计算机断层扫描解剖学的测量

来源：职称阁分类：医学论文时间：2018-09-13 11:51热度：

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计算机断层扫描解剖学的测量

　　[关键词]腰椎;计算机断层扫描;皮质骨通道

　　皮质骨通道(corticalbonetrajectory，CBT)置腰椎椎弓根螺钉内固定技术是近年提出的一种新的椎弓根内固定方式，该技术通过椎弓根在椎骨矢状面从下而上，横断面自内而外的方向置入螺钉，同时对传统的螺钉进行了改良，加密了螺纹，缩短了长度，直径也做了相应减小[1]。后继研究显示该技术可以增加骨质和螺钉界面的强度，尤其是在骨质疏松患者中可以显著增加螺钉的抗拔出力，而且其操作较传统椎弓根螺钉内固定术简便，创口小[2，3]。目前，国外对CBT置钉参数和临床应用都有系列研究[1～5]，但国内的研究较少，尚缺乏对中国人群置钉参数和临床应用的基本数据。本研究对正常人群的脊椎CT进行CBT置钉轨道、螺钉大小的模拟测量，以期提供针对国人的CBT临床前数据。

　　1资料与方法

　　1.1研究对象

　　连续入组2014年5月～2014年7月在潍坊市人民医院影像科行腰椎CT检查结果正常者36例(男女比例为1∶1)。入组标准:年龄30～70岁，CT显示腰椎结构正常，CT中L1～L5腰椎节段均显示完整，且图像清晰。排除标准:①CT上显示有腰椎外伤、畸形、退行性变等疾患;②腰椎附近有可能导致测量偏差的其他病变(如邻近部位因肿瘤、异物、外伤等导致腰椎受压或变形);③CT影像质量欠佳，影响测量结果。本研究入组对象36例，年龄33～70(51.5±11.5)岁。其中男、女各18例，性别间年龄差异无显著性(P>0.05)。

　　1.2研究方法

　　CT原始图像应用其自带软件，在软件上对入组者L1～L5每个节段分左右侧模拟CBT进钉轨迹，冠状面测量外倾角α;横断面测量螺钉直径和投影长度;矢状面测量头倾角β、矢状面螺钉直径和投影长度。根据横断面和矢状面的螺钉投影长度计算出实际螺钉的长度，并确定螺钉直径。比较所有入组者L1～L5各节段以及男女同节段CBT的头倾角、外倾角、螺钉长度和直径的差异。1.2.1进针点的选择L1～L5每个腰椎节段分左右侧设定两个进针点。进针点确定方法:从每个节段腰椎的上关节突做垂直线，同侧横突下缘做水平线，其交点为进钉点(A)，将其投影标注在矢状面、冠状面和横断面的脊椎节段图像上(图1)。1.2.2外倾角测量取冠状位上椎弓根最小平面(近椭圆形)，分别于上下缘及内外缘画水平线及纵线形成一矩形，取矩形的对角线交点(B)，过B点做垂线BX，进钉点与BX形成的角度∠ABX即为外倾角α(图2)。1.2.3头倾角测量在进钉点(A)所在腰椎矢状面上，标注出椎弓根上下骨质最凹陷点的连线中点(C)，进钉点与该中点的连线(AC连线)即为CBT进钉轨道在矢状面上的投影，其与该段腰椎上终板平面的夹角为J进钉轨道的头倾角β(图3)。1.2.4螺钉直径和长度的测定在进钉点(A)所在腰椎横断面上，标注出椎弓根内侧和外侧最凹陷点连线的中点(D)，进钉点与该中点的连线(AD连线)即为CBT进钉轨道在横断面上的投影，延长AD至椎体外侧边缘，该段长度即为螺钉在横断面上的投影长度。椎弓根内外侧凹陷点与该线段的垂直距离之和即为螺钉在横断面上的测量直径(图4)。延长矢状面上进钉点(A)与中点(C)的连线至椎体上终板边缘，该段长度即为螺钉在矢状面上的投影长度。椎弓根上下方凹陷点与该线段的垂直距离之和即为螺钉在矢状面上的测量直径。

　　1.3统计学方法

　　使用SPSS11.0软件进行统计学分析。计量资料符合正态分布的用(x±s)表示，多组间比较采用单因素方差分析，如果整体有显著差异，采用LSD法进一步两组间比较;两组间的比较采用独立t检验。不符合正态分布的计量资料用中位数(四分位数)表示，多组间比较采用Median检验，两组间比较采用秩和检验，以P<0.05为差异有统计学意义。

　　2结果

　　2.1头倾角和外倾角的比较

　　腰椎各节段头倾角和外倾角之间整体无显著差异(表1)。不同性别同一节段头倾角和外倾角度差异无统计学意义(表2)。

　　2.2螺钉直径和长度比较

　　腰椎各节段螺钉直径之间差异有统计学意义(P=0.040)，进一步两两比较显示L4，L5节段直径均大于L1节段，差异有统计学意义(P分别为0.020和0.031)，其余节段间两两比较差异无显著性。腰椎各节段螺钉实际长度之间差异有统计学意义(P=0.033)，进一步两两比较显示L1节段长度短于L3～L5节段，差异均有统计学意义(P分别为0.027，0.008和0.012)，L2节段长度短于L4和L5节段(P分别为0.035和0.047)其余节段之间两两比较，差异均无统计学意义。结果显示，男性各节段螺钉的测量直径均较女性有增大趋势，除L1节段差异无统计学意义外，其他节段差异均有统计学意义(L2～L5节段P值分别为0.042，0.041，0.035和0.037)。男性各节段螺钉的实际长度均大于女性，其中L2，L3和L5节段差异有统计学意义(P分别为0.017，0.043和0.026)，L1和L4节段差异无统计学意义(表2)。

　　3讨论

　　目前国内临床上常用的脊椎内固定方法是椎弓根螺钉内固定术，由于其通过骨质坚硬且连接脊椎前柱和后柱的椎弓根将螺钉固定入椎体，能有效维持脊椎的稳定性而被广泛用于骨折、肿瘤、畸形矫正、椎间盘突出等退行性疾病的治疗中[6]。传统的椎弓根螺钉内固定术的缺陷也比较明显，如手术操作需要暴露横突、剥离手术创面较大;钉道经过骨松质、螺钉把持力不够，特别是对老年骨质退变或骨质疏松患者，易出现螺钉松动移位等[7]。针对以上缺陷，国内外研究者针对其进针点、角度和方向做过较多的临床改进，但仍不能完全解决上述缺陷[8]。多种针对螺钉和界面强化的措施在临床的研究也较多，如骨水泥强化椎弓根螺钉技术可以加强螺钉的轴向把持力，但是随之带来的误注、溢出，增加固定段椎体的负荷以及可能损伤神经等副作用限制了其临床应用[9]。CBT技术是近年来由美国学者提出来的新型脊椎内固定技术，该技术改变了传统螺钉在横断面上由外向内置钉的传统通路，改为横断面上由内而外，矢状面上由下向上的轨道置钉，从而使螺钉充分与椎弓根的密质骨相把持，增加螺钉与骨质的界面强度[1]。从2009年提出该技术至今，国际上相关的临床前研究和临床研究均不断增加。尸检或在体的生物力学研究显示，虽然CBT技术中的螺钉直径和长度均小于传统螺钉，但其置钉扭矩和抗拉出力均显著高于传统螺钉[3，10，11]。而进一步的临床研究探讨了CBT技术在脊椎融合、脊椎融合后邻近节段退变、退行性腰椎滑脱、腰椎外伤、骨折等疾病中的应用，结果显示其操作较传统螺钉内固定技术简单，且短期和中期(1年)预后良好，再手术率也较低[12～14]。虽然目前国外对CBT的技术参数、临床应用等研究较多，但国内研究较少，CBT技术在中国人群中是否适用仍缺乏系统研究，而临床前研究更少，关于测定CBT螺钉适用于中国人群的直径和长度参数研究，目前仅有1篇报道，而且是小样本的研究[15]。国外关于CBT置钉轨道的研究结果显示，在CT技术下对CBT置钉轨迹和螺钉尺寸参数进行的测量与在体研究取得的螺钉参数较为一致，因此可以可靠地指导临床中CBT的置钉操作和螺钉尺寸选择[16]。国内陈文杰的研究也是在CT影像学基础上对CBT的轨道进行了针对国人的模拟，显示CT影像结合三维测量软件，可以对CBT在矢状面、冠状面和横断面的参数进行测量[15]。在CT上测量CBT，进针点一般选择腰椎上关节突中心与横突下缘的结合点，左侧以椎弓根投影5点向11～12点方向置钉，右侧以椎弓根投影7点向12～1点方向置钉[1]。研究认为该置钉点位于椎体背侧密度骨并接近峡部外侧，置钉途径保留椎体背侧皮质骨，可以使螺钉的拔出力增加[1，17]。本研究置钉点设置在上关节突垂线与横突下缘连线的交点，该点落在冠状面椎弓根投影左侧的5点处，右侧的7点处。进钉点与椎弓根最小投影中心的连线作为进针的轨道，该轨道能使螺钉把持最多的椎弓根骨质。本研究测量的该进针轨道的头倾角和外倾角在腰椎各节段之间差异均无显著性。Matsukawa等[17]的测量结果显示腰椎(L1～L5)各节段螺钉的头倾角和外倾角角度基本一致，其中头倾角范围为25.5°～26.2°，外倾角大概在9°左右。国内陈文杰等[15]的研究也显示腰椎各节段的头倾角与外倾角差异无显著性。本研究中测定的头倾角与外倾角与上述既往研究结果相似，但本研究中外倾角的数据呈偏态分布，不同于陈文杰研究中的正态分布，该差异可能与研究样本量不大或人群选择有关，也提示置钉通道的角度与方向存在个体化差异，因此针对具体的患者，应结合其具体腰椎影像进行个体化钉道设计。另外，既往研究显示不同性别腰椎各节段CBT轨道的头倾角和外倾角度差异均无显著性，本研究结果与既往研究相符。针对国外人群的研究结果显示，CT测量的腰椎CBT轨道直径6.2～8.4mm，长度36.8～38.3mm[17]。国内既往研究显示CT测量的螺钉直径6.04～8.68mm，长度37.56～39.78mm[15]。临床上基于安全和椎体上终板和外侧壁的限制，因此实际使用的CBT螺钉直径和长度均较CT测量值稍小，目前临床上在腰椎上应用CBT的直径多选择4.5～5.5mm，长度多选择25～35mm[1，18～20]。本研究中螺钉的直径测量尺寸从L1～L5分别为6.5mm，7.6mm，7.6mm，8.6mm和8.6mm，其中L4和L5直径最大，而且与L1节段的差异有统计学意义;螺钉长度从L1～L5分别为28.2mm，30.9mm，32.8mm，46.7mm和50.0mm，其中L1和L2节段的CBT长度显著较短，其他腰椎节段之间差异无显著性。腰椎各节段CBT螺钉直径和长度的差异变化可能与腰椎椎体和椎弓根的大小有关。既往的研究结果显示同一脊椎节段，男性CBT的直径和长度较女性有增大趋势，本研究的结果也显示类似趋势，除L1节段外，L2～L5几个节段的CBT直径均显著高于女性，而L2，L3和L5节段CBT长度显著高于女性。椎体CBT螺钉直径和长度性别之间的差异可能与两性身高和椎体大小的差异有关。本研究结果提示，男性和女性的身高差异可能是CBT螺钉参数差异的主要原因，但本研究为回顾性分析，没有采集患者的身高资料，因此没有对CBT螺钉参数受身高的影响进行分析。另外，本研究样本量较小，研究对象为正常人群，没有对疾病状态下的患者腰椎进行研究。后继研究需加强前瞻性影像学研究和CBT在临床上的应用研究。

　　作者：王小军西永明单位：青岛大学医学院附属医院脊柱外科潍坊市寒亭区人民医院骨科

文章名称：计算机断层扫描解剖学的测量

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