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编号:10228315
齿状突Ⅱ型骨折加压螺丝钉内固定的实验和临床研究
http://www.100md.com 《中华创伤杂志》 2000年第1期
     作者:杨双石 刘景发 吴增晖 徐国洲

    单位:杨双石(解放军第一八八医院骨科中心 潮州 521000);刘景发 吴增晖 徐国洲(广州军区广州总医院脊柱外科)

    关键词:齿状突;骨折;内固定器

    中华创伤杂志000106摘 要:目的 通过临床解剖测量和生物力学试验,探讨齿状突Ⅱ型骨折直接螺丝钉内固定的方法。 方法 选择45具国人枢椎骨标本和50例正常成人颈椎标准X线侧位片,测量枢椎的相关外径和齿状突倾角;选用10例新鲜寰枢椎骨韧带标本,利用SWD-10型万能材料机和50-NJB扭转试验机,测试齿状突骨折后3种不同螺丝钉内固定前后水平方向的剪切刚度及扭转刚度。临床选用6例新鲜齿状突Ⅱ型骨折病人,采用单枚直径4.5 mm的加压螺丝钉内固定治疗。 结果 国人齿状突难以容纳2枚直径3.0 mm或3.5 mm螺丝钉,宜以单枚固定为好,直径控制在4.0~4.5 mm。加压螺丝钉内固定治疗后,仅能提供50%正常状态下的稳定性,亦需适宜的外固定。经6~30个月随访,6例均骨性愈合,枕颈部恢复至伤前活动范围。 结论 国人齿状突Ⅱ型、浅Ⅲ型骨折,应首选单枚直径4.0~4.5 mm加压螺丝钉直接内固定治疗。
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    Experimental and clinical research on treatment of type Ⅱ odontoid fracture through compressing screw internal fixation

    YANG Shuangshi LIU Jingfa WU Zenhui, et al.

    (Orthopaedic Center of the 188th Hosptial, PLA, Chaozhou 521000, China)

    Abstract:Objective To find a method for treatment of type Ⅱ odontoid fracture with direct screw internal fixation by clinical anatomical measure and biomechanical test. Methods The relative dimensions and inclination of 45 dry axis specimens were surveyed. Standard lateral cervical radiographs of 50 normal adults were also measured. Ten fresh cadaveric specimens of articulatio vetebra were prepared; and the anterior, posterior horizontal shearing and torsional rigidity after three different screw internal fixation by using type SWD-10 material testing machine and 50-NJB torsion testing machine were measured. In clinic, 6 patients with new type Ⅱ odontoid fracture were directly internally fixed with a 4.0-4.5 mm compressing screw. Results The Chinese Dens could not hold two screws with dimension of 3.0 mm or 3.5 mm. The proper diameter for compresing screw was 4.0-4.5 mm. After internal fixation, the compressing screw only provided 50 per cent of stability in the normal state. An external fixation was also needed. After 6-30 months of follow-up study, 6 patients recovered with fracture healing to the normal motion ranges. Conclusions For type Ⅱ and type Ⅲ odontoid fracture in our country, one 4.0-4.5 mm compressing screw direct internal fixation should be the treatment of choice.
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    Key words:Odontoid process; Fractures; Internal fixators▲

    自1981年Bohler[1]首次报告采用螺丝钉直接内固定治疗齿状突骨折以来,临床实践证实这是一种积极而有效的治疗方法,但我国尚无类似治疗报道。自1995年以来,笔者在对国人枢椎临床解剖测量和生物力学研究的基础上,采用单枚加压螺丝钉直接内固定治疗新鲜齿状突Ⅱ型骨折6例,疗效满意。报告如下。

    枢椎的解剖形态学测量

    选用45具有全面记载的中国成人整具干燥的脊柱骨标本,采用游标卡尺(精确度为0.02 mm),测量枢椎骨相关的径距。选用50例正常人(15~58岁)颈椎标准侧位X线片,测量齿状突倾角,即齿状突轴线与枢椎轴线交角。

    结 果
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    正常中国成人齿状突颈部外径的最小矢状径和冠状径分别为10.47,8.93 mm,矢状径略大于冠状径,截面近似椭圆形;齿状突高度为20.1 mm,齿状突头颈部高度为14.89 mm。齿状突尖到枢椎体腹侧下缘为36.07 mm(22~42 mm),齿状突基底部结节到枢椎体下缘为16.86 mm,枢椎体下缘的矢状径和冠状径分别为17.84,15.64 mm,枢椎体下缘向前下突起部分的最大矢状径为7.24 mm。

    50例正常人X线片测量结果:齿状突后倾角平均为11.7°(8°~25°),未发现有前倾。

    测量结果提示:从枢椎体进钉固定齿状突骨折时,螺丝钉的长度应控制在25~42 mm内,一般为36 mm。钉过长,钉尾暴露在骨质外,易对局部形成慢性刺激,影响咽喉部感觉。国人齿状突内难以容纳2枚直径3.0 mm或3.5 mm的螺丝钉,宜以单枚固定为好,直径控制在4.0~4.5mm。

    齿状突Ⅱ型骨折螺丝钉内固定方法
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    选用10例新鲜寰枢椎骨韧带标本(C1~2),利用SWD-10型万能材料机,参照Graziano等[2]试验与预实验结果,设置最大水平方向剪切力为100 N,最大位移为5 mm,速度5 mm/min,测量向前、向后水平方向的剪切刚度。利用50-NJB型扭转试验机,参照Michael等[3]实验与预实验结果,设置最大扭距为3.2 N.m,最大旋转角度为20°,转速1°/s,测量扭转刚度。标本在设置的范围内发生运动,不会对标本造成损害。实验程序:10个寰枢椎骨韧带标本,先测试正常状态下的扭转刚度和两种水平方向的剪切刚度。然后分为两组,每组5个标本,制作成Anderson Ⅱ型骨折模型,分别测量直径3.5 mm加压螺丝钉内固定的单枚组和双枚组。完毕后,拆除单枚直径3.5 mm的螺丝钉,改用直径4.5 mm的单枚齿状突加压螺丝钉固定,以相同的方法测试。采用计量资料t检验,统计显著性定义为P<0.05。

    结 果
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    正常状态下寰枢关节水平前后位移剪切刚度分别为207.32,90.14 N.m;扭转刚度为0.2381 N.mm-1.°-1。3组螺丝钉内固定组向后水平方向剪切刚度仅为正常的50%,但3组间无显著性差异;向前水平方向剪切刚度仅为正常的60%,3组间无显著性差异;扭转刚度与正常状况比较,无显著性差异。实验中发现双枚螺丝钉内固定齿状突时,易引起骨折上、下部破裂。

    临床资料

    本组6例中,男5例,女1例;年龄22~45岁,平均32岁。病程2~15天。致伤原因:交通伤4例,坠落伤2例。齿状突Ⅱ型骨折伴寰枢关节前脱位5例,后脱位1例。6例中5例有脊髓损伤症状。按Frankel脊髓功能分级,C级1例,D级3例,E级1例。治疗方法:术前常规采用头颈双向牵引,床边X线片证实复位后,牵引下气管插管全麻。经颌下入路单枚直径4.0~4.5 mm的加压螺丝钉直接内固定齿状突。术后1周拆线,行Minnerva石膏固定。3~4个月后拆除石膏。结果:经6~30个月随访,所有Ⅱ型骨折均骨性愈合。脊髓功能除1例由C级恢复至E级外,其余病例神经症状均消失。头颈部活动恢复至伤前水平。
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    讨 论

    齿状突骨折对枕颈部稳定性的影响:由于枕颈部解剖结构和部位的特殊性,齿状突在枕颈部发挥着枢轴作用。在寰椎前弓和寰椎横韧带的调控下,齿状突可防止头颈部过度前屈、过度后仰。枕颈部在正常状态下就存在旋转不稳的趋势。齿状突因外伤骨折或先天性发育异常等,易引起枕颈部不稳,造成寰枢关节脱位和高位颈髓受压。生物力学研究表明,齿状突Ⅱ型骨折后,枕颈部的活动范围均有增加,但显著性变化主要表现在寰枢关节,以寰枢关节的前屈运动、轴向旋转运动和侧屈、屈伸运动伴随的藕合旋转运动最为明显。这与齿状突骨折后寰枢关节前脱位和旋转性脱位的发生率较高这一临床观察结果相吻合。故临床治疗的重点是恢复齿状突在枕颈部的枢轴作用,恢复齿状突骨折后结构的完整与稳定,使齿状突达到解剖复位,尤其是恢复齿状突的倾角和齿状突的轴线。齿状突加压螺丝钉内固定后,仅能提供完整状态下约50%的稳定性,故术后有效适时的制动,才能维持骨折愈合过程中所必须的稳定性。

    齿状突骨折治疗方法的选择:齿状突骨折占颈椎骨折的10%~14%,按Anderson分型法其中Ⅱ型、浅Ⅲ型骨折占50%~84.2%。常用的保守治疗牵引、头颈胸石膏固定、Halo-Vest支架固定等,适用于齿状突Ⅰ型、深Ⅲ型骨折和不能忍受手术治疗的患者。齿状突Ⅱ型、浅Ⅲ型骨折因直接损伤基底部营养动脉或其上升支,引起齿状突的血供严重不足,因外固定不牢因,易出现延迟愈合或骨不连。据Bohler[1]报告,其假关节的发生率达18%~97.6%,平均46%。常用的前、后路寰枢关节固定术或后路枕部融合术,如Gallie法、Brook-Jenkin法,虽能提高骨折愈合率,但手术创伤大,骨折愈合后上颈段活动严重受限,寰枢关节旋转活动丧失60%以上,严重影响患者愈后的生活质量,并加速中下段颈椎的退变。采用螺丝钉直接内固定治疗齿状突Ⅱ型、浅Ⅲ型骨折,不仅可获得较先前方法更高的骨折愈合率,愈后还能最大限度地保存头颈部正常生理活动范围,尤其是旋转运动。笔者的生物力学试验也证实,螺丝钉直接内固定治疗后,枕颈部寰枢关节活动范围与正常状况比较,无显著性差异。经临床随访,6例均恢复至伤前的活动范围。故螺丝钉直接内固定治疗已逐渐为大家所接受,并证实是一种积极而乐观的选择。
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    内固定方法的选择:采用螺丝钉内固定治疗齿状突骨折,经各国学者的不断努力,手术方法及内固定器械已不断改进。Borne和Krasuski等[4,5]采用36~40 mm长的AO钉分别治疗2,6例。Etter等[6]运用带套管的螺钉进钉系统治疗23例。Hamilton等[7] 也应用此法。使用的螺丝钉有普通螺钉、AO松质骨螺钉和特制的加压螺丝钉,使用的数目有单枚、双枚。螺丝钉的直径有3.0~4.5 mm不等。笔者的实验与Graziano和Brain[2,8]等一致,螺丝钉内固定后,不管单枚、双枚,均只能提供50%左右正常状态下的稳定性。Wening等认为,双钉内固定能最大限度地保证旋转时的稳定性,并建议避免使用直径较小的螺丝钉。Cheng等[9]分别运用直径4.5,3.0 mm单枚螺丝钉治疗7,5例,经随访发现直径3.0 mm固定组术后骨折部有移位现象。国人齿状突的形态学测定表明,一般难以容纳2枚直径3.0 mm的螺丝钉,术前宜参考齿状突CT检查和X线片情况,选择直径4.0~4.5 mm及适当长度的单枚加压螺丝钉。
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    治疗要点和医源性损伤的防治:术前应明确诊断,并排除齿状突先天性发育异常,测定寰齿间隙距离,排除寰椎横韧带断裂。经临床比较,术前采用头颈双向牵引较颅骨单向牵引复位的效果好,并能在牵引状态下保证颈椎正常的生理前凸状态,牵引后易复位并维持。需经X线片证实后方能手术。由于手术径路有许多重要的血管、神经,显露较难,视野较小,常因操作不当引起喉上神经、迷走神经及大血管等损伤。据报道,医源性损伤的发生率达17%~25%[6,10]。故手术中除仔细解剖分离外,助手应注意牵引拉钩的方向和力度。术中C臂X线机监视导针位置正确后,再顺导针扭入加压螺丝钉。固定好后,拔除导针,注意加压螺丝钉的钉尾勿暴露在椎体外过长,宜包埋于椎体内,且加压螺丝钉的螺纹部应通过骨折线,才能发挥加压作用。术后因喉部水肿,易引起呼吸困难,注意保持呼吸道通畅。术中需监测心电和呼吸,谨防固定过程中因呼吸、心血管中枢受压,引起呼吸、心跳骤停。

    由于该手术操作复杂,医源性损伤多,故目前仅能在少数医院中及少数操作熟悉的医师中完成。继续寻求手术创伤小,操作相对容易的手术途径及研制相关的内固定器械并能推广,亦是一个值得研究的课题。
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    参考文献:

    [1]Bohler J. Schraubenosteosynthese von frakturn des. Dens Axis. Unfallheilkunde, 1981,84:221-223.

    [2]Graziano G, Jaggers C, Lee M, et al. A comparative study of fixation techniques for type Ⅱ fractures of the odontoid process.Spine, 1993,18:2283-2287.

    [3]Michael DS, Geoff K, Jung Y, et al. A biomechanical analysis of atlantoaxial stabilization methods using a bovine model C1/C2 fixation analysis. Clin Orthop Related Res, 1993,290:285-295.
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    [4]Borne G, Bedou G, Elomeire S, et al. Odontoid fractures osteosynthesis by means of direct screw fixation preliminary study about 2 operated cases. Neurochirutgie, 1987,33:152-155.

    [5]Krasuski M,Kiwerski E.Results of the treatment of fracture of the odontoid process of the axis. Ortop Travmatol Protez, 1990, 3:52-54.

    [6]Etter C,Coscia M,Jaberg H, et al. Direct anterior fixation of dens fractures with a cannulated screw system. Spine, 1991, 16(3 Suppl):S25-S32.
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    [7]Hamilton A,Webb JK.The role of anterior surgery for vertebral fractures with and without cord compression.Clin Orthop, 1994, 300:79-89.

    [8]Brain J, Doherty MH, Heggeness SI, et al.Biomechanical study of odontoid fractures and fracture fixation. Spine, 1993, 18:178-184.

    [9]Cheng KW,Liu YW,Cheng PG, et al. One herbert double-threaded compression screw fixation of displaced type Ⅱ odontoid fracture. J Spinal Disord, 1994,7:62-69.

    [10]Etter C, Coscia M, Ganz R, et al. Bone screw osteosynthesis of dens fractures: technical surgical aspects and results. Unfallchirurg, 1989,92:220-226.

    收稿日期:1998-09-24, 百拇医药