CT三维重建青少年颈椎钩突与椎体各结构的相关性

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2017.03.016

中国组织工程研究 ›› 2017, Vol. 21 ›› Issue (3): 412-417.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.2017.03.016

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

CT三维重建青少年颈椎钩突与椎体各结构的相关性

王星^1，2，张少杰^1，2，史君³，李筱贺¹，刘颖¹，李志军^1，2，侯二飞¹，陈杰¹，王威⁴

内蒙古医科大学，¹基础医学院人体解剖学教研室，²数字医学中心，³基础医学院生理学教研室，内蒙古自治区呼和浩特市 010059；⁴内蒙古自治区人民医院急诊外科，内蒙古自治区呼和浩特市 010017

修回日期:2016-11-08 出版日期:2017-01-28 发布日期:2017-03-14
通讯作者: 李志军，教授，博士生导师，内蒙古医科大学基础医学院人体解剖学教研室，内蒙古自治区呼和浩特市 010059；内蒙古医科大学数字医学中心，内蒙古自治区呼和浩特市 010059 史君，副教授，硕士，内蒙古医科大学基础医学院生理学教研室，内蒙古自治区呼和浩特市 010059
作者简介:王星，男，1979年生，内蒙古自治区巴彦淖尔市人，汉族，2010年内蒙古医学院毕业，硕士，讲师，主要从事青少年脊柱的数字化及应用解剖学研究。
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(81260269，81560348，81660358)；内蒙古自治区高等学校科学研究资助项目(NJZC16108)；内蒙古医科大学科技百万项目(2015YKDKJBW03)；内蒙古医科大学实验室开放基金(2016ZN24)；内蒙古自治区人民医院院内科研基金资助项目(2015067)

Correlation of uncinate process and various vertebral body structures in adolescents: three-dimensional reconstruction based on CT images

Wang Xing^{1, 2}, Zhang Shao-jie^{1, 2}, Shi Jun³, Li Xiao-he¹, Liu Ying¹, Li Zhi-jun^{1, 2}, Hou Er-fei¹, Chen Jie¹, Wang Wei⁴

¹Department of Human Anatomy, Basic Medical College, Inner Mongolia Medical University, Hohhot 010059, Inner Mongolia Autonomous Region, China; ²Digital Medical Center, Inner Mongolia Medical University, Hohhot 010059, Inner Mongolia Autonomous Region, China; ³Department of Physiology, Basic Medical College, Inner Mongolia Medical University, Hohhot 010059, Inner Mongolia Autonomous Region, China; ⁴Department of Emergency, Inner Mongolia People’s Hospital, Hohhot 010017, Inner Mongolia Autonomous Region, China

Revised:2016-11-08 Online:2017-01-28 Published:2017-03-14
Contact: Li Zhi-jun, Professor, Doctoral supervisor, Department of Human Anatomy, Basic Medical College, Inner Mongolia Medical University, Hohhot 010059, Inner Mongolia Autonomous Region, China; Digital Medical Center, Inner Mongolia Medical University, Hohhot 010059, Inner Mongolia Autonomous Region, China Shi Jun, Associate professor, Master, Department of Physiology, Basic Medical College, Inner Mongolia Medical University, Hohhot 010059, Inner Mongolia Autonomous Region, China
About author:Wang Xing, Master, Lecturer, Department of Human Anatomy, Basic Medical College, Inner Mongolia Medical University, Hohhot 010059, Inner Mongolia Autonomous Region, China; Digital Medical Center, Inner Mongolia Medical University, Hohhot 010059, Inner Mongolia Autonomous Region, China
Supported by:
the National Natural Science Foundation of China, No. 81260269, 81560348, 81660358; the Science Research Funding Project of the Inner Mongolia Autonomous Region Universities, No. NJZC16108; the Science and Technology Project of Inner Mongolia Medical University, No. 2015YKDKJBW03; the Open Laboratory Foundation of Inner Mongolia Medical University, No. 2016ZN24; the Scientific Research Fund of Inner Mongolia Autonomous Region People’s Hospital, No.2015067

摘要/Abstract

摘要：

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文题释义：

钩椎关节：又称Luschka 关节，是指C₃_-₇ (或C₃-T₁)下位椎体侧缘钩突内侧缘和上位椎体的下外侧缘斜坡共同组成的4对或5对“类似滑膜关节”的特殊力学结构。钩椎关节周围结构毗邻复杂：后方为脊髓、脊膜支和椎体的血管；后外侧部构成椎间孔的前壁，邻接颈神经根；外侧有椎动静脉和交感神经丛。随年龄增长，椎体钩突常出现骨质增生，可能压迫脊神经或椎血管。

钩突：为颈椎C₃_-₇上外侧缘的骨性突起，位于颈椎椎体后外侧，前方为颈长肌，外侧为横突孔，其内通过椎动静脉及包绕的交感神经丛，后外侧参与构成椎间孔前壁，有颈神经根及根动脉通过，内侧为椎间盘。颈椎钩突的骨质增生在神经根型和椎动脉型颈椎病的发病机制中具有十分重要的地位。

摘要

背景：随着现代生活习惯的改变，使得颈椎病和颈椎相关疾病的发病愈来愈趋于低龄化，基于这一特征，探讨青少年颈椎钩突和椎体间的关系和规律特征，可为颈椎病的早期诊断与预防、治疗提供理论依据。

目的：对青少年颈椎钩突与椎体和椎间孔间相关结构进行相关性分析。

方法：选取无外伤、无神经症状和体征的6-20岁青少年66例，行多排螺旋CT薄层扫描，范围C₁-T₁，将原始数据以DICOM格式导入三维重建软件进行相关指标测量和后期统计分析。

结果与结论：①除钩突高与椎体中高无显著相关性外，钩突间距与椎体上横径、钩突基底宽与椎体上横径、钩突基底长与椎体上矢径之间均存在正相关性(P < 0.05)；②除椎间孔宽与钩突高以及椎间孔宽与钩突基底宽间无相关性外，钩突高与椎间孔高、钩突基底长与椎间孔高、钩突基底长与椎间孔宽、钩突基底宽与椎间孔高之间均存在正相关性(P < 0.05)；③结果说明，青少年颈椎钩椎关节中钩突与椎体和椎间孔之间存在着一定的相关性，随着年龄的增长、颈椎活动度的增加及脊柱的生长发育，钩突增生、外伤、骨折等因素均可压迫椎间孔内的脊神经从而引起相应的神经根型颈椎病。

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
ORCID: 0000-0003-0059-4921(王星)

关键词: 骨科植入物, 数字化骨科, 颈椎, 钩突, 椎体, 相关性分析, 青少年, 国家自然科学基金

Abstract:

BACKGROUND: With the change of modern living habits, the incidence of cervical disease and cervical related diseases is increasingly at younger age. Based on this feature, the discussion of the relationship between the cervical spine and vertebral body as well as regular feature can provide theoretical basis for early diagnosis, prevention and treatment of cervical spondylosis.

OBJECTIVE: To analyze the correlation structure of the cervical vertebra uncinate process with the vertebral body and intervertebral foramen among adolescents.

METHODS: A total of 66 cases without injuries, neurological symptoms or signs of 6 to 20 years old were scanned with multi-row thin-slice spiral CT from C₁-T₁. The original data were loaded in DICOM format into three-dimensional reconstruction software for measurement and statistical analysis.

RESULTS AND CONCLUSION: (1) In addition to uncinate process height and vertebral body height, the uncinate process spacing, uncinate base width and diameter between the vertebrae and a uncinate process base radius vector length and vertebral bodies were positively correlated (P < 0.05). (2) Uncinate high uncinate base long uncinate base width and height between the foramen in addition to the uncinate process had a positive correlation with the length of the substrate (P < 0.05). (3) In conclusion, there is a certain correlation in juvenile cervical uncovertebral joint between the uncinate process and vertebral body and intervertebral foramen. With the growth of age, cervical activity is increased and the uncinate hyperplasia, trauma, and fracture can oppress spinal nerve within the intervertebral foramen to cause corresponding nerve root type of cervical spondylosis.

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

Key words: Adolescent, Cervical Vertebrae, Tissue Engineering

中图分类号:

R318

王星，张少杰，史君，李筱贺，刘颖，李志军，侯二飞，陈杰，王威. CT三维重建青少年颈椎钩突与椎体各结构的相关性[J]. 中国组织工程研究, 2017, 21(3): 412-417.

Wang Xing, Zhang Shao-jie, Shi Jun, Li Xiao-he, Liu Ying, Li Zhi-jun, Hou Er-fei, Chen Jie, Wang Wei. Correlation of uncinate process and various vertebral body structures in adolescents: three-dimensional reconstruction based on CT images[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2017, 21(3): 412-417.

图/表（结果） 4

2.1 参与者数量分析 参加试验人员均进入结果分析，无脱落情况。

2.2 试验流程图 见图5。

2.3 钩突高与椎体中高间的相关性分析结果 钩突高与椎体中高经Pearson检验得出r=0.026，P=0.647> 0.05，二者间并无相关性，从而也可以说明椎体的高度与钩突高之间并无明显影响因素，随年龄的增长，椎体高与钩突高生长发育并不同步，钩突的高主要与颈椎的受力和活动度有关(表1，2，图6)。

2.4 钩突间距与椎体上横径间的相关性分析结果 钩突间距与椎体上横径经Pearson检验得出r=0.212，P < 0.000，二者间存在明显正相关性，说明椎体横径随着年龄和椎序的递增逐渐增宽的同时，钩突间距随之增宽，这也符合颈椎椎体的发育规律(表1，2，图6)。

2.5 钩突基底长与椎体上矢径间的相关性分析结果 钩突基底长与椎体上矢径经Pearson检验得出r=0.248，P < 0.000，二者间存在明显正相关性，说明椎体矢径随着年龄和椎序的递增逐渐增加的同时，钩突基底长同样也随之增长，两者间密切联系，这也符合颈椎椎体的发育规律(表1，2，图7)。

2.6 钩突基底宽与椎体上横径间的相关性分析结果 钩突基底宽与椎体上横径经Pearson检验得出r=0.229，P < 0.000，二者间存在明显正相关性，说明椎体横径随着年龄和椎序的递增逐渐增宽的同时，钩突基底宽也随之增宽，两者间在颈椎受力和发育过程中紧密联系(表1，2，图7)。

2.7 钩突高与椎间孔宽和高的相关性分析结果 钩突高与椎间孔高经Pearson检验得出r=0.282，P < 0.000，二者间存在明显正相关性；钩突高与椎间孔宽经Pearson检验得出r=0.012，P=0.679 >0.05，二者间并无相关性，说明下位椎体的钩突与上位椎体下缘构成的钩椎关节参与组成椎间孔的前壁，并且也说明钩突的高决定着椎间孔的高度，而与椎间孔的宽度无明显关系(表1，3，图8)。

2.8 钩突基底长与椎间孔宽和高的相关性分析结果 钩突基底长与椎间孔高经Pearson检验得出r=0.307，P < 0.000，二者间存在明显正相关性；钩突基底长与椎间孔宽经Pearson检验得出r=0.084，P=0.031< 0.05，二者间存在明显正相关性，说明钩突基底长与椎间孔的高度和宽度均密切联系(表1，3，图9)。

2.9 钩突基底宽与椎间孔宽和高的相关性分析结果 钩突基底宽与椎间孔高经Pearson检验得出r=0.289，P < 0.000，二者间存在明显正相关性；钩突基底宽与椎间孔宽经Pearson检验得出r=0.041，P=0.287 > 0.05，二者间并无相关性，说明钩突基底宽与椎间孔的高度有着密切联系，而与椎间孔宽度的关系则不明显(表1，3，图10)。

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引言

材料方法

1.1 设计 方法学验证实验。

1.2 时间及地点 于2014年3月至2015年12月在内蒙古医科大学第二附属医院影像科完成。

1.3 对象 选择内蒙古医科大学第二附属医院就诊的青少年66例，男50例，女16例，年龄6-20周岁，平均(14.35±4.99)岁。

纳入标准：①无颈椎外伤、无明显神经症状和体征；②扫描范围包括全颈椎，层厚为0.625 mm。

排除标准：①脊柱疾患(包括骨折、退变、结核、畸形及肿瘤等)；②可能影响脊柱生长发育的先天性疾病，如脊柱侧弯、半椎体畸形等；③扫描节段不完整。

1.4 方法 采用美国GE Light QX/I16排螺旋CT，受试者取中立仰卧位，身体长轴与机床平行，双臂自然下垂，颈椎尽量取水平位，采取头进位，扫描范围从眼外眦至胸廓上口(包括C₃-C₇)，扫描线与身体中轴线垂直，扫描参数：扫描层厚1.25 mm，扫描间距1.25 mm，重建层厚0.625 mm，重建间距0.625 mm，Fov 30 cm×30 cm，矩阵512×512 dpi，球管电压150 kV，电流260 mA。将扫描原始数据以DICOM格式导入PC计算机，利用Mimics16.0软件(由内蒙古医科大学数字医学中心提供)行后处理并测量。

将连续扫描的颈椎断层原始数据以“无损压缩”的方式导入Mimics16.0，定义上下、左右、前后方向后显示出水平面、冠状面、矢状面3个平面的二维图像，利用阈值设定选择拟重建部分，选择“Mask”进行“阈值分割”，选择“Bone”窗口，再进行“动态区域增长”颈椎，然后选择“光顺”，采用软件的三维计算功能对Mask分别进行重建，可清晰直观地再现骨的三维形态。确定测量点，激活Tools工具栏，测量相关指标。

1.5 主要测量指标 ①钩突高：即冠状面钩突尖至椎体上缘骨皮质平行线的垂直距离(钩突尖至椎体上缘直线距离)(图1)；②钩突间距：即双侧钩突尖间直线距离(图1)；③钩突基底宽：即通过横突孔中心的冠状截面上，椎体骨皮质上缘处，钩突内外侧缘间距(图1)；④钩突基底长：即椎体上缘水平截面上钩突基底长轴与骨皮质交点的截距(即钩突内侧前后最突点间距)(图2)；⑤椎体中高：即椎体上下面中点间直线距离(图3)；⑥椎体上横径：即椎体上缘左右侧最外突出点间距离(图3)；⑦椎体上矢径：即在正中矢状面椎体上缘前后两交点间的距离(图2)；⑧椎间孔高：即上下椎弓根相邻骨皮质间距(图4)；⑨椎间孔宽：即椎体后缘与上下关节突间的直线距离(图4)。

1.6 统计学分析 将数据录入SPSS17.0软件进行整理和统计学分析，数据采用x(_)±s表示；在相关性分析中，服从正态分布且方差齐性的数据进行Pearson检验，方差不齐则选择Spearson检验；确立检验水准为α=0.05，P < 0.05为差异有显著性意义。

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

讨论

“钩椎关节”又称“Luschka 关节”，是指C₃_-₇(或C₃-T₁)下位椎体侧缘钩突内侧缘和上位椎体的下外侧缘斜坡共同组成的4对或5对“类似滑膜关节”的特殊力学结构^[1-2]。“钩椎关节”作为人类颈椎所特有的结构，对头颅及寰枢椎三维支撑与多向运动、颈椎生长发育、生物力学稳定、颈髓保护和脊柱多维运动起着至关重要的作用^[3-4]。随着研究的不断深入，发现钩椎关节形成的原因可能是由于随着年龄的增长、负重增加，颈椎钩突区域将发生变化，即反应性骨形成和退行性变^[5-6]。

钩椎关节是颈部脊柱随发育需求所形成的特殊结构，其与颈椎病的发病有着密不可分的关系。随年龄的增长或其他外在因素(如外伤、结核、肿瘤、畸形、感染等)均可导致钩椎关节中钩突的增生、肥大、变形、骨赘及骨性关节炎，而且钩椎关节是发生关节炎常见的部位，从而可引起相应的临床颈椎病症状和体征^[7-8]。钩椎关节对稳定头颅和颈椎、防止颈椎及椎间盘侧方移位及其毗邻结构神经、血管等损伤也有重要保护作用^[9-10]。钩椎关节常会因严重的头部和/或颈部外伤，如交通伤导致钩椎关节半脱位及斜颈等颈椎病症状^[11-13]。钩椎关节的骨赘横向增生可压迫椎动脉而致椎基底动脉供血不足^[14-16]；唐冲等^[17]通过对平山病的研究发现钩椎关节的发育异常与其有着密切关系，其中钩突的相关指标发育不平衡继发引起颈椎的不稳定；但现有的研究多集中于成人钩椎关节及钩突的形态学研究^[18-21]，仅作者前期对国人青少年群体进行了部分相关研究^[22-23]，通过对青少年群体颈椎钩突与椎体间进行相关性分析也发现，除钩突高与椎体高间无相关性外，钩突基底长、钩突基底宽和钩突间距与椎体上矢径和椎体上横径间均存在相关性，说明随着年龄的增加，椎体的生长发育与钩突间的生长发育是相互对应的。

脊神经根型颈椎病是由于椎间孔内的脊神经受到压迫而引起的一种临床常见病^[24-25]，而椎间孔是由相邻椎体椎弓根椎上切迹和椎下切迹围成的一呈漏斗型的三维结构神经管^[26]，多呈椭圆形，其内侧缘为钩椎关节，外侧缘为关节突关节，神经根走行于孔内，周围被脂肪组织、血管和纤维间隔等围绕。Sohn等^[27]通过研究发现关节突关节面的增生、椎间盘的突出、钩突的增生等因素均可使椎间孔的空间减小，从而改变了椎间孔的形态，也就在一定程度上增加了椎间孔的狭窄及神经卡压的危险。Giles等^[28]研究也发现，颈神经根作为与钩椎关节密切相关的结构之一，椎间孔变窄可致钩突骨赘压迫颈神经根而出现相应的颈椎病症状；作者通过对青少年颈椎钩突高、钩突基底长、钩突基底宽与椎间孔高和宽之间经Pearson检验发现除椎间孔宽与钩突高和钩突基底宽间无相关性外，其余均存在着一定的正相关性(P < 0.05)，也充分说明了钩突相关结构与椎间孔间是互相紧密联系，提示临床在治疗神经根型颈椎病时要综合考虑周围各相关结构。

综上可知，钩椎关节作为颈椎所特有的结构，其与颈椎病的发病有着密切的联系，通过对青少年颈椎钩突与椎体和椎间孔间的相关性研究，发现它们之间存在着明显的正相关性，在一定程度上印证了上述研究，年龄的增长、钩突的增生及骨折等因素是引起经神经根型颈椎病的常见原因之一，这为临床颈椎病的早期诊治和预防提供了理论依据。

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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