頸椎術(shù)后鈦網(wǎng)融合器內(nèi)植骨融合的雙源CT評價(jià)

王俊波，王文軍，劉進(jìn)才，肖文蓮，晏怡果，吳曉東

(南華大學(xué)第一附屬醫(yī)院放射科1、脊柱外科2，湖南 衡陽 421001)

頸椎術(shù)后鈦網(wǎng)融合器內(nèi)植骨融合的雙源CT評價(jià)

王俊波1，王文軍2，劉進(jìn)才1，肖文蓮1，晏怡果2，吳曉東1

(南華大學(xué)第一附屬醫(yī)院放射科1、脊柱外科2，湖南 衡陽 421001)

目的 探討頸椎鈦網(wǎng)植骨融合術(shù)后植骨融合的雙源CT表現(xiàn)及其應(yīng)用價(jià)值。方法31例頸椎鈦網(wǎng)植骨融合術(shù)患者，術(shù)后3～12個(gè)月行雙源CT雙能量掃描，利用單能譜成像及MPR后處理觀察植骨的密度及其周圍的骨小梁橋接。15例相同術(shù)式患者行普通螺旋CT掃描作為對照組。結(jié)果頸椎雙源CT掃描圖像明顯優(yōu)于普通螺旋CT，其金屬偽影基本消除，植骨及鈦網(wǎng)周圍骨質(zhì)結(jié)構(gòu)顯示清晰。植骨融合表現(xiàn)為植骨密度均勻并與鄰近椎骨趨于一致，植骨間見連續(xù)骨小梁橋接或融為一體，椎體前、側(cè)方出現(xiàn)穿過鈦網(wǎng)孔的骨橋連接，椎體終板與植骨界面未出現(xiàn)間隙。結(jié)論雙源CT單能譜成像能客觀評價(jià)頸椎鈦網(wǎng)融合器內(nèi)植骨成活及融合狀態(tài)，對植骨融合的觀察具有重要價(jià)值。

頸椎；頸椎前路融合術(shù)；植骨；體層攝影術(shù)；X線計(jì)算機(jī)

頸椎前路減壓鈦網(wǎng)植骨融合術(shù)后對手術(shù)節(jié)段植骨融合狀態(tài)的觀察及判斷十分重要。然而常規(guī)頸椎X線片，因?yàn)殁伨W(wǎng)的遮擋嚴(yán)重影響手術(shù)區(qū)域骨結(jié)構(gòu)的觀察，而普通CT掃描，因?yàn)殁伨W(wǎng)為金屬材料，會(huì)產(chǎn)生大量的線束硬化偽影，嚴(yán)重影響CT的評價(jià)效果[1]。本文利用雙源CT雙能量掃描單能譜成像技術(shù)及多平面重組(Multi-planar reconstruction，MPR)對頸椎鈦網(wǎng)融合器內(nèi)植骨融合進(jìn)行了觀察，探討雙源CT評價(jià)頸椎鈦網(wǎng)融合器內(nèi)植骨融合的應(yīng)用價(jià)值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2013-2014年在我院脊柱外科行頸前路椎體次/全切除減壓+鈦網(wǎng)植骨(自體椎骨碎骨植入)+鈦板螺釘內(nèi)固定手術(shù)患者46例，其中男性30例，女性16例，年齡35～73歲，平均(53.2±8.5)歲；病因頸椎病32例，頸椎外傷14例，其中手術(shù)節(jié)段單節(jié)段29例，雙節(jié)段17例。所有病例術(shù)后3個(gè)月至1年內(nèi)行CT掃描，其中31例行頸椎雙源CT雙能量掃描，15例行頸椎普通螺旋CT掃描。

1.2 雙源CT掃描方法及圖像后處理 31例雙源CT掃描使用德國西門子256排雙源CT機(jī)(SOMATOM Definition Flash)。首先進(jìn)行雙能量掃描模式。由頭側(cè)向足側(cè)掃描頸椎，掃描參數(shù)：2個(gè)X線管電壓分別為140 kV和80 kV，有效電流平均值分別為110 mAs和140 mAs。準(zhǔn)直器寬度64 mm×0.6 mm，矩陣512×512，自動(dòng)重組層厚0.6 mm，層間距0.5 mm，掃描螺距0.9，X線管旋轉(zhuǎn)時(shí)間0.5 s/轉(zhuǎn)。雙能量CT掃描完成后，獲得3組自動(dòng)重組數(shù)據(jù)即80 kV、140 kV及2種能量的融合數(shù)據(jù)(相當(dāng)于常規(guī)單能掃描)，將自動(dòng)重組數(shù)據(jù)調(diào)入后處理軟件Syngo Dual Energy中，利用單能譜成像程序Monoenergetic，選擇不同的能譜值(KeV)進(jìn)行去金屬偽影處理。研究顯示采用70 KeV能獲得去除金屬內(nèi)固定偽影的最佳圖像質(zhì)量[2]。本研究通過調(diào)整圖像對比度浮動(dòng)條，調(diào)節(jié)光子能量(能譜值)在60～80 KeV之間選取最佳去除金屬偽影的圖像。然后將保存的能譜圖像裝入同機(jī)的Inspace或3D后處理軟件中直接進(jìn)行重組處理，并采用MPR后處理技術(shù)多平面觀察。骨窗窗寬1 500 HU，窗位450 HU。橫斷面、矢狀面及冠狀面各連續(xù)層面分別觀察術(shù)區(qū)植骨的骨質(zhì)密度、植骨之間的骨小梁橋接、植骨與上下鄰近椎骨的骨小梁橋接、植骨穿過鈦網(wǎng)與周圍椎骨骨小梁橋接。

1.3 普通螺旋CT掃描方法及圖像后處理 15例頸椎術(shù)后普通螺旋CT掃描，掃描參數(shù)：130 kV，150 mA，均采取層厚和層距相等進(jìn)行掃描，設(shè)置層厚和層距分別為1 mm、2 mm、3 mm各5例，重組間隔分別對應(yīng)為1 mm、2 mm、3 mm。分別觀察橫斷面，矢狀面及冠狀面重組圖像。骨窗窗寬1 500 HU，窗位450 HU，著重觀察術(shù)區(qū)植骨的骨質(zhì)密度、植骨周圍的骨小梁橋接受偽影干擾的程度。

2 結(jié)果

31例頸椎雙源CT掃描橫斷面、冠狀面及矢狀面重組圖像均顯示金屬偽影基本消除，均能清楚顯示植骨內(nèi)部骨質(zhì)結(jié)構(gòu)、鈦網(wǎng)孔及鈦網(wǎng)邊緣骨質(zhì)結(jié)構(gòu)(圖1)。其中28例患者頸椎手術(shù)植骨呈完全性骨融合狀態(tài)，表現(xiàn)為：①術(shù)區(qū)植骨密度均勻，與鄰近椎骨基本一致；②所有掃描層面上均存在連續(xù)性骨小梁，即各植骨之間有骨小梁橋接或融為一體；植骨與上下及側(cè)方鄰近椎骨界面有骨小梁橋接；植骨與鈦網(wǎng)孔界面有骨小梁穿過與周圍椎骨橋接。3例患者呈不完全性骨融合狀態(tài)，表現(xiàn)為：①患者部分植骨骨質(zhì)密度明顯增高，高于鄰近正常椎骨；②植骨區(qū)域存在不連續(xù)性骨小粱，周圍伴有線樣裂隙；③手術(shù)植骨區(qū)域有植骨骨折不愈合征象，邊緣可見高密度硬化影。對照組15例普通螺旋CT掃描圖像出現(xiàn)不同程度的金屬偽影(圖2)，對術(shù)區(qū)植骨及周圍骨質(zhì)的評價(jià)造成明顯影響(表1)。

圖1 雙源CT雙能量掃描，采用單能譜成像技術(shù)進(jìn)行重組

圖2 普通螺旋CT掃描

表1 頸椎普通螺旋CT掃描圖像偽影情況表

3 討論

植骨融合可維持減壓節(jié)段椎間高度并獲得長期穩(wěn)定，為受壓神經(jīng)或神經(jīng)根的恢復(fù)創(chuàng)造條件。因此，為了評估臨床療效，對手術(shù)節(jié)段的植骨融合狀態(tài)的觀察及判斷十分重要[3]。

本研究31例患者采用雙能量CT掃描單能譜成像技術(shù)處理后，利用MPR重組分別對手術(shù)節(jié)段連續(xù)層面觀察橫斷面、矢狀面及冠狀面，結(jié)果表明獲得了高質(zhì)量的CT圖像，偽影絕大部分消除，能清楚顯示植骨內(nèi)部骨質(zhì)結(jié)構(gòu)、鈦網(wǎng)孔及鈦網(wǎng)邊緣骨質(zhì)結(jié)構(gòu)及骨小梁橋接。沒有一例因?yàn)閭斡案蓴_而無法觀察植骨、鈦網(wǎng)及其鄰近椎骨結(jié)構(gòu)的情況。這與國內(nèi)學(xué)者周長圣等[2]關(guān)于雙源CT去除金屬偽影的研究結(jié)論相似。

本研究28例雙源CT顯示植骨完全融合表現(xiàn)為兩個(gè)方面，一是移植骨密度；二是移植骨與周圍椎骨的骨小梁橋接。對術(shù)后植骨密度的觀察，可以了解植骨是否成活，而移植骨成活是融合的前提與基礎(chǔ)，付索超等[4]研究結(jié)果顯示植骨術(shù)后成骨反應(yīng)為逐漸增強(qiáng)再逐漸恢復(fù)到與宿主骨床代謝相接近。本研究28例植骨完全融合者為術(shù)后3～12個(gè)月行雙源CT掃描，移植骨密度均勻并與鄰近椎骨趨于一致，表明植骨成活，無死骨存在。而對于植骨的骨小梁橋接則是植骨融合的客觀表現(xiàn)，骨小梁橋接的清晰顯示也正是雙源CT在頸椎融合術(shù)后隨訪的優(yōu)勢所在。

本研究3例雙源CT植骨不完全融合者表現(xiàn)為部分植骨骨質(zhì)密度明顯增高，并伴有透亮區(qū)，植骨下沉，終板與植骨界面吸收并出現(xiàn)線樣裂隙，內(nèi)固定移位、松動(dòng)或斷裂等不穩(wěn)定的表現(xiàn)。部分移植骨密度增高，提示該移植骨缺乏血供，代謝減少或停止。如骨折線長期存在，并出現(xiàn)邊緣硬化表現(xiàn)，即為移植骨延遲愈合或不愈合。嚴(yán)重者移植骨中出現(xiàn)死骨及微小假關(guān)節(jié)。

植骨融合狀態(tài)的觀察及判斷主要依賴于影像學(xué)檢查，以前多采用頸椎靜態(tài)及過伸過屈位X線片，依據(jù)植骨間隙的骨小梁橋接及相對活動(dòng)對植骨融合及程度進(jìn)行評價(jià)[5]，如將融合節(jié)段相鄰棘突活動(dòng)度＜1 mm，融合節(jié)段≤2°的成角活動(dòng)，位移＜1 mm作為融合標(biāo)準(zhǔn)[6]間接判斷植骨是否融合。這種方法在頸椎術(shù)后評價(jià)植骨融合的隨訪中發(fā)揮了重要作用，但其評價(jià)準(zhǔn)確性遠(yuǎn)不如CT，CT圖像可明確證實(shí)鈦網(wǎng)內(nèi)骨小梁通過融合界面，同時(shí)可對鈦網(wǎng)內(nèi)骨質(zhì)進(jìn)行定量研究，其敏感性明顯高于普通X線片。有研究證實(shí)多層螺旋CT能夠有效評價(jià)脊椎融合術(shù)后植骨的成骨表現(xiàn)[7]。本研究結(jié)果表明，對照組15例頸椎普通螺旋CT掃描圖像層厚、層間距越小，術(shù)區(qū)圖像顯示越清楚，術(shù)區(qū)金屬偽影越少。層厚、層距3 mm的掃描及重組圖像存在大量偽影，均無法對植骨及鈦網(wǎng)周圍的骨質(zhì)進(jìn)行有效評價(jià)。層厚、層距1 mm的掃描圖像，重組間隔1 mm，基本滿足對植骨及周圍骨質(zhì)結(jié)構(gòu)的觀察，但因?yàn)榻饘賯斡案蓴_，仍然難以準(zhǔn)確判斷是否有穿過鈦網(wǎng)孔的骨小梁橋接。研究顯示縮小重建間隔，可以降低部分容積效應(yīng)[8]，從而明顯改善MRP后處理的CT圖像質(zhì)量。因此在頸椎術(shù)后復(fù)查中，可嘗試使用掃描層厚、層距1 mm，重建間隔取0.5 mm或0.25 mm進(jìn)行矢狀面及冠狀面的MRP重建。

國內(nèi)學(xué)者周長圣等[2]的研究結(jié)論表明雙源CT單能譜成像技術(shù)能有效消除偽影，改善了金屬固定術(shù)后CT檢查的影像質(zhì)量。通過能譜純化技術(shù)，減少重復(fù)的低能量，更好地分離組織，同時(shí)有效降低圖像噪聲；然后通過雙能后處理軟件Monoenergetic的重組技術(shù)，選擇不同的能譜對金屬成像。這樣，金屬固定物產(chǎn)生的低能偽影得以去除，從而得到高質(zhì)量的圖像[9]。

總之，雙源CT雙能量掃描及單能譜成像技術(shù)在頸椎鈦網(wǎng)融合術(shù)后隨訪中，對融合器內(nèi)植骨融合的評價(jià)具有重要的價(jià)值。它能將頸椎鈦網(wǎng)的金屬偽影基本去除，使得三維重組后的圖像實(shí)現(xiàn)了真正意義上的各向同性，經(jīng)過計(jì)算機(jī)軟件重組產(chǎn)生的直觀、高質(zhì)量，多方位及多角度的三維圖像，彌補(bǔ)了X線和常規(guī)螺旋CT存在線束硬化偽影的不足，能更清晰地顯示植骨及其與周圍結(jié)構(gòu)的關(guān)系，能客觀評價(jià)植骨成活狀態(tài)及融合情況，有助于對頸椎融合術(shù)后的療效評價(jià)，為術(shù)后評估頸椎重建的穩(wěn)定性提供了客觀的標(biāo)準(zhǔn)，值得臨床推廣。但雙源CT檢查費(fèi)用較高，不宜常規(guī)在隨訪中使用，可選擇出現(xiàn)鈦網(wǎng)沉陷或頸椎序列不穩(wěn)定的患者進(jìn)行掃描，以明確植骨融合的詳細(xì)情況。此外植骨融合的雙源CT評價(jià)，如能結(jié)合手術(shù)患者相應(yīng)的臨床癥狀進(jìn)行分析將更有意義，這有待進(jìn)一步研究。

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Evaluation of bone graft fusion in anterior cervical titanium mesh cage by dual source CT.

WANG Jun-bo1, WANG Wen-jun2,LIU Jin-cai1,XIAO Wen-lian1,YAN Yi-guo2,WU Xiao-dong1.Department of Radiology1, Department of Spine Surgery2,the First Affiliated Hospital of University of South China,Hengyang 421001,Hunan, CHINA

ObjectiveTo explore dual source CT findings and its application value of bone graft fusion after anterior cervical fusion with titanium mesh cage.MethodsThirty-one patients were scanned by dual source CT 3～12 months after anterior cervical fusion with titanium mesh cage and bone graft fusion.The monoenergetic software and multi-planar reconstruction were used to post-process to observe bone grafts density and trabecular bone around bridging.Fifteen patients of the same surgical approach served as control group were scanned by general multi-slice CT.ResultsThe cervical monoenergetic imaging of dual source CT was superior to imaging of general multi-slice CT.Metal artifacts in monoenergetic imaging of dual source CT disappeared,and the osseous structures of bone grafts and those around titanium mesh were clearly displayed.Bone graft fusion appeared as bone grafts uniform density and to be same density gradually with adjacent vertebrae.The trabecular bone around bridging was displayed between bone grafts or they had merged into one.Bone bridge through titanium mesh was displayed at the front or side of vertebral body without spaces between bone grafts and cervical endplate.ConclusionMonoenergetic imaging of dual source CT can objectively reflect the survived and fusion state of bone grafts in cervical titanium mesh cage.It is of great value to observe bone graft fusion after anterior cervical fusion.

Cervical;Anterior cervical fusion;Bone graft;Tomography;X-ray computed

R687.3

A

1003—6350（2015）14—2086—04

10.3969/j.issn.1003-6350.2015.14.0753

2014-12-16)

王俊波。E-mail：dajiutou@sohu.com