马向阳：后路寰枢椎钉棒内固定技术优化

作者：陈泽星等 通讯作者：马向阳

寰枢椎位于颅颈交界区，上接颅骨下连颈椎，是颈部运动的最大区域，承担了颈椎50%的颈椎侧向旋转运动[1]。其解剖位置深在，结构复杂且与重要的结构（延髓、椎动脉、神经根）相毗邻，累及寰枢椎的外伤性骨折、炎症、先天发育畸形、肿瘤及退行性变等可导致寰枢椎脱位或失稳，从而压迫脊髓、延髓，出现四肢麻木乏力，大小便障碍等。所以寰枢椎脱位往往需要通过手术干预解除压迫，恢复寰枢关节正常解剖位置及稳定性。

近年来，对寰枢椎的解剖结构及生物力学的研究逐渐深入，内固定方式的选择更具有科学性与多样性。后路寰枢椎内固定技术相较于前路内固定技术，具有术野易于显露、感染率低、内固定置入便捷牢固、并发症较少等优点[2]。

目前，钉棒内固定技术是临床上应用最广泛的后路寰枢椎内固定技术。自钉棒内固定技术临床应用以来，不断有学者对传统置钉技术进行改良，提高置钉的安全性、内固定系统的稳定性及复位的能力。为此，本文将对近年来后路寰枢椎钉棒内固定技术优化的研究进行系统性的综述。

1994年Goel等[3]首先报道了C1侧块螺钉及C2椎弓根螺钉内固定技术，并用钢板相连接。由于此技术需要离断C2双侧神经根以保证充分暴露，导致术后出现头皮麻木等并发症，因

此未得到广泛的应用。2001年Harms等[4]将钉板系统改良为钉棒系统，所有的钉棒系统均由C1螺钉、C2螺钉以及连接C1与C2螺钉的连接棒组成，此系统增加了寰枢椎复位的安全性及有效性，减少了术后并发症的发生而成为目前后路寰枢椎内固定的主流术式。

2.1 C1侧块螺钉

由Goel最先提出的C1侧块螺钉技术，随后Harms对该技术进行了改进，进钉点以C1侧块为中心，方向为头倾10°~20°，内倾10°~15°，然而在C1侧块中心进行剥离可能会导致过度的静脉丛出血及C2神经根损伤，Butt等[5]于后弓内下缘与侧块的汇合处的内侧进钉，最大程度减少了对侧块后壁的剥离，进钉点位于骨性结构的交点处且进钉角度较小，术中更易辨识，有学者对此进钉方式进行影像学评估，发现理想进钉点为侧块与后弓内下缘交点的外侧3mm处，内倾15°，不易穿透侧块内缘皮质骨[6,7]。

对于复杂颅颈交界区畸形，常合并有寰枕融合、侧块发育不良、寰枢关节位置紊乱及椎动脉高跨等情况，常规的方式无法充分且安全的暴露并置入侧块螺钉，导致手术失败。Singh等[8]通过直接使用磨钻磨除C2关节面上方部分骨质，充分暴露内陷的侧块关节，于侧块下关节面后半部分置入螺钉。Du等[9]则通过从寰枢椎后方对寰枢关节及齿状突周围韧带的逐步松解后再通过磨钻磨除融合的C1后弓及部分沉降的枕骨，避免了剧烈牵拉导致的关节面骨折。回顾性分析均证实了其临床有效性及安全性，上述两种技术均可作为复杂颅颈交界区畸形置钉方式的有效补充。

但有学者将C2神经根切断和保留的病人术后枕颈部麻木及生活质量纳入前瞻性研究，发现C2神经根离断与枕颈部麻木有关，但不影响生活质量，而C2神经根保留可导致枕骨神经痛并影响日常生活[10]。自C1椎弓根螺钉问世以来，侧块螺钉临床应用逐渐减少，C2神经根的保留与否仍是一个具有争议的临床问题，故一种安全、准确、并发症少的侧块螺钉置入方式是未来研究的主要方向。

在C1下侧块变异、高度丢失（

2.2 C1椎弓根螺钉

2003年Tan等[12]首先报道了C1椎弓根螺钉置钉技术，进钉点位于寰椎后结节旁开18~22mm，后弓下缘上方2mm，垂直于冠状面，头倾5°~10°，内倾10°~15°进钉。与C1侧块螺钉相比，该技术具有更强的拔出力并避免了静脉丛的出血及C2神经根的刺激，应作为C1螺钉置入的优先选择。马向阳等[13]以枢椎内缘线与外缘线为解剖标志，经枢椎下关节突中点的垂线与寰椎后弓上缘交点的正下方3.0mm处为进钉点，内倾10°，头倾5°，该进钉点较Tan进钉点偏外，故损伤寰椎侧块关节间静脉丛及C2神经根风险较小。

然而，由于寰枢椎可能存在解剖学上的变异，此方法并不能适用于所有患者中。目前，一般认为C1椎弓根高度

在成人及儿童寰枢椎脱位中，Tan及Yi等[15,16]报道了一种椎弓根显露方法，使用剥离子将椎动脉、寰枢椎间静脉丛及C2神经根分别向上下剥离，于寰椎后结节旁开18~22mm处使用咬骨钳咬除后弓外侧椎动脉沟下方部分骨质，磨钻显露进钉点，该技术不用过度剥离静脉丛及C2神经根，在后弓高度较小的成人及儿童患者中获得了良好的临床效果。Zhang等[17]报道了一种外倾C1椎弓根螺钉的置钉方式，通过术前CT设计最佳进钉点与钉道轨迹，相较于内倾椎弓根螺钉，其钉道具有更大的骨髓腔宽度和更高的后弓及侧块高度，通过生物力学研究表明，其生物力学强度与传统椎弓根螺钉相同，尤其对于后弓狭窄的患者是一种合适的替代方案。

考虑到C1椎弓根处存在合适大小及高度髓腔的病例，螺钉置入时髓腔的存在使椎弓根向外扩张，即使C1椎弓根高度

2.3 C1后弓螺钉

2013年Jin等[19]报道了C1后弓螺钉技术，通过三维CT对寰椎后弓进行测量，发现91.51%的寰椎后结节高度>7mm，可交叉置入两枚直径为3.5mm的螺钉，其进钉点位于寰椎后结节双侧旁开2mm，双螺钉上下间隔1mm。生物力学研究表明C1交叉后弓螺钉+C2椎弓根螺钉的不对称设计可提供更好的侧弯及轴向旋转稳定性，此技术螺钉路径直接可视化，且远离椎动脉及神经根，显著减少了损伤的风险，可作为后路寰枢椎固定备选术式[20]。

Shen等[21]报道了一种单侧C1后弓螺钉+C2椎板螺钉联合交叉C1~C2椎弓根螺钉的新型固定方式，生物力学稳定性与C1~C2双侧椎弓根螺钉相同，且神经及血管损伤风险较小。此技术显著减少了寰枢椎后方肌肉组织的剥离范围，且螺钉远离椎动脉，降低了椎动脉、C2神经根及静脉丛损伤的风险，但置入后弓螺钉要求后弓足够粗大，且进钉角度较小及皮质骨钉道制备困难是其临床应用局限的主要原因之一。

3.1 C2椎板螺钉

2004年Wright等[22]首先提出了枢椎椎板螺钉固定技术，于枢椎棘突与椎板交界处中点进钉，交叉置入双侧椎板，但螺钉尖端位于椎板内，当骨质疏松或骨质退变时，存在可能螺钉进入椎管内的风险，且当颈部旋转时对侧椎板内承受螺钉尖部的应力增大，螺钉突入椎管风险随之增大。

马向阳等[23]通过测量国人30例干燥枢椎标本，界定上位椎板螺钉进钉点为距枢椎棘突中线和枢椎椎板上缘各5mm处，下位椎板螺钉进钉点为对侧距枢椎棘突中线5mm，距枢椎椎板上缘9mm处，沿对侧下关节突中点方向出钉，形成交叉上下固定。其生物力学稳定性与C2椎弓根螺钉无明显差异[24]。

从解剖角度认为，18%的患者因为椎动脉发育异常或椎弓根狭窄不适宜置入C2椎弓根螺钉，在这些情况下置入椎弓根螺钉时椎动脉损伤风险为2%~8%[25,26]。C2椎板螺钉可在直视下置钉，具有简单易操作，安全性高等优点，几乎适用于所有患者，常应用于单侧椎动脉高跨无法置入椎弓根螺钉者，但因钉道方向与复位方向不一致，提拉复位能力可能较椎弓根螺钉差。

马向阳等[27]设计一种枢椎棘突椎板螺钉置钉技术，进钉点位于枢椎棘突与椎板交界处偏下方的位置，出钉点位于对侧接近椎板棘突交界处的椎板后上缘，呈双皮质固定，克服了传统椎板螺钉无皮质骨包绕的问题，增加固定强度的同时避免了进入椎管的潜在风险。此技术相较于传统椎板螺钉具有进钉点更低、置钉角度更小、钉道较短及把持力更足等优势，进一步提升置钉安全性。

王向阳等[28]在开路前先于椎板中点处用磨钻磨除表层皮质骨开窗，用刮匙刮除松质骨，仅保留内层椎板内板，螺钉可在直视下通过开窗处，无需术中透视即可避免螺钉误入椎管内的风险，但其生物力学稳定性是否有所降低尚有待研究。

3.2 C2椎弓根螺钉

Goel等首先报道了C2椎弓根螺钉，进钉点为上下关节突的中点，内倾15°~30°，头倾20°~25°，但缺乏明确且相对固定的解剖学标志。马向阳等[29]通过测量50套成人干燥枢椎标本解剖学结构，建立以枢椎下关节突为解剖学标志的枢椎椎弓根螺钉进钉定位技术，进钉点A位于枢椎下关节突中点内、上各2mm，进钉点B位于枢椎下关节突内缘纵垂线与枢椎下关节突中上1/4水平线的交点，简化了枢椎椎弓根螺钉定位技术及提高了置钉的准确性。

然而，研究表明，C2椎弓根螺钉与C1/2经关节螺钉的椎动脉损伤风险几乎相同，且椎动脉损伤仍是寰枢椎内固定成功的限制因素[30]。Lee及Kepler等[31,32]报道了一种下外侧椎弓根螺钉进钉点，位于C2侧块外缘内3~5mm，C2~3关节突关节面下缘上5~7mm，内倾30°~45°，头倾40°~50°，类似于C2峡部螺钉进钉点，此点钉道较长，把持力更足，且相较于传统进钉点内倾角度更大，从而降低椎动脉损伤风险，可用于椎动脉异常或C2椎弓根狭窄病例中椎弓根螺钉置入的替代手段。

Patkar[33]则将进钉点设在C2上关节突关节面中点下3mm处，内倾及尾倾10°~15°，在矢状面上与传统的头倾椎弓根螺钉不同，更易于穿透椎弓根上1/3处，螺钉向下、向内进入椎体，与C1螺钉形成交叉内固定方式，降低了椎动脉损伤及误入椎管的风险。高延征等[34]将应用于胸椎的外侧“in-out-in”技术应用在椎动脉高跨或C2~3融合存在发育不良伴枢椎椎弓根过细而不宜常规置入椎弓根螺钉的患者，即显露C2椎弓根内上壁，在内上壁的椎板投射点处磨钻开口，手钻开路尽可能紧贴椎弓根内上壁走行，缓慢突破椎动脉孔，拔出手钻，通过填塞骨蜡将椎动脉往外侧推挤，从而避免椎动脉损伤，可形成三或四皮质椎弓根螺钉固定。

有研究表明C2水平椎动脉距离骨皮质表面的平均距离>1.18mm，变异度较大，处于0~4.94mm之间，因此外侧“in-out-in”技术存在避开血管的解剖学基础，对椎动脉的影响较小[35~37]。Goel等[38]也报道了一种外侧“in-out-in”技术，在椎动脉高跨的患者中使用磨钻磨除枢椎椎动脉背侧的骨质，充分暴露椎动脉环，使用剥离子将椎动脉向椎动脉沟外侧剥离，后直视下置入枢椎椎弓根螺钉，进一步降低椎动脉损伤风险，但表面骨质去除后螺钉固定强度是否会显著降低有待进一步研究。

有研究表明枢椎峡部外侧皮质明显比内侧皮质更薄，Du等[39]提出了枢椎椎弓根螺钉内侧“in-out-in”技术，进钉点较标准枢椎椎弓根螺钉进钉点偏内1~2mm，即当椎动脉高跨时，术中离断C2神经根及松解C1~2侧块关节，使用剥离子保护硬膜及脊髓的情况下预置钉道，突破枢椎椎弓根内壁至前方椎体内。探针探查保证钉道外壁完整即可避免椎动脉损伤，该研究12名患者均未出现硬膜及椎动脉损伤。

高坤等[40]将椎弓根狭窄侧椎动脉优势或单侧椎动脉的情况考虑进去，缩小适应症范围，31例患者术中术后均无脊髓血管损伤及其他严重并发症。“in-out-in”技术是枢椎椎弓根发育不良时置钉的有效补充，但上述研究组病例数较少，随访时间较短，其安全性、临床应用价值及生物力学稳定性有待进一步探究。

Guo等[41]报道了枢椎部分椎弓根螺钉技术，在椎弓根或椎动脉发育异常的患者中，使用剥离子经枢椎横突孔内侧缘贴近椎动脉沟上缘处，适当下移剥离子将椎动脉往外侧推开，于标准枢椎椎弓根螺钉进钉点预置钉道，置入螺钉突破椎弓根下壁，形成三或四皮质的三柱固定螺钉，15名患者均成功置入螺钉，未出现重大并发症。

虽然目前的研究证明了临床疗效及影像学方面的改善是显著的，但还需要生物力学评估和对大量患者的长期随访阐明新型椎弓根螺钉固定技术的有效性及安全性。

3.3 C2峡部螺钉

C2峡部螺钉置钉方式以Magerl螺钉为基础，其钉道长度远小于Magerl螺钉，不侵犯关节突关节。进钉点为以枢椎下关节突内缘和下缘为标志，其外、上各2.0mm的交点，螺钉平均内斜5.35°，头倾58.62°，经过峡部并以峡部的上方为出钉点[42]，可实现双皮质固定。

刘磊等[43]以枢椎下关节突与椎板交界处下缘向上3mm处为进钉点，外倾（13.10±0.20）°，尾倾（48.23±0.37）°，通过外倾角度朝向横突孔外侧缘置钉，避开位于椎静脉后内侧的椎动脉，进一步降低置入椎管及损伤椎动脉的风险。Zhou等[44]将进钉点设于C2椎板尾缘与侧块交点处，通过侧块朝向C2峡部头侧，增加了C2峡部螺钉与C1椎弓根螺钉的前后距离及垂直距离，有利于前后、垂直及成角型寰枢椎脱位的三维复位，同时可以避免术中向外侧过度剥离过程中损伤V3段椎动脉。

Shao等[45]对一种双皮质短C2峡部螺钉进行有限元分析，于C2峡部内侧表面置入螺钉，在术中导航引导下穿透椎动脉横突孔后缘，实现双皮质固定。应力云图分析提示双皮质短C2峡部螺钉提供了足够的稳定性及较C2椎弓根螺钉或椎板螺钉更为均匀的应力分布，可作为椎动脉高跨患者一种有效的内固定方法。

C2峡部螺钉进钉点相较于椎弓根螺钉更靠近脊柱中线，减少了更广泛的椎旁肌剥离，避免过度剥离肌肉导致的脂肪化和萎缩，从而出现的颈椎矢状面失衡及颈椎功能紊乱等并发症[46]。

目前，C2峡部螺钉在临床的应用逐渐增加，但置钉技术尚无统一规范，缺乏明显解剖学及生物力学研究明确进钉点，虽然峡部螺钉安全性较高，但钉道较短导致把持力不足的缺陷仍待解决，相对于椎弓根螺钉的三柱固定，有待更多的大样本、多中心、及长期随访评估远期稳定性。

在过去的几十年里，后路寰枢椎内固定技术取得了巨大的进步，线缆技术及椎板夹技术已经失去了独有的优势。后路寰枢椎钉棒内固定技术凭借灵活多样的组合、便携的操作、良好的稳定性及其独有的提拉复位作用而成为寰枢椎脱位主流的手术方式，通过螺钉及连接棒临时固定寰枢椎，联合椎间植骨融合提供远期稳定性从而达到最终稳定状态。

钉棒技术中以C1~C2椎弓根钉棒技术为首选术式，C1侧块螺钉、后弓螺钉及C2椎板螺钉、峡部螺钉成为无法置入椎弓根螺钉或椎弓根螺钉置钉失败的替代手段。各种寰枢椎内固定方式的优化策略总结详见（表1，表2）。

表1 C1置钉技术优化策略的优势与局限性

表2 C2置钉技术优化策略的优势与局限性

随着寰枢椎脱位手术量的不断增加，手术风险及手术失败翻修的病例也随之增加。对于寰枢椎脱位的手术治疗，其关键是初次手术解剖复位[47]，在解剖复位的同时，脊髓压迫就可以解除，因此对于寰枢脱位来说，复位即减压。而解剖复位的维持，坚强可靠的内固定是前提。既往研究表明，在椎动脉高跨患者中，椎板螺钉可提供与椎弓根螺钉相似的力学稳定性，但Wang等[48]研究表明，传统椎板螺钉固定的脱位率为31%，翻修率为12.1%，临床结局较差。

由于首次手术对寰枢椎解剖结构的破坏，且可能合并椎动脉高跨和椎弓根狭窄等情况，翻修手术中获得牢固的内固定将更加困难。既往研究回顾性分析寰枢椎手术失败翻修的手术策略，无论是前路或后路翻修均需要更换钉道或者更换更粗、更长的螺钉进行内固定以获得充足的稳定性[49,50]。

近年来，大量学者通过对后路寰枢椎钉棒内固定技术进行优化，使得置钉的安全性、内固定系统的稳定性及复位的能力得到很大程度的提高。优化后的置钉技术在内固定稳定性及安全性上相较于通过更换螺钉或钉道的方式更具优势，可支撑更大强度的复位力量，在翻修手术中具有广阔的应用前景。但是大多数优化策略仅停留在解剖学研究阶段或未得到广泛的临床应用，样本基数较少，随访时间较短，进一步探究及发展其临床实用性及有效性将是重要的发展方向。

陈泽星

中国人民解放军南部战区总医院骨科脊柱病区住院医师，南方医科大学骨科脊柱外科学硕士研究生。

专注于寰枢椎脱位、颅底凹陷及上颈椎畸形等颅颈交界区疾患的研究，以第一作者在Spine等骨科权威期刊发表SCI论文2篇，中文核心期刊论文2篇。

马向阳

中国人民解放军南部战区总医院全军骨科研究所所长兼脊柱外科主任、上颈椎研究中心主任，医学博士后，博士研究生导师，主任医师，留美访问学者。

任AO Spine中国区讲师，中国医师协会显微外科医师分会显微神经脊柱专业委员会委员，中国医师协会骨科医师分会脊柱畸形专业委员会委员，中国人民解放军医学科学技术委员会骨科专业委员会脊柱学组委员，广东省医学会脊柱外科学分会副主任委员，广东省医师协会脊柱外科医师分会副主任委员，广东省康复医学会脊柱脊髓专业委员会副会长等。

专注于寰枢椎研究20余年，围绕寰枢椎发表学术论文近百篇；主编主译上颈椎相关专著3部，副主编3部。获省部级一等奖2项、二等奖4项，三等奖4项。

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