C4-C6前路固定参数CT影像数字化钉道模拟测量的临床意义

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2015.04.020

中国组织工程研究 ›› 2015, Vol. 19 ›› Issue (4): 606-611.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.2015.04.020

• 骨与关节图像与影像 bone and joint imaging • 上一篇下一篇

C₄-C₆前路固定参数CT影像数字化钉道模拟测量的临床意义

付裕¹，林冰²，李筱贺³

¹内蒙古医科大学第二附属医院脊柱外科，内蒙古自治区呼和浩特市 010110；^{2武警福建省边防总队医院放射检验科，福建省泉州市 362000；³内蒙古医科大学基础医学院人体解剖教研室，内蒙古自治区呼和浩特市 010110}

修回日期:2014-11-24 出版日期:2015-01-22 发布日期:2015-01-22
通讯作者: 李筱贺，博士，副教授，内蒙古医科大学基础医学院人体解剖教研室，内蒙古自治区呼和浩特市 010110
作者简介:付裕，男，1979年生，内蒙古自治区鄂尔多斯市人，2013年重庆医科大学毕业，博士，副主任医师，主要从事脊柱外科临床工作。
基金资助:
内蒙古自然科学基金(2012MS1117)；国家自然科学基金(81460330)

Clinical significance of CT image digital screw channel analog measurement of C₄-C₆ anterior fixed parameters

Fu Yu¹, Lin Bing², Li Xiao-he³

¹Department of Spine Surgery, Second Affiliated Hospital, Inner Mongolia Medical University, Hohhot 010110, Inner Mongolia Autonomous Region, China; ²Department of Radiology Laboratory, Armed Police Frontier Corps Hospital in Fujian Province, Quanzhou 362000, Fujian Province, China; ³Department of Human Anatomy, Basic Medical College, Inner Mongolia Medical University, Hohhot 010110, Inner Mongolia Autonomous Region, China

Revised:2014-11-24 Online:2015-01-22 Published:2015-01-22
Contact: Li Xiao-he, Ph.D., Associate professor, Department of Human Anatomy, Basic Medical College, Inner Mongolia Medical University, Hohhot 010110, Inner Mongolia Autonomous Region, China
About author:Fu Yu, M.D., Associate chief physician, Department of Spine Surgery, Second Affiliated Hospital, Inner Mongolia Medical University, Hohhot 010110, Inner Mongolia Autonomous Region, China
Supported by:
the Natural Science Foundation of Inner Mongolia Autonomous Region, No. 2012MS1117; the National Natural Science Foundation of China, No. 81460330

摘要/Abstract

摘要：

背景：颈椎前路手术虽入路解剖结构较为复杂，风险大，但能固定颈椎主要承重的前柱，固定较为稳定，复发率较低。由于该项技术较新，临床缺乏相关固定参数。

目的：对C₄-C₆前路固定参数进行测量，为该节段前路固定治疗的广泛开展提供参数参考。

方法：选取2009年1月至2012年12月进行颈椎检查C₄-C₆颈椎无病变的35例研究对象的CT影像学资料，男20例，女15例；年龄25-50岁，平均41.2岁。采用Mimics16.01软件对影像资料进行重建测量椎体前后径及左右径，椎体高，椎骨横突孔的前后径与左右径，左右两侧横突孔内侧缘之间距离，左右两侧椎弓根轴线与矢状轴和水平轴的夹角及长度。

结果与结论：椎体左右径C₄-C₆由(26.67±0.25) mm逐渐增长到(32.89±0.12) mm，椎体前后径C₄-C₆由(6.89±0.12) mm逐渐增长到(8.85±0.44) mm，不同节段间比较差异均有显著性意义(P < 0.05)。椎体正中矢状面前、中、后缘高度从C₄[前缘(7.99±0.51) mm，中高为(7.09±0.42) mm，后高为(7.76±0.49) mm]；到C₆ [前缘为(9.89±0.45) mm，中高为(8.42±0.75) mm，后高为(8.84±0.26)mm]，椎体间比较差异有显著性意义(P < 0.05)。椎骨横突孔前后径和左右径均随椎序的增加而逐渐增加(P < 0.05)。C₄-C₆左右两侧横突孔内侧缘距离由(25.10±0.45) mm逐渐增长到(28.89±0.56) mm，不同节段间比较差异均有显著性意义(P < 0.05)。椎弓根轴线与矢状轴和水平轴的夹角及长度均随颈椎序数的增加逐渐增大，差异有显著性意义(P < 0.05)。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

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关键词: 植入物, 脊柱植入物, 颈椎, 前路固定, 数字化, 钉道, CT影像, 模拟测量, 椎体参数, 临床意义, 国家自然科学基金

Abstract:

BACKGROUND: Although anterior cervical surgery approach and anatomical structure were relatively complex, with big risk, it can stably fix cervical anterior column of the main load-bearing, and its relapse rate is relatively low. Because this technique is relatively new, there is lack of related fixation parameters in the clinic.

OBJECTIVE: To measure fixed parameters of C₄-C₆ anterior approach and to provide references for extensive treatment of segmental anterior fixation.

METHODS: CT imaging data of 35 patients without C₄-C₆ cervical lesions, who were examined from January 2009 to December 2012, were selected in this study. There were 20 males and 15 females at the age of 25-50 years old, averagely 41.2 years. The image data were rebuilt by Mimics16.01 software. Moreover, we measured vertebral anteroposterior and transverse diameters, vertebral height, anteroposterior and transverse diameters of vertebrae transverse foramen, the distance of medial borders of left and right transverse foramen, the angle and length of the left and right pedicle axis and sagittal and horizontal axes.

RESULTS AND CONCLUSION: The vertebral transverse diameter of C₄-C₆ gradually increased from (26.67±0.25) mm to (32.89±0.12) mm; anterior and posterior diameter of C₄-C₆ gradually increased from (6.89±0.12) mm to (8.85±0.44) mm, showing significant differences between different segments (P < 0.05). In vertebral median sagittal plane, anterior, middle and posterior height from C₄ [anterior (7.99±0.51) mm, middle (7.09±0.42) mm, posterior (7.76±0.49) mm], to C₆ [anterior (9.89±0.45) mm, middle (8.42±0.75) mm, posterior (8.84±0.26) mm], showing significant difference among vertebral bodies (P < 0.05). Anteroposterior and transverse diameters of vertebrae transverse foramen gradually increased with increased vertebral order (P < 0.05). The distance of medial borders of C₄-C₆ left and right transverse foramen gradually increased from (25.10±0.45) mm to (28.89±0.56) mm, showing significant differences among different segments (P < 0.05). The angle and length of the left and right pedicle axis and sagittal and horizontal axes gradually increased with increased vertebral order (P < 0.05).

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

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Key words: Cervical Vertebrae, Anatomy, Internal Fixators

中图分类号:

R318

付裕，林冰，李筱贺. C₄-C₆前路固定参数CT影像数字化钉道模拟测量的临床意义[J]. 中国组织工程研究, 2015, 19(4): 606-611.

Fu Yu, Lin Bing, Li Xiao-he. Clinical significance of CT image digital screw channel analog measurement of C₄-C₆ anterior fixed parameters [J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2015, 19(4): 606-611.

图/表（结果） 4

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引言

材料方法

设计：对比观察试验。

时间及地点：试验于2009年1月至2012年12月在武警福建省边防总队医院和内蒙古医科大学附属医院影像科完成。

对象：选取2009年1月至2012年12月进行颈椎检查C₄-C₆颈椎无病变的35例研究对象的CT影像学资料，全部患者均无颈部手术史，男20例，女15例；年龄25-50岁，平均41.2岁。

方法：

影像学资料：经3位副主任医师以上资历的CT医师诊断全部C₄-C₆段颈椎无病变，CT资料均采用GE 64排螺旋CT(通用电子公司，美国)扫描获得，扫描参数为层厚 1.25 mm，螺距0.921，层间距0.5 mm，电流250 mA，电压120 kV，骨窗，病例扫描层数为200-250层。

三维重建平台：采用Mimics16.01软件(materialse公司，比利时鲁文大学)；计算机：IBM联想，ThinkStation图形工作站，D30 4223-DE5 E5-2620 2*2G 500G RAMBO WIN7P-64，带SAS控制模块。

三维重建方法：将符合遴选条件CT影像学数据以DICOM格式移动硬盘保存，打开Mimics 16.01软件，点开FILE序列里面的import image操作，导入DICOM格式文件，在导入前通过3个断面图像选择前后左右4个方向，确认方向后点击下方convert操作按钮，进入到正式图像操作界面，4个操作框由左向右，由上向下分别为冠状位、水平位、矢状位及三维立体界面(图1)。选择快捷键thresholding设定骨组织显像回复值，灰度值区间位于226-3 071，点击region growing按钮，将图像中骨质部分设定绿色Mask，软件将全部图像中在灰度值范围内的区域均赋于绿色Mask(图2)，然后通过edit masks按钮手工对每层骨组织的边界通过对照3个不同断面进行修改，对高灰度值软组织影像进行擦拭，对骨松质造成的mask空洞进行填充。然后选择caculated 3D对平面mask进行叠加重建，重建后点击tool序列内smothing按钮进行光滑处理，得到清晰的C₄-C₆颈椎图像(图3)。

主要观察指标：①椎体前后径及左右径(图4A)：椎体左右缘和前后缘最远距离。②椎体高(图4B)：椎体前缘中点距离，椎体上下终板中点间距离及椎体后缘中点距离。③椎骨横突孔的前后径与左右径(图4C)。④左右两侧横突孔内侧缘之间距离。⑤左右两侧椎弓根轴线与矢状轴和水平轴的夹角及长度(图4D)。

测量方法：测量径线时，利用软件的透明化处理将建立好的螺钉模型导入到C₄-C₆椎骨模型中，从3个视角二维平面调整螺钉模型的位置和大小，以达到测量指标所规定的位置，最后显示螺钉模型的属性，记录其直径、长度；测量角度时，利用三维和二维对照调整螺钉模型的位置，设置水平轴和矢状轴，测量螺钉与两轴的角度。所有测量均有2名熟练使用mimics 16.01软件的医师操作(使用2年以上)，并将两人的测量结果计算平均值，均值为最终的测量结果。

统计学分析：全部数据均采用SPSS 13.0(SPSS公司，美国)进行统计学分析，左右侧别间采用配对t 检验，不同节段间采用多重比较方差分析，显著性水平设置为0.05，当P < 0.05认为差异有显著性意义，当P > 0.05认为差异无显著性意义。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程

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讨论

颈椎在脊柱椎骨中是体积最小，但活动频率最高、负重较大的节段，由于不断承受各种负荷、劳损，所以极易发生退变。随着现代从事低头工作方式人群增多，人们屈颈和遭受空调风寒湿的次数不断增加，颈椎疾患的发病率不断上升(为3.8%-17.6%，男∶女为6∶1)^[1]，且发病年龄逐渐年轻化。颈椎前路与后路手术相比较，该术式能直观地定位病变，减压、切除彻底，对已损伤的神经无刺激，同时通过椎体间支撑植骨，恢复伤椎高度和脊柱矢状面的平衡，为神经恢复提供了最大的椎管及椎间孔空间和近似正常的载荷分布^[1-2]。Leroy Abbott在1952年首先开展颈椎前路手术以来，该术式及在此基础之上改良所形成的若干术式在各种类型颈椎病及颈椎创伤的治疗中发挥了重要作用，并取得了毋庸置疑的疗效^[3-4]。

随着手术器械的不断改进和脊柱固定术式的不断提高，颈前路固定技术应运而生，椎间盘镜下前路颈椎间盘切除椎间融合正是在脊柱微创外科方面迈出的重要一步。该技术经显微内窥镜手术可明显减少对颈椎前方组织或器官的剥离与牵拉，操作更为精细、创伤更小，显著减少了出血量，明显缩短了患者住院时间^[5-7]，从而减轻了患者家庭及社会的相应负担。

但颈椎微创术对技术要求较高，即使操作者对开放性手术下颈椎前方或整个颈部解剖非常熟悉，由于镜下视野局限和缺少三维立体感，有时镜下解剖标志的定位和鉴别十分困难，容易造成脊髓损伤、大出血，甚至死亡等手术并发症。因此，熟练地在镜下快速鉴别重要的解剖结构，对保证手术成功和缩短手术时间至关重要^[8]。

数字医学是20世纪后期兴起的一项信息技术和医学学科互相交叉、综合发展起来的世界前沿性研究领域，计算机辅助骨科手术是数字医学的重要分支，是通过CT、MRI等医学影像技术获取人体组织器官的各种图像信息，将获取的图像进行分割、重建等处理，结合立体定位系统进行配准，根据手术部位、手术器官、手术路径等制定最佳手术方案，并进行手术模拟^[9-14]。

颈椎微创手术在国内起步较晚，除北京大学第三医院、天津医科大学总医院、上海东方医院有开展外，国内对于颈椎微创手术相关应用解剖及病例分析报道较少，且仅为小样本、大体解剖和零散病例分析^[5^，^9-11]。

颈椎C₄-C₆段损伤退变较为多见，因此本文主要针对该节段进行数字临床解剖学研究，为该节段前路微创手术的开展提供参考。

椎体前后径、左右径和前中后缘的高度的数值测量是临床人工自体植骨时人工骨修整重要的参考资料，人工骨尺寸小于正常椎体的左右径、前后径及高度，可导致固定不稳定，过大会向后和两侧压迫脊髓和脊神经^[12-25]，本文测量椎体左右径C₄-C₆由(26.67±0.25) mm逐渐增长到(32.89±0.12) mm，椎体前后径C₄-C₆由(6.89±0.12) mm逐渐增长到(8.85±0.44) mm，椎体正中矢状面前、中、后缘高度从C₄[前缘(7.99±0.51) mm，中高为(7.09±0.42) mm，后高为(7.76±0.49) mm]；到C₆ [前缘为(9.89±0.45 mm, 中高为(8.42±0.75) mm，后高为(8.84±0.26) mm]，提示临床，随着椎序的增加，椎体体积逐渐增大，椎体上下面呈中间低周围高的盘形，左右两侧横突孔内侧缘距离同样对临床人工自体植骨具有重要的参考价值，植骨过宽不仅压迫脊神经，还会压迫椎动脉，所以人工植骨的宽度C₄-C₆要小于30.0 mm，C₄-C₆人工植骨块要修剪成左右径大于前后径的骨块，其左右径的范围在22-30 mm，前后径的范围在6.0-9.5 mm，高度在6.0-10.0 mm之间。

颈椎椎骨横突孔的前后径及左右径测量结果主要是对横突孔骨化狭窄导致的椎动脉狭窄诊断提供参考^[25-35]，C₄-C₆横突孔为左右略长，前后略短的椭圆形，正常前后径范围为4.0-5.0 mm，左右径为5.0-6.5 mm，当临床测量指标小于该范围，即便颈动脉狭窄所导致的脑供血不足临床表现^[36-40]，也可以提示临床患者具有椎动脉狭窄潜在影像学表现，提早预防椎动脉狭窄。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：人工关节；骨植入物；脊柱；骨折；内固定；数字化骨科；组织工程
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