陈赞：后路寰枢椎关节间撑开复位融合技术（PFDF）

摘要：自从1937年Gallie首次报道采用后路椎板绑扎技术对寰枢椎脱位患者进行后路复位融合后，近100年的时间里，国内外学者不断努力改进手术技术以改善寰枢椎脱位患者的疗效，降低外科治疗的并发症。1994年Goel报道后路寰枢椎螺钉内固定技术，1999年Abumi报

自从1937年Gallie首次报道采用后路椎板绑扎技术对寰枢椎脱位患者进行后路复位融合后，近100年的时间里，国内外学者不断努力改进手术技术以改善寰枢椎脱位患者的疗效，降低外科治疗的并发症。1994年Goel报道后路寰枢椎螺钉内固定技术，1999年Abumi报道后路枕颈复位技术，2004年Goel进一步报道后路关节间松解融合技术，在此基础上，Chandra等进一步对后路松解技术进行了改进。

国内学者在寰枢椎脱位领域同样做出了很多开创性的工作，2001年王超教授开始采用前路松解后路复位融合技术治疗难复性寰枢椎脱位，并在2013年基于904例大宗病例分析报道了北医三院寰枢椎脱位分型和相应的治疗策略，将寰枢椎脱位的复位率提高至98.7%，骨性融合率提高至99.4%。2002年尹庆水教授开创了TARP技术，从前路进行寰枢椎固定融合，应用于很多严重脱位的患者取得了令人惊叹的疗效。2005年菅凤增教授开始尝试采用单一后路技术提高寰枢椎脱位复位率，力图降低前路手术给患者带来的不适和相关并发症发生率。

前辈们的努力不断加深的我们对寰枢椎脱位的认识，寰枢椎脱位的手术技术不断完善。在前辈们工作的基础上，2017年我开始尝试在显微镜下对寰枢椎侧方关节进行松解，并于同年首次在寰枢椎脱位翻修手术中通过后路关节间松解成功复位了寰枢椎脱位，并在关节间隙植入融合器。手术的成功明确了我努力的方向，我将这一技术命名为“后路关节间撑开复位融合技术（Posterior Facet Distraction and Fusion technique, PFDF）”，并进一步设计开发了后路寰枢椎侧方关节的松解工具和寰枢椎侧方关节专用融合器，命名为《宣武枕颈复位内固定系统》。

在以往的6年时间里，宣武医院单中心初步统计寰枢椎脱位患者PFDF术后即刻复位率为94%，术后1年骨性融合率100%，轻微并发症发生率3%。PFDF技术大幅提高寰枢椎脱位后路手术复位率，术后骨性融合率，同时降低了并发症的发生率。PFDF技术的成功不但意味着手术技术的进步，也让我们对颅颈交界区畸形的发病机制有了进一步的认识，同时也让我们对以往的寰枢椎脱位治疗策略进一步完善。

目前PFDF技术已经在国内很多医院开展，得到了同道们的认可。PFDF技术在操作过程中有特殊的难点和风险，并且此技术也有一定的局限性。术前适应证的选择，颅颈交界区畸形个性化的评估，术中操作技术要领和细节的把握是成功实施PFDF技术的关键。我将以往6年应用PFDF技术治疗寰枢椎脱位的经验集结成册，希望更多的同道了解并掌握PFDF技术，惠及广大的寰枢椎脱位患者，让他们摆脱疾病的折磨。我的学术水平有限，书难免有偏颇之处，敬请各位同道斧正。以下为精彩章节推荐，敬请阅读。

1、寰枢椎关节畸形

寰枢椎由3个关节构成：正中寰齿关节，两侧侧方关节。大多数寰枢椎脱位患者，特别是颅底凹陷合并的寰枢椎脱位患者，寰枢椎关节存在严重畸形，畸形的关节突发生严重的绞锁（图1），这导致寰枢椎脱位复位具有很大难度[1, 2]。

图1：寰枢椎脱位患者，寰椎侧方关节绞锁，阻碍寰枢椎脱位复位。

2、枕颈交界区张力带

枕颈交界区由发达的韧带和肌肉连接，这些韧带和肌肉对于保持枕颈交界区的稳定性具有重要作用，但也给寰枢椎脱位复位带来巨大阻碍。其中由齿状突尖韧带、翼状韧带、关节囊、头长肌、颈长肌构成的寰枢椎前方张力带是阻碍寰枢椎脱位复位的主要因素。

特别是颅底凹陷合并寰枢椎脱位的患者，复位颅底凹陷需要纵向分离寰枢椎，使枢椎整体向尾侧移位，寰枢椎之间的张力带给复位带来很大的阻碍。因此松解寰枢椎前方张力带是复位寰枢椎脱位的关键[3, 4]。

3、骨性融合

部分病史时间较长的寰枢椎脱位患者，寰枢椎两侧侧方关节和中央的寰齿关节之间可形成骨性融合。经历过后路手术的患者，在寰椎后弓和枢椎椎板之间因植骨也可形成大量骨痂。通常认为存在骨性融合的病例，均为不可复性寰枢椎脱位，只能进行齿状突切除，缓解患者的症状[4]。但随着寰枢椎松解复位技术的不断提高和改进，很多骨性融合的寰枢椎脱位病例亦可通过术中松解，实施复位[5]。

寰枢椎脱位的治疗经历了从后路减压，前路减压，最终到复位融合的漫长演化过程，复位融合技术又可以分为后路松解复位融合技术，前路松解+后路复位融合技术，前路松解复位融合技术等，各种技术各有优缺点。寰枢椎脱位病因各异，病理解剖复杂，目前尚无一种技术可以彻底治愈所有寰枢椎脱位患者。

2017年我们在前人理论技术的基础上，通过有限元研究发现颅颈交界区畸形复位的核心问题是松解由齿状突尖韧带、翼状韧带、头长肌和颈长肌构成的寰枢椎前方的张力带。寰枢椎前方张力带被有效松解后，寰枢椎可以纵行分离，则寰枢椎在各个方向的脱位均可得到有效复位。2017年我们对已有技术进行改进，完善了后路寰枢椎关节间撑开融合技术（Posterior Facet Distraction and Fusion, PFDF）以复位颅底凹陷以及寰枢椎脱位，并设计了专用的手术工具和内固定系统。

通过后路关节间撑开可以有效松解寰枢椎前方张力带，使寰枢椎侧方关节纵向分离，复位颅底凹陷和寰枢椎脱位。在寰枢椎关节间隙植入高度适宜的关节间融合器，通过融合器的支撑使寰枢椎关节纵向分离后保持稳定。而后以关节间融合器为支点，通过后路内固定系统进行悬臂操作，可以进一步复位寰枢椎水平脱位（图2）。PFDF技术大幅度提高了寰枢椎脱位后路手术的复位率，简化了寰枢椎脱位复位手术技术，降低了手术难度，提高了手术的安全性[6, 7]。

图2：后路关节间撑开复位融合（PFDF）技术。

1、技术核心理念

通过在寰枢椎关节间进行撑开，达到松解前方张力带，使寰枢椎关节纵行分离，解除寰枢椎关节绞锁。然后在纵行分离的关节间隙内植入融合器，使关节间隙保持稳定（图3）。

图3：寰枢椎侧方关节撑开示意图，通过在寰枢椎关节间隙内进行撑开，可以松解寰枢椎前方张力带（箭头所示），然后在关节间隙植入融合器，保持寰枢椎关节的稳定性，并促进寰枢椎关节间形成骨性融合。

2、PFDF相关手术工具——宣武枕颈复位内固定系统的设计

2.1 颅底凹陷寰枢椎脱位（BI-AAD）患者寰枢椎关节形态学测量

2017年我们收集我院2015年11月至2016年4月间收治的28例颅底凹陷合并寰枢椎脱位患者设为实验组，及25例正常人设为对照组。收集所有研究对象的的临床资料及颅颈薄层CT扫描数据，通过RadiAnt DICOM Viewer（32-bit）软件测量两组对象的寰枢侧块关节冠状位及矢状位的最长径、寰齿间隙、侧方关节倾角、钱氏线、颅颈角，再通过SPSS 17.0软件比较两组数据的统计学差异。分析并设计出满足BI-AAD患者的寰枢侧块关节融合器。

数据分析结果表明，两组研究对象左右两侧关节相关数据均无显著差异（P＞0.05），因此将两组对象的左右两侧数据合并进行研究；实验组寰枢椎侧方关节矢状径、冠状径、寰齿间距均显著小于对照组（P＜0.001）；实验组寰枢椎侧方关节矢状面关节倾角、颅颈角均显著大于对照组（P＜0.001）。以BI-AAD患者寰枢椎侧方关节测量数据为根据设计适用于BI-AAD患者的寰枢侧方关节间的关节间隙松解工具及融合器。

表1 正常人与BI-AAD患者寰枢椎侧方关节各径对比

依据BI-AAD患者寰枢椎侧方关节各径线数据我们设计了PFDF专用寰枢椎侧方关节松解工具和融合器。

2.2 BI-AAD患者寰枢椎关节间融合器的设计

整体外观设计：融合器整体外观设计为长方形，为了便于融合器的放置，融合器前方设计为子弹头形态。为了避免融合器移位，在融合器中部设计了齿状凸起，增加融合器在关节间隙内的摩擦力。为了透视观察融合器的位置，在融合器头端和中点添加钛金属丝标记线。

融合器尺寸设计：融合器长度为患者关节面全长，将融合器放置在关节间隙内，术中在进行悬臂操作技术操作时可以起到支点的作用，复位寰枢椎水平脱位。融合器的长度设计为关节面矢状径长度，为了纠正寰枢椎关节后凸畸形，恢复生理前凸，融合器设计为前高后低，前凸的度数分为0°、10°和20°。融合器的宽度设计为9mm，融合器的长度设计为15mm和18mm两个型号。根据颅底凹陷程度，将融合器后缘的高度设计为5～12mm，以1mm为间距，共8个型号。

关节撑开松解工具设计：关节撑开器设计采用钝刃，插入关节间隙后，通过旋转、撬拨松解撑开寰枢椎侧方关节，松解寰枢椎前方张力带。撑开器长度为30mm，厚度为2mm，宽度6～9mm，间隔1mm。

3、手术体位

手术采用俯卧位，手术过程中持续1/6体重的重量进行颅骨牵引，对关节间撑开有辅助作用。但要注意颅骨牵引弓放置的位置，在外耳孔上方2cm处，不应偏向后方，以免牵引力在颅颈交界区形成旋前分力，导致寰枢椎脱位加重，加重脊髓腹侧压迫。

4、手术切口和显露范围

手术采用后正中直切口，分离头夹肌和颈夹肌，显露枕外隆凸至枢椎棘突下缘，两侧至枢椎横突孔外缘（图4）。

图4：手术采用后正中入路，显露枕外隆凸至枢椎棘突下缘，两侧至枢椎横突孔。

5、关节间隙探查

用锐性剥离子沿枢椎椎弓峡部进行骨膜下分离，将C2神经根向上抬起，探查寰枢椎关节面后缘，然后将剥离子插入寰枢椎关节间隙，探查关节间隙。将宽度为2mm的小骨凿插入关节间隙，旋转骨凿，锐性刮除关节面软骨，暴露关节面皮质骨，以便进行关节间撑开。

6、关节间撑开

将不同宽度（4mm-9mm）的关节间撑开器（图5），按着从窄到宽的顺序逐级插入关节间隙，撑开器完全插入关节间隙后，其头端可以穿过寰枢椎关节突前方关节囊，到达颈长肌。可以采用撬拨和旋转两种方式对关节进行松解。关节间撑开过程应循序渐进，不可用力过大，可能造成关节面骨折塌陷，而导致手术难以继续进行。

图5：各型号关节间撑开工具（宽度4mm-9mm）。

由于在枢椎齿状突尖韧带、翼状韧带位于寰枢椎前方中央区域，被硬脊膜囊遮挡，无法直接松解，但可以通过将两侧关节间隙同步向下方撑开，松解这些位于寰枢椎前方中央区域的张力性结构。方法是首先撑开一侧关节间隙，在关节间隙内放置融合器试模，保持关节间隙撑开状态，然后在对侧关节间隙内插入撑开器进行撑开操作（图6），这样就可以松解寰枢椎前方中央区域的张力带，使寰枢椎关节间隙纵向分离，枢椎整体向尾侧移动。

图6：用关节间撑开工具和融合器试模对两侧关节间隙进行同步撑开，已松解位于寰枢椎前方中央区域的张力结构。

7、术中静脉丛出血的处理

在颈2神经根和椎动脉周围有发达的静脉丛，这些静脉丛与椎管内的静脉丛相互交通，在进行关节间撑开过程中，静脉丛撕裂，出血常常非常凶猛，导致术野模糊，手术操作难以进行，增加神经损伤、置钉失误等并发症的发生。这些静脉丛只有菲薄的管壁，缺乏肌层和弹力层，管径宽大，而且由于静脉丛贴近骨面，很难用双极电凝闭合静脉丛破裂口。

在显露寰枢椎关节时沿着枢椎椎弓峡部进行骨膜下锐性分离，可以避免静脉丛破裂出血。一旦静脉丛受到牵拉破裂出血，最有效的处理方法是在显微镜下，辨别静脉丛破裂口的位置，把小块的明胶海绵填塞入静脉丛破裂口（图7），这样就可以快速有效地止住静脉丛的出血。

图7：用小块明胶海绵从静脉丛破裂口进行静脉丛填塞，可以有效止血。

8、术中椎动脉保护

颅颈交界区骨性结构畸形常常伴有椎动脉走行异常，特别是寰枕融合畸形。当寰枕融合畸形发生时，寰椎后弓、两侧侧块、横突与枕骨融合消失，导致椎动脉V3段穿过枢椎横突孔后便失去了寰椎横突孔和寰椎后弓等骨性结构的引导，进而出现走行异常，椎动脉直接向内侧跨过枢椎椎弓峡部进入椎管。椎动脉V3段走行异常会遮挡寰枢椎关节面的后方（图8），增加了从后路在进行寰枢椎关节间操作和寰枢椎椎弓根置钉过程中损伤椎动脉的风险。

此外椎动脉的常见畸形还有椎动脉发育不良、甚至缺如。这导致优势椎动脉损伤后，发生致命性基底动脉缺血的风险增加，因此保护椎动脉是关节间撑开融合技术中的关键环节。

图8：A：患者术前CTA三维重建可见两侧椎动脉走行异常，左侧椎动脉遮挡关节面，右侧椎动脉走行于枢椎椎弓根内侧；B：术后CTA三维重建可见左侧椎动脉闭塞。

PFDF术中避免椎动脉损伤要点：

术前评估

术前常规进行头颈部CTA扫描，应用计算机软件（推荐应用RadiAnt DICOM Viewer, Medixant Co.）对CTA Dicom数据进行三维重建详细观察颅颈交界区骨性结构畸形和椎动脉走行，制定手术方案，评估椎动脉损伤的风险。

椎动脉分型及手术策略

根据进行关节间操作时损伤椎动脉的危险程度，将椎动脉走行分为3种类型：低风险型，高风险型，禁忌型低风险型椎动脉：椎动脉走行不遮挡寰枢椎关节面，进行关节间操作损伤椎动脉的风险较低，此类患者通常没有寰枕融合，或寰枕融合不完全，寰椎保留横突孔结构，椎动脉受到寰椎横突孔的引导，走行路径正常，没有遮挡寰枢椎关节面（图9）。

对于此类椎动脉走行的患者，可以安全实施关节间撑开融合操作，手术中损伤椎动脉的风险较低。

图9：寰枢椎脱位患者头颈CTA三维重建显示两侧椎动脉走行正常，未遮挡寰枢椎关节面。

高风险型椎动脉：椎动脉走行遮挡寰枢椎关节面，在进行寰枢椎关节间撑开操作过程中，损伤椎动脉的风险较高。并进一步分为Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型危险型椎动脉。

Ⅰ型高风险型椎动脉指患者一侧椎动脉走行异常，手术中损伤几率较高，但对侧椎动脉走行、管径正常，手术中损伤几率较低。手术中高风险椎动脉发生损伤，对侧低风险椎动脉可以代偿基底动脉血运，患者发生后循环缺血的风险较低（图10）。

Ⅱ型高风险型椎动脉，指两侧椎动脉皆为高风险型椎动脉，由于两侧椎动脉均走行异常，因此术中均存在较高损伤风险，如两侧椎动脉同时被损伤，患者可能发生后循环缺血（图11）。

Ⅲ型高风险型椎动脉，指患者一侧椎动脉为高风险性椎动脉，而对侧椎动脉退化或缺如，一旦高风险型椎动脉损伤，对侧椎动脉无法代偿基底动脉血供，可引发致命性基底动脉缺血（图12）

对于高风险型椎动脉，我们采用的治疗策略是将椎动脉向头侧抬起。显露寰枢椎关节后缘后，将关节间撑开器完全插入关节，如此，在旋转撑开器对关节间隙进行撑开的过程中，与椎动脉接触的是撑开器柱状的连接杆，避免对椎动脉造成卡压和切割，降低椎动脉损伤的风险（图13）。

图10：Ⅰ型高风险型椎动脉，患者左侧椎动脉走行遮挡寰枢椎关节面，手术过程中存在受损伤危险，右侧椎动脉走行正常，不遮挡寰枢椎关节面，损伤风险较小。因此当手术过程中左侧椎动脉受到损伤，右侧椎动脉可代偿，后循环缺血危险较小。

图11：Ⅱ型高风险性椎动脉，患者头颈CTA三维重建可见双侧椎动脉走行均异常，遮挡寰枢椎关节面，手术过程中均存在损伤可能。如双侧椎动脉同时受损，将导致后循环缺血。

图12：Ⅲ型高风险椎动脉，患者头颈CTA三维重建，可见患者左侧椎动脉走行异常遮挡关节面，右侧椎动脉缺如，如果手术过程中损伤患者左侧椎动脉将导致患者发生致命性后循环缺血。

图13：手术中可以沿骨膜将椎动脉连同其周围的C2神经根和结缔组织膜一起向上推开，显露寰枢椎关节间隙，并进行关节间撑开操作。

禁忌型椎动脉：椎动脉穿行于寰枢椎关节面，进行寰枢椎关节间操作必然损伤椎动脉（图14）。这种椎动脉走行方式在关节间操作过程中尚无有效办法避开，因此是关节间撑开操作的禁忌证。

图14：A：禁忌型椎动脉，患者CTA矢状位重建可见右侧椎动脉走行于寰枢椎关节面之间；B：进行关节松解并植入融合器；C：术后CTA可将右侧椎动脉闭塞。

9、关节间撑开过程中关节面的保护

通过关节间撑开可以有效松解寰枢椎前方的张力带。术中应用1/6体重颅骨牵引可以使寰枢椎关节间隙轻微张开，这对探查关节间隙走行方向，将撑开器插入关节间隙有一定帮助。

探查关节间隙后，首先要用小骨凿去除关节面软骨，显露骨性关节面，然后将关节间撑开器插入关节间隙。关节间撑开器的长度是根据患者寰枢椎关节的形态学研究设计的，完全插入关节间隙，其头端可以将关节前方关节囊切开，并松解前方头长肌和颈长肌，这有助于松解前方张力带。撑开器完全插入关节间隙后，只有后方的柱形连接杆与椎动脉和颈2神经根接触，在旋转撑开器的过程中可以避免对椎动脉和颈2神经根的刺激。

寰枢椎前方的张力带非常坚韧，需要在关节间施加很大的撑开力才能将前方的张力带撑开。在撑开过程中，暴力操作将导致骨性关节面发生骨折，塌陷。

枢椎关节面一旦发生塌陷，将导致关节面无法继续承担撑开力，而且塌陷的关节面将压迫位于其下方的椎动脉，导致椎动脉损伤。因此，在撑开过程中保证骨性关节面的完整是手术成功的关键。为此，关节撑开器的边缘被设计为圆钝形状，以减轻在旋转撑开器时，其边缘对上下关节骨性关节面的切割作用，防止关节面损伤（图13）。在关节撑开过程中，首先用撑开器在关节间进行上下方向的撬拨可以初步松解关节面，这时撑开器的上下表面与关节面的接触面积很大，避免在关节面上压力集中。当关节间隙松动后，开始缓慢旋转撑开器，将关节间隙撑开。这一过程行循序渐进，并观察骨性关节面的变化。应用这种关节间撑开器，在一些高龄伴有骨质疏松的患者，也顺利完成了关节间撑开的操作。

与以往技术相比，关节间撑开融合技术具有一下特点：

1、更高的复位率

通过关节间撑开可以有效松解寰枢椎之间的张力带，解除关节绞锁，提高后路单一手术入路寰枢椎脱位的复位率。减少前路减压或松解的使用率，减少患者手术的创伤，降低患者手术并发症的发生率。

2、更稳定的复位效果

以往复位颅底凹陷寰枢椎脱位后，两侧寰枢椎关节处于分离的状态，完全靠后路内固定系统承受寰枢椎之间的应力，在形成坚强骨性融合之前，常常发生内固定系统松动或断裂，复位丢失的情况。在两侧寰枢椎关节间植入融合器后，关节间融合器可以在术后有效分散后路内固定系统承受的应力，提高寰枢椎脱位或颅底凹陷症患者寰枢椎复位后的稳定性。

3、更高的融合率

目前下颈椎和胸腰椎融合术大多采用椎间融合术，即切除椎间隙的间盘，并在椎间隙内进行植骨融合，脊柱的融合率大幅度提高，这是因为椎间植骨融合术符合Wolff定律，即机械应力与骨组织之间存在生理平衡，当应力增大时，成骨细胞活跃，引起骨质增生，提高骨性融合率。因此椎间植骨融合被公认为脊柱融合的“金标准”。

寰枢椎结构较为特殊，在寰枢椎之间不存在椎间隙的结构，寰枢椎之间应力的传递是通过寰枢椎两侧的关节突。因此在寰枢椎两侧关节间隙内植骨的效果类似在下颈椎或胸腰椎采用的椎间隙植骨，当患者直立时，寰椎向下方传导的压应力会直接作用在两侧寰枢椎关节间隙的植骨，促进植骨沿着应力的方向成骨，使寰枢椎关节间形成坚强的骨性融合。我们的回顾性研究报道采用PFDF技术进行寰枢椎脱位复位后，融合率达到100%[6]。

由于较以往技术具有更高的复位率、更稳定的复位效果和更高的骨性融合率，关节间撑开融合技术将成为治疗寰枢椎脱位和颅底凹陷症的“金标准”。

参考文献