胸腰椎爆裂骨折椎体后缘骨折块的形成机制和动态变化
2017-05-17
作者:浙江大学医学院附属邵逸夫医院骨科  赵兴


胸腰椎骨折是最常见的脊柱损伤。排除病理性骨折,美国每年新增近35000例胸腰椎损伤患者。在I级创伤中心,有4.4%的患者为胸腰椎骨折,其中19%~50%的患者伴脊髓损伤。胸腰椎爆裂骨折是胸腰椎骨折的常见类型,约占所有脊柱骨折的10%~20%,占胸腰椎骨折的50%。胸腰椎爆裂骨折往往伴随更高的脊髓损伤风险,是引起脊髓损伤最常见的原因之一。


椎体前高度丢失、后壁骨皮质连续性中断、后凸畸形、椎体骨折块突人椎管等是胸腰椎爆裂骨折常见的影像学表现。其中椎体后缘骨折块(RBF)的出现是特征性改变,尤其在屈曲压缩暴力导致的骨折患者中,其发生率更高,它对判断神经功能损伤、椎管占位、骨折稳定性、后纵韧带断裂等具有非常重要的意义,当前胸腰椎爆裂骨折的研究热点也多直接或间接与其相关。


文献纳入标准:(1)文献类型为期刊论文、学位论文、综述;(2)文章研究内容与主题紧密相关;(3)同一领域选择近期发表或在权威杂志上发表的文章。文献排除标准:(1)非英语的外文文献;(2)针对儿童、老年骨质疏松等特殊人群的研究;(3)肿瘤、感染、骨质疏松等导致的病理性胸腰椎骨折;(4)无全文的文献。共检索到2441篇文献,最终纳入44篇。笔者回顾相关文献,就RBF的形成机制及其动态变化进行综述。


RBF的形成机制


目前对RBF形成的确切机制仍然不清。Langrana等认为,脊柱在超过生理载荷的轴向暴力作用下,导致椎间盘内压力增高,使椎体终板骨折,髓核通过破裂的终板被挤入椎体,导致椎体内压增高从而引起椎体爆裂。同时,施加在关节突关节的剪力通过椎弓根传递至椎体后半部分,产生一个切入效果,导致椎体后缘骨折和移位。然而该理论不能解释为什么骨折块的下界总是位于椎体中部,且其形态大多规则的特点。Heggeness和Doherty通过研究椎体内部骨小梁的结构后发现,椎体骨小梁起源于椎弓根基底部内侧,呈放射状排列贯穿整个椎体。靠近椎弓根基底部的椎管皮质变薄,是应力集中的地方。当暴力作用时,更高张力和压力作用于椎弓根基底部,导致局部骨折,骨折线沿骨小梁排列分布,形成较规则的梯形骨折块。


Hongo等直接测量了椎体表面不同位置的载荷,证实椎弓根基底部是应力集中区域。此外,有限元分析结果也支持椎弓根基底部存在应力集中。然而,临床研究和体外实验均发现,椎体骨折块总是发生在后上缘,上述理论均未能解释该现象。Zhao等通过测量不同区域终板强度发现,尾侧终板无论在正中矢状位还是经椎弓根平面,其厚度均高于头侧终板,因此暴力作用下,头侧终板更容易破裂移位。Grant等认为,后上方椎体强度被后柱结构所强化,骨小梁较少;而后下方由于缺乏后柱结构的支撑,需要依赖增加骨小梁来维持强度,后下方终板强度明显强于后上方。因此,当暴力作用于椎体时,椎体后上方更容易发生骨折。


RBF的动态变化


RBF是胸腰椎爆裂骨折的特征性影像学改变。骨折块形成与椎管占位、神经损伤和功能恢复等密切相关,这些担忧可能迫使临床医师总是考虑对RBF进行减压手术。然而椎管严重占位的患者可能并未伴随严重的功能障碍;而仅有轻度椎管占位,但可表现为严重神经功能损伤;存在椎管占位但接受非手术治疗的患者可获得良好的功能改善,且椎管狭窄逐渐减少甚至消失;而RBF手术减压后的治疗效果可能并不满意。这些矛盾现象促使人们去认识RBF椎管占位的动态改变。


损伤瞬间RBF的动态变化  胸腰椎爆裂骨折后影像学检查显示的椎体RBF不能代表一个持续、一成不变的过程,静息状态时RBF的位置和椎管占位程度并不能反映骨折瞬间的变化,目前这个观点已得到广泛认可。Wilcox等通过体外模拟爆裂骨折,应用高速摄像机拍摄记录骨折瞬间RBF的变化结果显示,每例标本均出现RBF突人椎管、随后回复至静态位置的动态过程,静态时椎管占位与最大的动态椎管占位存在明显差异。


Wilcox等同样采用高速摄像机记录了标本模拟胸腰椎爆裂骨折时RBF的动态变化,他们发现,在每例标本中,高速摄像机均清晰地记录了骨折块突人椎管后迅速回缩至最终静息位置的过程,整个过程持续时间短于20ms。对影像学资料进行分析后发现,初始骨折时,椎体压缩迫使骨折块突入椎管,随后后纵韧带和附着纤维环的弹性作用使其部分回缩,最后椎管占位的程度明显小于最大动态占位。他们同时发现,创伤后CT图像显示的椎管骨折块与摄像机图像显示椎管骨折块的最后位置具有高度一致性。Qiu等应用有限元分析发现,在轴向应力作用下,骨折块椎管占位是一个短暂动态过程,刺激末期的移位明显小于刺激峰值的移位。这个发现与Panjabi等的研究结果一致,他们认为,动态椎管占位比创伤后影像学显示的静态占位高85%。此外,Qiu等也认为,椎体后缘骨折块的突出是个动态过程,骨折发生后,通过前、后纵韧带的牵拉,骨折块可以部分复位,因此最终的移位程度往往小于瞬间移位。


多种因素可能影响胸腰椎爆裂骨折时RBF的动态改变。Wilcox等认为,椎体受到冲击的能量越大,最大动态椎管占位越严重。他们同时发现,胸腰椎标本遭受高能量冲击后,椎体骨折瞬间发生RBF移位,在一些标本中,骨折块由于缺少约束而导致翻转;而在其他标本,椎体排列顺序维持不变,骨折块得到不同程度复位。Tran等研究骨折类型与暴力施加速度的关系时发现,高速度暴力产生的骨折出现明显椎管静息占位;而低速度暴力出现较小占位或不占位。他们认为,增加载荷的速度可导致骨折块椎管占位的风险增加。Boerger等发现,骨折损伤时的速度和高度与神经损伤存在相关性,间接说明这些因素可能与椎管动态占位相关。


骨折块的吸收与椎管重塑  虽然,创伤后静息状态的骨折块位置不能完全代表损伤瞬间的椎管占位,然而椎管占位确实存在的事实仍增加了临床医师的疑虑,即:长期椎管占位将对神经产生持续压迫,并可能导致神经功能的进一步损伤。然而临床研究表明,骨折块占位和椎管残留狭窄,将随着创伤后时问的延长而发生吸收和自发性椎管重塑(SRSC)。这个发现已成为当前反对刻意追求手术彻底减压的理由。


deKlerk等非手术治疗42例椎管占位>25%的胸腰椎爆裂骨折患者并进行12—108个月随访,结果发现,所有患者均出现明显骨折块吸收和SRSC。其他应用非手术方法治疗胸腰椎爆裂骨折的研究也证实了SRSC现象。


Leferink等通过手术治疗爆裂性骨折,利用撑开复位间接减压的方法有效清除了骨性占位,椎管面积残留率从23.5%增加至81.6%;术后9个月随访时,这个比率增加至91.8%;至末次随访,仅2.4%的患者尚存在稚管狭窄。Mueller等得出类似结论,他们利用手术治疗胸腰椎爆裂骨折,并在超声引导下复位椎管内骨折块,术前椎管面积狭窄率为42%,术后降至25%,至内固定拆除(平均术后9个月)时仅残留13%狭窄。多种因素可能与后突骨折块重吸收和SRSC相关。


随访时间:随访时间是观察骨折块自发吸收和SRSC的重要因素。Boerger等认为,伤后6~24个月内,爆裂骨折发生SRSC,椎管逐渐恢复至正常或接近正常的面积。Rajasekaran_也认为,在伤后2年内,突入椎管的骨折块能被逐渐吸收,椎管逐渐发生塑形。Shen等认为,SRSC发生在骨折后最初12个月内,期间约50%的后突骨折块被吸收。deKlerk等也发现,伤后1年SRSC最为明显,椎管狭窄从50%降低至25%。其他学者得出类似结论,即:SRSC主要发生在伤后1年,之后很少出现椎管狭窄的改善。


治疗方式:手术治疗对骨折块吸收和SRSC的影响仍具有争议。Yazici等认为,胸腰椎爆裂骨折非手术治疗不利于后突骨折块的吸收和SRSC。而Dai发现,SRSC的出现与是否接受手术治疗无关。其他学者得出相同结论。Johnsson等利用非手术和手术治疗17例胸腰椎骨折,结果发现,两种治疗方法均出现SRSC。Wessberg等认为,无论是否接受手术治疗,通过SRSC,椎管面积狭窄改善率均>50%。Limb等甚至认为,虽然通过前后路手术能够实现椎管的满意减压,然而,即使骨折患者不接受手术减压,通过骨块的吸收和SRSC,椎管可获得手术一样的减压效果。Dai等认为,胸腰椎骨折以后SRSC的机制是椎管内骨折块的再吸收,而非骨折块位置的移动,因此,在手术或非手术治疗的患者中均可见到SRSC。


椎管狭窄程度:椎管狭窄程度影响骨折块的吸收。Willen等发现,最初椎管狭窄≤50%的患者,有5l%出现一定程度骨折块重吸收和SRSC;而椎管狭窄>50%的患者,未观察到明显的SRSC。Mumford等发现,即使最初椎管狭窄>50%,也出现明显的骨折块吸收和SRSC。而deKlerk等则认为,最初椎管狭窄越严重,骨折块自发吸收越明显。Wessberg等对80例接受手术治疗的胸腰椎爆裂骨折患者随访后发现,69例术后发生SRSC,其术后平均椎管面积为1.225px2;而11例术后未出现骨折块吸收的患者,其术后平均椎管面积为2.100px2;由此他们认为,SRSC仅在残留严重骨性狭窄的患者中才出现。


椎体内植骨:经椎弓根植骨治疗胸腰椎爆裂骨折已有文献报道。椎体内打压植骨由于消除了骨折后形成的椎体内部空腔,甚至可引起椎体内部骨折块向椎管内移位,可能对后突骨折块的复位产生影响,因此其对SRSC的影响颇受关注。Alanay等将例胸腰椎爆裂骨折患者随机分成两组,接受经椎弓根植骨组为研究组,未植骨组为对照组;结果发现,研究组和对照组的SRSC无差异。他们认为,发生SRSC的主要原因是后突骨折块的重吸收,而非骨折块的再复位,因此椎体内植骨不会影响SRSC。


其他因素:Mumford等研究了胸腰椎爆裂骨折时矢状位角度改变与RBF重吸收和SRSC的关系,结果显示,矢状位角度的丢失与RBF重吸收和SRSC无明显相关性;患者骨折以后的神经功能状态与RBF重吸收无明显相关。Mohanty和VenkatramL发现,无论是否存在神经功能损伤以及损伤的严重程度,均可出现骨折块吸收和SRSC。此外,患者的年龄可能影响SRSC。Mikles等认为,患者年龄与椎管重塑负相关;年轻越小,椎管重塑率越大。其他学者得出相同结论。


总结及展望


椎体RBF作为TLBF的特征性影像学改变,是决定TLBF是否需要手术、是否需要减压以及如何减压的重要参考因素。当前,很多学者仅关注骨折发生后的RBF静态位置及与椎管和神经组织的相对关系,而忽视了其形成和发展是个动态变化的过程。在骨折瞬间,RBF的形成和位置变化与暴力大小、施加暴力速度等相关,而骨折后RBF动态吸收主要与随访时间、手术方式、椎管占位严重程度以及是否植骨相关。对于RBF动态变化的理解和认识,不仅有利于我们正确认识RBF与椎管占位、神经损伤、功能恢复等关系,也有利于我们正确认识手术减压在TLBF中的治疗作用,纠正一味追求手术彻底减压以改善神经功能的观点。

 

来源:中华创伤杂志2017年3月第33卷第3期

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