64層螺旋CT在先天性脊柱側(cè)彎矯形術(shù)前的應(yīng)用價值

肖振芹 李政軍 劉海龍 張瑞英 王建雙

脊柱側(cè)彎是青少年常見的脊柱先天發(fā)育異常，側(cè)彎嚴(yán)重的患者需手術(shù)治療，因此術(shù)前對畸形椎體的解剖學(xué)信息的詳細了解對手術(shù)方案的確定尤為重要。多層螺旋CT三維重建對本病的價值國內(nèi)外已有較多研究［1－3］，但多為對側(cè)彎脊柱的整體顯示，對涉及直接影響手術(shù)效果的側(cè)彎椎體椎弓根的完整顯示及測量研究較少。本研究應(yīng)用64層螺旋CT，針對與手術(shù)密切相關(guān)的椎弓根平面成像的技術(shù)及測量方法進行探索。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選擇我院收治的脊柱側(cè)彎患者45例，欲行脊柱側(cè)凸后路矯形內(nèi)固定+植骨融合術(shù)，男25例，女20例;年齡 6～20歲，平均年齡14歲;臨床表現(xiàn)主要為脊柱不同程度后凸、側(cè)曲，兩肩不等高，胸廓畸形及呼吸功能障礙等。

1.2 掃描方法 采用Siemens Somatom Sensation Cardiac 64層螺旋CT機，仰臥位，掃描范圍根據(jù)X線平片或定位像確定。掃描方式:螺旋，層厚5 mm(大范圍掃描采用10 mm)，螺距0.75，準(zhǔn)直器寬度64 ×0.6 mm。

1.3 重建技術(shù) 掃描完成后將原始數(shù)據(jù)減薄重建，重建層厚采用1.0 mm，50%間隔(0.5 mm)，采用骨算法(osteo)，卷積函數(shù)(kernel)為 B20s smooth，重建后的薄層軸位圖像傳至LEONARDO工作站行后處理。應(yīng)用表面遮蓋重建(SSD)或容積再現(xiàn)(volume rendering，VR)后處理技術(shù)獲得脊柱整體三維圖像，在三維圖像上通過旋轉(zhuǎn)調(diào)整不同角度，再采用多平面重組(multiplanar reconstruction MPR)，重建雙側(cè)椎弓根橫軸面圖像，使重建出的軸位圖像顯示椎弓根最完整層面(圖1、2)。

圖1 重建的椎弓根層面軸位像

圖2 VR三維重建像用于MPR重建定位

1.4 測量指標(biāo) (1)椎弓根橫徑(AB)，即椎弓根兩側(cè)壁間的距離，由此決定植入螺釘?shù)膶挾?(2)椎弓根深徑(CD)，沿椎弓根縱軸方向測量關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)間隙下緣至椎體前緣距離，決定植入螺釘?shù)拈L度;(3)椎管橫徑(EF)，即兩側(cè)椎弓根內(nèi)緣寬度;(4)椎弓根長軸與椎體、棘突縱軸夾角，決定進針角度(圖3～5)。

圖3 椎弓根橫徑(AB)

圖4 椎弓根深徑(CD)，椎管橫徑(EF)

圖5 椎弓根縱軸與椎體、棘突縱軸角度

圖6 SSD重建顯示胸11～腰1椎體分節(jié)不良

2 結(jié)果

45例掃描原始圖像經(jīng)三維圖像旋轉(zhuǎn)定位，MPR重建后均能完整顯示椎弓根軸位，并能同時顯示椎體畸形及椎管情況，對椎弓根的橫徑、深徑、椎管橫徑及椎體旋轉(zhuǎn)角度等參數(shù)均能準(zhǔn)確測量。本組病例Cobb角38°～120°，旋轉(zhuǎn)角度Ⅰ～Ⅳ度。除不同程度的脊柱側(cè)彎外，其他發(fā)育異常包括椎體發(fā)育不良(半椎體、椎體分節(jié)不良、蝴蝶椎、椎體楔狀變形、椎弓裂等);椎管內(nèi)骨性分隔;肋骨發(fā)育畸形等(圖6～8)。其中25例同時做MRI檢查，MRI發(fā)現(xiàn)的畸形包括脊髓栓系綜合征、脊髓空洞、椎管內(nèi)分隔、二分脊髓、骶管囊腫。

圖7 椎管內(nèi)骨性分隔及棘突發(fā)育異常

圖8 MPR冠狀面重建顯示椎體發(fā)育異常(蝴蝶椎)

3 討論

3.1 64層螺旋CT對椎弓根的掃描及重建 脊柱側(cè)彎是一種復(fù)雜的三維平面的畸形，手術(shù)目的是矯正該畸形，力爭達到冠狀面矯形、矢狀面恢復(fù)生理曲度及軸位消除旋轉(zhuǎn)這三個目標(biāo)［4］。因此，術(shù)前必須了解椎體、椎弓根、椎管等各項參數(shù)，以利于選擇螺釘?shù)膶挾取⑸疃燃爸踩虢嵌?。國外學(xué)者通過對不同手術(shù)入路模型的測量以評價不同檢查方法的準(zhǔn)確性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)CT是最準(zhǔn)確的［5］。常規(guī)CT由于硬件的限制，時間分辨力及Z軸空間分辨力較低，不能產(chǎn)生高質(zhì)量的后處理圖像，基本局限于橫斷面圖像的觀察，使術(shù)前對側(cè)彎的全面準(zhǔn)確了解受到限制。常規(guī)CT掃描是根據(jù)定位像傾斜掃描角度，力圖使掃描層面通過椎弓根層面，并與所要掃描的椎體平行，該種方法在單純性脊柱側(cè)彎即椎體無旋轉(zhuǎn)畸形并且Cobb角小于60°時基本能夠達到測量各種參數(shù)的目的。由于常規(guī)CT掃描機機架側(cè)傾角度最大在正負30°左右，因此，當(dāng)脊柱側(cè)彎的Cobb角大于50°～60°時，同一椎體的椎弓根往往不能顯示在同一層面，使測量出現(xiàn)誤差。當(dāng)合并椎體旋轉(zhuǎn)時，該方法常常僅可顯示一側(cè)的椎弓根，不能同時顯示椎弓根的寬度、長度以及椎體與矢狀面、冠狀面的角度，所得到的椎弓根層面多為斜位圖像，因此，得到的測量參數(shù)不夠準(zhǔn)確，影響手術(shù)效果。

多層螺旋CT(multiple slice CT，MSCT)具有快速大范圍覆蓋掃描技術(shù)、優(yōu)秀的Z軸空間分辨率和強大的后處理軟件，可在短時間內(nèi)行大范圍掃描，重組出全脊柱的完整立體圖像，在三維圖像上可任意角度旋轉(zhuǎn)、調(diào)整，根據(jù)脊柱側(cè)位側(cè)彎的程度，重建出所需椎體的橫斷位圖像，顯示出最佳椎弓根軸位圖像。此時的橫斷位圖像與患者身體的矢狀位、冠狀位及橫斷位均呈不同的角度，真正反映了側(cè)彎椎體椎弓根的全貌。本研究結(jié)果表明，只有在三維的SSD或VR的重組圖像上才能進行不同角度的旋轉(zhuǎn)，得到最佳的椎弓根軸位圖像，進而才能準(zhǔn)確測量椎弓根釘?shù)赖拈L度、寬度、進釘點和進釘角度，為脊柱側(cè)凸手術(shù)的矯形部位、矯形方向、矯正程度和矯形器械的尺寸等提供精確的影像學(xué)依據(jù)。

3.2 64層螺旋CT對脊柱側(cè)彎掃描及后處理的技術(shù)參數(shù) 對脊柱側(cè)彎患者，術(shù)前椎體、椎弓根及椎管各種參數(shù)的準(zhǔn)確性是決定矯形手術(shù)精確性的最重要因素，因此重建后的圖像質(zhì)量至關(guān)重要。各種重建技術(shù)的出現(xiàn)均是在斷層的原始數(shù)據(jù)上進行的后處理，因此提供高質(zhì)量的橫斷面圖像數(shù)據(jù)是保證良好后處理的關(guān)鍵。64層螺旋CT為各向同性容積掃描，最薄重建厚度可達0.6 mm。陳海松等［6］應(yīng)用64層螺旋CT研究長骨掃描和后處理參數(shù)與圖像質(zhì)量的關(guān)系，認為重組間隔50%為最佳間隔。本研究采用5 mm層厚螺旋掃描，1 mm層厚、0.5 mm間隔重組的掃描機后處理組合模式，重建的椎弓根圖像能滿足測量要求，同時又適當(dāng)減少了重組的數(shù)據(jù)量，提高了重組速度。本研究結(jié)果提示64層螺旋CT對脊柱側(cè)彎患者術(shù)前測量的最佳技術(shù)參數(shù)為:準(zhǔn)直器寬度0.6 mm ×64、螺距0.75、重組層厚1 mm、重組間隔0.5 mm、骨算法(osteo)重組SSD或VR圖像，此參數(shù)組合即兼顧縮短掃描時間、降低X線球管損耗、減少患者接受射線量、減少重組后的數(shù)據(jù)量，又保證了圖像滿足診斷和測量的要求。

本研究應(yīng)用64層螺旋CT對脊柱側(cè)彎患者進行術(shù)前掃描，利用三維成像及多平面重組技術(shù)，能準(zhǔn)確提供手術(shù)需要的椎體、椎弓根及椎管的各種參數(shù)，對提高矯形手術(shù)的成功起到了極其重要的作用。

1 彭蕓，張寧寧，張學(xué)軍，等.16層螺旋CT多平面重組對兒童先天性脊柱側(cè)彎的評價.中華放射學(xué)雜志，2006，40:297-300.

2 賈寧陽，肖湘生，王晨光，等.脊柱病變多層螺旋CT的應(yīng)用價值.放射學(xué)實踐，2003，18:587-589.

3 Newton PO，Hahn GW，F(xiàn)ricka KB，et al.Utility of three-dimensional and multiplanar reformatted computed tomography for evaluation of pediatric congenital spine abnormalities.Spine，2002，27:844-850.

4 李明，侯鐵勝主編.脊柱側(cè)凸三維矯形理論與技術(shù).第1版.上海:第二軍醫(yī)大學(xué)出版社，2001.213.

5 Mac-Thiong JM，Aubin CE，Dansereau J，et al.Registration and geometric modeling of the spine during scoliosis surgery:a comparison study of different pre-operative reconstruction techniques and intra-operative tacking systems.Med Biol Eng Comput，1999，37:445-450.

6 陳海松，柳澄.64層CT長骨掃描和后處理參數(shù)與圖像質(zhì)量的相關(guān)性研究.中華放射學(xué)雜志，2006，40:144-147.