第三节　脊柱柱的理论及分型

一、早期脊柱骨折分型研究

1929年德国学者Böhler首先制定出胸腰椎骨折的分型系统，并将其分为5型：压缩骨折、屈曲牵张型损伤、伸展型损伤、剪切力骨折和扭转性损伤。此后出现的分型系统包括Watson-Jones和Nicoll在此基础上试图进一步对骨折的形态进行描述，明确脊柱不稳的概念，并指导临床治疗。Watson-Jones认识到后方韧带结构对维持脊柱稳定性的作用，并最先提出脊柱不稳的概念。在此基础上，Nicoll通过对152例病人的分析，将脊柱骨折分为4型：前方楔形压缩骨折、侧方楔形骨折、骨折脱位、单独的椎弓骨折。Nicoll首次提出“柱（columns）”的概念，并分析了各柱在损伤发生机制和维持脊柱稳定方面的作用。同时Nicoll还分析了神经损伤与脊柱不稳和畸形的关系，为指导临床治疗提供了依据。

二、脊柱两柱理论及相关分型（AO分型）

Holdsworth于1963年提出了新的胸腰椎骨折分型。将脊柱骨折分为稳定骨折和不稳定骨折，其中后柱结构的破坏预示着脊柱不稳。稳定骨折包括：楔形压缩骨折；压缩性爆裂骨折。不稳定骨折包括：脱位；伸展型骨折脱位；旋转型骨折脱位。对每一种骨折类型都提出了相应的治疗原则。Whitesides等将Holdsworth的概念做了一定程度的修改，以创伤机制为原则建立了脊柱两柱理论。在两柱理论中，后纵韧带之前的所有脊柱结构称之为前柱，主要的作用是抗压力。而椎弓、关节突关节和后方韧带结构复合体被称之为后柱，主要的作用为抗张力。而与两柱理论联系的比较密切。

应用较为广泛的分型则是由瑞士学者Magerl等人提出的胸腰椎骨折的AO分型（图1-2，表1-1）。1994年瑞士学者Magerl等人发表了胸腰椎骨折的AO分型。这种分型主要基于脊柱损伤的病理形态学特点。作用于脊柱外力主要可分为三种。①压缩外力，可引起压缩性或爆裂性骨折。②牵张外力：可引起横向结构的损伤。③轴向扭转外力：可引起旋转性损伤。依上述三种损伤力学机制将胸腰椎骨折分为三型。进而再依据形态学特点将各型再细分为不同的亚型；利用更详细的形态学所见可再细分为次亚型，以达到对几乎所用创伤的精确描述。与其他AO分型类似，这种分型也采取了3-3原则，而且损伤的等级是根据损伤的严重程度从上向下逐渐排列的。分型中所提到的“柱”的概念引用的是Whitesides所描述的两柱理论，单纯的横突或棘突骨折未包括在内。

表1-1　胸腰椎骨折的AO分型

图1-2　胸腰椎骨折的AO分型

A.A型损伤：由压缩和屈曲应力造成，椎体受累，后方结构完整；B.B型损伤：单一或两个柱的分离损伤；C.C型损伤：双柱损伤伴旋转，所有韧带及椎间盘损伤

三、脊柱三柱理论及相关分型（Denis分型和McAfee分型）

早期的分型主要是基于普通X线检查结果。而随着CT的广泛应用，人们对脊柱骨折的损伤机制也有了更为全面和深入的认识。Denis指出，单独的后方韧带结构复合体损伤不足以产生脊柱的不稳定，但后方韧带结构复合体连同后纵韧带和纤维环后方结构的损伤则会导致脊柱的不稳。因此1983年Denis提出了脊柱“三柱理论”（图1-3），其中前柱包括前纵韧带、纤维环和椎体的前半部；中柱包括后纵韧带、纤维环和椎体的后半部；后柱的组成与Holdsworth观点相同，包括后方骨结构复合体（椎弓）和韧带结构复合体（棘上韧带、棘间韧带、小关节关节囊、黄韧带）组成。特别强调中柱结构对维持脊柱稳定性的重要作用，并据此提出胸腰椎骨折的Denis分型。这也是在国内得到广泛应用的分类系统。具体分型情况如下：

图1-3　胸腰椎骨折的Denis分型

A.三柱概念：累及双柱或三柱的骨折造成脊柱不稳定；B.三柱侧面观

（一）Denis分型

Denis通过对342例胸腰椎病人的研究将所有胸腰椎骨折分为主要损伤（major injuries）和次要损伤（minor injuries）。

主要骨折又分为多种亚型，具体情况如下：

1.压缩骨折（compression fractures）共197例。前柱在压缩载荷下发生损伤，中柱作为铰链保持完整，严重病例后柱可发生部分撕裂。A型：骨折涉及两个终板；B型：仅累及上方终板；C型：仅累及下方终板；D型：前侧皮质弯曲，终板为累计。

2.爆裂骨折（burst fractures）共59例。轴向载荷导致前中柱同时损伤引起的骨折称爆裂骨折。在X线片上可表现为椎体后缘高度丢失，有骨块自单侧或双侧终板位置突入椎管，椎弓根距离增宽，椎板骨折，小关节张开。CT检查主要表现为椎体后缘破裂，并有骨块突入椎管，这是鉴别爆裂骨折和压缩骨折的重要依据。同时可以发现椎弓根距离增宽，椎板骨折，小关节张开。A型：双终板骨折，B型：上终板骨折，C型：下终板骨折，D型：爆裂旋转骨折，E型：爆裂侧屈骨折。

3.安全带损伤（seat-belt-type injuries）共19例。在这种损伤中，屈曲暴力（有时还有牵张力）作用到脊柱的中柱和后柱而产生张力，并引起相应部位的损伤。前柱的前半部分在压缩载荷下可发生部分损伤，但并未丧失作为载荷支点的作用。这一点可用于与骨折脱位的屈曲型损伤相鉴别，在后一种损伤中前柱的铰链作用也丧失。X线片可表现为棘突间距离增加，椎弓根、横突出现水平方向的骨折，关节峡部骨折。同时椎体后缘高度增加，椎体后壁骨折，椎间隙后方张开。由于骨折线是水平方向的，因此CT检查有时会表现为完全正常，这时就需要作矢状位断层来进一步明确诊断。A型：损伤发生于贯穿骨的一个平面；B型：损伤贯穿韧带和间盘的一个平面；C型：损伤贯穿骨伴有中间柱损伤的两个平面；D型：损伤贯穿韧带和间盘伴有中间柱损伤的两个平面。

4.骨折脱位（fracture dislocations）共67例。这种损伤因压缩力、张力、旋转力和剪切力导致的脊柱三柱受累，同时引起脱位和半脱位。A型：损伤贯穿骨的一个平面；B型：损伤贯穿韧带或间盘的一个平面；C型：损伤贯穿韧带和椎间盘伴有中间柱损伤的两个平面。

Denis关于脊柱不稳的阐述具体如下：

（1）一度不稳（机械性不稳）：

严重的压缩骨折和安全带损伤属于此种类型。前者因后方韧带结构复合体的损伤是脊柱以中柱为支点发生弯曲（buckle），后者因中后柱的损伤使脊柱以前柱为支点发生弯曲。这种不稳并不会引起急性的神经损伤。治疗可选择伸展位支具固定，特定情况下可选择手术治疗。

（2）二度不稳（神经性不稳）：

尽管存在争议，即使是无神经损伤的爆裂骨折，也属于此种类型。理由是轴向载荷使脊柱中柱受累并突向椎管，神经损伤即可以发生在损伤当时，也可由椎管内的持续压迫所引起。支具仅可以控制一定程度的屈伸和旋转，但无法控制轴向载荷。在保守治疗的29例病人中有6例出现迟发的神经损伤加重就属上述原因。虽然对于爆裂骨折在治疗方法上存在争议，但医生应将上述危险向病人交代。

（3）三度不稳（机械性和神经性不稳）：

骨折脱位和伴有神经损伤的严重的爆裂骨折属于此种类型。这种不稳很容易出现骨折的继续移位和神经损伤的进一步加重。手术治疗的目的就是为避免出现上述两种情况。手术方法包括减压和固定。

（二）McAfee分型

Denis三柱理论及胸腰椎骨折分型自推出后得到广泛应用。但也有学者认为Denis分型过于复杂，而且在分型中未考虑生物力学的因素。McAfee在三柱理论的基础上，结合White和Panjabi的生物力学研究结果提出了新的胸腰椎骨折分型。此种分型主要根据CT检查结果确定中柱损伤的形态学特点，并据此推断中柱受损时所承受的力的方式（轴向压缩、轴向牵张和横向移位）。结合上述特点McAfee将胸腰椎骨折分为六型：

1.楔形压缩骨折屈曲载荷仅累及前柱，椎体发生楔形变。很少有神经损伤。

2.稳定型爆裂骨折压缩载荷仅累及前中柱，后方结构完整。

3.不稳定型爆裂骨折前中柱在压力下受累，而后柱在压力、侧方屈曲或旋转力作用下也发生损伤，而无法承受张力，导致脊柱不稳。这种不稳有发生创伤后后凸畸形及加重神经损伤的危险。

4.Chance骨折屈曲力以前纵韧带前方为支点，而椎体后方在张力作用下发生水平方向的完全撕裂。

5.屈曲牵张损伤屈曲力的支点位于前纵韧带的后方。前柱受到压力作用，而中后柱受到张力作用，三柱均发生不同程度损伤。中柱受累后可导致后纵韧带撕裂或力量减弱。如果小关节关节囊撕裂则有可能出现半脱位、脱位或关节突骨折。大多数的这种损伤都是不稳定的。

6.水平移位损伤（translational injuries）椎管序列完全受损，椎体之间发生水平方向的移位，三柱在剪切力作用下均发生损伤。

McAfee认为中柱的损伤情况是决定手术方法的关键因素。如果中柱是在屈曲外力下损伤，CT检查：横断位可显示椎管内有骨块占位，或矢状位断层可显示有游离骨块突入椎管。此时采用加压装置是绝对禁忌的。而如果中柱是在牵张力下损伤，则可以考虑应用加压装置。