年代显著改善青少年特发性脊柱侧凸(AIS)治疗中使用椎弓根螺钉的数量和分布存在异质性。7，43，48椎弓根螺钉是脊柱侧弯手术矫正的最先进的植入物。10，13，31种植体密度定义为每层融合的种植体数量。通常，椎弓根螺钉在后路脊柱融合术中包括的每个椎体两侧放置，代表每个融合椎体的最大密度为2.0个椎弓根螺钉。尽管一些医生建议使用更少的螺钉，种植体密度低至每节节1.04颗，21，32，47，48治疗AIS的螺钉放置的最佳数量和配置尚未确定。5，54
与之前的植入物相比，椎弓根螺钉具有显著的优势，包括较低的翻修手术率和比混合或钩杆结构更高的拉拔强度。10，14，16，17，25，26，28，31，33，37，42，48，49椎弓根螺钉可以避免前路融合。17此外，随着时间的推移，改善的肺功能、平衡、患者报告的外观评分和矫正的维持也已被报道。16，17，45，53最近的结构化文献回顾显示，在临床实践中报道的平均种植体密度差异很大。39在同一研究中，主要Cobb角矫正的平均百分比仅在64%至70%之间。40
随着椎弓根螺钉的引入，由于高昂的植入费用，脊柱侧弯手术的费用增加了，41平均占原发性脊柱侧弯手术总费用的29%。24减少植入物的数量可以降低手术植入物的成本。如果低密度结构被证明是安全的，并且在临床上等同于高密度结构，那么可以使用更少的椎弓根螺钉，这可能在手术效率和有效利用卫生保健资源方面有显著的好处。
此外，一些螺钉位置不正确。减少使用螺钉的数量可以有效地减少错位螺钉的数量。在儿科患者中，高达1.8%至9.0%的螺钉位置不正确。30.，51假设平均10个脊柱节段融合，每个节段放置2颗螺钉，这意味着每位患者最多有1到2颗螺钉错位。29，30.，35无症状螺钉错位的影响尚不清楚。然而，由于螺钉定位不良导致的灾难性事件的报道很少，包括血管和神经损伤。11，19，37，44，46，47，55由于关于此类罕见事件发生率的数据不足，很难将这些事件纳入医学模型。然而，在文献中，由于种植体错位而重新进行手术的报道较多，影响患者的比例高达0.66%至4.3%。3.，7，14，20.，38因此，如果临床等效，总体上使用更少的螺钉可以逐渐提高患者的安全性，减少螺钉错位，从而减少因螺钉错位而返回手术室的次数。这可能会降低脊柱侧弯手术的成本，因为植入物错位的手术回报较少。
我们进行了这项研究，以确定如果外科医生减少AIS手术治疗中使用的螺钉数量，对美国医疗保健支出的影响。我们使用儿童住院患者数据库(KID)来估计美国从高密度螺钉模式到低密度螺钉模式的预期年度成本节约，包括内植成本和因螺钉错位返回手术室作为潜在成本节约的组成部分。本文描述了使用更少螺钉的实践变化的估计经济影响，假设这导致患者的结果没有变化。
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我们进行了描述性分析，以探索AIS住院患者的年度费用，使用来自2009年KID(医疗保健成本和利用项目，医疗保健研究和质量机构)的出院数据，这是一个国家全付费医院住院患者数据库(https://www.hcup-us.ahrq.gov/kidoverview.jsp)．分析是从付款人的角度进行的。由于许多报告的研究没有提供一年的费用估算，因此没有进行换算为2009年美元的工作。使用ICD-9-CM诊断代码737.30识别年龄在10 - 17岁之间的AIS住院患者，该诊断代码记录在主要诊断字段中。这导致5710人住院。所有AIS住院患者都被认为是由于治疗AIS的原发性脊柱融合术。所有手术均假设为后路内固定，椎弓根螺钉固定超过10个融合节段，这是通常报道的AIS融合的平均长度(表1)．4，8，28，24，26所有脊柱融合术均采用椎弓根螺钉。
AIS患者融合水平的数量引用文献
| 作者及年份 | 研究类型 | 手术 | 不。的患者 | 不。熔接水平＊ |
|---|---|---|---|---|
| Gebhart等人，2014 | 回顾性研究 | AIS后路脊柱融合术，都是曲线型 | 119 | 10.7(范围5-15) |
| Kamerlink等，2010 | 回顾性研究 | AIS后路脊柱融合术，都是曲线型 | 111 | 10.5±1.9 |
| Arlet等人，2009年 | 回顾性研究 | AIS后路脊柱融合术，Lenke 1和2曲线模式 | 40 | 10.3 |
| 巴鲁查等人，2013 | 回顾性研究 | 脊柱后融合术 | 91 | 9.0±1.6 |
| Kim等人，2006年 | 回顾性研究 | AIS后路脊柱融合术 | 58 | 11.7±1.6 |
所示为平均值、平均值±标准差或平均值(范围)。
我们考虑了几种种植体密度模式，包括当前标准种植体密度(每级融合1.48个种植体)、高种植体密度(每级融合1.8个种植体)、低种植体密度(每级融合1.4个种植体)、极低种植体密度(每级融合1.06个种植体)和最大种植体密度(每级融合2.0个种植体)(图1)．每个椎体节段通常有2个椎弓根，可以进行固定。在文献中，报道的最低平均种植密度为每节融合1.06颗螺钉。21，32，34，50因此，每融合节段1.06颗螺钉被定义为极低的种植体密度。考虑了多个模型。然而，为了本文的目的，所讨论的主要模型由高种植体密度(每节融合1.8颗螺钉)改为标准种植体密度(每节融合1.48颗螺钉)。我们选择这个案例场景是因为它代表了实践中的适度变化。大多数习惯了高密度种植体的外科医生可能愿意在每个种植体中少使用3到4颗螺钉。目前美国外科医生使用的平均种植密度是未知的。
植入物密度定义为每层融合的螺钉、棒和钩的数量。这些x线片显示了不同种植体密度的结构。答:最大密度结构(每层熔接2.0个螺钉)。B:高密度结构(每层熔接1.8个螺钉)。C:低密度结构(1.4螺丝每层熔接)。D:最小密度结构(每层熔接1.06个螺钉)。
因螺钉错位而返回手术室的费用为$23,7622，39，56（表2)．只有1篇论文提供了关于螺钉翻修手术的成本数据。56其他文献描述了腰椎减压和融合手术翻修的费用，但这可能比直接的螺钉翻修更昂贵。2，39因此，在我们的模型中，成本谱的低端被用于返回手术室进行螺钉翻修的费用。通过改变每颗螺钉的成本(每颗螺钉600- 1000美元)进行敏感性分析。螺钉错位的手术复发率也在0.117%至0.483%之间(表3)．3.，14，20.，27，36，38报道的结果包括预期的植入成本节约，防止螺钉错位的潜在数量，以及避免螺钉错位手术的成本节约。每年节省的总费用(以2009年美元计算)是根据植入物的成本和避免的手术成本估算的。没有尝试评估灾难性螺钉错位导致血管或神经损害的代价。由于手术时放置的螺钉较少，因此没有评估手术时间的变化。我们认为无论种植体密度如何，临床结果和并发症都是相同的。
脊柱翻修手术费用引用参考文献
| 作者及年份 | 研究类型 | 手术 | 不。的患者 | 成本＊ |
|---|---|---|---|---|
| 帕克等人，2012年 | 回顾性研究 | 腰椎融合术 | 150 | $32,915(范围$24,935 - $63,769) |
| 沃特金斯等人，2010 | 成本分析 | 螺丝修订 | 医院的数据 | 23762美元 |
| Adogwa等人，2012 | 回顾性研究 | 腰椎融合术 | 42 | $ 21060±4459 |
| Adogwa等人，2015年 | 回顾性研究 | 假关节修复融合 | 47 | $23,865±270 |
所示为平均值、平均值±标准差或平均值(范围)。
引用了关于回归手术的参考文献
| 作者及年份 | 研究类型 | 外科指示 | %螺钉位置不正确(螺钉位置不正确患者的百分比) | 导致回手术室的螺钉 | 因螺钉错位而返回手术室的患者 |
|---|---|---|---|---|---|
| 阿米特等人，2000年 | 回顾性比较 | 脊柱融合 | 0.6% w/氟制导& 0% w/氟导航 | 5/544枚氟螺钉(0.9%) | 5/100 w/氟引导(5%)& 0/50 w/氟导航(0%) |
| Belmont等人，2002年 | 回顾性研究 | 脊柱融合，荧光引导 | 1 - 2% (10%) | 2/399螺丝(0.5%) | 4%(2/47例) |
| Koktekir等人，2014 | 回顾性研究 | 脊柱融合术，荧光辅助 | 2.2% (10.6%) | 15/1218螺钉(1.2%) | 7.5%(15/198例) |
| Motiei-Langroudi等，2015 | 前瞻性研究 | 脊柱融合 | 2.3% | 1/770螺钉(0.13%) | 0.8%(1/114例) |
| 帕克等人，2011年 | 回顾性研究 | 脊柱融合，徒手 | 1.7% (9.0%) | 8/6818 (0.117%) | 0.8%(8/964例) |
| 希克斯等人，2010年 | 系统综述 | AIS | 4.2% (11%) | 12/4570 (0.26%) | 0.66%(11/1666例) |
| Di Silvestre等人，2007年 | 回顾性研究 | 脊柱侧弯患者，主要是AIS，小椎板切开术 | 1.7% (11.3%) | 置入胸椎螺钉5/1035枚(0.483%) | 4.3%(5/115例) |
透视;手术室。
由于本研究只使用了有限的数据集，因此不需要机构审查委员会的批准。该研究由骨科和研究教育基金会资助，作为“最小化植入物最大化结果研究小组”计划拨款的一部分。
结果
根据2009年的KID, 5710例AIS住院的年度总费用为2.78亿美元。这意味着每位患者的费用为48,900美元。根据Kamerlink等人的报告，如果29%的手术费用是植入物的次要费用，24这相当于在植入手术上花费了8100万美元。由于KID中所包含的数据有限，所使用的植入物的类型和数量尚不清楚。然而，如果实践模式改变，建模是用来估计成本节约的。
报告了带有敏感性分析的医学建模结果，并估计了由于改变各种螺钉密度而节省的国家和个人费用(表4)．我们估计，从高密度(每节融合1.8颗螺钉)改为标准螺钉(每节融合1.48颗)，仅在植入费用方面，美国每年就可节省1000万至1800万美元的医疗费用。如果算上因螺钉错位而导致的21 - 88例避免手术复发的费用，每年将减少1100万- 2000万美元的成本。这将有效地将美国AIS手术的总费用降低4%至7%。如果使用更少的螺钉，显然会节省更多的潜在成本(无花果。和3.)．
减少螺钉数量所节省的大部分预期成本来自于降低内固定成本，而不是避免因螺钉错位而返回手术室(OR)。y轴表示螺钉密度，圆括号中表示每层融合的螺钉数量。的酒吧为返回手术室的平均费用，为胡须表示标准差。M =百万。
假设临床结果相同，从最大(2.0)到最小(1.06)种植体密度模式的切换将使脊柱侧弯手术成本降低15%以上。
以2009年美元计算，美国从高密度椎弓根螺钉改为低密度椎弓根螺钉的总成本节约分析＊
| 植入体密度变化(每层熔接螺钉) | 每位患者螺钉复位 | 平均每位患者节省的费用 | 全国住院患者成本节约(植入费用) | 从当前成本中减少的% | 因螺钉位置不正确而不能返回手术室(0.117-0.483%) | 防止螺钉错位 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 高(1.8)→标准(1.48) | 3.2 | 2000 - 3500美元 | 11 m - $ 20美元($ 10 m - 18美元) | 4% - -7% | 21 - 88 | 932 |
| 标准(1.48)→极低(1.06) | 4.2 | 2600 - 4700美元 | 15美元的m - 27美元(14美元- 24美元) | 5% - -10% | 28 - 116 | 1223 |
| 高(1.8)→极低(1.06) | 7.4 | 4600 - 8200美元 | 26美元m - 47美元(合24 m - 42美元美元) | 9% - -17% | 49 - 204 | 2255 |
| 高(1.8)→低(1.4) | 4.0 | 2511 - 4459美元 | 14 m - 26美元美元(14美元- 23美元) | 5% - -9% | 26 - 110 | 1165 |
| 最大值(2.0)→极低值(1.06) | 9.4 | 5900 - 10000美元 | 34美元m - 60美元($ 32 m - 54美元) | 12% - -22% | 63 - 260 | 2737 |
M =百万。
2009年，医疗成本和利用项目报告了5710例住院治疗，每位患者48,900美元。
讨论
本研究报告了如果AIS手术中使用更少的螺钉，从付款人的角度来看预期的成本降低。该模型假设低种植体密度和高种植体密度组的并发症、临床结果和患者康复是等同的。这一假设尚未得到证实。本研究旨在评估如果低密度椎弓根螺钉结构可以安全替代高密度或最大密度椎弓根螺钉结构，预期付款人的成本节约。
医学模式的特点
任何医学模型都需要很大的不确定性和假设。在本研究中，通过使用敏感性分析来评估由于螺钉错位和椎弓根螺钉费用而导致的手术室返回率的报告变异性，从而解释了模型参数中的一些不确定性。报告的结果是一个范围，并考虑到螺钉成本和螺钉错位率的可变性。
螺丝错位率
有人可能会说，减少椎弓根螺钉的总数并不能减少错位螺钉的数量。我们认为，如果只使用一定数量的螺钉，外科医生最有可能将螺钉放置在最容易获得、可靠的椎弓根上。如果手术的目标只是固定50%的椎弓根，植入物密度为1.0，如果最初的轨迹不令人满意，或者如果术前成像显示椎弓根狭窄且皮质高度，外科医生可能更有可能不植入椎弓根。螺钉错位率最高的部位通常是椎弓根最小的节段(T-6、T-7和T-8)。29然而，文献中尚未确定椎弓根螺钉的最佳策略排列，并且在螺钉放置的数量和选择的排列方面存在广泛的外科医生差异。5，6，40因此，本研究做出了合理的假设，即如果螺钉总数减少，总错位率将成比例地降低。我们承认关于这一主题的数据有限。
医学模式的局限性
然而，模型中不包括其他参数，包括手术时间、透视时间和无症状螺钉错位的支付费用。较少的椎弓根螺钉被证明可以缩短手术时间和减少术中透视。52最小的螺钉密度模式减少了螺钉放置所需的手术时间(平均145分钟vs 10节段融合术177分钟)。12，22较短的手术时间可以降低感染和其他医疗并发症的发生率。12但由于缺乏可靠的可用数据，这些因素未纳入模型。
同样，无症状椎弓根螺钉错位的支付费用也不包括在模型中。目前，错位螺钉被认为具有良好的耐受性，但长期结果数据无法确定1.8%至9%的特发性脊柱侧弯螺钉错位的成本或意义。30.，51成人文献中确实有几例因螺钉错位导致迟发性血管损伤的病例报告。25同样，神经和血管损伤也有报道因椎弓根螺钉位置严重错误。15由于缺乏此类事件发生率的可靠数据，因此在我们的模型中不包括这些因素。
最后，我们假设使用高密度结构比标准密度结构没有临床益处。理论上，使用低密度种植体结构存在增加假关节和翻修率的风险，但这一问题尚未在文献中得到解决。使用标准密度椎弓根螺钉内固定也有相同的临床结果，需要进一步的验证。
结论
如该模型所示，如果低密度和高密度螺钉模式被确定具有相似的临床和影像学结果，即使适度减少螺钉数量也可能为付款人节省4%至7%的显著成本。此外，更少的错位螺钉和减少因螺钉错位而再次手术可以提高患者的安全性和手术护理的质量。需要进一步的研究来确定低种植体密度结构是否提供与标准或高种植体密度结构相同的结果。
鸣谢
本研究由骨科研究和教育基金会的科学论坛/脊柱护理资助，代表了最小化植入物最大化结果研究组的工作。
作者的贡献
构思和设计:Larson, Polly, Lonner, Shah, Emans, Richards。数据获取:Larson。数据分析和解释:Larson, Polly, Ackerman, Ledonio, Shah, Emans, Richards。文章起草人:Larson, Ledonio。批判性地修改文章:Larson, Polly, Ackerman, Ledonio, Lonner, Richards。审稿版本:所有作者。批准了手稿的最终版本代表所有作者:拉尔森。统计分析:Ackerman。行政/技术/物质支持:Larson, Polly, Ledonio。
参考文献
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Bhat某人，，瑞N，，德拉蒙德DS，，弗林JM，＆明镜达：脊柱侧凸矫治手术中植入物的成本分析:结构设计的意义在2012年美国骨科医生学会年会上发表旧金山，加州2012(海报)(http://www.abstractsonline.com/Plan/ViewAbstract.aspx?mID=2841&sKey=4c4da67c-2453-4194-8e2b-ffad2f75cece&cKey=9b332823-520a-40c7-aac4-ac1ebc0db530&mKey=BA8AA154-A9B9-41F9-91A7-F4A4CB050945）2015年6月29日访问
