东北地区成人腰椎棘突倾斜角度数字解剖学：为椎弓根螺钉置入的参考标准

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2017.07.015

中国组织工程研究 ›› 2017, Vol. 21 ›› Issue (7): 1064-1068.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.2017.07.015

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东北地区成人腰椎棘突倾斜角度数字解剖学：为椎弓根螺钉置入的参考标准

李朋，李宏伟，王爽，王海洲

解放军第202医院骨科，辽宁省沈阳市 110003

修回日期:2017-02-04 出版日期:2017-03-08 发布日期:2017-04-11
通讯作者: 李宏伟，硕士，主任医师，解放军第202医院骨科，辽宁省沈阳市 110003
作者简介:李朋，男，1991年生，安徽省亳州市人，汉族，2016年锦州医科大学在读硕士，医师，主要从事脊柱外科研究。
基金资助:
辽宁省科学技术计划项目任务(201602746)

Digital anatomy of lumbar spinous process tilt angle of adults in northeast China: prodinding reference for pedicle screw insertion

Li Peng, Li Hong-wei, Wang Shuang, Wang Hai-zhou

Department of Orthopedics, No. 202 Hospital of Chinese PLA, Shenyang 110003, Liaoning Province, China

Revised:2017-02-04 Online:2017-03-08 Published:2017-04-11
Contact: Li Hong-wei, Master, Chief phjysician, Department of Orthopedics, No. 202 Hospital of Chinese PLA, Shenyang 110003, Liaoning Province, China
About author:Li Peng, Studying for master’s degree, Physician, Department of Orthopedics, No. 202 Hospital of Chinese PLA, Shenyang 110003, Liaoning Province, China
Supported by:
the Scientific and Technological Program of Liaoning Province, No.201602746

摘要/Abstract

摘要：

文章快速阅读：

文题释义：

腰椎棘突的解剖学意义：腰椎棘突由两侧椎板汇合而成，其末端膨大为肌肉和韧带的附着点，具有重要的生理作用，既增加了脊柱的稳定性，又在脊柱运动中发挥关键作用，是脊柱重要的附件结构，其解剖结构具有重要的生物力学意义；另外，棘突较为表浅，在体表用手就可触摸到骨性突起，术中易于显露，是较为理想的参考标志。

腰椎棘突作为椎弓根螺钉置入时定位标志的意义：棘突作为定位标志有很多优点，当以棘突定位时，不用显露横突，只需要显露到椎板看到关节突即可，不用向下暴露横突，减少了手术的创伤，减少出血量，缩短手术时间，更是减少了手术后的潜在并发症，而且置钉准确率无明显差异。

摘要

背景：经后路椎弓根螺钉钉棒系统内固定是各种腰椎手术的主要术式，其成功的关键是椎弓根螺钉的准确置入，但棘突是位置表浅的解剖标志，在术中有较大的参考价值。

目的：分析东北地区成人腰椎棘突倾斜情况，并进行解剖分级，同时讨论其作为椎弓根螺钉内固定手术局部解剖学定位标志参考的可行性。

方法：对97例东北地区成人腰椎棘突倾斜角度进行测量，并根据倾斜角度进行分型；对各研究对象进行模拟手术，确定椎弓根螺钉的最佳置钉角度，测量椎弓根螺钉与棘突、标准矢状面夹角，对二者进行差异性比较。

结果与结论：①腰椎各型分布如下：型占75.1%，Ⅱ型占20.9%，Ⅲ型占2.3%，Ⅳ型占1.7%，经比较椎弓根螺钉与棘突、标准矢状面夹角无明显差异；②结果说明，腰椎棘突倾斜角度存在不同程度变异，腰椎手术前应通过相关检查明确变异情况，棘突可做为椎弓根螺钉置钉时倾斜角度的参考。

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: 0000-0002-3199-9246(李朋)

关键词: 骨科植入物, 脊柱植入物, 骨螺钉, 棘突, 三维成像, 腰椎, 解剖变异

Abstract:

BACKGROUND: Posterior lumbar fusion using pedicle screw-rod system fixation is the main surgical method for various lumbar diseases, and the accuracy of pedicle screw insertion is the key to success. Spinous processes

are superficial in position, which serve as a anatomical landmark providing significant reference.

OBJECTIVE: To analyze the anatomical classification of spinous process tilt of adult in northeast China, and to discuss the feasibility of it as the reference of anatomical landmark in pedicle screw fixation.

METHODS: The tilt angle of spinous processes of 97 adults in northeast China was measured, and spinous processes of lumbar vertebrae were then classified. All subjects underwent simulative operation to determine the optimal insertion angle, measure the angle between pedicle screw and the spinous process, or standard sagittal plane for comparative analysis.

RESULTS AND CONCLUSION: (1) The results were as follows: the distribution of type I was 75.1%, and 20.9% of type II, 2.3% of type III, 1.7% of type IV. Moreover, there were no significant differences in the angle between pedicle screw and the spinous process, or standard sagittal plane. (3) These findings suggest that lumbar spine angle varies in different individuals, which shouldbe defined through relative examinations. Additionally, spinous process can be a reference in pedicle screw inserting operation.

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: Bone Nails, Imaging, Three-Dimensiona, Lumbar Vertebrae, Anatomy, Tissue Engineeirng

中图分类号:

R318

李朋，李宏伟，王爽，王海洲. 东北地区成人腰椎棘突倾斜角度数字解剖学：为椎弓根螺钉置入的参考标准[J]. 中国组织工程研究, 2017, 21(7): 1064-1068.

Li Peng, Li Hong-wei, Wang Shuang, Wang Hai-zhou. Digital anatomy of lumbar spinous process tilt angle of adults in northeast China: prodinding reference for pedicle screw insertion [J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2017, 21(7): 1064-1068.

图/表（结果） 2

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引言

脊柱作为人体的支柱，具有承重、缓冲减震等重要功能，腰段脊柱是主要的承重部位，也是较易发生退变的节段。随着年龄的增加腰椎会逐渐退变，有研究证明，年龄达到20岁的时候椎间盘就已经开始有退变，20-30岁间有的已经明显退变，纤维环出现了裂痕，而30岁以上的椎间盘均有退变，年龄越大退变越重。另外腰椎的退变与职业也有一定的关系，长时间坐位及高强度的劳动都会使腰部负荷量增大，导致椎间隙压力增高加重腰椎的退变，腰椎的退行性改变会造成多种腰部疾病的发生，如腰椎间盘突出、腰椎管狭窄、腰椎滑脱等腰部疾病，这些疾病都会造成腰部疼痛不适，现在腰椎疾病患者呈逐渐增长趋势。

首次发作的腰椎疾病以及病情较轻者，可通过卧床休息、局部理疗、推拿按摩、针灸等保守治疗缓解症状^[1-5]，病程较长，且逐渐加重者可出现下肢的疼痛及麻木，甚至大小便功能障碍，通过保守治疗症状缓解有限，不适当的保守治疗甚至有加重症状的风险^[6]，这类患者常需要通过腰椎手术来缓解症状。

腰椎手术需要术者对腰椎的解剖结构有较深的了解，腰椎的解剖结构复杂多变，各种解剖结构不仅对腰椎退变、骨折等伤病有重要意义，也可以做为腰椎手术的定位和参考依据。

经后路椎弓根螺钉钉棒系统内固定是各种腰椎手术的主要术式，其成功的关键是椎弓根螺钉的准确置入。传统的进钉方式多以横突定位标志，有关椎弓根与横突及椎弓根毗邻结构的解剖，国内外学者做了大量的研究，为椎弓根内固定术提供了重要的理论依据^[⁷^-¹²^]，但棘突是位置表浅的解剖标志，相对于其他解剖结构来说更容易观察和显露，在手术中的参考价值较大。

近年来，有部分新型内植物，如Wallis等通过捆绑棘突来实现动态固定等手术目的^[^13-18^]，更是体现出棘突的重要性。有的棘突在标准矢状面上，但并不是所有棘突都在标准矢状面上，有的棘突与标准矢状面存在倾斜情况，棘突倾斜角度存在不同程度变异^[19]，术前通过影像学检查明确其变异情况可以更好地进行术前规划和定位。

文章的亮点是通过对测量的数据进行统计分析来明确腰椎棘突的倾斜情况，并讨论棘突作为椎弓根螺钉内固定手术局部解剖学定位标志参考的可行性、实用性及安全性。

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

材料方法

1.1 设计 回顾性数字解剖学研究。

1.2 时间及地点 于2015年1月1日至9月1日在解放军第202医院骨科数字工作平台进行。

1.3 对象 从入住本院骨科的患者中连续选取100例因各种腰椎伤病需行手术者，其中腰椎骨折10例、腰椎间盘突出44例、腰椎管狭窄37例、腰椎滑脱9例；其中男性62例，平均年龄54.01岁；女性38例，平均年龄63.82岁；对其影像学资料进行分析。

纳入标准：①年龄20-80岁；②因腰椎退变、骨折、滑脱、畸形等病因行椎弓根螺钉内固定术；③患者出生地为东北三省者。

排除标准：年龄小于20岁或大于80岁，存在严重畸形或棘突处有骨折、退变等可能对测量造成影响的解剖变异，以及影像学资料不完整者。

剔除标准：对已被选入本临床研究，属于以下情况之一者，作为剔除病例：①不符合纳入标准，或符合排除标准者；②病历记载不完整者。

1.4 方法 在医院PACS系统中调取所有研究对象的影像学资料，观察其腰椎CT图像，根据纳入标准和排除标准最终确定研究对象，然后对L₁-L₅棘突倾斜角度进行测量，根据倾角情况进行分型，共分成4型：Ⅰ型倾斜角度≤5°、Ⅱ型角度>5°并≤10°、Ⅲ型角度>10°并≤15°、Ⅳ型倾斜角度>15°(图1)，对各型的例数进行统计；应用数字技术在三维重建软件中进行模拟手术，确定最佳置钉路线，并测量椎弓根螺钉与棘突及标准矢状面的夹角，分别定义为根棘角和根矢角(图2)，比较二者差异。

1.5 主要观察指标 ①腰椎各型棘突分布；②腰椎根棘角与根中角的比较。

1.6 统计学分析 所有测量数据的记录和处理均在SPSS 19.0软件中完成，以x(_)±s表示，并对根棘角、根矢角进行配对t 检验，检验水准α取双侧0.05，计算出t 值、P值范围，比较二者差异。

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讨论

3.1 腰椎棘突的解剖学意义腰椎棘突由两侧椎板汇合而成，其末端膨大为肌肉和韧带的附着点，具有重要的生理作用，既增加了脊柱的稳定性，又在脊柱运动中发挥关键作用，是脊柱重要的附件结构，其解剖结构具有重要的生物力学意义。

另外，棘突的位置较为表浅，在体表用手就可触摸到骨性突起，术中易于显露，是较为理想的参考标志，已有研究发现，棘突的解剖变异可对多种脊柱疾患的发生和发展产生影响。但以往并无大样本的针对中国人群的解剖研究，作者对东北地区成人的腰椎棘突的部分变异情况进行了数字解剖学研究，取得了一定进展。

3.2 根棘角与根矢角的意义经过统计分析，两角无明显差别，因此棘突与标准矢状线都可作为椎弓根螺钉的参考

标志，棘突是较为固定的参考标志，与标准矢状线相比，不受患者的体位的改变受到影响，是理想的局部定位标志，更易作为椎弓根螺钉置入的参考标准。

3.3 腰椎棘突作为椎弓根螺钉置入时定位标志的意义在腰椎的各种伤病的手术中，经后路置入椎弓根螺钉是腰椎手术中最常用的内固定方法^[20-24]。

椎弓根螺钉的置入方法有很多，如magerl法^[25]和人字嵴顶点法^[26]，但腰椎棘突也可作为腰椎各种手术的参考标志^[27-29]，如以棘突连线确定矢状面进钉角度，而且棘突也可作为椎管占位病变手术的的定位标志^[30]。

以往也有人研究腰椎棘突的上缘根部与椎弓根的关系^[31]，发现腰椎棘突的上缘根部与椎弓根的上缘之间的距离逐渐缩短，与椎弓根的下缘之间的距离逐渐增加，从而保证了腰椎的棘突上缘根部全部位于椎弓根平面范围内，这使得腰椎棘突与椎弓根有较为固定的位置关系，为棘突定位法奠定了基础。上段腰椎棘突上缘的根部非常靠近椎弓根中轴线，一般在中轴线2 mm范围内。而腰5棘突上缘的根部则靠近中轴线下方5 mm的范围内。这些解剖关系都使得棘突可作为椎弓根螺钉置入的定位标志。

棘突作为定位标志有很多优点，当以棘突定位时，不用显露横突，只需要显露到椎板看到关节突即可，不用向下暴露横突，避免了暴露横突时造成的椎旁肌的过度剥离，以及横突上起止韧带的损伤，最大程度的保护了脊柱的稳定性，减少了手术的创伤，减少出血量，缩短手术时间，更是减少了手术后的潜在并发症。

崔新刚等^[32]研究显示棘突定位在手术暴露时间、手术出血量、单个螺钉置钉时间及手术总时间方面明显优于其他定位方法，而且置钉准确率无明显差异。可见棘突作为局部解剖学定位标志参考是相当可行的。另外，也可对腰椎棘突间距和顶距进行测量研究^[33-34]，为今后腰椎棘突间新型内固定物的设计和临床应用提供解剖学依据。

3.4 腰椎棘突定位的适应证及禁忌证适应证：适用于腰椎局部生理解剖结构正常，棘突无破坏的椎弓根螺钉内固定手术，尤其对于伴有横突骨折不能采用传统定位方法或者定位失败的病例。禁忌证：对于棘突缺如或破坏、腰椎生理曲度严重畸形以及腰椎局部生理解剖结构紊乱者不适用。

3.5 术前规划和个体化置钉的意义腰椎手术成功的关键是椎弓根螺钉的准确置入，如果置入有偏差败可能会造成严重并发症的发生，如硬膜囊以及神经根的损伤等^[35-36]，准确的置入需要稳定的局部解剖结构作为定位参考标志，可以选择腰椎的棘突作为定位参考标志。

当以腰椎棘突作为参考标志时，需要明确腰椎棘突的变异情况，通过表1可以看出，东北地区成人腰椎各棘突存在倾斜解剖变异，但以Ⅰ型、Ⅱ型居多，以往也有研究表明，脊柱棘突的解剖结构可因性别、年龄、种族的不同有着不同程度的变异，明确变异情况是椎弓根螺钉置入成功的关键，因此术前规划和个体化置钉是相当重要的。

术前可以通过数字骨科技术进行模拟进钉^[37-46]，并对理想置钉角度进行精确测量，测量后可以通过多个方位以及多个角度进行观察与验证，同时也可以对虚拟的椎弓根螺钉进行相关参数的测量，达到最优化置钉效果后最终确定相关置钉参数，然后根据最终确定的测量数据进行个体化置钉，能够显著提高置钉的成功率，提高手术的安全性及准确性，降低并发症的发生率，在未来的临床应用中有着广泛的、不可估量的发展前景。

3.6 本研究的局限和不足首先，本研究仅对东北地区的成人腰椎进行研究，未对其它地区人群进行测量研究；其次，样本总量为100例，样本数量相对偏小，距真正的大样本尚有差距；最后，数据在测量的过程中存在产生误差的可能性。以上不足需要多各地区及更多的样本研究中不断完善。

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