2023, Vol. 22
2. 国家儿童医学中心 首都医科大学附属北京儿童医院手术室, 北京 100045
2. Operating room, Beijing Children's Hospital, Capital Medical University, National Center for Children's Health, Beijing 100045, China
半椎体(hemivertebra, HV)是先天性脊柱侧后凸畸形的最常见病因，通常认为是由于胚胎时期椎体发育障碍所致[1]。由于半椎体的致畸因素持续存在，支具或早期石膏固定等保守治疗措施效果有限[2]。目前HV切除术被认为是治疗先天性脊柱侧后凸畸形最有效的方法[3-4]。但HV术后内固定失败，包括椎弓根螺钉松动断裂、椎弓根骨折、螺钉切割或拔出、断棒等情况并不少见，文献报道相关并发症的总体发生率为3.6%~17.9%[5-8]。儿童由于椎体软骨成分所占比例大，对手术技术要求相对较高；此外，半椎体切除后前方重建的缺失也是导致内固定失败的关键因素之一。因此，我们通过改进术中HV切除技术，利用半椎体切除后的大块自体骨完成前方支撑和椎间植骨融合，取得了良好的效果。本文通过回顾性分析，探讨大块自体骨原位椎间植骨融合技术在儿童半椎体切除术中的应用及初步临床效果。
资料与方法 一、临床资料选取2018年1月至2020年1月首都医科大学附属北京儿童医院收治的70例先天性脊柱侧后凸半椎体畸形患儿作为研究对象。病例纳入标准：①年龄＜18岁；②诊断为先天性脊柱侧后凸半椎体畸形；③主要手术方式为后路半椎体切除植骨融合内固定术或后路半椎体切除、自体骨移植、前方结构重建植骨融合内固定术；④手术前后资料完整；⑤随访时间至少2年。排除标准：①既往曾行脊柱矫形手术；②颈段或颈胸段半椎体。
按照上述纳排标准，共70例患儿纳入研究。按照手术方式不同将患儿分为两组，其中35例采取传统后路半椎体切除植骨融合内固定术，为对照组；35例采取后路半椎体切除、前方结构重建(大块自体骨原位椎间植骨)联合后方植骨融合固定术，为观察组。两组患儿年龄、性别、身高、体重、身体质量指数(body mass index, BMI)、半椎体分布位置及类型等差异均无统计学意义(P>0.05)，见表 1。两组遵循手术指征相同，术式选择由术者根据习惯及偏好决定。本研究经首都医科大学附属北京儿童医院伦理委员会审核通过([2023]—E—137—R)，患儿家属均知情同意并签署知情同意书。
| 表 1 两组半椎体畸形患儿一般资料对比 Table 1 Comparison of general profiles of two groups |
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两组患儿均行单节段后路HV切除、椎弓根螺钉内固定术。对照组采取传统后路半椎体切除植骨融合内固定术，观察组采取后路半椎体切除、前方结构重建(大块自体骨原位椎间植骨)联合后方植骨融合固定术。观察组术中经椎弓根行HV大块切除，测量椎间隙高度，当椎间隙高度大于0.5 cm时，将切下的大块HV自体骨修剪塑形后原位回植于椎间隙，实现前方支撑和椎间植骨融合。再将剩余骨粒用于后方椎板间植骨。对照组在HV切除后仅行后方椎板间隙植骨融合。
观察组手术流程：患儿全身麻醉后，俯卧于手术台上，常规连接术中神经电生理监测设备。于脊柱后正中切口入路，沿中线切开，骨膜下剥离肌肉软组织，充分暴露半椎体和相邻拟固定节段，同样充分暴露胸椎节段凸侧肋骨头，置入椎弓根螺钉(图 1A)，使用咬骨钳和超声骨刀切除后方附件结构(包括棘突、横突、椎板、上下关节突关节)。若半椎体位于胸椎节段，则凸侧肋骨头同样需要切断。沿半椎体椎弓根上下缘，用超声骨刀向半椎体椎体前缘方向截骨(图 1B、图 1E)。经此方法可将半椎体近乎完整切除，随后将切除的大块半椎体自间隙撬出(图 1C)。残留的终板软骨和椎间盘组织用刮匙或咬骨钳仔细清理。截骨操作应尽可能仔细，保护好神经根和硬膜。半椎体对侧的软骨组织同样也需清理切除；逐步加压椎弓根螺钉，直至头尾端双侧螺钉平行，以矫正和恢复冠状面序列(图 1D、图 1F)。测量截骨间隙高度和深度，结合测量结果将大块自体骨修剪塑形至合适大小和高度，经后外侧入路回植入截骨间隙。将剩余骨碎块(来源于切除的后方附件)去皮质化后植入后方椎板间隙，完成后方植骨融合。患儿术后常规佩戴支具至少1个月，术后3~5 d在支具保护下适当下地活动。
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图 1 半椎体大块切除原位椎间植骨融合技术流程示意图 Fig.1 Surgical procedures for autologous bone grafting in situ of HV resection 注 A：后路椎弓根螺钉置入；B、E：使用超声骨刀经后路沿半椎体椎弓根的上下边缘，向椎体前缘方向进行截骨；C：将切除的大块半椎体自间隙撬出；D、F：以凸侧加压的方式矫正恢复冠状位及矢状位序列，并行椎间大块原位植骨 |
包括手术时间、术中出血量、住院日等。
(二) 全脊柱X线测量指标包括患儿术前、术后1个月及末次随访时影像学参数。
1. 主弯Cobb角：沿上端椎的上终板和下端椎的下终板各画一条直线，两线夹角或其垂直线的夹角即主弯Cobb角。
2. 近端或远端代偿弯角度：由半椎体畸形导致的近端或远端脊柱形成的继发性侧弯角度(Cobb角)。
3. 冠状面平衡：即第7颈椎铅垂线(C7 plumb line, C7PL)与骶骨中垂线(center sacral vertical line, CSVL)的垂直距离(C7PL-CSVL)。C7PL为经第7颈椎椎体中点垂直向下的直线；CSVL为经第1骶椎上缘中点垂直于水平地面方向向上的直线。
4. 冠状面骶骨倾斜角(coronal sacral slanting, CSS)：冠状面骶1终板与水平线的夹角。
5. 冠状面骨盆倾斜角：骨盆双侧髂脊顶点连线与水平线的夹角。
6. 节段性后凸角：半椎体相邻上下节段使用Cobb法测量后凸角度。
7. 胸椎后凸角(thoracic kyphosis, TK)：第5胸椎椎体上终板和第12胸椎椎体下终板所形成的角度(Cobb角)。
8. 胸腰段后凸角(thoracolumbar kyphosis, TLK)：第10胸椎椎体上终板和第2腰椎椎体下终板所形成的角度(Cobb角)。
9. 矢状面平衡：沿第7颈椎中点作一与水平面垂直的直线，该直线与第1骶椎后上角垂线的相对距离。
10. 腰椎前凸角(lumbar lordosis, LL)：矢状面第1腰椎椎体上终板和第1骶椎上终板所形成的角度(Cobb角)。
(三) 全脊柱CT检查术后12个月复查全脊柱CT，评估患儿脊柱椎间融合情况。采用以下标准对椎间融合进行评价：1级为完全融合，骨小梁清晰可见，且骨小梁与上下终板连接，有明显骨重塑征象(100%)；2级为坚强融合，融合区域超过骨桥和骨小梁的75%；3级可能没有坚强融合，终板有局限骨桥；4级为未融合，有连续或完全的裂隙，裂隙边缘硬化，骨桥不连续。1级和2级融合为融合满意，3级和4级融合为融合不满意。
(四) 安全性指标记录围手术期及随访期间出现的各种并发症情况，如螺钉切割、内固定失效、硬膜损伤、胸腔积液、气胸、神经损伤、血管损伤、新发或神经损害加重、感染(切口及深部感染)、血肿(表浅和深部血肿)等。
四、统计学处理采用SPSS 26.0进行统计学分析。计量资料使用Shapiro-Wilk法进行正态性检验。对服从正态分布的计量资料采用x±s表示。采用独立样本t检验对各参数进行比较，P＜0.05为差异有统计学意义。
结果两组患儿手术时间、住院日及术中出血量差异均无统计学意义(P>0.05)，术中神经电生理监测无信号异常，见表 2。
| 表 2 两组半椎体畸形患儿手术及住院指标对比(x±s) Table 2 Comparison of surgical and hospitalization parameters between two groups(x±s) |
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两组患儿术前冠状面指标如主弯Cobb角、近端代偿弯角度、远端代偿弯角度、冠状面平衡、骶骨倾斜角、骨盆倾斜角差异均无统计学意义(P>0.05)，矢状面指标如节段性后凸角、胸椎后凸角、胸腰段后凸角、矢状面平衡、腰椎前凸角、骶骨倾斜角差异亦无统计学意义(P>0.05)，见表 3。
| 表 3 两组半椎体畸形患儿术前冠状面和矢状面指标对比(x±s) Table 3 Comparison of preoperative coronal and sagittal plane parameters between two groups(x±s) |
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两组术后冠状面指标均较术前明显改善，差异均有统计学意义(P＜0.05)；两组之间术后1个月及末次随访时各项数据差异均无统计学意义(P>0.05)，见表 4。
| 表 4 两组半椎体畸形患儿手术前后冠状面指标对比(x±s) Table 4 Comparison of perioperative coronal plane parameters between two groups(x±s) |
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组间比较发现，末次随访时两组除主弯Cobb角外，各项冠状面指标差异均无统计学意义(P>0.05)。术后1个月时观察组和对照组主弯Cobb角矫正率分别为84.1%和84.0%，近端代偿弯自发矫正率分别为63.1%和60.1%，远端代偿弯自发矫正率分别为76.8%和69.5%，差异均无统计学意义(P>0.05)。末次随访时，观察组和对照组主弯Cobb角矫正率分别为82.2%和75.6%，近端代偿弯自发矫正率分别为61.0%和56.1%，远端代偿弯自发矫正率分别为75.6%和64.7%。虽然末次随访时两组患儿矫正率均有丢失，但差异无统计学意义(P>0.05)。值得注意的是，观察组和对照组末次随访时主弯Cobb角丢失分别为0.6°±1.7°和2.7°±2.9°，对照组明显高于观察组(t=5.779，P＜0.001)。
两组患儿术后矢状面指标较术前均明显改善，差异有统计学意义(P＜0.05)；胸椎后凸角与术前相比差异无统计学意义(P>0.05)。组内比较显示：与术后1个月相比，末次随访时，两组患儿矢状面指标有所降低，但两组上述指标在两次随访时间点上的差异均无统计学意义(P>0.05)，见表 5。
| 表 5 两组半椎体畸形患儿手术前后矢状面指标对比 Table 5 Comparison of perioperative sagittal plane parameters between two groups |
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组间比较发现，术后1个月时除腰椎曲度外，两组各项矢状面指标差异均无统计学意义(P>0.05)，末次随访时两组患儿除节段性后凸角度外，各项矢状面指标差异均无统计学意义(P>0.05)。术后1个月时，观察组和对照组节段性后凸角矫正率分别为71.1%和74.2%，差异无统计学意义(t=0.415，P=0.680)。末次随访时，观察组和对照组节段性后凸角矫正率分别为65.4%和58.4%，差异无统计学意义(t=0.937，P=0.367)。观察组和对照组末次随访时节段性后凸角度丢失分别为(0.6±2.2)°和(3.2±3.9)°，对照组明显高于观察组，差异有统计学意义(t=5.839，P＜0.001)。
全脊柱CT评估融合情况术后12个月复查脊柱CT，观察组达到椎间融合满意标准(1级或2级融合)的患儿比例为97.1%(33/35)，对照组为80.0%(28/35)，两组达到椎间融合满意标准的患儿比例差异无明显统计学意义(χ2=3.188，P=0.074)。观察组和对照组达到1级椎间融合标准的患儿比例分别为68.6%(24/35)和28.6%(10/35)，观察组明显高于对照组，差异有统计学意义(χ2=11.209，P＜0.001)。对照组患儿椎间融合效果略差，但后方椎板均达到骨性融合。典型病例见图 2。
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图 2 1例9岁男性先天性脊柱侧凸患儿行后半椎体切除矫形内固定植骨融合术前后影像资料 Fig.2 HV resection and pedicle screw fixation for a 9-year-old boy with congenital scoliosis 注 A、B：术前正侧位全脊柱X线片提示第9胸椎节段半椎体畸形；C、D：术后1个月全脊柱正侧位X线片见侧凸矫形效果良好；E、F：术后12个月复查全脊柱CT，冠状位及矢状位均显示椎间植骨融合效果满意 |
患儿均顺利完成手术，围手术期及随访期间无一例发生螺钉切割、内固定失效、硬膜损伤、气胸、神经损伤、血管损伤、感染(切口及深部感染)、血肿(表浅和深部血肿)等并发症，无一例发生近端交界性后凸(proximal junctional kyphosis, PJK)和远端附加现象(adding-on)。观察组和对照组分别有1例和2例术后代偿弯自发矫正不满意，均于术后长期佩戴矫形支具，侧后凸控制可。
讨论通常脊柱手术后内固定相关并发症是骨科医师最关注的问题。既往研究表明，传统后路HV切除术后内固定失败的发生率并不低，总体发生率为3.6%~17.9%[5-8]。包括椎弓根螺钉松动断裂、椎弓根骨折、螺钉切割或拔出、断棒等。Wang等[9]认为传统HV切除术的内固定相关并发症与前方支撑不足或前中柱融合不良相关。因此，我们尝试改进HV切除技术，将切除的大块半椎体骨作为自体骨进行原位植骨融合。研究结果表明，本组患儿在脊柱畸形矫正和前中柱椎间融合方面效果良好。
由于接受HV切除术的患儿年龄普遍较小，具有椎体骨质密度低、椎弓根直径小、椎弓根螺钉把持力相对较弱等特点[1]。若HV切除后截骨间隙得不到支撑，患儿术后站立时椎弓根螺钉将相应承受更大的应力。Ruf等[8]报道了后路HV切除术后3例发生椎弓根骨折(3/41，7.3%)，认为导致椎弓根骨折的原因是由于凸侧椎弓根螺钉承受了过大的应力负荷，遂行翻修手术延长融合段以分散螺钉异常应力。此外，其他内固定相关并发症，如螺钉松动、椎弓根螺钉断裂、螺钉拔出、断棒等，都与螺钉和棒的异常应力负荷有关。通过前方大块骨的支撑重建，可以有效分散椎弓根螺钉的应力负荷，从而减少内固定相关并发症的发生。同样，HV切除经过加压矫形后，间隙往往无法完全闭合，特别是在胸腰段和腰段区域。强行闭合截骨间隙会增加椎弓根螺钉的应力负荷，导致内固定失败的风险增加。因此，前方支撑可以有效减少内固定并发症。
对于严重节段性后凸畸形，前柱的支撑有利于重建前凸或矫正后凸畸形[9]。之前的研究发现，在针对儿童脊柱后凸的新型分型系统中Ⅲ型和Ⅴ型先天性后凸畸形在矫形手术中有必要行前路支撑[10]。儿童椎弓根的骨质无法承受较大的剪切力，导致严重节段性后凸矫正效果较差。既往研究表明，节段性后凸矫正率为51.8%~70.1%，效果并不理想[4, 8, 11-14]。有学者提出，HV切除术后残留更大节段性后凸角度，是发生PJK的独立危险因素[15-16]。因此，为预防术后PJK的发生，在矫形过程中应尽可能恢复异常的矢状位序列。使用大块自体骨进行前方重建时，可一定程度上作为前方支点，有助于提高后凸矫正的效果。这样维持后凸矫正的应力更加分散，有利于矫正效果的维持，防止后凸矫正于术后损失。在本研究中，两组患儿术后1个月冠状面和矢状面各项指标较术前均明显改善，末次随访时，矢状位及冠状位影像参数角度均有丢失。观察组和对照组末次随访时主弯Cobb角丢失分别为(0.6±1.4)°和(2.7±2.9)°，对照组明显高于观察组(t=5.779，P＜0.001)，可能与以下因素有关：①后路半椎体切除联合自体骨移植前路结构重建能够提高畸形矫正的稳定性，减少螺钉应力，避免或减少内固定移位；②前后路联合植骨能够增加植骨融合范围，提高了融合概率，促进早期融合，有助于维持畸形的矫正。与此类似，对于矢状位上节段性后凸角，对照组丢失也明显高于观察组(t=5.839，P＜0.001)。
前中柱融合对矫正脊柱畸形起着至关重要的作用。Shi等[17]报道了3例HV切除术后因截骨间隙闭合不全而导致后方假关节形成的病例。通常截骨矫形后截骨间隙应尽可能闭合。但由于半椎体相邻节段的上下终板存在切迹，骨面闭合接触后往往在此形成支点，骨接触面积有限，因此椎间融合效率不高。HV大块自体骨块不仅填充了截骨间隙，而且增加了植骨床的接触面积，因此，从理论上前中柱融合率相应增加。但遗憾的是，很少有研究关注HV切除术后椎间融合的情况。本研究中，术后随访CT证实前方融合率满意，尤其对于1级椎间融合，大块自体骨技术具有明显优势。
为了提高矫正效果并降低内固定相关并发症的发生率，有学者在HV切除后通过椎间植入支撑材料进行前路重建。Chen等[16]使用椎间融合器对7名儿童进行前方重建支撑，提出椎间融合器适用于加压矫形后残留截骨间隙大于5 mm的情况。2017年，Wang等[9]对18例接受HV切除术的患儿，使用钛网进行截骨间隙填充支撑，矫正效果良好。在他们的研究中，无一例内固定失败及相关并发症发生。与椎间融合器或钛网相比，大块自体骨可以避免额外的内植物使用及额外的手术器械成本，同时可以减少排斥效应。此外，大块骨具有更大的植骨床接触面积，理论上更利于植骨融合。除此之外，还可以对大块骨进行任意形状和大小的修剪与塑形，从而更好地匹配填充截骨间隙。在我们的研究中，尽管观察组额外增加了大块自体骨修剪和原位植骨的操作步骤，但因步骤相对简单，与对照组相比，总体手术时间和术中出血量并未发现明显差异。因此，大块自体骨植骨融合技术更适合HV切除术后的前方重建，值得在HV切除手术中推广应用。
综上，大块自体骨原位椎间植骨融合技术可以通过前方骨块支撑和重建，获得满意的椎间融合和满意的矫正效果，尤其对于腰椎前凸角度的重建，优势明显。同时由于前方椎间支撑和融合，从长期来看，更有利于术后矫形效果的维持，避免矫形角度的过多丢失。然而，我们研究的病例数量仍然较少，随访时间尚短，后期将继续扩大样本队列，并计划开展多中心前瞻性研究，以更好地比较大块自体骨原位植骨融合技术在HV切除术中前方重建融合的效果。此外，患儿末次随访时间并未达到骨骼系统发育成熟，后续将继续进行密切随访，特别是青春期脊柱生长发育高峰期的随访。
利益冲突 所有作者声明不存在利益冲突
作者贡献声明 郭东、罗焱中、张学军负责论文设计；郭东、罗焱中、侯昊负责数据收集与分析；郭东、罗焱中负责论文结果撰写；郭东、罗焱中、刘昊楠、姚子明负责论文讨论分析；芮岩负责插图绘制；张学军负责对论文知识性内容进行审阅
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