皮质骨轨迹螺钉与椎弓根螺钉在后路胸腰椎融合术应用的Meta分析

张天擎 张希诺 韩 渤 李 越 潘爱星 刘 铁 海 涌 关 立 刘玉增

(首都医科大学附属北京朝阳医院骨科，北京 100020)

由于世界人口增加与老龄化的倾向，且现代人群长期坐位的生活习惯，腰椎疾病的发生越来越多。对于腰椎疾病，传统的手术方法是应用椎弓根螺钉(pedicle screw,PS)的后入路腰椎融合术，而该手术置钉点靠近上关节突，增加了术中肌肉和其他软组织剥离，也增加了破坏上关节突的风险[1-2]。由于肌肉解剖范围较大，椎弓根螺钉手术时间较长，术中失血较多，可能引起更多的手术合并症。椎弓根螺钉道在横截面上指向内侧，在矢状面上平行于椎板，可能导致脊神经后内侧支的损伤，引起脊柱周围肌肉的失神经支配[3-4]。2009年，Santoni等[5]提出了腰椎皮质骨轨迹螺钉(cortical bone trajectory screw, CBT)技术，该技术使螺钉尽可能与椎骨的皮质骨靠近，最大限度地提高了螺纹与皮质骨表面的接触，增加了固定强度，提高了把持螺钉的强度，减少了螺钉松动的可能。根据Matsukawa等[3]在2013年的研究，该技术的置钉点在上关节突中线尾侧1 mm，平齐横突下缘，钉道长度36～39 mm，外侧角8°～9°，头侧角25°～26°。皮质骨轨迹螺钉因为远离神经的方向(即从内侧到外侧，从尾部到头部入路)减少了神经损伤可能，带来较低的术后脊神经根炎发生率，螺钉由更靠中间的起始点插入可以减少软组织解剖和剥离，以减少肌肉破坏，并降低起源于每根腰椎神经背支的内侧支神经损伤的风险。Cheng等[6]在2015年的研究中证实，皮质骨轨迹螺钉固定在尸体研究中可保证多节段腰椎的稳定性，在低级别腰椎滑脱方面可与标准椎弓根螺钉结构相媲美。而Ninomiya等[7]也证实，在临床中这两种技术对于腰椎滑脱的复位效果以及1年内腰椎前凸改变方面差异无统计学意义。虽然理论上有优势，但在各项临床研究中CBT技术和PS技术对临床预后的影响一直是争论的焦点，不同研究结论之间也有差异。

现存相关Meta分析时间较早，纳入文献较少，且混杂了经皮置钉的相关研究。因此笔者对比较研究和随机对照研究(randomized controlled trial,RCT)进行了Meta分析和系统回顾，以获得解决这一争议的证据。

1 资料与方法

1.1 文献选择

使用cortical bone trajectory和pedical screw作为关键词在Pubmed、万方数据库搜索了自成立至2019年2月前所有的文献，首先由2人对标题和摘要进行选择，如果不能从摘要中做出决定，则检索全文。若有不同意见则通过协商解决，如不能解决则与第三方进行讨论。对于排除文献，记录和说明了不符合资格或排除研究的原因。纳入标准：1)皮质骨轨迹螺钉与椎弓根螺钉在后入路胸腰椎融合术的对比研究；2)均采用徒手操作，不涉及特殊导航系统；3)后路开放手术。排除标准：1)前、后路联合手术；2)使用了特殊导航系统；3)使用了经皮置钉的技术。

1.2 分析过程

提取数据并整理到Excel表格，使用Revman 5.3.5进行数据分析。分析内容包括是否融合、术中估计失血量、手术时间、住院时间、术后合并症、功能障碍指数(Oswestry Disability Index,ODI)评分等。首先进行异质性检验，若I2不大于50%且P大于0.1，则用固定效应模型计算合并统计量；反之则分析导致异质性的原因，若分析调整后仍有异质性则应用随机效应模型进行计算。二分类变量使用比值比作为合并统计量，数值变量采用均数差作为合并统计量。得到合并统计量后，采用z(u)检验进行假设检验，若P≤0.05则具有统计学意义，反之则无统计学意义。同时对于纳入研究超过10项的项目采用漏斗图评估偏倚情况。每一项分析过程均进行敏感性分析，若导致不同结果则指出这一情况。

2 结果

2.1 一般情况

本次研究共纳入13篇文献，其中12篇英文文献，1篇中文文献，其中RCT 2篇，其余为队列研究。共计纳入人数为855人[8-20]。

2.2 是否融合

在此次文献收集中共有6篇使用融合作为预后评价的标准，其中3篇为一年融合情况，2篇未明确标注日期为末次随访融合率，1篇分别统计了16和24个月融合情况[10-11,17-20]。涉及融合情况的6篇文献，异质性检验P=0.65,故采用固定效应模型，合并统计量z检验P=0.25，无统计学意义(图1)。

2.3 术中出血量

此次研究中共有10篇文献中记录了出血量的数据，由于I2=94%，异质性较大，故使用随机效应模型，结果显示CBT术中出血低于PS，差异具有统计学意义(P=0.03)(图2)。漏斗图大致对称，但上宽下窄，存在偏倚。根据敏感性分析，对结果无明显改变(图3)。

图1 皮质骨轨迹螺钉与椎弓根螺钉在融合情况方面的分析结果Fig.1 Analysis of fusion between cortical bone trajectory screw(CBT) and pedicle screw (PS)

图2 皮质骨轨迹螺钉与椎弓根螺钉在估计术中出血量情况方面的分析结果Fig.2 Analysis of blood loss volume between cortical bone trajectory screw (CBT) and pedicle screw (PS)

2.4 手术时间

本次统计手术时间的文章共有9篇[9,12-13,15-20]，I2=98%，异质性较大，使用随机效应模型，结果显示，在后路开放手术中，CBT的手术时间显著低于椎弓根螺钉，差异具有统计学意义，但存在相当大的异质性，应谨慎对待。经过敏感性分析，结果无明显改变(图4)。

2.5 住院时间

本次纳入研究的文献中有5篇涉及住院时间[12-13,15-16,19]，异质性分析I2>50%，P<0.1，具有实质异质性，采用随机效应模型，合并统计量经过z检验P=0.004，即相较于椎弓根螺钉手术，CBT手术住院时间较短(图5)。

图3 皮质骨轨迹螺钉与椎弓根螺钉在估计术中出血量情况方面的分析结果的漏斗图Fig.3 Funnel plot of analysis of fusion between cortical bone trajectory screw and pedicle screwSE：standard error；MD：mean difference.

图4 皮质骨轨迹螺钉与椎弓根螺钉在手术时间情况方面的分析结果Fig.4 Analysis of operation time between cortical bone trajectory screw (CBT) and pedicle screw (PS)

图5 皮质骨轨迹螺钉与椎弓根螺钉在住院时间方面的分析结果Fig.5 Analysis of cortical bone trajectory screw (CBT) and pedicle screw (PS) in hospital stay

2.6 手术合并症

后入路腰椎融合术的常见合并症包括：螺钉松动、硬脊膜撕裂、伤口感染、临近阶段退变，严重时需要再手术，考虑到各文献并非统计了所有的合并症，单纯按合并症总数可能计算误差，同时也选取了硬膜漏单独分析。

2.6.1 总合并症

统计了总合并症的文献共5篇[10-11, 17-18,20]，文献的异质性检验P>0.1，I2<50%，同质性良好，使用固定效应模型，z检验P<0.05，皮质骨轨迹螺钉手术总体合并症发生率较椎弓根螺钉更低，且差异具有统计学意义(图6)。

2.6.2 硬膜漏

共有4篇文章涉及硬膜漏[10,17-18,20]，异质性检验P>0.1，I2<50%，具有同质性，采用固定效应模型，结果显示无统计学意义(图7)。

2.7 末次随访ODI评分

5篇文献涉及两种螺钉手术患者末次随访的ODI评分数值[9,11-12,15,18]，检验结果显示异质性较大，采用随机效应模型，结果显示无统计学意义(图8)。

图6 皮质骨轨迹螺钉与椎弓根螺钉在全部合并症方面的分析结果Fig.6 Analysis of all complications of cortical bone trajectory screw (CBT) and pedicle screw (PS)

3 讨论

本研究总结了笔者找到的全部现存关于开放后路胸腰椎融合手术中应用皮质骨轨迹螺钉与椎弓根螺钉之间的Meta分析比较结果。纳入了13项皮质骨轨迹螺钉与椎弓根螺钉的对比研究，使用Meta分析的方法进行系统评价。笔者认为，皮质骨轨迹螺钉与椎弓根螺钉在融合率、硬脊膜漏发生率、末次随访ODI评分方面无明显差异，但在手术时间、术中估计失血量、住院时间、总体合并症发生率方面均优于椎弓根螺钉。

图7 皮质骨轨迹螺钉与椎弓根螺钉在硬膜漏方面的分析结果Fig.7 Analysis of cortical bone trajectory screw (CBT) and pedicle screw (PS) in dural leakage

图8 皮质骨轨迹螺钉与椎弓根螺钉在末次ODI评分方面的分析结果Fig.8 Analysis of cortical bone trajectory screw (CBT) and pedicle screw (PS) in the last ODI score

腰椎融合手术最常用的是椎弓根螺钉，其具有内聚、平行于终板或略向尾侧的置钉角度，螺钉轨迹跨越整个三柱结构，提供了优良的力学性能。但椎弓根螺钉以骨松质为主要的把持力来源，容易松动；置钉点靠外，理论上导致了更大的肌肉剥离面积；其偏内的螺钉轨迹则随着置钉过程逐渐逼近椎管，可能损伤神经；置钉点靠近关节突，易损伤关节突关节。

2009年，Santoni等[5]提出了用于椎体的皮质骨轨迹螺钉固定轨迹，将较细的螺钉穿过椎弓根，其轨迹在矢状面上自尾侧指向头侧，在水平面上从内到外，保持对椎弓根内皮质骨的充分接触，而不插入椎体松质骨，改变了传统螺钉置入方法。根据此项研究，相对于传统椎弓根螺钉，新的皮质骨轨迹螺钉在单轴拔出屈服载荷方面增加了30%。

2013年，Perez-Orribo等[21]在28具尸体的L2-L5置入椎弓根螺钉和皮质骨轨迹螺钉(椎弓根螺钉长度45～55 mm，直径6.5 mm；皮质骨轨迹螺钉长度25～35 mm，直径4.5 mm)，证实对于保留完整椎间盘的情况下，在尸体的腰椎中两种螺钉-棒系统在抗屈曲旋转固定稳定性方面差异无统计学意义，只是椎弓根螺钉固定在轴向旋转和侧向弯曲时比CBT系统固定更坚固，但在使用椎间融合器的情况下两者差异无统计学意义。这种差异可能是由于皮质骨轨迹螺钉对于中柱和前柱的固定能力不足所致。

有些研究[10,16]证实，CBT具有良好的力学特性，也有更多临床方面的研究在逐渐开展。Sakaura等[20]分别对皮质骨轨迹螺钉技术与经椎间孔后路腰椎体间融合术(posterior lumbar interbody fusion, PLIF)和经椎间孔腰椎椎间融合术(transforaminal lumbar interbody fusion,TLIF)的对比进行研究，证实其在腰腿痛评分方面提供了相似的术后改善程度。而笔者的研究结果也表明尚无充分证据支持两者ODI评分结果存在差异。

CBT螺钉在生物力学上提供了更强的单轴拔出屈服载荷，与椎弓根螺钉相似的抗屈伸性能，但在抗侧向弯曲和轴向旋转方面处于劣势[5]。但本次研究由于纳入的研究有限，涉及螺钉松动率及螺钉拔出的文献不足，且发生率极低，无法进行相关统计。

皮质骨轨迹螺钉的融合性能一直是人们关注的焦点，尽管既往的研究[10-11，17-20]结果大多证实皮质骨轨迹螺钉在与椎间融合器同时使用的情况下融合率并不低于椎弓根螺钉，但临床上仍存在对于此新技术的怀疑。在融合率方面，共有6篇文献[10-11，17-20]进行了相关研究，笔者针对其末次随访的融合情况按照二分类数据进行处理，结果显示，同质性良好，但其差异无统计学意义。这可能是因为大部分手术均使用了椎间融合器，皮质骨轨迹螺钉在抗侧向弯曲和旋转方面的劣势没有影响骨融合；另外，Marengo等[19]在2018年的研究证实，皮质骨轨迹螺钉置钉过程中对上关节突的损伤较少，这可能有益于脊柱的力学结构。

研究中两者差异无统计学意义的还有硬脊膜损伤。硬脊膜损伤属于术中合并症，常出现在置钉或减压的过程中。皮质骨轨迹螺钉的轨迹方向避开椎管方向，理论上可减少置钉时造成的硬膜损伤[11]。但由于钉道起始点靠内，螺钉帽占据了中央的空间，放置椎间融合器时需要更大的减压范围。本研究中仅纳入3篇文章，结果显示异质性可接受，且两者发生硬膜损伤概率无明显差异。考虑到本次纳入的研究较少，还需要更多的研究支持。但在总体合并症方面，皮质骨轨迹螺钉优于椎弓根螺钉，异质性低，具有一定的可信度。

CBT由于进钉点靠近中线，不需要椎弓根螺钉那样大的组织解剖和暴露范围，理论上具有减少出血量的优势。本研究显示，在术中估计出血量方面，皮质骨轨迹螺钉较椎弓根螺钉明显减少。这个结果可能是由于皮质骨轨迹螺钉的起始点靠近内侧，减少了必要的组织剥离范围；另外其置钉轨迹主要在椎弓根皮质骨内，螺钉也较短而细，减少了钉道内的出血；置钉时更好地保护了关节突。但结果异质性较大，漏斗图显示可能存在偏倚，且术中估计出血量误差较大，笔者认为应对比术后引流量来进一步比较两种手术造成的组织损伤，但此次纳入研究与术后引流量相关的数据过少，无法进行比较[22-24]。

虽然皮质骨轨迹螺钉的解剖范围小，但研究对此也并无统一意见，这可能是由于术者对该技术不熟练或较小的切口增大了置钉难度，也可能是皮质骨轨迹螺钉对切除椎板减压造成了干扰，需要更大的截骨范围才能置入椎间融合器。本研究手术时间方面的差异具有统计学意义，皮质骨轨迹螺钉手术时间明显较短，原因可能是较少的组织解剖，以及置钉方向偏离椎管，减少了因调整钉道而增加的时间。患者住院时间很大程度上受到其他如护理因素的干扰，但也间接地反映了不同手术的术后康复速度。住院时间的缩短间接体现了术后感染、引流量的差异。Marengo等[14]指出，皮质骨轨迹螺钉技术降低了出血量、恢复时间、切口长度以及上关节突侵犯，而固定失败、神经损伤、感染、血管损伤方面两组发生率相似。而皮肤切口缩短，麻醉药品的使用减少，出血量减少，肌肉解剖减少，这些都是导致住院时间缩短的因素，从而降低了住院费用。

本研究的优点包括：1)纳入了更多的研究；2)剔除了经皮置钉相关研究和联合前路手术的影响；3)纳入的研究中近2年的比例较多，术者积累了更多经验，避免了手术熟练过程造成的差异。本次研究的限制在于：1)缺乏对于螺钉松动、拔出情况的分析；2)没有对椎间融合器的使用方法进行区分；3)缺乏切口长度、术后引流量的研究，而这两者都是手术创伤的定量数据。这些问题需要日后的研究进行补充。

结论：本研究结果显示，皮质骨轨迹螺钉在术中估计失血量、合并症、手术时间、住院时间方面优于椎弓根螺钉，而在硬膜损伤、融合率、术后末次随访ODI评分方面尚无足够证据证实二者存在差异。