經(jīng)偏斜的椎弓根通道進(jìn)行上位椎間盤刮除的解剖學(xué)研究

吳勝林 徐德鑫 翟成磊

. 論著 Original article .

經(jīng)偏斜的椎弓根通道進(jìn)行上位椎間盤刮除的解剖學(xué)研究

吳勝林 徐德鑫 翟成磊

目的探討經(jīng)偏斜的椎弓根該通道行椎間盤髓核摘除的可行性。方法選取 6 具成人尸體脊柱標(biāo)本，取 T10以下 8 個(gè)節(jié)段建立達(dá)上位椎間盤的椎弓根通道，描記可刮除的椎間盤范圍并進(jìn)行圖像處理，計(jì)算每個(gè)椎間盤被刮除的面積占該節(jié)段椎間盤總面積的比值，再分別計(jì)算前、后部椎間盤被刮除的面積各占前部及后部的比值。結(jié)果可刮除面積占總面積的百分比從 T10～11到 L4～5依次為 ( 16.96±0.54 ) %、( 21.67± 0.26 ) %、( 21.52±1.13 ) %、( 21.96±0.87 ) %、( 22.64±1.04 ) %、( 26.51±1.02 ) %、( 33.87±1.32 ) %，趨勢(shì)為逐漸遞增，到 L5～S1又明顯減低，為 ( 24.28±1.24 ) %。前、后可刮除面積占前、后總面積百分比的分析結(jié)果為：T10～11前方比值 ( 15.40±1.62 ) %，后方比值 ( 24.57±0.60 ) %；T11～12前方比值 ( 20.75±0.86 ) %，后方比值 ( 23.96±1.18 ) %；T12～L1前方比值 ( 17.77±1.36 ) %，后方比值 ( 24.33±1.08 ) %；L1～2前方比值 ( 20.22± 1.42 ) %，后方比值 ( 25.06±1.22 ) %；L2～3前方比值 ( 21.55±0.25 ) %，后方比值 ( 22.26±0.85 ) %，后方比值均大于前方比值，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義 ( P＞0.05 )。結(jié)論經(jīng)偏斜的椎弓根通道到達(dá)上位椎間盤，行 T10～11到L4～5節(jié)段椎間盤髓核摘除，具有可操作性，其中 L4～5間隙在該椎弓根通道下摘除髓核的可操作性最大。

椎間盤；刮除術(shù)；解剖學(xué)；尸體解剖

隨著人類壽命的延長(zhǎng)，老齡人口逐漸增多，以及交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，工程項(xiàng)目增加，交通事故及工業(yè)外傷不斷增加，胸腰椎椎間盤退變性突出以及外傷性突出病例不斷增加，須手術(shù)解除椎間盤對(duì)神經(jīng)根、硬膜以及脊髓的壓迫，并給予融合固定。我們研究經(jīng)偏斜的椎弓根通道達(dá)上位椎間盤的可能性，描計(jì)達(dá)上位椎間盤的范圍，以及該椎弓根通道方向的變化與達(dá)上位椎間盤的區(qū)域間的關(guān)系，探討經(jīng)該通道行椎間盤髓核摘除的可行性。

材料與方法

一、實(shí)驗(yàn)標(biāo)本

采用 40% 甲醛浸泡的成人尸體脊柱 ( 胸、腰椎，骶骨 ) 標(biāo)本 6 具 ( 由吉林大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院解剖教研室提供 )，其中男 4 具，女 2 具，并通過(guò)肉眼及DR 攝片排除胸腰椎各階段的脊柱系統(tǒng)疾病，根據(jù)骨質(zhì)疏松及肌肉韌帶情況，推算出年齡區(qū)間為 35～50 歲。每具標(biāo)本均去除肌肉組織，保留椎骨、椎間盤、前后縱韌帶、棘間韌帶、小關(guān)節(jié)及關(guān)節(jié)囊，建立椎弓根通道。由于上胸椎間盤高度及椎弓根直徑的限制，我們僅研究 T10椎體以下的 8 個(gè)節(jié)段。

二、椎弓根通道的建立

1. 通道入點(diǎn)描述[1-6]：應(yīng)用直徑 5.0 改錐直視下建立椎弓根通道，避免從椎弓根周圍骨質(zhì)穿出，所有入點(diǎn)均較椎弓根螺釘入點(diǎn)偏下偏外，該角度能保證通道方向?yàn)樯衔蛔甸g盤中心附近，避免發(fā)生損傷神經(jīng)根及進(jìn)入椎管的可能。具體入點(diǎn)描述如下( 表 1 )。

表1 椎弓根通道入點(diǎn)描述Tab.1 Description of the starting points of the pedicle channel

2. 通道傾斜角度：通道建立后，于通道內(nèi)留置克氏針，標(biāo)本行正側(cè)位 DR 片檢查 ( 圖 1 )。側(cè)位數(shù)字影像圖片，應(yīng)用 AutoCAD 2009 軟件測(cè)量每個(gè)椎弓根通道與相應(yīng)椎間隙平面的夾角，得出 6 具標(biāo)本左右兩側(cè)共 12 組數(shù)據(jù)，記錄如下 ( 圖 2，表 2 )。

表2 通道與椎間隙水平面的夾角 ( ° )Tab.2 The included angle between the channel and the intervertebral level ( ° )

我們將實(shí)驗(yàn)標(biāo)本行 CT 掃描 ( 圖 3 )，在椎間盤中點(diǎn)的橫斷面觀察通道的外展角度，了解到在椎弓根側(cè)壁允許的范圍內(nèi)，T10椎體以下的 8 個(gè)節(jié)段具有較高的可操作性。

三、研究方法

1. 椎間盤描計(jì)：通過(guò)建立的椎弓根通道，應(yīng)用不同角度的刮勺，刮除上位椎間盤的髓核，刮除后，平行椎間盤中心橫斷標(biāo)本，顯露椎間盤，應(yīng)用亞甲基藍(lán)染色被刮除的區(qū)域，數(shù)碼相機(jī)平行于該椎間盤平面拍攝數(shù)碼照片 ( 分辨率 2592×1552 ) ( 圖 4 )。

2. 面積比值計(jì)算：經(jīng)建立的椎弓根通道，達(dá)上位椎間盤的區(qū)域，由于個(gè)體差異，單純計(jì)算面積無(wú)可比性，因此我們應(yīng)用開(kāi)源軟件 ImageJ 計(jì)算數(shù)碼照片中每個(gè)椎間盤被刮除的面積占該節(jié)段椎間盤總面積的比值，并根據(jù) Denis[7]提出的三柱分類，將椎間盤按前、后部等分為 2 份，再分別計(jì)算前、后部椎間盤被刮除的面積各占前部及后部的比值，從而了解 T10椎體以下各節(jié)段刮除的椎間盤區(qū)域的分布規(guī)律。ImageJ 可將數(shù)碼圖片生成 3 種不同色差 ( Blue，Green，Red )，由于我們用亞甲基藍(lán)染色，因此選擇色差最大的紅色作為研究對(duì)象。圖中黃色線區(qū)域?yàn)榇?jì)算區(qū)域，紅色區(qū)域?yàn)榻?jīng)過(guò)亞甲基藍(lán)染色的被刮除椎間盤區(qū)域 ( 圖 5～7 )。

圖1 L3通道建立圖 2 通道留置克氏針，側(cè)位 DR 數(shù)字影像圖 3 標(biāo)本 CT 掃描 ( 橫斷面 )圖 4 刮除髓核后，橫斷標(biāo)本，亞甲基藍(lán)染色 ( 上面觀 )圖 5 ImageJ 軟件界面圖 6 椎間盤前部面積計(jì)算區(qū)域圖 7 椎間盤后部面積計(jì)算區(qū)域Fig.1 Establishment of L3pedicle channelFig.2 A kirschner wire was placed in the channel, and the lateral digital radiography ( DR ) was shownFig.3 CT scan of the specimen ( the transverse section )Fig.4 A cross-sectional specimen after the discectomy with methylene blue staining ( the norma superor )Fig.5 ImageJ software interfaceFig.6 Range of the front area of the discFig.7 Range of the rear area of the disc

結(jié) 果

應(yīng)用 ImageJ 計(jì)算出 T10椎體以下 8 個(gè)節(jié)段椎間盤區(qū)域比值數(shù)據(jù) ( 表 3 )。

表3 描計(jì)區(qū)域面積百分比 ( %，x-±s )Tab.3 Percentage of the calculated area ( %, x-±s )

討 論

一、刮除面積占總面積比值的趨勢(shì)

通過(guò)對(duì)上述區(qū)域分布規(guī)律的分析，可以看出可刮除面積占總面積比值的趨勢(shì)為從 T10～11到 L4～5逐漸遞增，到 L5～S1又明顯減低，說(shuō)明從下胸椎到腰椎，通過(guò)該通道所達(dá)到上位椎間盤的區(qū)域逐漸擴(kuò)大( L5～S1除外 ) ，前、后可刮除面積占前、后總面積比值的分析結(jié)果為：從 T10～11到 L2～3后方比值大于前方比值，說(shuō)明在這些節(jié)段通過(guò)該通道更容易刮除后方椎間盤；從 L3～4到 L5～S1后方比值小于前方比值，但 L3～4后方比值縱向變化小，而 L4～5后方比值增大明顯，說(shuō)明該節(jié)段后方具有更大操作空間，L5～S1后方比值明顯減小，考慮與腰骶角度有關(guān)。

二、L5～S1角度對(duì)手術(shù)操作的影響

1. L5～S1角度問(wèn)題：L5～S1的前后比值差別很大，總比值也較其它節(jié)段變化大，我們考慮與腰骶角度有關(guān)。該通道的方向從外下斜向內(nèi)上，實(shí)驗(yàn)中標(biāo)本無(wú)肌肉及軟組織遮擋，通道角度已經(jīng)受骶骨遮擋很難掌握，因此我們考慮實(shí)際手術(shù)中該節(jié)段的可操作性較小。

2. 經(jīng)該通道椎體間植骨融合可能性：通過(guò)對(duì)每個(gè)椎間盤被刮除的面積占該節(jié)段椎間盤總面積比值的分析，我們發(fā)現(xiàn)比值范圍為 16.96%～33.87%，從 T10～11到 L4～5逐漸遞增，到 L5～S1又明顯減低，比值最大的為 L4～5節(jié)段，為 33.87%，約占椎間盤的1 / 3，該植骨面積能否融合確實(shí)有待進(jìn)一步生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)明確。

3. 椎弓根通道方向變化與達(dá)上位椎間盤區(qū)域的關(guān)系：我們于通道內(nèi)留置克氏針，根據(jù)標(biāo)本的側(cè)位DR 片，測(cè)量每個(gè)椎弓根通道與相應(yīng)椎間隙平面的夾角，了解到在椎弓根上下徑允許的情況下，角度越大，通道縱軸越長(zhǎng)，越容易刮除后方的椎間盤，其中 L4～5間隙的總比值為 ( 33.87±1.32 ) %，前方比值( 34.29±1.23 ) %，后方比值 ( 32.86±1.41 ) %，均為最大，說(shuō)明 L4～5間隙在該椎弓根通道下摘除髓核的可操作性最大。同時(shí)結(jié)合 CT 掃描結(jié)果，在椎間盤中點(diǎn)的橫斷面觀察通道的外展角度，橫向外展角越大，相應(yīng)椎間盤后方刮除范圍越大，但相對(duì)總體刮除面積會(huì)縮小，例如 L4～5間隙。

總之，該區(qū)域椎弓根通道的分布規(guī)律，與下胸椎及腰椎的解剖學(xué)特點(diǎn)密切相關(guān)[8-11]，T10～L4椎弓根寬度從上到下總體表現(xiàn)為逐步增加的趨勢(shì)，同時(shí) T10～L4橫向角從上到下總體表現(xiàn)為逐步增加的趨勢(shì)，因此建立通道的橫向外展角越大，越容易刮除后方椎間盤；T10～L4椎弓根高度變化不明顯，導(dǎo)致通道縱軸高度變化不大，因此椎間盤后方刮除的比值在縱向上變化不大；而矢狀面角度變化規(guī)律不明顯。

三、統(tǒng)計(jì)學(xué)誤差與糾正

1. 圖像區(qū)域誤差：在應(yīng)用 ImageJ 軟件進(jìn)行面積比值計(jì)算時(shí)，需要手工選取待計(jì)算區(qū)域，這樣不可避免會(huì)出現(xiàn)一定的誤差，我們將每一張照片的同一個(gè)區(qū)域經(jīng)過(guò) 3 次選定，分別計(jì)算出面積比后取平均值記錄為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以減小誤差。

2. 臨界值的設(shè)定：ImageJ 軟件在進(jìn)行像素對(duì)比分析時(shí)，需要調(diào)整 adjust-Threshold 臨界值，不同臨界值計(jì)算出的面積比值不同，因此我們?cè)O(shè)定臨界值位于 75～122 區(qū)間，在該區(qū)間內(nèi)將區(qū)域圖像的像素對(duì)比差別調(diào)整到最大，這樣可最大程度的避免誤差的產(chǎn)生。

3. 性別誤差：我們?cè)谠囼?yàn)中未將不同性別標(biāo)本各項(xiàng)數(shù)據(jù)區(qū)分開(kāi)，主要考慮針對(duì)每一具標(biāo)本，我們計(jì)算的為每個(gè)椎間盤被刮除的面積占該節(jié)段椎間盤面積的比值，這樣的數(shù)據(jù)更具有真實(shí)性。后續(xù)的實(shí)驗(yàn)我們會(huì)增加樣本量，并將不同性別的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析。

本研究結(jié)果提示：經(jīng)偏斜的椎弓根通道達(dá)上位椎間盤，行 T10～11到 L4～5節(jié)段椎間盤髓核的摘除具有可操作性，其中 L4～5間隙在該椎弓根通道下摘除髓核的可操作性最大。經(jīng)該通道椎體間植骨融合的可行性有待進(jìn)一步生物力學(xué)實(shí)驗(yàn)明確。

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( 本文編輯：王萌 李貴存 )

An anatomical study of the upper lumbar discectomy through the deflective pedicle channel

WU Sheng-lin,XU De-xin, ZHAI Cheng-lei. Orthopedic Department, the fourth Hospital of Jilin University, Changchun, Jilin, 130011, PRC

ObjectiveTo describe the range of the upper intervertebral disc through the defective pedicle channel and to explore the feasibility of discectomy through the channel.MethodsSix adult spinal specimens were taken from cadavers and the pedicle channel reaching the upper intervertebral disc was made in 8 segments below the 10th thoracic vertebra. Image processing was performed for the range of the disc which was striken off. The ratio of the scraped area and the total area of the segment was calculated, and also the ratio of the scraped area and the total area of the front part and the rear part.ResultsThe ratio of the scraped area and the total area was gradually increased from T10-11to L4-5and signifcantly reduced in L5-S1, which was ( 16.96±0.54 ) %, ( 21.67±0.26 ) %, ( 21.52±1.13 ) %, ( 21.96±0.87 ) %, ( 22.64±1.04 ) %, ( 26.51±1.02 ) %, ( 33.87±1.32 ) % and ( 24.28±1.24 ) % respectively. The ratios of the scraped area and the total area of the front part and the rear part in T10-11were ( 15.40±1.62 ) % and ( 24.57±0.60 ) %, which were ( 20.75±0.86 ) % and ( 23.96±1.18 ) %, ( 17.77±1.36 ) % and ( 24.33±1.08 ) %, ( 20.22±1.42 ) % and ( 25.06±1.22 ) %, ( 21.55±0.25 ) % and ( 22.26±0.85 ) % in T11-12, T12-L1, L1-2and L2-3respectively. The ratio of the rear part was greater than that of the front part from T10-11to L2-3. ConclusionsThe discectomy from T10-11to L4-5can be performed through the defective pedicle channel reaching the upper intervertebral disc, and the most satisfactory results can be found in the intervertebral space of L4-5.

Intervertebral disc; Curettage; Anatomy; Autopsy

10.3969/j.issn.2095-252X.2014.11.012

R681.5, R687.3

吉林省科技廳登記成果項(xiàng)目 ( 2013084 )

130011 長(zhǎng)春，吉林大學(xué)第四醫(yī)院骨科

徐德鑫，Email: 22291849@qq.com

2013-05-13 )