脊柱胸腰段骨折术后椎弓根螺钉断裂及弯曲松动的原因分析
作者：张贵林 荣国威 丁占云 姜春岩 吴宏华
单位：北京积水潭医院创伤骨科 100035
关键词：胸椎；腰椎；内固定器；设备失效分析
中华骨科杂志000806
【摘要】目的探讨脊柱胸腰段骨折椎弓根螺钉系统内固定后，椎弓根螺钉断裂及弯曲松 动的原因。方法109例脊柱胸腰段骨折患者中有23例(24个椎体)发生椎弓根螺钉断裂及弯曲 松动。其中14例螺钉断裂(20枚螺钉)，2例螺母脱出、钉杆分离，4例螺钉弯曲或松动，3例 连接杆断裂，1例螺钉从上终板穿出。结果椎弓根螺钉内固定系统发生问题的原因有:(1) 骨折节段未做植骨融合或用于横突间融合的骨床质量较差以致融合不牢。(2)椎弓根螺钉 本身的设计缺陷。(3)起撑开复位作用的椎弓根螺钉系统负荷过大。(4)椎间盘退变造成 椎间盘高度的丢失。(5)内置物取出过迟。(6)术后未佩戴支具或佩戴支具时间过短。结 论术中有效地植骨融合，选择设计合理的椎弓根螺钉，对合并有椎间盘损伤的患者合理选择 手术适应证，尽早取出内置物以及术后常规佩戴支具能有效地防止椎弓根螺钉断裂及弯曲松 动等问题的发生。
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The analysis of postoperative breakage,bending and
loosening of pedicle screws in the treatment of spinal fractures of the thoracolumbar segments
ZHANG Guilin RONG Guowei DING Zhanyun et al
(Department of Orthopaedics ＆ Traumatology, Beijing Jishuitan Hospital, Beijing 100035,China)
【 Abstract】 Objective To investigate the causes of breakage, bending and loosening of pedicle screw systems in fixation of spinal fractures of the thoracolumbar segments. Methods Pedicle screw breakage, bending and loosening found in 23 out of 109 cases of fractures of the thoracolumbar segments were studied. The failures included screw breakage in 14( 20 screws) , dissociation of the rod in 2, breakage of the conjunction rod in 3, loosening and curving in 4 and penetrating the upper end plate in 1. Results The implants failure were resulted from: 1) bone graft was not used and the fusion was incomplete,2) deficiency of the pedicle screw design, 3)overloading of the pedicle screw,4)the degeneration of the intra vertebral disc leads to the loss of the vertebral body heights, 5) delayed implant removal, 6) no thoracolumbar protective brace had been adopted postoperatively. Conclusion Sound fusion by sucessful bone graft, use of rationally designed pedicle screws, correct indication selection,protective brace for postoperative rehabilitation and timely removal of the implant are valuable procedures for prevention of the implant failure.
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【 Key words】 Thoracic vertebrae; Lumbar vertebrae; Internal fixators; Equipment failure analysis
对脊柱胸腰段骨折采用椎弓根螺钉内固定系统治疗已十分普遍，该技术在我国已应用了十几年。它的疗效良好，但也出现了一些并发症，其中断钉及螺钉弯曲松动的问题不容忽视，几乎每位开展此类手术的医生都遇到过这样的问题。本文就23例(24个椎体)脊柱胸腰段骨折术后发生断钉、断杆、螺钉弯曲松动及钉杆脱出的病例进行分析，探讨螺钉断裂及弯曲松动的原因。
临床资料
1992年3月～1997年12月，我院共收治脊柱胸腰段骨折患者109例。按照Denis分型[1]，压缩型骨折12例，爆裂型骨折67例，坐带型骨折8例，骨折脱位型22例。骨折节段:T115例，T1216例，L163例，L211例，L39例，L43例，间隔性骨折2例(分别为L1、L4和T10、L1)。本组病例均选择后路切开复位、椎弓根螺钉系统内固定术，内固定物为RF钉65套，AF钉21套，Dick钉11套，Steffee钢板13套。术中行单纯椎板减压40例，行椎体侧前方减压28例，未做减压41例。未做任何植骨的69例，横突间植骨的19例，经椎弓根向椎体塌陷区植骨的18例，椎板植骨3例。本组病例术后发生断钉、断杆或螺钉弯曲松动现象的23例，占总数的21%。其中1例为L1和L4的间隔性骨折，L1采用Dick钉固定，L4采用RF钉固定。
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这23例患者年龄16～48岁，平均30.4岁；男20例，女3例。骨折类型为爆裂型骨折20例(其中1例合并有L4压缩型骨折)，Chance骨折1例，骨折脱位型2例。骨折节段T122例，L111例(其中1例伴有L4骨折)，L27例，L32例，L41例。内固定物为:RF钉14套，AF钉5套，Dick钉3套，Steffee钢板2套。单一螺钉断裂者9例均为下位螺钉,其中间隔性骨折患者出现RF钉断裂、Dick钉弯曲。两枚螺钉断裂者4例，其中1例为两枚上位螺钉断裂，1例为两枚下位螺钉断裂，1例为左上、右下对角螺钉断裂，1例为左上、左下一侧螺钉断裂。三枚螺钉断裂者1例，为两枚下位螺钉和一枚上位螺钉断裂。共20枚(14例)螺钉断裂，其中RF钉17枚，AF钉2枚，Steffee钢板螺钉1枚。连接杆断裂3例，其中AF钉2例，RF钉1例。RF钉的断裂部位在上位螺钉固定螺母的下方，杆的上1/4处；AF钉的断裂部位在上位螺钉的固定孔处。螺钉弯曲或松动4例，其中Dick钉3例，Steffee钢板1例。螺母脱出、钉杆分离2例，AF钉、RF钉各1例。螺钉从上终板穿出1例，为RF钉。通过椎弓根向椎体塌陷区植骨2例，横突间植骨4例，椎板植骨1例，未做植骨16例。椎弓根螺钉均从椎弓根准确进入椎体，15例螺钉与椎体的上、下终板平行或基本平行，1例上位螺钉与椎体上终板呈20°角，钉尖位于上终板下，但未穿出上终板。
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大多数患者都是在取内固定物时发现螺钉断裂或弯曲松动的。时间为术后6个月～2年9个月，平均为术后1年7个月。多数断钉患者在取内固定物前有腰部疼痛等不适感。断钉的部位均位于椎弓根出口处，距螺钉根部8～12mm，距螺纹终止1～3圈处。23例中发生椎间盘退化的4例，均为患椎上方的椎间盘，与椎体上终板骨折塌陷位置一致，其特点为椎间隙明显变窄，且以椎体前缘变窄更为明显。患者的侧位X线片显示两椎体相接触，接触的上、下终板硬化；前屈位、后伸位、侧位X线片未见椎间不稳。
讨论
本组共发生椎弓根螺钉断裂或弯曲松动23例(共24个椎体)，分析原因有以下几种。
一、脊椎骨折节段未做植骨融合
椎间或横突间植骨融合是保持脊柱稳定和防止断钉的一个有效方法。但本组中16例未做任何植骨，其中6例还做了椎板或椎体侧前方减压，进一步降低了脊柱的稳定性。这是造成椎弓根螺钉断裂的主要原因。McCormack等[2]报告28例行椎弓根螺钉内固定并做横突间植骨的患者，术后仍有10例(35.7%)出现椎弓根螺钉的断裂。
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本组有7例虽做了植骨，但仍出现椎弓根螺钉断裂，究其原因是植骨融合的质量出现问题。因为横突间植骨的暴露面积相对较大，出血较多,加之横突周围有小关节突的关节囊、腱膜及肌肉等组织，所以做出一个好的横突间融合的骨床并不容易；而融合骨面的质量是横突间植骨融合成功与否的关键，差的融合骨面会造成融合失败。椎体间微动是断钉的又一原因。通过椎弓根向椎体内植骨仅仅填充了椎体复位后的空腔，但植骨愈合后并不能阻止椎弓根螺钉固定节段椎体间的活动。椎板植骨融合是几种后路胸腰椎融合术中效果最差的，不能有效地防止断钉的发生。有的患者在横突间植骨未完全融合就开始负重，而此时横突间植骨融合的愈合强度不足以抵抗负重后的椎间活动所带来的应力，这是造成部分患者椎弓根螺钉疲劳断裂或弯曲松动的原因。因此我们认为，横突间植骨融合早期并不能有效地防止断钉的发生。
二、椎弓根螺钉本身的设计缺陷
目前应用的椎弓根螺钉，螺纹的根径大多呈锥形，螺纹从钉尖向上逐渐变浅，相对螺纹的根径从下向上逐渐增粗，呈向下的锥形。这种设计克服了螺钉近端根径较细的缺点，提高了螺钉的强度，减少了断钉的发生[3]。以直径6mm的螺钉为例，其螺纹的根径从螺钉的尖端向上由5mm逐渐增至5.5mm，螺纹也变钝、增粗。较细的椎弓根螺钉，则采取缩短螺纹长度的方法，椎弓根处的螺钉只有螺杆，没有螺纹，以增强螺钉在椎弓根部位的强度。
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本组病例所应用的椎弓根螺钉螺纹的根径上下一致，均为5mm；螺钉的直径为6mm，整个螺钉螺纹的深度、宽度一致。由于椎弓根部位螺钉的螺纹根径相对较细，强度较差，所以固定过程中容易折断。这种螺钉设计方面的缺陷也是造成本组病例断钉较多的原因。
三、起撑开复位作用的螺钉负荷过大
用椎弓根螺钉固定脊椎骨折，最大的优点是既能起到固定作用又能起到复位作用。对大部分脊椎爆裂型骨折，通过脊柱过伸或器械撑开使椎管内和椎体前缘的骨折块复位或部分复位，在一定程度上缓解对神经的压迫，这已经被许多作者所证实[4,5]。椎弓根螺钉内固定系统的复位作用是利用脊柱的前、后纵韧带和椎间盘的纤维环的牵拉作用，使椎体前缘的骨块和向椎管内突出的骨块复位或部分复位，并使塌陷的椎体复位，恢复椎体原有的外形。此时要靠起撑开作用的椎弓根螺钉内固定系统来维持复位后的椎体。由于脊柱的前纵韧带和椎间盘前侧纤维环处于紧张状态，椎体间的间隙变宽，故脊柱上力的传导不通过患椎，而直接从患椎的上位椎体经过椎弓根螺钉内固定系统传至患椎的下位椎体，即身体负重时向下传导的力全部加载到椎弓根内固定系统上，而椎弓根螺钉上受力最大。虽然椎体的外形已恢复，但椎体中松质骨压缩的部分并没有得到复位，这也给以后椎间距离的变窄和脊柱后凸畸形的复发留下了隐患。
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我们采用新鲜尸体的脊柱胸腰段进行不同节段的过伸和过屈试验，以测量椎体间的活动度和椎体前缘间距的变化。每个个体测得的结果差异较大，平均腰椎活动度T12L1为7°,L1，2为8°,L2，3为10°,L3，4为10°,L4，5为15°。这一结果与Louis报告的椎体节段的活动度差异较大，他的结果是L1，2为11°,L2，3为12°,L3，4为18°,L4，5为24°。
同时我们测量了T12～L4椎体屈伸活动时椎间距离的变化值，T12L1为1.5mm(屈曲6mm,伸直7.5mm),L1，2为2.5mm(屈曲6.5mm,伸直9mm)，L2,3为5mm(屈曲7mm,伸直12mm)，L3,4为5.5mm(屈曲8mm，伸直13.5mm),L4,5为6.5mm(屈曲8.5mm,伸直15mm)。各节段椎体间的不同活动范围是造成椎弓根螺钉断裂的潜在势能。
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四、椎间盘退变造成椎间盘高度的丢失
本组许多患者均存在内置物取出后，损伤水平的椎间盘高度的丢失。其中4例断钉或螺钉弯曲患者的X线片显示，骨折椎体与上位椎体的椎间盘高度明显丢失，这是由于损伤后椎间盘退变造成的。Boeree等[6]发现经脊柱后路固定失败的患者往往是那些术前侧位X线片显示骨折椎体上方椎间盘明显变窄，术后X线片显示椎间盘增宽程度较大的患者。他首先提出骨折椎体上方椎间盘的完整性是维持骨折稳定性的一个重要因素的观点。这提示，对于那些有明显椎间盘损伤并有大量椎间盘组织嵌入骨折椎体的患者，不应首选经后路椎弓根螺钉内固定，因为大量的椎间盘组织嵌入骨折的椎体会影响椎体的愈合及其以后的负重。如果椎间盘未受损，就意味着椎体的损伤是骨性的，经后路牵引即可使椎体完全复位。愈后的椎间盘仍可以维持椎间的正常高度并具有负重功能。此外，临床证明，椎间盘高度的丢失可导致椎间距离缩短和脊柱后凸畸形的复发或加重。从侧位X线片上测量这4例患者后凸角丢失的角度为2°～7°，平均为4°，椎间距离较正常减少2～4mm。所以除了椎间的潜在活动势能外，椎间盘高度的丢失，也是造成内置物载荷加大的一个原因。对疑有椎间盘损伤的患者，增加椎体前、中柱的支撑是防止螺钉断裂和弯曲松动的有效方法。
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五、内置物取出过迟
由于椎弓根螺钉的断钉、断杆或弯曲松动大多数是在取钉时发现的，无法总结出真正的断钉时间。本组病例的平均取内置物时间为术后19个月。可以肯定螺钉断裂是在身体完全负重后发生的，故我们认为，脊柱胸腰段的椎弓根螺钉内固定系统仍需取出，并早取为宜。Dick[7]认为术后8～12个月取出内置物最佳，我们认为可根据患者的年龄、骨折类型及椎间植骨融合的质量而定。如通过骨结构的Chance骨折最早可提前至术后6个月取出内置物。
六、术后未佩戴支具或佩戴支具时间过短
脊柱胸腰段骨折的患者，术后应坚持佩戴支具至少4个月。它可以限制患者身体前屈，使应力始终通过脊柱的中柱向下传导，而不通过前柱传导，避免椎弓根螺钉过度承重。本组有8例患者术后佩戴支具2～4个月，其他患者术后2周拆线后即出院或转到其他医院，未能在我院医生的监督下合理佩戴支具,过早地将上身的重量加载到四枚椎弓根螺钉上。
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总之，对行椎弓根螺钉内固定的脊柱胸腰段骨折患者，应根据其具体情况行植骨融合，选择设计合理的椎弓根螺钉，对合并有椎间盘损伤的患者合理选择手术适应证，术后常规佩戴支具以减轻椎弓根螺钉所受的应力，尽早取出内置物，是防止椎弓根螺钉断裂及弯曲松动的有效方法。
参考文献
1，Denis F. The three column spine and its significance in the classification of acute thoracolumbar spine injuries. Spine, 1983, 8:817- 831.
2，McCormack T, Karaikovic E, Gaines RW. The load sharing classification of spine fracture. Spine,1994,19:1741- 1744.
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3，杨惠林,唐天驷,朱国良，等.胸腰椎骨折经椎弓根内固定治疗中的失误和并发症的分析. 中华骨科杂志，1996,16:356-358.
4，Krompinger WJ,Fredrickson BE, Mino DE, et al. Conservative treatment of fractures of the thoracic and lumbar spine.Orthop Clin North (Am), 1986, 17:161- 170.
5，McAfee PC, Bohlman HH. Complications following Harrington instrumentation for fractures of the thoracolumbar spine. J Bone Joint Surg(Am), 1985, 67: 672- 686.
6，Boeree NR, Harley J, Jackson RK, et al. Fixation of spinal fractures: can failure be predicted? British Scoliosis Society Annual Meeting, Bristol, 1994.58- 61.
7，Dick W. Internal fixation of thoracic and lumbar spine fracture. Toronto:Hans Huber Publishers, 1989. 109- 111.
(收稿日期:1999-12-10), http://www.100md.com
单位：北京积水潭医院创伤骨科 100035
关键词：胸椎；腰椎；内固定器；设备失效分析
中华骨科杂志000806
【摘要】目的探讨脊柱胸腰段骨折椎弓根螺钉系统内固定后，椎弓根螺钉断裂及弯曲松 动的原因。方法109例脊柱胸腰段骨折患者中有23例(24个椎体)发生椎弓根螺钉断裂及弯曲 松动。其中14例螺钉断裂(20枚螺钉)，2例螺母脱出、钉杆分离，4例螺钉弯曲或松动，3例 连接杆断裂，1例螺钉从上终板穿出。结果椎弓根螺钉内固定系统发生问题的原因有:(1) 骨折节段未做植骨融合或用于横突间融合的骨床质量较差以致融合不牢。(2)椎弓根螺钉 本身的设计缺陷。(3)起撑开复位作用的椎弓根螺钉系统负荷过大。(4)椎间盘退变造成 椎间盘高度的丢失。(5)内置物取出过迟。(6)术后未佩戴支具或佩戴支具时间过短。结 论术中有效地植骨融合，选择设计合理的椎弓根螺钉，对合并有椎间盘损伤的患者合理选择 手术适应证，尽早取出内置物以及术后常规佩戴支具能有效地防止椎弓根螺钉断裂及弯曲松 动等问题的发生。
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The analysis of postoperative breakage,bending and
loosening of pedicle screws in the treatment of spinal fractures of the thoracolumbar segments
ZHANG Guilin RONG Guowei DING Zhanyun et al
(Department of Orthopaedics ＆ Traumatology, Beijing Jishuitan Hospital, Beijing 100035,China)
【 Abstract】 Objective To investigate the causes of breakage, bending and loosening of pedicle screw systems in fixation of spinal fractures of the thoracolumbar segments. Methods Pedicle screw breakage, bending and loosening found in 23 out of 109 cases of fractures of the thoracolumbar segments were studied. The failures included screw breakage in 14( 20 screws) , dissociation of the rod in 2, breakage of the conjunction rod in 3, loosening and curving in 4 and penetrating the upper end plate in 1. Results The implants failure were resulted from: 1) bone graft was not used and the fusion was incomplete,2) deficiency of the pedicle screw design, 3)overloading of the pedicle screw,4)the degeneration of the intra vertebral disc leads to the loss of the vertebral body heights, 5) delayed implant removal, 6) no thoracolumbar protective brace had been adopted postoperatively. Conclusion Sound fusion by sucessful bone graft, use of rationally designed pedicle screws, correct indication selection,protective brace for postoperative rehabilitation and timely removal of the implant are valuable procedures for prevention of the implant failure.
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【 Key words】 Thoracic vertebrae; Lumbar vertebrae; Internal fixators; Equipment failure analysis
对脊柱胸腰段骨折采用椎弓根螺钉内固定系统治疗已十分普遍，该技术在我国已应用了十几年。它的疗效良好，但也出现了一些并发症，其中断钉及螺钉弯曲松动的问题不容忽视，几乎每位开展此类手术的医生都遇到过这样的问题。本文就23例(24个椎体)脊柱胸腰段骨折术后发生断钉、断杆、螺钉弯曲松动及钉杆脱出的病例进行分析，探讨螺钉断裂及弯曲松动的原因。
临床资料
1992年3月～1997年12月，我院共收治脊柱胸腰段骨折患者109例。按照Denis分型[1]，压缩型骨折12例，爆裂型骨折67例，坐带型骨折8例，骨折脱位型22例。骨折节段:T115例，T1216例，L163例，L211例，L39例，L43例，间隔性骨折2例(分别为L1、L4和T10、L1)。本组病例均选择后路切开复位、椎弓根螺钉系统内固定术，内固定物为RF钉65套，AF钉21套，Dick钉11套，Steffee钢板13套。术中行单纯椎板减压40例，行椎体侧前方减压28例，未做减压41例。未做任何植骨的69例，横突间植骨的19例，经椎弓根向椎体塌陷区植骨的18例，椎板植骨3例。本组病例术后发生断钉、断杆或螺钉弯曲松动现象的23例，占总数的21%。其中1例为L1和L4的间隔性骨折，L1采用Dick钉固定，L4采用RF钉固定。
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这23例患者年龄16～48岁，平均30.4岁；男20例，女3例。骨折类型为爆裂型骨折20例(其中1例合并有L4压缩型骨折)，Chance骨折1例，骨折脱位型2例。骨折节段T122例，L111例(其中1例伴有L4骨折)，L27例，L32例，L41例。内固定物为:RF钉14套，AF钉5套，Dick钉3套，Steffee钢板2套。单一螺钉断裂者9例均为下位螺钉,其中间隔性骨折患者出现RF钉断裂、Dick钉弯曲。两枚螺钉断裂者4例，其中1例为两枚上位螺钉断裂，1例为两枚下位螺钉断裂，1例为左上、右下对角螺钉断裂，1例为左上、左下一侧螺钉断裂。三枚螺钉断裂者1例，为两枚下位螺钉和一枚上位螺钉断裂。共20枚(14例)螺钉断裂，其中RF钉17枚，AF钉2枚，Steffee钢板螺钉1枚。连接杆断裂3例，其中AF钉2例，RF钉1例。RF钉的断裂部位在上位螺钉固定螺母的下方，杆的上1/4处；AF钉的断裂部位在上位螺钉的固定孔处。螺钉弯曲或松动4例，其中Dick钉3例，Steffee钢板1例。螺母脱出、钉杆分离2例，AF钉、RF钉各1例。螺钉从上终板穿出1例，为RF钉。通过椎弓根向椎体塌陷区植骨2例，横突间植骨4例，椎板植骨1例，未做植骨16例。椎弓根螺钉均从椎弓根准确进入椎体，15例螺钉与椎体的上、下终板平行或基本平行，1例上位螺钉与椎体上终板呈20°角，钉尖位于上终板下，但未穿出上终板。
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大多数患者都是在取内固定物时发现螺钉断裂或弯曲松动的。时间为术后6个月～2年9个月，平均为术后1年7个月。多数断钉患者在取内固定物前有腰部疼痛等不适感。断钉的部位均位于椎弓根出口处，距螺钉根部8～12mm，距螺纹终止1～3圈处。23例中发生椎间盘退化的4例，均为患椎上方的椎间盘，与椎体上终板骨折塌陷位置一致，其特点为椎间隙明显变窄，且以椎体前缘变窄更为明显。患者的侧位X线片显示两椎体相接触，接触的上、下终板硬化；前屈位、后伸位、侧位X线片未见椎间不稳。
讨论
本组共发生椎弓根螺钉断裂或弯曲松动23例(共24个椎体)，分析原因有以下几种。
一、脊椎骨折节段未做植骨融合
椎间或横突间植骨融合是保持脊柱稳定和防止断钉的一个有效方法。但本组中16例未做任何植骨，其中6例还做了椎板或椎体侧前方减压，进一步降低了脊柱的稳定性。这是造成椎弓根螺钉断裂的主要原因。McCormack等[2]报告28例行椎弓根螺钉内固定并做横突间植骨的患者，术后仍有10例(35.7%)出现椎弓根螺钉的断裂。
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本组有7例虽做了植骨，但仍出现椎弓根螺钉断裂，究其原因是植骨融合的质量出现问题。因为横突间植骨的暴露面积相对较大，出血较多,加之横突周围有小关节突的关节囊、腱膜及肌肉等组织，所以做出一个好的横突间融合的骨床并不容易；而融合骨面的质量是横突间植骨融合成功与否的关键，差的融合骨面会造成融合失败。椎体间微动是断钉的又一原因。通过椎弓根向椎体内植骨仅仅填充了椎体复位后的空腔，但植骨愈合后并不能阻止椎弓根螺钉固定节段椎体间的活动。椎板植骨融合是几种后路胸腰椎融合术中效果最差的，不能有效地防止断钉的发生。有的患者在横突间植骨未完全融合就开始负重，而此时横突间植骨融合的愈合强度不足以抵抗负重后的椎间活动所带来的应力，这是造成部分患者椎弓根螺钉疲劳断裂或弯曲松动的原因。因此我们认为，横突间植骨融合早期并不能有效地防止断钉的发生。
二、椎弓根螺钉本身的设计缺陷
目前应用的椎弓根螺钉，螺纹的根径大多呈锥形，螺纹从钉尖向上逐渐变浅，相对螺纹的根径从下向上逐渐增粗，呈向下的锥形。这种设计克服了螺钉近端根径较细的缺点，提高了螺钉的强度，减少了断钉的发生[3]。以直径6mm的螺钉为例，其螺纹的根径从螺钉的尖端向上由5mm逐渐增至5.5mm，螺纹也变钝、增粗。较细的椎弓根螺钉，则采取缩短螺纹长度的方法，椎弓根处的螺钉只有螺杆，没有螺纹，以增强螺钉在椎弓根部位的强度。
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本组病例所应用的椎弓根螺钉螺纹的根径上下一致，均为5mm；螺钉的直径为6mm，整个螺钉螺纹的深度、宽度一致。由于椎弓根部位螺钉的螺纹根径相对较细，强度较差，所以固定过程中容易折断。这种螺钉设计方面的缺陷也是造成本组病例断钉较多的原因。
三、起撑开复位作用的螺钉负荷过大
用椎弓根螺钉固定脊椎骨折，最大的优点是既能起到固定作用又能起到复位作用。对大部分脊椎爆裂型骨折，通过脊柱过伸或器械撑开使椎管内和椎体前缘的骨折块复位或部分复位，在一定程度上缓解对神经的压迫，这已经被许多作者所证实[4,5]。椎弓根螺钉内固定系统的复位作用是利用脊柱的前、后纵韧带和椎间盘的纤维环的牵拉作用，使椎体前缘的骨块和向椎管内突出的骨块复位或部分复位，并使塌陷的椎体复位，恢复椎体原有的外形。此时要靠起撑开作用的椎弓根螺钉内固定系统来维持复位后的椎体。由于脊柱的前纵韧带和椎间盘前侧纤维环处于紧张状态，椎体间的间隙变宽，故脊柱上力的传导不通过患椎，而直接从患椎的上位椎体经过椎弓根螺钉内固定系统传至患椎的下位椎体，即身体负重时向下传导的力全部加载到椎弓根内固定系统上，而椎弓根螺钉上受力最大。虽然椎体的外形已恢复，但椎体中松质骨压缩的部分并没有得到复位，这也给以后椎间距离的变窄和脊柱后凸畸形的复发留下了隐患。
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我们采用新鲜尸体的脊柱胸腰段进行不同节段的过伸和过屈试验，以测量椎体间的活动度和椎体前缘间距的变化。每个个体测得的结果差异较大，平均腰椎活动度T12L1为7°,L1，2为8°,L2，3为10°,L3，4为10°,L4，5为15°。这一结果与Louis报告的椎体节段的活动度差异较大，他的结果是L1，2为11°,L2，3为12°,L3，4为18°,L4，5为24°。
同时我们测量了T12～L4椎体屈伸活动时椎间距离的变化值，T12L1为1.5mm(屈曲6mm,伸直7.5mm),L1，2为2.5mm(屈曲6.5mm,伸直9mm)，L2,3为5mm(屈曲7mm,伸直12mm)，L3,4为5.5mm(屈曲8mm，伸直13.5mm),L4,5为6.5mm(屈曲8.5mm,伸直15mm)。各节段椎体间的不同活动范围是造成椎弓根螺钉断裂的潜在势能。
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四、椎间盘退变造成椎间盘高度的丢失
本组许多患者均存在内置物取出后，损伤水平的椎间盘高度的丢失。其中4例断钉或螺钉弯曲患者的X线片显示，骨折椎体与上位椎体的椎间盘高度明显丢失，这是由于损伤后椎间盘退变造成的。Boeree等[6]发现经脊柱后路固定失败的患者往往是那些术前侧位X线片显示骨折椎体上方椎间盘明显变窄，术后X线片显示椎间盘增宽程度较大的患者。他首先提出骨折椎体上方椎间盘的完整性是维持骨折稳定性的一个重要因素的观点。这提示，对于那些有明显椎间盘损伤并有大量椎间盘组织嵌入骨折椎体的患者，不应首选经后路椎弓根螺钉内固定，因为大量的椎间盘组织嵌入骨折的椎体会影响椎体的愈合及其以后的负重。如果椎间盘未受损，就意味着椎体的损伤是骨性的，经后路牵引即可使椎体完全复位。愈后的椎间盘仍可以维持椎间的正常高度并具有负重功能。此外，临床证明，椎间盘高度的丢失可导致椎间距离缩短和脊柱后凸畸形的复发或加重。从侧位X线片上测量这4例患者后凸角丢失的角度为2°～7°，平均为4°，椎间距离较正常减少2～4mm。所以除了椎间的潜在活动势能外，椎间盘高度的丢失，也是造成内置物载荷加大的一个原因。对疑有椎间盘损伤的患者，增加椎体前、中柱的支撑是防止螺钉断裂和弯曲松动的有效方法。
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五、内置物取出过迟
由于椎弓根螺钉的断钉、断杆或弯曲松动大多数是在取钉时发现的，无法总结出真正的断钉时间。本组病例的平均取内置物时间为术后19个月。可以肯定螺钉断裂是在身体完全负重后发生的，故我们认为，脊柱胸腰段的椎弓根螺钉内固定系统仍需取出，并早取为宜。Dick[7]认为术后8～12个月取出内置物最佳，我们认为可根据患者的年龄、骨折类型及椎间植骨融合的质量而定。如通过骨结构的Chance骨折最早可提前至术后6个月取出内置物。
六、术后未佩戴支具或佩戴支具时间过短
脊柱胸腰段骨折的患者，术后应坚持佩戴支具至少4个月。它可以限制患者身体前屈，使应力始终通过脊柱的中柱向下传导，而不通过前柱传导，避免椎弓根螺钉过度承重。本组有8例患者术后佩戴支具2～4个月，其他患者术后2周拆线后即出院或转到其他医院，未能在我院医生的监督下合理佩戴支具,过早地将上身的重量加载到四枚椎弓根螺钉上。
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总之，对行椎弓根螺钉内固定的脊柱胸腰段骨折患者，应根据其具体情况行植骨融合，选择设计合理的椎弓根螺钉，对合并有椎间盘损伤的患者合理选择手术适应证，术后常规佩戴支具以减轻椎弓根螺钉所受的应力，尽早取出内置物，是防止椎弓根螺钉断裂及弯曲松动的有效方法。
参考文献
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6，Boeree NR, Harley J, Jackson RK, et al. Fixation of spinal fractures: can failure be predicted? British Scoliosis Society Annual Meeting, Bristol, 1994.58- 61.
7，Dick W. Internal fixation of thoracic and lumbar spine fracture. Toronto:Hans Huber Publishers, 1989. 109- 111.
(收稿日期:1999-12-10), http://www.100md.com