人頸椎終板的CT影像學(xué)測量及其意義

朱宇航，鐘　專，劉尊嚴(yán)，顧小藝，張文婧，王　帥，李　晶，朱慶三，李幼瓊

(1.吉林大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院人體解剖學(xué)教研室，吉林 長春 130021；2．吉林大學(xué)中日聯(lián)誼醫(yī)院骨科，吉林 長春 130033；3.吉林大學(xué)第二醫(yī)院骨科，吉林 長春 130041；4.中國人民財(cái)產(chǎn)保險公司長春分公司人傷分部，吉林 長春 130022；5.吉林大學(xué)第一醫(yī)院二部放射線科，吉林 長春 130031)

人頸椎終板的CT影像學(xué)測量及其意義

朱宇航1,2，鐘專3，劉尊嚴(yán)4，顧小藝1，張文婧1，王帥1，李晶5，朱慶三2，李幼瓊1

(1.吉林大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院人體解剖學(xué)教研室，吉林 長春 130021；2．吉林大學(xué)中日聯(lián)誼醫(yī)院骨科，吉林 長春 130033；3.吉林大學(xué)第二醫(yī)院骨科，吉林 長春 130041；4.中國人民財(cái)產(chǎn)保險公司長春分公司人傷分部，吉林 長春 130022；5.吉林大學(xué)第一醫(yī)院二部放射線科，吉林 長春 130031)

目的：利用頸椎CT掃描技術(shù)對中國東北地區(qū)成年人頸椎終板的形態(tài)學(xué)參數(shù)進(jìn)行測量，為設(shè)計(jì)適合中國人的人造頸間盤提供準(zhǔn)確的形態(tài)學(xué)依據(jù)。 方法：通過頸椎CT掃描獲取80名健康成人的頸部CT影像學(xué)資料。利用CT影像測量技術(shù)，分別測量頸3椎骨(C3)至頸7椎骨(C7)的上終板長(APLu)、上終板寬(CMLu)、下終板長(APLl)和下終板寬(CMLl)參數(shù)，并對每個參數(shù)進(jìn)行性別比較和不同頸椎節(jié)段的比較。 結(jié)果： APLu、CMLu、APLl和CMLl的參數(shù)值隨頸椎節(jié)段的下降而不斷增大(PAPLu=0.023，PCMLu=0.007，PAPLl=0.035，PCMLl<0.001)；各參數(shù)男女比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。本實(shí)驗(yàn)獲得的參數(shù)值與已報道的其他國家的數(shù)值比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。 結(jié)論：本研究為設(shè)計(jì)適合中國人的人造頸間盤提供了準(zhǔn)確的形態(tài)學(xué)依據(jù)。

計(jì)算機(jī)體層成像；頸椎終板；形態(tài)學(xué)；中國人；人造頸間盤

隨著間盤假體的不斷發(fā)展，頸間盤置換術(shù)已經(jīng)成為治療頸間盤疾病最受歡迎的手術(shù)方法之一，其不論在短期療效還是長期療效上均顯示出一定的優(yōu)勢[1-2]。其中間盤假體的匹配程度是影響頸間盤置換術(shù)術(shù)后質(zhì)量的關(guān)鍵因素。很多研究[3-4]表明：亞洲人群的骨骼形態(tài)相對西方人群較小，而國內(nèi)使用的人造頸間盤又是根據(jù)西方人群頸椎形態(tài)設(shè)計(jì)的，并且有研究[5]證實(shí)人造頸間盤的假體型號與頸椎終板的不匹配現(xiàn)象可能會造成一些術(shù)后并發(fā)癥，如異位骨化、假體錯位、自體融合和假體沉降等，因此，為了推動頸間盤置換術(shù)的發(fā)展和減少術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生，并設(shè)計(jì)出符合人體頸椎終板形態(tài)的人造頸間盤，獲取準(zhǔn)確的頸椎終板形態(tài)學(xué)參數(shù)顯得至關(guān)重要。但目前關(guān)于頸椎終板的形態(tài)學(xué)測量研究的樣本大多以白種人為主[6-7]，還有很多研究是樣本量較少的尸體研究[6-8]。因此，本研究通過高分辨率CT影像測量技術(shù)以獲取中國人群頸椎終板的形態(tài)學(xué)參數(shù)，為設(shè)計(jì)適合中國人群的人造頸間盤提供準(zhǔn)確的形態(tài)學(xué)依據(jù)。

1　資料與方法

1.1樣本來源隨機(jī)選取2014年1—12月在吉林大學(xué)中日聯(lián)誼醫(yī)院放射線科行頸部CT平掃檢查的患者80例，其中男性40例，女性40例，男性平均年齡(40.15±9.71)歲(22～55歲)，女性平均年齡(39.79±11.13)歲(19～63歲)。所選80例患者的頸椎CT掃描結(jié)果均未見異常。

1.2主要儀器和方法使用Aquilion ONE 320 螺旋掃描儀(東芝公司，日本)，掃描電壓120 kV，電流300 mV，厚度0.5 mm。患者仰臥位，軸位連續(xù)螺旋掃描，所有的影像在CT工作站(Advantage Workstation 4.5，美國通用公司)上重建二維圖像，選擇測量窗寬1 500 HU，窗位500 HU。在CT影像工作站上測量如下參數(shù)： ①上終板長(APLu)。在椎骨的正中矢狀面上，上位終板的前后徑長度，見圖1；②下終板長(APLl)。在椎骨的正中矢狀面上，下位終板的前后徑長度，見圖1；③上終板寬(CMLu)。以上終板長的中點(diǎn)為基點(diǎn)，椎骨上位終板的正中寬度，見圖2；④下終板寬(CMLl)。以下終板長的中點(diǎn)為基點(diǎn)，椎骨下位終板的正中寬度，見圖2。上終板寬和下終板寬均不包括兩側(cè)鉤突的寬度。所有參數(shù)值均以毫米(mm)為單位并保留小數(shù)點(diǎn)后2位。

圖1　APLu與APLl測量示意圖

Fig.1Schematic diagram of measurement of APLu and APLl

圖2　CMLu與CMLl測量示意圖

Fig.2Schematic diagram of measurement of CMLu and CMLl

2　結(jié)　果

本研究對400塊頸椎骨、共800個頸椎終板進(jìn)行了CT影像學(xué)測量。從C3至C7，單因素方差分析結(jié)果顯示：各參數(shù)在不同頸椎節(jié)段間比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，APLu、CMLu、APLl和CMLl的參數(shù)值隨頸椎節(jié)段的下降不斷增大(PAPLu=0.023，PCMLu=0.007，PAPLl=0.035，PCMLl<0.001)。APLl在C7水平略有減小，但與C6比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.067)。各參數(shù)男性與女性間比較差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，女性各參數(shù)值均較男性小(P<0.05)。本研究所獲得的數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)學(xué)結(jié)果見表1，平均參數(shù)值變化規(guī)律見圖3。

圖3　頸椎終板形態(tài)學(xué)參數(shù)值從C3至C7節(jié)段的變化

Fig.3Changes of morphological parameters of cervical endplate from C3 to C7

表1　頸椎終板形態(tài)學(xué)參數(shù)測量結(jié)果

*P<0.05 compared with male group.

本研究數(shù)據(jù)與其他國家相比(表2)：CMLu測量值明顯小于Panjabi等[6]測量的歐美人群的數(shù)值，但略大于Kim等[8]測量的韓國人群的數(shù)值(P<0.05)；中國人群的CMLl與歐美人群和韓國人群的測量結(jié)果基本吻合；中國人群的APLu與APLl均短于歐美人群與韓國人群(P<0.05)。

3　討　論

研究[9-10]表明：與頸椎減壓融合術(shù)比較，頸間盤置換術(shù)對于保持頸間盤高度和維持頸椎活動度上有著更好的效果。同時，頸間盤置換術(shù)對減輕相鄰關(guān)節(jié)面的負(fù)荷和延緩相鄰頸椎節(jié)段的退變也有著一定的療效[11]。然而，隨著人造頸間盤的不斷使用，一些術(shù)后并發(fā)癥也逐漸出現(xiàn)，如假體移位、假體沉降、自體融合和異位骨化等[12-14]，這些并發(fā)癥最終可能導(dǎo)致頸間盤置換術(shù)的失敗。

Thaler等[5]將頸椎終板的參數(shù)值(長度與寬度)與目前臨床上常用的4種人造頸間盤(Bryan、Prestige LP、Discover和Prodisc-C)的型號進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)即使與最大型號的假體相比，也有約一半的頸椎終板的參數(shù)值超出了假體型號范圍，即目前的人造頸間盤的型號普遍較頸椎終板小，不能完全匹配所有的頸椎終板形態(tài)。從生物力學(xué)的角度來講，當(dāng)患者頸椎植入較小的假體時，假體沉降將更有可能發(fā)生，因?yàn)轭i椎終板力學(xué)強(qiáng)度最大的區(qū)域是在終板后部和后外側(cè)區(qū)，終板前部和中央?yún)^(qū)力學(xué)強(qiáng)度相對較弱，更容易發(fā)生終板塌陷[15]。

表2　不同國家地區(qū)人群頸椎終板形態(tài)學(xué)參數(shù)測量結(jié)果

*P<0.05 compared with Caucasian data;△P<0.05 compared with Korean data.

再者，研究[16-18]表明：植入型號較小的間盤假體也可能是造成術(shù)后異位骨化的誘因之一。然而過大的間盤假體又會造成出血、壓迫喉神經(jīng)、損傷氣管或食管等并發(fā)癥[5]。因此，為了減少頸間盤置換術(shù)術(shù)后的并發(fā)癥，并設(shè)計(jì)出符合并適應(yīng)頸椎終板的間盤假體，對頸椎終板進(jìn)行準(zhǔn)確而大量的形態(tài)學(xué)測量顯得至關(guān)重要。在本研究中，基于高精度、低誤差的螺旋CT影像圖像，采用大樣本處理方式對800個國人頸椎終板形態(tài)學(xué)參數(shù)進(jìn)行測量，為設(shè)計(jì)適合中國人群的人造頸間盤和發(fā)展頸間盤置換術(shù)提供形態(tài)學(xué)依據(jù)。

Panjabi等[6]在1991年利用三維坐標(biāo)測量技術(shù)對12具歐美人尸體的頸椎進(jìn)行了全方位多參數(shù)的測量，其測量結(jié)果顯示：隨著頸椎節(jié)段的下降，頸椎A(chǔ)PLu、CMLu、APLl和CMLl 4個參數(shù)值呈不斷增加趨勢。但由于樣本數(shù)量有限，Panjabi等[6]的測量數(shù)據(jù)未對男女頸椎終板的性別差異進(jìn)行系統(tǒng)的闡述。Kim等[8]在2007年利用CT影像三維重建技術(shù)對57具韓國人尸體的頸椎終板參數(shù)進(jìn)行了測量，發(fā)現(xiàn)APLu、APLl、CMLu和CMLl隨著頸椎節(jié)段的下降數(shù)值不斷增加，與Panjabi等[6]的測量數(shù)據(jù)規(guī)律相一致。韓國人群的APLu、APLl和CMLl數(shù)值與Panjabi等[6]報道的歐美人群數(shù)值相近，但韓國人群的CMLu值明顯小于歐美人群。Kim等[8]發(fā)現(xiàn)韓國人頸椎終板形態(tài)上存在著明顯的性別差異。在本研究中，4個頸椎終板參數(shù)值隨頸椎節(jié)段的下降而不斷增大，與其他國家報道的數(shù)值規(guī)律相符。男女頸椎終板有明顯性別差異，男性頸椎終板參數(shù)值普遍大于女性。本文作者將本研究獲得的中國人群參數(shù)值與已報道的其他國家的數(shù)值進(jìn)行了比較，發(fā)現(xiàn)中國人頸椎終板形態(tài)與外國人相比存在差異。本研究CMLu的測量值明顯小于Panjabi等[6]測量的歐美人群所得的數(shù)值，與Kim等[8]測量的韓國人群數(shù)值相近，但略大于韓國人群的數(shù)值。中國人群的CMLl與歐美人群和韓國人群的測量結(jié)果基本吻合；而中國人群的APLu和APLl均短于歐美人群與韓國人群?？傮w上看，除了CMLl與歐美人群的數(shù)值相近外，中國人群的其他頸椎終板參數(shù)值均小于歐美人群；而中國人群與韓國人群的CMLl相近，但中國人群的終板長度小于韓國人群。本文作者認(rèn)為：或許是由于同屬亞洲地區(qū)的原因，相對于歐美人群來說，中國人群的頸椎終板形態(tài)可能更接近于韓國人群，但在終板長度上又與韓國人群有所差異。因此，由于不同人種的形態(tài)學(xué)差異，設(shè)計(jì)適合中國人的頸椎間盤假體十分必要。

綜上所述，本研究通過利用高分辨率CT影像測量的手段來獲取中國人頸椎終板的形態(tài)學(xué)參數(shù)，為設(shè)計(jì)適合中國人的人造頸間盤提供準(zhǔn)確的形態(tài)學(xué)依據(jù)，有助于頸間盤置換術(shù)的發(fā)展和術(shù)后并發(fā)癥的減少。但本研究中仍然存在著一些不足之處：首先，本研究的樣本大多數(shù)來自于東北地區(qū)，可能會產(chǎn)生地域偏倚；其次，從生物力學(xué)的角度上講，人造頸間盤的形態(tài)應(yīng)該與人體自身間盤形態(tài)盡可能相似，應(yīng)恰到好處地覆蓋盡可能大的終板面積，以便均勻等量地分散壓力。然而僅用上、下終板長寬值4個參數(shù)是無法全面地描繪出頸椎終板實(shí)際的精準(zhǔn)形態(tài)。因此，未來的實(shí)驗(yàn)還要圍繞頸椎終板的形態(tài)進(jìn)行多地區(qū)多方位的研究。

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Measurement of CT image of human cervical vertebral endplate and its significance

ZHU Yuhang1,2, ZHONG Zhuan3, LIU Zunyan4, GU Xiaoyi1, ZHANG Wenjing1, WANG Shuai1, LI Jing5,ZHU Qingsan2, LI Youqiong1

(1. Department of Human Anatomy, School of Basic Medical Sciences, Jilin University, Changchun 130021, China;2. Department of Orthopedics, China-Japan Union Hospital, Jilin University, Changchun 130033, China;3. Department of Orthopedics, Second Hospital, Jilin University, Changchun 130041, China; 4. Department of Human Injury, People’s Insurance Company of China, Changchun 130022, China; 5. Department of Radiology,First Hospital, Jilin University, Changchun 130031, China)

ObjectiveTo measure the morphological parameters of cervical endplate of Chinese by using computed tomography (CT) scans, and to provide an accurate morphometric basis for designing and developing the cervical disc prostheses. Methods80 healthy subjects were scanned by CT. The parameters of each cervical vertebra from C3 to C7 were measured by CT scans including upper anteroposterior length (APLu), upper center mediolateral length (CMLu), lower anteroposterior length (APLl) and lower center mediolateral length (CMLl). These parameters were compared between genders and among different vertebral levels. ResultsThe values of APLu, CMLu, APLl and CMLl were increased with the decreasing of cervical segment (PAPLu=0.023，PCMLu=0.007，PAPLl=0.035,PCMLl<0.001). There was statistically significant difference in morphological parameters between genders (P<0.05).Compared with the reported data of other different populations,the statistically significant difference in morphological parameters also existed in the study. ConclusionThe study provides an accurate morphological basis for designing the suitable artificial cervical disc for Chinese population.

computed tomography;cervical endplate; morphology; Chinese; cervical disc prostheses

1671-587Ⅹ(2015)06-1279-05

10.13481/j.1671-587x.20150635

2015-03-29

吉林省科技廳青年科研基金資助課題(201201043)

朱宇航(1991-)，男，黑龍江省雙鴨山市人，在讀醫(yī)學(xué)博士，主要從事醫(yī)學(xué)骨科學(xué)方面的研究。

李晶(Tel: 0431-84808318， E-mail: 1269340309@qq.com)

R445.3；R68

A