经皮经椎弓根经椎间盘斜向腰椎螺钉内固定术联合内镜下微创椎间融合术的可行性研究

Lumbar degenerative disease is a worldwide health burden, and lumbar interbody fusion is the “Golden Standard” technique for these patients. However, the traditional open surgery has its disadvantages of serious trauma and complications, which cause the fears of patients. Minimally invasive lumbar fusion surgery has advantages of less trauma , less pain , quicker recovery , and less complications, but the minimally invasive surgery based on the pedicle screw fixation has its limitation. Transpedicular transdiscal oblique lumbar screw fixation can stable the two-segment with only two screws, and can be introduced percutaneously, however, the feasibility of combine percutaneous transpedicular transdiscal lumbar screw fixation with endoscopic interbody fusion, and how to design the surgical procedure is still needed further more research. In this study, we use the simulated screw trajectory on three dimensional images, study the screw trajectory on cadaveric specimen, design the matched interbody spacer, then use the finite element analysis and vitro biomechanical study to design and verify the two novel minimally invasive spinal techniques: “Combine percutaneous transpedicular transdiscal lumbar screw fixation with endoscopic lateral interbody spacer implantation” and “Combine percutaneous transpedicular transdiscal lumbar screw fixation with endoscopic transforaminal interbody spacer implantation”, the results of our research will provide the theoretical support for them to apply in clinic.

腰椎退行性疾病在临床上十分常见，腰椎椎间融合术是目前治疗腰椎退行性疾病的“金标准”。但传统的开放手术，创伤较大，并发症较多，为患者所畏惧； 微创融合技术手术具有创伤小、痛苦轻、恢复快、疗效可靠、并发症少等多种优点，但基于后路椎弓根钉棒系统的改良微创术式微创程度有限。经椎弓根经椎间盘斜向腰椎内固定术可以在后路经皮条件下置入，只需两枚螺钉，即经济又微创，但经皮经椎弓根经椎间盘斜向腰椎螺钉内固定术联合内镜下微创椎间融合术是否可行？手术方式如何设计？等一系列问题有待进一步研究。本项目拟通过三维重建模拟置钉、腰椎尸体标本实验置钉，设计配套椎间融合器及有限元分析和体外生物力学实验，设计和验证两种全新的微创技术：“经皮经椎弓根经椎间盘斜向腰椎内固定术+内镜下侧方入路椎间融合器置入术”和“经皮经椎弓根经椎间盘斜向腰椎内固定术+内镜下经椎间孔入路椎间融合器置入术”，为进一步临床应用提供基础理论支持。

腰椎退行性疾病在临床上十分常见，腰椎椎间融合术是目前治疗腰椎退行性疾病的“金标准”。但传统的开放手术，创伤较大，并发症较多； 微创融合技术手术具有创伤小、痛苦轻、恢复快、疗效可靠、并发症少等多种优点，但基于后路椎弓根钉棒系统的改良微创术式微创程度有限。经椎弓根经椎间盘斜向腰椎内固定术可以在后路经皮条件下置入，只需两枚螺钉，即经济又微创，但经皮经椎弓根经椎间盘斜向腰椎螺钉内固定术联合内镜下微创椎间融合术是否可行？手术方式如何设计？我们发现不同节段置钉的理想螺钉置入点：1）行L1/2, L2/3, L3/4斜向螺钉内固定时，以上关节突中垂线和横突下缘的交点为螺钉置入点。2）行L4/5 螺钉固定时，因为理想置入点被L5下关节突位置占据，我们通过磨除部分L5下关节突骨质，暴露理想置入点。3）行L5/S1螺钉时，以位于骶1后孔水平和骶1上关节突外缘交点处为理想的螺钉置入点。有限元分析发现TPTD+LLIF和TPTD+TLIF在前屈、后伸、左右侧屈、左右轴向旋转等不同方向的活动度均明显下降，和BPS+LLIF及BPS+TLIF对比，在前屈、后伸、左右侧屈稍大，左右轴向旋转上稍小，总体相当。体外尸体标本生物力学分析发现：TPTD+LLIF和TPTD+TLIF在前屈、后伸、左右侧屈、左右轴向旋转等不同方向的活动度均较完整标本明显下降，内固定移除后，活动度变为完整标本的200%-300%。总体上BPS+LLIF及BPS+TLIF对比固定稍优于TPTD螺钉，但差别不大。三维打印模型中置钉后左右α1角分别是48.39±4.65和48.87±4.51度，而CATIA软件中的理想螺钉通道左右α角分别是49.43±4.84和48.46±4.33度，两者对比无明显统计学差异；三维打印模型中置钉后左右β1角分别是25.04±7.83和25.43±7.67度，CATIA软件中的理想螺钉通道左右β角分别是24.15±8.47和25.26±7.42度，两者对比无明显统计学差异。最终，本研究从影像、解剖、配套融合器设计，尸体模拟手术，有限元分析、体外生物力学实验室、3D打印导板指导置钉等方面验证了两种不同的经皮经椎弓根经椎间盘斜向腰椎螺钉内固定术联合内镜下微创椎间融合手术方式的可行性研究。为进一步临床应用提供基础理论支持。