基于三维 CT重建的寰椎椎弓根解剖学测量及临床意义*

西安市红十字会医院脊柱外科(西安 710054)

贺宝荣 许正伟 郝定均 姜永宏 郭 华 刘团江 王晓东 郑永宏

寰椎后路椎弓根螺钉固定技术是新近发展起来的技术[1],由于其良好的三维稳定性及生物力学性能,临床应用越来越广泛,为了提高手术的安全性和准确性,本文通过三维 CT对 150例正常成人志愿者的寰椎,进行影像学测量,以明确寰椎椎弓根的解剖学形态、解剖学参数,为寰椎椎弓根螺钉内固定技术提供解剖学依据。

材料和方法

1 一般资料 150例正常成人志愿者,年龄 18～52岁(平均 36.3岁),男 91例,女 59例,排除相关上颈椎疾患。

2 方 法 德国西门子公司多层螺旋 CT机。扫描范围包括枕骨粗隆至 C3水平,螺旋扫描层厚 2mm,间距 2 mm,螺距 l～ 0,120 kV,300 mA,螺旋扫描后图像预处理用 lmm间距,选用骨脊柱重建算法。并将重建后的数据传入美国 SUN工作站 (软件 Adw 4.0 microsystems)。

3 寰椎椎弓根的测量 模拟进针点及进针角度设计在 CT三维多平面重建下,建立通过椎动脉沟底部下 3mm处的寰椎横切面图,取经寰椎下关节突中点矢状线延长线与寰椎后弓的交点为 A点,取寰椎后弓移行为侧块处椎动脉孔内壁与椎管外壁中点为 B点,AB连线与前弓交点为 C点,AC即为寰椎椎弓根钉道(图 1)。测量数据:寰椎椎弓根钉道长度(L1:AC);进钉点距后正中矢状面距离(L2:B点到后正中矢状面垂直距离);寰椎椎弓根的宽度(L3);寰椎椎弓根内倾角(α:AC与矢状线的夹角);取经 AC连线的矢状面切图寰椎椎弓根的上倾角(β:寰椎椎弓根纵轴线与水平面成角),钉道椎动脉沟底椎弓根厚度(H1),寰椎椎弓根最大厚度(H2)(图 2)。

图1 通过椎动脉沟底部下 3mm处的寰椎横切面图

图2 经 AC连线的矢状面切图

4 模拟寰椎椎弓根形态观察 根据 H1的数值大小,以直径 4.00mm和 3.50mm的螺钉为参照,0.05mm为进制分为 4型:正常型:H1＞ 4.00mm;相对狭窄型:3.50＜H1≤4.00mm;狭窄型:3.00＜H1≤ 3.50mm;无椎弓根型:H1≤ 3.00mm。

5 统计学方法 所得数据分别用 SPSS 13.0进行统计学分析,分别计算各测量值均数、标准差。计算可信区间;左右测量值行两样本均数 T检验。P＜0.05为差异有统计学意义。

结 果

三维 CT重建测量 150例正常寰椎椎弓根数据见附表。根据 H1值的大小,将寰椎椎弓根分为 4型:正常型(92例,61.3%);相对狭窄型(33例,22%);狭窄型 (15例,10%);无椎弓根型 (10例,6.7%)。 所有 P值均大于 0.05,差异无统计学意义。各值取双侧平均值。寰椎椎弓根解剖形态,及钉道椎动脉沟底处椎弓根厚度为决定能否行椎弓根固定及椎弓根螺钉直径大小选择的主要因素,本研究结果提示寰椎椎弓根大部分允许植入直径 4.00或 3.50mm的螺钉。椎弓根钉长度建议选择 28～ 32mm。

附表 三维 CT重建测量 150例正常寰椎椎弓根数据

附表 三维 CT重建测量 150例正常寰椎椎弓根数据

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讨 论

1 寰椎后弓解剖形态分类及临床意义 寰椎呈环状,没有典型的椎体、椎板、椎弓及椎弓根,由前弓、后弓及侧块组成。将椎动脉沟处的后弓视为椎弓根,侧块视为椎体,也可以行椎弓根螺钉固定[2,3]。国人成年人寰椎后弓形态变异较大,因此能否行椎弓根螺钉固定,椎动脉沟处的后弓形态起到了决定性作用。有学者[4]根据寰椎椎动脉沟处的后弓变异程度,将其椎弓根形态分为三型:普通型(83%),轻度变异型(13%)和重度变异型(4%)。本研究中,对 150例寰椎椎弓根的不同截面进行高度测量,发现在影响螺钉直径的选择中,钉道椎动脉沟处后弓厚度最小(4.10±1.17)mm,起到了决定性作用,因此,根据 H1值的大小,结合临床上常用的寰椎椎弓根螺钉的直径为 4.00和 3.50mm,我们以 0.5mm为进制,将寰椎椎弓根形态分为 4型:正常型;相对狭窄型;狭窄型;无椎弓根型。对于正常型寰椎椎弓根,椎动脉沟底骨质高度大于4mm,钉道长度为 28.73±1.66mm,我们建议选择直径 4.00mm的椎弓根螺钉,长度 28～ 32mm的螺钉,尽可能增加钉道的长度,增强把持力,以获得最佳的生物力学效能。对于相对狭窄型寰椎椎弓根,椎动脉沟底骨质高度介于 3.50～ 4.00mm,钉道长度为 28.73± 1.66mm,实际操作过程中,直径 4.00mm的椎弓根螺钉大于椎弓根高度,强行植入,可能造椎动脉的损伤,或者椎弓根的完全劈裂,我们建议选择直径 3.50mm的椎弓根螺钉,由于椎弓根螺钉达钉道全长的 80%[5],才可获得足够的固定强度,根据本组研究结果,为保证80%的固定长度,我们建议选择螺钉的长度应不小于22mm。此型在置钉过程中可能造成后弓下缘部分骨皮质穿破,但是由于椎弓根螺钉骨性钉道长,把持力强、稳定性好,其仍能保持良好的生物力学强度[6,7]。对于狭窄型和无椎弓根型,由于其椎弓根直径过小,无法置钉,出于安全考虑,我们建议采用侧块螺钉固定或者椎板钩固定。谭明生等[8]寰椎的解剖学研究表明,椎动脉沟底部后弓最薄处的内径约 2mm,但是本组中 10例H1≤3.00mm,实际操作中,用直径 2mm的椎弓根探针探查钉道时,发现此型寰椎后弓无松质骨管道,均为皮质骨,因此我们将其定义为无椎弓根型,提示此型为椎弓根螺钉固定的绝对禁忌证。

2 寰椎椎弓根测量的临床意义 谭明生等[8,9]研究认为寰椎椎弓根进针点为寰椎后结节旁开 20mm,和寰椎后弓下缘上方 2mm处交点,该进针点适用于寰椎后弓厚度大于 4mm者。我们模拟置钉的进针点为,寰椎椎动脉沟底部下 3mm处和寰椎后弓下方侧块背面中点矢状线延长线的交点,以寰椎后弓移行为侧块处椎动脉孔内壁与椎管外壁为参照物,钉道径线的内倾角和上倾角均分别和寰椎椎弓根的矢状面和冠状面相平行。该进针点充分考虑了对椎动脉沟处骨皮质的保护,植入直径 3.5～ 4.00mm的螺钉(半径为 1.75～2.00mm),可以保证直径 3.5～ 4.00mm的螺钉植入时,避免穿破椎动脉沟处骨皮质而损伤椎动脉。根据测量结果,绝大多数患者使用直径 4.00或 3.50mm的椎弓根螺钉可以获得很好的骨性包容,而避免损伤椎动脉及脊髓。本研究中,模拟进针点和寰椎后结节的距离为 20mm左右,提示实际操作中,显露范围只需寰椎后结节旁开 20mm左右即可,以避免损伤寰椎外侧的静脉丛。进针点于寰椎后弓的投照点为寰椎椎动脉沟底部下 3 mm处和后结节旁开 20mm的交点。在实际操作中,应注意进针点处的剥离应为骨膜下剥离,避免损伤椎动脉沟处走行的椎动脉,同时术中可用神经剥离子进一步探查椎弓根和侧块的内缘,从而进一步修正进针点,以提高手术的安全性。在进针点确定后,进针角度是置钉成功的关键。寰椎椎弓根毗邻椎动脉和脊髓,置钉过程中,易损伤椎动脉和脊髓,由于椎弓根外侧壁薄于内侧壁,因此,椎动脉最易损伤。马向阳等[10]研究认为,保持进针内倾角度为 10°,上倾角为5°,可以有效地降低椎动脉和脊髓损伤的概率。本研究中 ,钉道内倾角为 (6.53± 2.35)°,上倾角为 (8.24± 1.31)°,对比显示本研究中内倾角较小,而上倾角较大,可能为两者进针点选择不同所致。但是本研究结果和我们既往研究结果[11]一致,内倾角为 0～ 10°,上倾角为 5～ 10°。总之,术前常规三维 CT检查,了解寰枢椎椎弓根解剖结构,排除局部变异,确定进针点,测量椎弓根螺钉钉道方向及螺钉长度,有助于降低手术风险和并发症。

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