié)段性推板切除的頸椎，經(jīng)關(guān)節(jié)突和椎板切除節(jié)段以下頸椎棘突穿鋼絲捆綁縱形骨塊不能維持頸椎的穩(wěn)定性[20]。

4結(jié) 論

4.1　雙側(cè)側(cè)塊關(guān)節(jié)和前方的椎體、間盤(pán)結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成了頸椎穩(wěn)定的基本框架。以上結(jié)構(gòu)的破壞即意味著頸椎穩(wěn)定性的破壞。

4.2頸后路內(nèi)固定技術(shù)正在被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用，術(shù)式可概括為兩類(lèi)：一是鋼絲捆綁式內(nèi)固定，二是經(jīng)側(cè)塊鋼板、螺釘內(nèi)固定，其中后者具有更廣泛的用途。

4.3經(jīng)側(cè)塊鋼板螺釘內(nèi)固定術(shù)，其進(jìn)釘部位和角度各有不同，有代表性的為Roy－Camille和Magerl兩種方法，后者穩(wěn)定性更好，手術(shù)對(duì)神經(jīng)根，椎動(dòng)脈，小關(guān)節(jié)損傷的發(fā)生率與術(shù)者的熟練程度有關(guān)。

4.4經(jīng)椎弓根內(nèi)固定技術(shù)的可行性，已有實(shí)驗(yàn)論證，并已初步用于臨床。由于經(jīng)側(cè)塊內(nèi)固定已能達(dá)到滿意的固定，因此是否有必要采用經(jīng)椎弓根內(nèi)固定尚待論證。此外二者的手術(shù)危險(xiǎn)性尚未比較。

4.5檢索5年的中外文資料，未見(jiàn)有關(guān)側(cè)塊的詳盡解剖學(xué)測(cè)量數(shù)據(jù)的報(bào)告。但Johng　Heller的實(shí)驗(yàn)中采用了直徑3.5mm的螺釘，Howards的研究發(fā)現(xiàn)相鄰側(cè)塊中心間的距離平均13mm，螺釘進(jìn)釘深度平均10－11mm。這在一定程度上勾畫(huà)了側(cè)塊的大小。

4.6經(jīng)生物力學(xué)試驗(yàn)顯示，直徑3.2、3.5、4.5mm的皮質(zhì)骨螺釘，穿透雙層骨皮質(zhì)，具有最大的拉出阻力，其中3.5的螺釘力量最大。經(jīng)側(cè)塊鋼板螺絲釘內(nèi)固定，鋼板首尾兩端的螺釘是固定的薄弱環(huán)節(jié)。

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