引用本文： 唐晓军, 曹奇, 陈亮元, 唐国军, 杨五洲, 李严兵. 枢椎椎弓根螺钉进钉点及植钉方式的解剖研究. 中国修复重建外科杂志, 2015, 29(2): 175-178. doi: 10.7507/1002-1892.20150038 复制
目前，国内外有许多学者对枢椎椎弓根螺钉技术的解剖学、影像学及临床应用进行了研究，提出了多种不同的进钉点及植钉方法，但均存在不足，影响了植钉的准确性和安全性。鉴于此，本实验通过对60具尸体枢椎标本的解剖学观察，探寻与进钉点距离较近的“参照点”，并按此“参照点”行经椎弓根螺钉植钉，对植钉标本进行切割、测量，获取解剖学参数，以综合评估该内固定术式的安全性，以期为临床实践提供一种能最大程度避免术者主观判断、更利于直视下精确进钉的方法。报告如下。
1 材料与方法
1.1 实验标本及测量工具
60具完整且无畸形的成人尸体枢椎干骨标本，年龄、性别不详，由南华大学人体解剖学教研室提供。数显卡尺（分辨力0.01 mm，精度±0.03 mm；桂林广陆数字测控股份有限公司）；量角器（精确度0.1°；广东威力狮五金有限公司）。枢椎椎弓根螺钉（深圳斯玛仪器有限公司）。
1.2 解剖学测量
1.2.1 进钉点及进钉通道的确定
椎弓根内侧缘与侧块的交点为A点，椎弓根外侧缘与侧块的交点（相当于横突孔后内侧壁）为B点，枢椎横突后支与下关节突外侧缘的交点为C点；A、B连线中点的矢状线与经C点水平线的交点偏外1～2 mm处为进钉点（图 1），进钉点沿椎弓根轴线至侧块前缘为进钉通 道。
图1
椎弓根螺钉进钉点（*）的确定 图 2 椎弓根上缘宽度（W1）、中部宽度（W2）及下缘宽度（W3） 图 3 最大进钉长度（L1）及钉道内倾角（α） 图 4 钉道至椎管的最短距离（L2）及钉道至横突孔的最短距离（L3） 图 5 椎弓根高度（H） 图 6 钉道头倾角（β）
Figure1.
Determination of the entry point (*) of pedicle screw Fig. 2 The width of pedicle in upper (W1) ,middle (W2) ,and lower (W3) parts Fig. 3 The maximum length of screw projection (L1) and the angle between screw direction and transverse plane (α) Fig. 4 The minimum distance from screw path to spinal canal (L2) and transverse foramen (L3) Fig. 5 The height of pedicle (H) Fig. 6 The angle between screw direction and coronal plane (β)
1.2.2 椎弓根及钉道的相关测量
按照以上方法确定进钉点，对60具枢椎标本行双侧经椎弓根螺钉植钉。随机取其中20具标本，分别于左、右侧椎弓根与椎体移行处行冠状面切割后，测量枢椎椎弓根上缘宽度（W1）、椎弓根中部宽度（W2）及椎弓根下缘宽度（W3），见图 2。再随机取20具标本，依次经双侧椎弓根轴线行横截面切割，测量以下指标：① 最大进钉长度（L1）：进钉点至枢椎椎弓根螺钉与侧块前缘的交点，两者间距为最大进钉长度，见图 3。② 钉道至椎管的最短距离（L2）：椎管内侧壁至钉道的最短垂直距离，见图 4。③ 钉道至横突孔的最短距离（L3）：横突孔内侧壁至钉道的最短垂直距离，见图 4。④ 钉道内倾角（α）：进钉方向与冠状面的夹角，见图 3。取剩余20具标本，分别沿双侧椎弓根轴线行矢状面切割后，测量椎弓根高度（H）及钉道头倾角（β，即进钉方向与矢状面的夹角），见图 5、6。
1.3 统计学方法
采用SPSS16.0统计软件进行分析。数据以均数±标准差表示，同一标本左右侧比较采用配对t检验；检验水准α=0.05。
2 结果
枢椎左、右侧各解剖测量指标差异均无统计学意义，双侧数据合并后计算均值。W1、W2、W3分别为（7.35±0.89）、（5.50±1.48）和（3.97±1.01） mm，H为（9.94±1.16）mm。L1为（25.91±1.15） mm，α角为（26.95±1.88）°、β角为（22.81±1.61）°。L2和L3分别为（2.72±0.83）mm和（1.98±0.26）mm。
3 讨论
3.1 枢椎椎弓根的解剖定位
枢椎椎弓根的解剖定位存在争议。Borne等[1]认为椎弓根为枢椎椎体主体-齿突复合体与上关节突之间的区域，Ebraheim等[2]认为枢椎椎弓根位于上关节突下方、横突孔的前内侧，他们均认为上下关节突之间较窄的区域为峡部。Naderi等[3]认为椎弓根被上下关节突之间的峡部所覆盖，为连接椎体与下关节突的部分。而Yarbrough等[4]将上下关节突之间的区域认为是椎弓根。侯黎升等[5]认为枢椎椎体为位于前结构下方的三角形突起部分，椎弓根位于上关节突与椎体之间，椎弓侧方为上下关节突之间的连接部分，被横突孔后结节分为横突孔内界及峡部两部分。袁峰等[6]将上下关节突之间的部分称为峡部和椎弓根的复合体，复合体上部较为扁平的部分为峡部，峡部下方、复合体中下部分半管状结构的骨嵴为椎弓根部，在横突孔的后内侧连接枢椎椎体和下关节突。目前临床普遍认为枢椎上下关节突之间为峡部，上关节突后下方、横突孔内侧的解剖区域为枢椎椎弓根部。枢椎椎弓根螺钉是从后部侧块进入，螺钉向前上方、内侧途经椎弓根及峡部部分区域，并进入枢椎椎体。
3.2 枢椎椎弓根植钉的解剖因素
枢椎椎弓根的解剖参数主要包括椎弓根的高度、宽度及长度，由于枢椎峡部内侧缘在术中可以探及，其椎弓根植钉的风险更多来源于紧邻椎弓根外侧横突孔内的椎动脉。椎动脉在枢椎上关节突外下方的横突孔内弯曲形成一由内向外上方走行的“袢”，导致椎弓根的宽度多变[7]。Wang等[8]通过CT测量椎动脉袢顶点距上关节面的垂直距离、椎动脉入口与椎管外壁的水平距离，两者共同组成枢椎椎弓根螺钉的安全区域。
影响枢椎椎弓根螺钉植钉的主要因素不是椎弓根的高度，而是其宽度。椎弓根上缘宽度并不能真实反映椎弓根的实际横径，由于螺钉主要行经椎弓根中上部，提示所能容纳的螺钉直径不应超过其中部宽度。沙勇等[9]对100具中国成人干燥枢椎标本进行解剖学测量，结果发现枢椎椎弓根的宽度为（7.65±1.79）mm、高度为（9.01±1.26）mm、长度为（6.08±1.69）mm，96.5%标本的椎弓根宽度＞4.5 mm，20.6%标本椎弓根内侧高度＜4.5 mm，右侧占8.1%、左侧占12.5%，其中男性15.7%、女性40%的标本椎弓根内侧高度＜4.5 mm。Mandel等[10]对102具男性和103具女性枢椎标本行CT扫描，测得男、女性椎弓根宽度分别为（8.2±1.5） mm和（7.2±1.3）mm，高度分别为（8.6±2.0）mm和（6.9±1.5） mm，2.4%标本的宽度和11.7%标本的高度＜5 mm，因此绝大多数人可植入直径3.5 mm的螺钉。
本研究测得椎弓根上缘宽度为（7.35±0.89） mm，通过剖面测得椎弓根高度及其中部、下缘宽度分别为（9.94±1.16）、（5.50±1.48）、（3.97±1.01） mm。由于螺钉主要行经椎弓根中上部，提示所能容纳的螺钉直径不应超过5～7 mm。
3.3 枢椎椎弓根螺钉的进钉点及植钉角度
影响枢椎椎弓根螺钉准确性的因素主要是进钉点及植钉角度的选择。张金明等[11]通过CT扫描确定，在横断面上进钉点位于枢椎椎弓峡部内上壁水平外（5.77±0.53）mm处，在冠状面上进钉点为峡部内上壁下（4.30±0.49）mm处，最佳上倾角、内倾角分别为（26.53±1.34）°和（30.26±1.20）°。Chun等[12]推荐的进钉点为椎板上缘水平线与椎弓峡部交汇点偏外、偏下各4 mm处，根据术中C臂X线机观察枢椎椎弓峡部内侧缘，采用的内倾角和头倾角均为20～30°。马向阳等[13]以枢椎下关节突为标志建立了两种进钉点定位方法，一种位于下关节突内上象限，即中心点内、上各2 mm处，内倾32.1°、上倾28.3°；一种位于经下关节突内缘的纵垂线与经下关节突中上1/4水平线的交点，内倾16.5°、上倾18.6°。然而，以上方式均存在部分弊端，进而影响植钉的准确性和安全性，难以完全在手术实际操作中被采纳。这些不足之处包括：① 以枢椎棘突、关节突等作为骨性解剖定位标志，个体变异较大，定位不清晰。② 不适用于合并严重关节突退变、骨赘增生、骨质破坏或关节突骨折、交锁的患者。③ 以枢椎下关节突为定位标志时，术中对C2、3关节突关节囊的医源性破坏和干扰，可能对小关节正常稳定性的维持产生不利影响。④ 以枢椎棘突等“参照物”的旁开距离作为进钉点的定位标志时，由于参照物与实际进钉点距离过远，进钉点选择错误的风险会随每位术者主观评估偏差的增加而增大。
本研究发现，枢椎横突后支与下关节突外侧缘交点的水平线，恰好处于椎弓根与下关节突内侧缘及椎板上缘三者的移行部位，该交点位置较恒定，受关节突退变、增生等因素的影响较小，经过该交点的水平线可作为冠状面上进钉点的横坐标。对椎弓根与椎体移行处的冠状面切割、以及沿椎弓根轴线的横截面切割发现，螺钉钉道的中段走行于椎弓根内、外侧缘与侧块的交点之间，经两交点连线中点的纵垂线适合作为冠状面上进钉点的纵坐标。枢椎最大进钉长度为（25.91±1.15）mm，说明椎弓根螺钉长度不宜超过24～26 mm，否则易导致螺钉穿破椎体前缘骨皮质。钉道内倾角（26.95±1.88）°，头倾角（22.81±1.61）°。因此，本研究椎弓根螺钉进钉点的确定是通过依次显露椎弓根内、外侧缘与侧块的交点，两点之间连线中点作纵垂线，再显露枢椎横突后支与下关节突外侧缘的交点作水平线，两线交点偏外1～2 mm处为进钉点；内倾25～30°、头倾20～25°进行植钉。进钉点选择偏上会导致钉道行程缩短、把持力减弱，甚至穿破椎弓根上缘进入寰枢椎侧块关节；偏下则螺钉穿经椎弓根中下部，易引起椎弓根爆裂，损伤椎间孔内的脊神经或椎弓根下缘椎动脉袢的起始处。本研究中钉道至椎管、横突孔的最短距离分别为（2.72±0.83）mm和（1.98±0.26） mm。植钉过程中，钉道前1/3段处螺钉外侧缘与横突孔内壁最为接近，而在钉道中段处螺钉内侧缘与椎管距离最接近。进钉点过于偏内、偏外或内倾角过大、过小，会导致螺钉进入椎管或横突孔。提示通过C臂X线机透视时，尤其应仔细观察螺钉的三段行程里与横突孔及椎管的毗邻关系。上述定位标志在临床手术过程中，依靠神经剥离子即可精确显露，对椎管、椎动脉、C2神经根及侧块关节的干扰极少，同时能最大程度避免关节退变对定位准确性的影响，减少过多剥离造成的出血，创伤小、操作简便。
综上述，经椎弓根内外侧缘与侧块的交界处，以及经横突后支与下关节突外侧缘的交界处作为枢椎椎弓根进钉点坐标的定位标志进行植钉，在解剖形态学方面是安全、可行的。
目前，国内外有许多学者对枢椎椎弓根螺钉技术的解剖学、影像学及临床应用进行了研究，提出了多种不同的进钉点及植钉方法，但均存在不足，影响了植钉的准确性和安全性。鉴于此，本实验通过对60具尸体枢椎标本的解剖学观察，探寻与进钉点距离较近的“参照点”，并按此“参照点”行经椎弓根螺钉植钉，对植钉标本进行切割、测量，获取解剖学参数，以综合评估该内固定术式的安全性，以期为临床实践提供一种能最大程度避免术者主观判断、更利于直视下精确进钉的方法。报告如下。
1 材料与方法
1.1 实验标本及测量工具
60具完整且无畸形的成人尸体枢椎干骨标本，年龄、性别不详，由南华大学人体解剖学教研室提供。数显卡尺（分辨力0.01 mm，精度±0.03 mm；桂林广陆数字测控股份有限公司）；量角器（精确度0.1°；广东威力狮五金有限公司）。枢椎椎弓根螺钉（深圳斯玛仪器有限公司）。
1.2 解剖学测量
1.2.1 进钉点及进钉通道的确定
椎弓根内侧缘与侧块的交点为A点，椎弓根外侧缘与侧块的交点（相当于横突孔后内侧壁）为B点，枢椎横突后支与下关节突外侧缘的交点为C点；A、B连线中点的矢状线与经C点水平线的交点偏外1～2 mm处为进钉点（图 1），进钉点沿椎弓根轴线至侧块前缘为进钉通 道。
图1
椎弓根螺钉进钉点（*）的确定 图 2 椎弓根上缘宽度（W1）、中部宽度（W2）及下缘宽度（W3） 图 3 最大进钉长度（L1）及钉道内倾角（α） 图 4 钉道至椎管的最短距离（L2）及钉道至横突孔的最短距离（L3） 图 5 椎弓根高度（H） 图 6 钉道头倾角（β）
Figure1.
Determination of the entry point (*) of pedicle screw Fig. 2 The width of pedicle in upper (W1) ,middle (W2) ,and lower (W3) parts Fig. 3 The maximum length of screw projection (L1) and the angle between screw direction and transverse plane (α) Fig. 4 The minimum distance from screw path to spinal canal (L2) and transverse foramen (L3) Fig. 5 The height of pedicle (H) Fig. 6 The angle between screw direction and coronal plane (β)
1.2.2 椎弓根及钉道的相关测量
按照以上方法确定进钉点，对60具枢椎标本行双侧经椎弓根螺钉植钉。随机取其中20具标本，分别于左、右侧椎弓根与椎体移行处行冠状面切割后，测量枢椎椎弓根上缘宽度（W1）、椎弓根中部宽度（W2）及椎弓根下缘宽度（W3），见图 2。再随机取20具标本，依次经双侧椎弓根轴线行横截面切割，测量以下指标：① 最大进钉长度（L1）：进钉点至枢椎椎弓根螺钉与侧块前缘的交点，两者间距为最大进钉长度，见图 3。② 钉道至椎管的最短距离（L2）：椎管内侧壁至钉道的最短垂直距离，见图 4。③ 钉道至横突孔的最短距离（L3）：横突孔内侧壁至钉道的最短垂直距离，见图 4。④ 钉道内倾角（α）：进钉方向与冠状面的夹角，见图 3。取剩余20具标本，分别沿双侧椎弓根轴线行矢状面切割后，测量椎弓根高度（H）及钉道头倾角（β，即进钉方向与矢状面的夹角），见图 5、6。
1.3 统计学方法
采用SPSS16.0统计软件进行分析。数据以均数±标准差表示，同一标本左右侧比较采用配对t检验；检验水准α=0.05。
2 结果
枢椎左、右侧各解剖测量指标差异均无统计学意义，双侧数据合并后计算均值。W1、W2、W3分别为（7.35±0.89）、（5.50±1.48）和（3.97±1.01） mm，H为（9.94±1.16）mm。L1为（25.91±1.15） mm，α角为（26.95±1.88）°、β角为（22.81±1.61）°。L2和L3分别为（2.72±0.83）mm和（1.98±0.26）mm。
3 讨论
3.1 枢椎椎弓根的解剖定位
枢椎椎弓根的解剖定位存在争议。Borne等[1]认为椎弓根为枢椎椎体主体-齿突复合体与上关节突之间的区域，Ebraheim等[2]认为枢椎椎弓根位于上关节突下方、横突孔的前内侧，他们均认为上下关节突之间较窄的区域为峡部。Naderi等[3]认为椎弓根被上下关节突之间的峡部所覆盖，为连接椎体与下关节突的部分。而Yarbrough等[4]将上下关节突之间的区域认为是椎弓根。侯黎升等[5]认为枢椎椎体为位于前结构下方的三角形突起部分，椎弓根位于上关节突与椎体之间，椎弓侧方为上下关节突之间的连接部分，被横突孔后结节分为横突孔内界及峡部两部分。袁峰等[6]将上下关节突之间的部分称为峡部和椎弓根的复合体，复合体上部较为扁平的部分为峡部，峡部下方、复合体中下部分半管状结构的骨嵴为椎弓根部，在横突孔的后内侧连接枢椎椎体和下关节突。目前临床普遍认为枢椎上下关节突之间为峡部，上关节突后下方、横突孔内侧的解剖区域为枢椎椎弓根部。枢椎椎弓根螺钉是从后部侧块进入，螺钉向前上方、内侧途经椎弓根及峡部部分区域，并进入枢椎椎体。
3.2 枢椎椎弓根植钉的解剖因素
枢椎椎弓根的解剖参数主要包括椎弓根的高度、宽度及长度，由于枢椎峡部内侧缘在术中可以探及，其椎弓根植钉的风险更多来源于紧邻椎弓根外侧横突孔内的椎动脉。椎动脉在枢椎上关节突外下方的横突孔内弯曲形成一由内向外上方走行的“袢”，导致椎弓根的宽度多变[7]。Wang等[8]通过CT测量椎动脉袢顶点距上关节面的垂直距离、椎动脉入口与椎管外壁的水平距离，两者共同组成枢椎椎弓根螺钉的安全区域。
影响枢椎椎弓根螺钉植钉的主要因素不是椎弓根的高度，而是其宽度。椎弓根上缘宽度并不能真实反映椎弓根的实际横径，由于螺钉主要行经椎弓根中上部，提示所能容纳的螺钉直径不应超过其中部宽度。沙勇等[9]对100具中国成人干燥枢椎标本进行解剖学测量，结果发现枢椎椎弓根的宽度为（7.65±1.79）mm、高度为（9.01±1.26）mm、长度为（6.08±1.69）mm，96.5%标本的椎弓根宽度＞4.5 mm，20.6%标本椎弓根内侧高度＜4.5 mm，右侧占8.1%、左侧占12.5%，其中男性15.7%、女性40%的标本椎弓根内侧高度＜4.5 mm。Mandel等[10]对102具男性和103具女性枢椎标本行CT扫描，测得男、女性椎弓根宽度分别为（8.2±1.5） mm和（7.2±1.3）mm，高度分别为（8.6±2.0）mm和（6.9±1.5） mm，2.4%标本的宽度和11.7%标本的高度＜5 mm，因此绝大多数人可植入直径3.5 mm的螺钉。
本研究测得椎弓根上缘宽度为（7.35±0.89） mm，通过剖面测得椎弓根高度及其中部、下缘宽度分别为（9.94±1.16）、（5.50±1.48）、（3.97±1.01） mm。由于螺钉主要行经椎弓根中上部，提示所能容纳的螺钉直径不应超过5～7 mm。
3.3 枢椎椎弓根螺钉的进钉点及植钉角度
影响枢椎椎弓根螺钉准确性的因素主要是进钉点及植钉角度的选择。张金明等[11]通过CT扫描确定，在横断面上进钉点位于枢椎椎弓峡部内上壁水平外（5.77±0.53）mm处，在冠状面上进钉点为峡部内上壁下（4.30±0.49）mm处，最佳上倾角、内倾角分别为（26.53±1.34）°和（30.26±1.20）°。Chun等[12]推荐的进钉点为椎板上缘水平线与椎弓峡部交汇点偏外、偏下各4 mm处，根据术中C臂X线机观察枢椎椎弓峡部内侧缘，采用的内倾角和头倾角均为20～30°。马向阳等[13]以枢椎下关节突为标志建立了两种进钉点定位方法，一种位于下关节突内上象限，即中心点内、上各2 mm处，内倾32.1°、上倾28.3°；一种位于经下关节突内缘的纵垂线与经下关节突中上1/4水平线的交点，内倾16.5°、上倾18.6°。然而，以上方式均存在部分弊端，进而影响植钉的准确性和安全性，难以完全在手术实际操作中被采纳。这些不足之处包括：① 以枢椎棘突、关节突等作为骨性解剖定位标志，个体变异较大，定位不清晰。② 不适用于合并严重关节突退变、骨赘增生、骨质破坏或关节突骨折、交锁的患者。③ 以枢椎下关节突为定位标志时，术中对C2、3关节突关节囊的医源性破坏和干扰，可能对小关节正常稳定性的维持产生不利影响。④ 以枢椎棘突等“参照物”的旁开距离作为进钉点的定位标志时，由于参照物与实际进钉点距离过远，进钉点选择错误的风险会随每位术者主观评估偏差的增加而增大。
本研究发现，枢椎横突后支与下关节突外侧缘交点的水平线，恰好处于椎弓根与下关节突内侧缘及椎板上缘三者的移行部位，该交点位置较恒定，受关节突退变、增生等因素的影响较小，经过该交点的水平线可作为冠状面上进钉点的横坐标。对椎弓根与椎体移行处的冠状面切割、以及沿椎弓根轴线的横截面切割发现，螺钉钉道的中段走行于椎弓根内、外侧缘与侧块的交点之间，经两交点连线中点的纵垂线适合作为冠状面上进钉点的纵坐标。枢椎最大进钉长度为（25.91±1.15）mm，说明椎弓根螺钉长度不宜超过24～26 mm，否则易导致螺钉穿破椎体前缘骨皮质。钉道内倾角（26.95±1.88）°，头倾角（22.81±1.61）°。因此，本研究椎弓根螺钉进钉点的确定是通过依次显露椎弓根内、外侧缘与侧块的交点，两点之间连线中点作纵垂线，再显露枢椎横突后支与下关节突外侧缘的交点作水平线，两线交点偏外1～2 mm处为进钉点；内倾25～30°、头倾20～25°进行植钉。进钉点选择偏上会导致钉道行程缩短、把持力减弱，甚至穿破椎弓根上缘进入寰枢椎侧块关节；偏下则螺钉穿经椎弓根中下部，易引起椎弓根爆裂，损伤椎间孔内的脊神经或椎弓根下缘椎动脉袢的起始处。本研究中钉道至椎管、横突孔的最短距离分别为（2.72±0.83）mm和（1.98±0.26） mm。植钉过程中，钉道前1/3段处螺钉外侧缘与横突孔内壁最为接近，而在钉道中段处螺钉内侧缘与椎管距离最接近。进钉点过于偏内、偏外或内倾角过大、过小，会导致螺钉进入椎管或横突孔。提示通过C臂X线机透视时，尤其应仔细观察螺钉的三段行程里与横突孔及椎管的毗邻关系。上述定位标志在临床手术过程中，依靠神经剥离子即可精确显露，对椎管、椎动脉、C2神经根及侧块关节的干扰极少，同时能最大程度避免关节退变对定位准确性的影响，减少过多剥离造成的出血，创伤小、操作简便。
综上述，经椎弓根内外侧缘与侧块的交界处，以及经横突后支与下关节突外侧缘的交界处作为枢椎椎弓根进钉点坐标的定位标志进行植钉，在解剖形态学方面是安全、可行的。
