什么是腰骶椎弓根螺钉翻修

随着经椎弓根内固定技术的广泛应用和发展，改进椎弓根螺钉置入技术及提高椎弓根螺钉翻修术是当前人们探讨的课题之一，而腰5骶1的椎弓根内固定有其特殊性，翻修术更为困难。随着经椎弓根内固定技术在脊柱外科技术的广泛应用，内固定失败的病例也逐渐增多，Moore等认为退行性滑脱术中及术后螺钉松动退出的发生率近5.5％，而脊柱骨折术后内固定失败率高达9％。

1、翻修螺钉大小的选择

不同大小的螺钉呈现出不同的生物力学特性，在椎弓根的解剖形态及内固定力学需要的限制内，增加翻修螺钉的直径或长度，可增强螺钉与骨的结合力[3]。拔出的力量与圆柱状骨的表面积有关，决定于螺钉的外径和进入深度。大直径螺钉置入时，椎弓根中心的松质骨被推挤到周边相对密质层，螺纹可置入到周边相对密质层；针对不同直径的椎弓根螺钉进行拔出强度测试，显示直径大的螺钉拔出强度大于直径小的螺钉，拔出强度随外径的增加而增加。螺钉越长，固定强度越大，研究发现螺钉固定强度的60％在椎弓根内，达椎体松质骨后强度增加15~20％，至前方骨皮质但又未穿透时又增加16％，穿破前方骨皮质则增加20~25％。Polly等认为直径增加2mm，是椎弓根螺钉翻修的最理想方法；直径增加1mm，长度增加5~10mm，也是可靠的手段。但临床常用的单纯增大螺钉直径以提高稳定性的方法受到椎弓根解剖学条件的严格限制，采用较大直径的椎弓根螺钉还增加了神经根损伤和椎弓根骨折的风险，螺钉外径最大不应超过椎弓根外径 80％。笔者认为，螺钉翻修时由于先前钉道已遭破坏，在进针点准确的情况下，同时适当增加螺钉直径及长度应为最佳选择。

2、 腰骶椎弓根螺钉的把持力差异与解剖特点

本实验表明腰5椎弓根螺钉翻修时，直径增加1.5 mm 、长度增加10 mm，椎弓根螺钉把持力超出原螺钉强度；骶1螺钉的把持力普遍比腰椎小，单纯螺钉翻修结果也不同于腰椎，其把持力仅达到原有螺钉水平。椎弓根螺钉把持力取决于螺纹-骨螺钉界面的结合强度，螺钉周围骨的质量成为决定螺钉把持力的关键因素，高质量的骨可获得较大的把持强度。在腰椎，螺钉旋入时将松质骨压缩至坚强的皮质骨上，螺钉周围骨密度相对增高，有较满意的骨质量；粗大螺钉的置入甚至可以切入周边的骨皮质，增加了把持强度。在骶骨，由于其椎弓根明显增宽，松质骨含量多、骨皮质亦不够坚强，螺钉旋入后其周围骨密度偏低、骨强度较低，把持力相对较小，通过有限增加螺钉的直径、长度往往很难获得满意的把持强度。因此，临床上骶骨椎弓根内固定有较多改进方法，如增加螺钉长度以使其穿破前方骨皮质、改变进针方向穿过S1上终板乃至L5下终板或在S2增加附加螺钉等。

3、骨水泥强化固定翻修

临床上当椎弓根钉道破坏严重或骨质疏松时，单纯采用大直径螺钉翻修较为困难，常添加生物材料强化椎弓根螺钉稳定性。骨水泥强化后，把持力的实现由骨-螺钉界面转化为较为坚强的骨-黏合剂-螺钉界面，可显著增加椎弓根螺钉把持力，而与螺钉自身结构关系不大，螺钉拔出主要依靠骨水泥-骨界面剥脱实现；在使用骨水泥翻修时，螺钉的作用得不到体现，其本身结构已显得不重要，如何调配、注入骨水泥，使之在椎弓根内均匀分布、与螺钉达到最佳结合，成为翻修的关键。临床上成功应用单纯螺钉翻修常设为较理想的状态，实际情况往往非常复杂，如骨质疏松、钉道破坏严重、进针位置欠佳需另行改道等，单纯采用大直径螺钉翻修较为困难，需添加生物材料强化椎弓根螺钉稳定性。尤其骶椎具有特殊的解剖学结构，椎弓根宽大且松质骨含量多，当初次螺钉固定失败后，螺钉松动致松质骨挤压，使得钉道较原螺钉明显增大，螺钉直径长度的有限增加很难获得足够的把持力，此时骨水泥强化固定在骶椎的翻修中的意义更为显著。因骨-黏合剂-螺钉界面强度均超过脊椎本身结构强度，生物材料的改进应着眼于控制添加物的组织化学反应，过度增加强化材料的黏合强度已没有太大意义。普通骨水泥的临床应用会产生一系列的问题，如聚合热致周围组织（包括脊髓和神经根）损伤、体内长期留置产生毒性和致癌作用等，目前逐渐被新型生物材料所取代。

4、 椎弓根螺钉把持力与扭力矩的相关性

大多数生物力学实验以轴向拔出力为评定螺钉把持强度的指标，近来研究发现横向加载往往是螺钉早期松动的主要原因，故将把持力与拔出力相结合更能反映出螺钉的把持强度。本实验结果显示螺钉把持力与扭力矩不呈现绝对的一致，不同螺钉结合界面，把持力与扭力矩间的相关性有很大差异。单纯骨-螺钉界面结合强度与扭力矩间具有明显的相关性，这与既往研究是一致的（相关系数为0.83~0.925）；而实际操作时，医师同样习惯通过扭力矩判断椎弓根螺钉的把持强度，具有一定临床实用性。骨水泥强化固定为螺钉-水泥-骨界面，螺钉置入时骨水泥尚未固化，此时扭力矩没有意义。当骨水泥固化后，骨-水泥间为牢固结合，而螺钉-水泥间结合不够紧密，故螺钉仍可较容易扭动；螺钉的把持力主要依靠骨水泥固化后与螺纹镶嵌吻合获得，取决于骨水泥本身强度及骨-水泥结合强度。