MSCTA對顱底及上頸椎椎弓根解剖結(jié)構(gòu)的研究價值

1.西南醫(yī)科大學附屬醫(yī)院放射科(四川 瀘州 646000)

2.西南醫(yī)科大學附屬中醫(yī)醫(yī)院放射科 (四川 瀘州 646000)

戴貴東1梁卡麗2肖正遠1蘭永樹1

論 著

MSCTA對顱底及上頸椎椎弓根解剖結(jié)構(gòu)的研究價值

1.西南醫(yī)科大學附屬醫(yī)院放射科(四川 瀘州 646000)

2.西南醫(yī)科大學附屬中醫(yī)醫(yī)院放射科 (四川 瀘州 646000)

戴貴東1梁卡麗2肖正遠1蘭永樹1

目的探討MSCTA對顱底及上頸椎椎弓根解剖結(jié)構(gòu)的研究價值。方法 選擇51例懷疑或確診為上頸椎病變患者行頸部CTA檢查，掃描范圍從顱底至頸根部。搜集CTA原始數(shù)據(jù)在AW4.4工作站上進行后處理重建，在MPR圖像上測量C1、C2、C3椎弓根的基本參數(shù)和枕骨的厚度作為臨床置釘?shù)尼數(shù)罃?shù)據(jù)，包括椎弓根長度(PL),椎弓根寬度(PW)，椎弓根高度(PH),內(nèi)傾角(PMA),頭傾角(PSA),枕骨正中左右各1cm層面自顱底向上1cm、2cm、3cm、橫竇交匯處枕骨板的厚度及最大高度。術(shù)后通過VR、減影VR、MIP和MPR等方式顯示螺釘置入情況，并且對術(shù)后癥狀進行隨訪。對雙側(cè)椎弓根的長度、寬度、高度、內(nèi)傾角、頭傾角及枕骨釘?shù)罃?shù)據(jù)進行均值統(tǒng)計分析，并對左、右兩側(cè)釘?shù)罃?shù)據(jù)采用配對樣本t檢驗。結(jié)果 MPR法測得的釘?shù)罃?shù)據(jù)統(tǒng)計采用(χ-±s)來表示，C3左、右兩側(cè)椎弓根寬度PW經(jīng)配對t檢驗有統(tǒng)計學差異，其他數(shù)據(jù)均無統(tǒng)計學差異。結(jié)論 MSCT能客觀準確反映顱底及上頸椎椎弓根解剖結(jié)構(gòu)特點，為影像解剖學研究及臨床手術(shù)提供參考。

上頸椎；CT血管成像；影像解剖；釘?shù)涝O(shè)計

上頸椎由枕骨大孔區(qū)、寰椎、樞椎、頸2-3椎間盤以及周圍軟組織構(gòu)成，該區(qū)域解剖結(jié)構(gòu)復雜，決定了臨床疾病多樣且復雜。人們對上頸椎椎弓根形態(tài)的研究以及釘?shù)罃?shù)據(jù)的測量主要局限在尸體標本上，對活體的研究較少。隨著CT設(shè)備及計算機軟硬件技術(shù)的快速發(fā)展，目前多層螺旋CT已經(jīng)實現(xiàn)了亞秒級掃描及多層容積采集技術(shù)，能清晰、多方位、多角度、立體、直觀、動態(tài)地觀察病變組織情況，得到了臨床的廣泛認可。本文擬通過MSCTA上頸椎進行活體的三維重建，觀察椎弓根形態(tài)結(jié)構(gòu)并對椎弓根解剖數(shù)據(jù)進行測量以期為顱底及上頸椎區(qū)域后路內(nèi)固定手術(shù)提供依據(jù)同時為該區(qū)域的解剖學研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究對象選取2011年1月至2015年3月間懷疑上頸椎疾病并在我院行頸椎CTA檢查的患者51例。年齡18～80歲，平均年齡61歲，其中男性26例，女性25例。

1.2 檢查設(shè)備與檢查方法采用美國GE公司lightspeed VCT機，掃描層厚及間隔均為0.625mm，螺距比為0.984：1，球管旋轉(zhuǎn)時間為0.6s/周，管電壓為120Kv，自動管電流為100～400mA(噪聲指數(shù)8～10)，SFOV為Head，DFOV為22cm，標準函數(shù)重建，矩陣為512×512。掃描采用實時手動觸發(fā)增強監(jiān)視增強掃描，推注50～70ml碘普羅胺注射液370，閾值達160Hu后手動觸發(fā)預(yù)定的掃描程序獲得動脈期橫斷面圖像薄層數(shù)據(jù)，注藥完畢后繼續(xù)推注生理鹽水30ml沖刷。掃描范圍為顱底至主動脈根部。

1.3 圖像重建及測量方法將所有的圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)紸W4.4工作站進行圖像后處理，進行最大密度投影(Maximum intensity projection，MIP)、容積重建(Volume rendering,VR)，VR融合等方式顯示頭頸部血管的三維圖像，通過剪切工具顯示顱底及頸部椎體和椎動脈的圖像。在Volume rendering應(yīng)用程序中，運用多平面重組(batch)工具，在VR圖像上確定平行于椎弓根，且經(jīng)過椎弓根中份，左右對側(cè)的椎弓根橫斷面圖像(圖1)。在該橫斷面圖像測量：椎弓根長度PL-椎弓根后緣與椎體前緣之間，方向與椎弓根走行一致的中軸線距離；椎弓根寬度PW-椎弓根最窄處骨皮質(zhì)間的距離；內(nèi)傾角PMA-椎弓根長軸與椎體矢狀面的夾角(圖2)。在椎弓根橫斷面圖像中，沿椎弓根長軸方向做椎弓根矢狀位的MPR圖像(層厚2mm，寬度稍大于椎弓根/寰椎側(cè)塊的寬度，圖3)。選擇經(jīng)椎弓根中份的圖像進行測量：椎弓根高度PH-椎弓根最窄處骨皮質(zhì)間的距離；頭傾角PSA-椎弓根長軸線與椎體水平面的夾角(圖4)。在頸椎正中矢狀位上，做垂直于枕骨的MPR圖像(層厚2mm，范圍自顱底到矢狀竇層面，圖5)。在MPR圖像中，分別在距顱底1cm、2cm、3cm和橫竇交匯層面測量枕骨后緣左右各1cm處測量枕骨內(nèi)外板的距離，確定釘?shù)赖拈L度和置釘?shù)淖畲蟾叨?圖6)。

2 結(jié) 果

所有病例經(jīng)CTA及后處理均獲得較清晰的VR圖像、MIP圖像和MPR圖像，均能確切清楚地顯示椎體各結(jié)構(gòu)的特點及血管走行。

通過MPR法測量測得了椎弓根的解剖數(shù)據(jù)及枕骨的厚度。寰椎側(cè)塊寬度均大于后弓高度，后弓高度是限制椎弓根螺釘?shù)年P(guān)鍵因素，100側(cè)數(shù)據(jù)中，25側(cè)高度低于4mm，占近25%。左、右兩側(cè)C1椎弓根數(shù)據(jù)之間差異均無統(tǒng)計學意義。樞椎椎弓根高度普遍大于椎弓根寬度，椎弓根寬度是限制椎弓根螺釘?shù)年P(guān)鍵因素。左、右椎弓根數(shù)據(jù)間差異均無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)。C3椎弓根高度普遍大于椎弓根寬度，椎弓根寬度是限制椎弓根螺釘?shù)年P(guān)鍵因素。左、右椎弓根寬度間有顯著差異，具有統(tǒng)計學意義(P＜0.05)，其他椎弓根數(shù)據(jù)間差異均無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)。枕骨四個位置處枕骨板的厚度沒有逐漸變厚的趨勢，且變異較大，最薄處只有1.7mm。靜脈竇交匯層面枕骨板最厚，是枕骨隆突的部位，該位置距顱底的高度是(45.13±4.85)，可作為枕骨置釘?shù)纳舷?。左右兩?cè)釘?shù)罃?shù)據(jù)在各節(jié)段上差異均無統(tǒng)計學意義(P＞0.05)。綜合分析全部釘?shù)罃?shù)據(jù)，可以看出C1后弓高度，C2、C3椎弓根寬度，枕骨骨板厚度是限制螺釘置入的關(guān)鍵因素。C1-C3中，PMA均值逐漸增大，C2的PSA均值最大。枕骨釘?shù)罃?shù)據(jù)不同層面變化較大，見表1-4

3 討 論

3.1 上頸椎的解剖學基礎(chǔ)上頸椎是人體頭顱和軀干連接的的樞紐和重要的活動部位。上頸椎的疾病或脫位常累及延髓生命中樞和椎基底動脈系統(tǒng)，嚴重影響頸部的活動功能。寰椎解剖結(jié)構(gòu)特殊，缺乏椎體和椎板及棘突，后弓上方的椎動脈溝和橫突孔變異較大，溝環(huán)容易壓迫椎動脈出現(xiàn)椎動脈供血不足的癥狀，且溝環(huán)的變異還會損傷椎動脈及其周圍神經(jīng)，橫突孔的大小也是限制椎動脈大小的因素之一。樞椎齒狀突，齒突基底部較細，骨皮質(zhì)較薄，故齒狀突骨折常見，占椎體骨折的10%～15%。此外，該部在發(fā)生和發(fā)育過程中畸形和變異較多，可致該區(qū)域失穩(wěn)產(chǎn)生脊髓壓迫癥狀。樞椎椎弓根短而粗，解剖上比較薄弱，承受杠桿力作用較大，過度伸展或擠壓時，可引起骨折。本次研究中，樞椎椎弓根頭傾角均值為32°左右，均大于C1和C3的均值。樞椎椎弓根的判定當前存在不同的觀點和理論。Benzel等[1]認為樞椎上關(guān)節(jié)突與下關(guān)節(jié)突間的狹窄連接部分是椎弓根，又稱椎弓根峽部。Ebraheim等[2]通過對樞椎干骨標本的觀察和尸體樞椎的三維CT掃描，將樞椎上橫突孔內(nèi)前外側(cè)和關(guān)節(jié)突下方的結(jié)構(gòu)定義為椎弓根。這種觀點得到很多人認可。昌耘冰等[3]指出，峽部位于上下關(guān)節(jié)突之間，覆蓋了椎弓根，建議臨床上稱為“椎弓根峽部復合體”。

表1 C1左、右側(cè)椎弓根數(shù)據(jù)比較（n=50）

表2 C2左、右側(cè)椎弓根數(shù)據(jù)比較（n=51）

3.2 上頸椎椎弓根的影像學研究椎弓根螺釘內(nèi)固定技術(shù)由于其良好地生物學穩(wěn)定性，在臨床逐漸得等到廣泛運用。目前對寰椎的椎弓根的數(shù)據(jù)研究很多，包括對標本的測量，模擬通道的建立以及CT后處理對椎弓根數(shù)據(jù)的活體測量。但是參考的標準各不相同，測得的椎弓根數(shù)據(jù)也表現(xiàn)出一定的差異。郝等[4]通過對150例正常寰椎在CT重建下進行測量，得出的數(shù)據(jù)均數(shù)是：頭傾角8.24°，椎動脈溝處后弓高度4.1mm，寬度12.16mm。同時指出，椎動脈溝底的骨質(zhì)厚度決定了手術(shù)路徑的方式。譚等[5]對20例志愿者的寰椎通過建立數(shù)字模型進行多角度椎弓根通道的研究，發(fā)現(xiàn)椎弓根中軸位的通道最長，分別是28.74mm(左)和28.69mm(右)。同時發(fā)現(xiàn)11個通道的椎弓根長度小于螺釘?shù)淖钚￠L度(22mm)。41個內(nèi)切圓直徑小于螺釘最小直徑(3.5mm)。李等[6]通過改進寰椎釘?shù)缆窂剑龃髢?nèi)傾角，制定個體化的椎弓根進針路徑，有效減少了對椎管和動脈的誤傷，提高了手術(shù)的安全性和準確性。椎弓根釘?shù)肋M針點和角度的選擇的精確性將有助于手術(shù)成功率的提高。本次研究通過MPR法對100側(cè)寰椎椎弓根數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析：PH為4.5mm左右，是限制螺釘內(nèi)固定的主要因素；左側(cè)PMA為標準差為17.96°，大于均值15.24°，表明該側(cè)椎弓根內(nèi)傾角差異很大。全部數(shù)據(jù)與賈衛(wèi)斗等[7]的測量數(shù)據(jù)相比，均有一定差異。不同的個體之間椎弓根數(shù)據(jù)在大小，方向都不一致，本次研究發(fā)現(xiàn)C2椎弓根內(nèi)傾角變異較大，與曹正霖等[8]在150例標本上測量的結(jié)果相近，相比于Xu[9]等在50例干燥標本上測得的數(shù)據(jù)，PL，PMA大致相近(25.5～26.5mm)，PH，PSA偏大(9.08～9.18大于6.9～7.7mm，32°＞20°)，PW偏小(5.43mm小于7.9～8.6mm)。C3椎體屬于典型的椎體結(jié)構(gòu)，臨床對其研究相對較少，但是由于樞椎的解剖變異大，部分(C2-3阻滯椎)樞椎椎弓根細小需要通過C3椎弓根來替代進行內(nèi)固定手術(shù)[10]。本次研究發(fā)現(xiàn)C3椎弓根的寬度和高度基本都能滿足螺釘置入，但內(nèi)傾角與C2相比明顯偏大(45.4°～46.3°＞31°～33°)，頭傾角與C2相比明顯偏小(20.8°～21.5°＞31°～33°)，PH與PW的參數(shù)與Panjabi等和Ebraheim等[11]在椎體標本上的研究數(shù)據(jù)均有一定差距。

表3 C3左、右側(cè)椎弓根數(shù)據(jù)比較（n=51）

表4 枕骨左、右側(cè)釘?shù)罃?shù)據(jù)比較（n=51）

圖1 在VR圖像上做平行于椎弓根走形的MPR圖像，得到椎弓根橫斷圖。圖2 椎弓根橫斷面示意圖：雙側(cè)圖像均位于椎弓根中軸層面。測量椎弓根數(shù)據(jù)：PL,PW,PMA。圖3 在椎弓根中軸橫斷面做平行于椎弓根走行的MPR圖像，得到椎弓根矢狀位圖像。圖4 椎弓根矢狀面示意圖；選取椎弓根中軸層面測量椎弓根數(shù)據(jù)：PH和PSA。圖5 在正中矢狀位做平行于枕骨的MPR圖像，確定枕骨橫斷位。圖6枕骨橫斷面：在枕骨脊兩側(cè)1cm處測量枕骨厚度，并統(tǒng)計最大高度。

筆者結(jié)合國內(nèi)外研究的特點,采用MPR法測量椎弓根中軸位的長度、寬度和高度，更能反映椎弓根的真實大小，該方法與瞿東濱等[12]在測量椎弓根時使用的方法一致。MIP法由于將薄層數(shù)據(jù)疊加導致圖像信息增加，椎弓根的大小就會相應(yīng)增加。而VR圖像獲取的是椎弓根全部圖像信息，反映椎弓根最寬處的距離，因而也會相應(yīng)增加。此外，筆者發(fā)現(xiàn)，測量中除了數(shù)據(jù)的差異還體現(xiàn)在測量過程中的操作難易差異。在測量中，MPR法要求首先確定椎弓根中軸層面，對于測量者技術(shù)和經(jīng)驗有一定要求，同時當雙側(cè)椎弓根頭傾角差異較大時還需要分開測量。此外MPR圖像層面薄、圖像信息有限、操作者對椎體及椎弓根整體形態(tài)，椎弓根中軸層面把握不強等都會導致測量難度、測量時間、測量誤差的增加。李志國[13]同樣通過MPR法測量了頸椎數(shù)據(jù)，與本次研究有一定差距，應(yīng)該是測量方法的差異導致的。枕骨螺釘?shù)墓潭ㄊ钦眍i融合的重要組成部分。枕內(nèi)脊兩側(cè)是常選擇的枕骨螺釘固定點。但是枕骨內(nèi)脊兩側(cè)不同層面的厚度差異較大。同時，枕骨隆突處靜脈竇的位置也有一定的變化，目前這方面的研究較少。本次研究對每個病例進行8個螺釘位置的測量，最大值與最小值差異較大，分別是1.7mm和12.5mm，表明術(shù)前對螺釘固定區(qū)域枕骨厚度的了解非常必要，否則穿破枕骨會造成腦組織或靜脈竇的損傷。此外，本次研究測得橫竇交匯處層面距離顱底的距離是(45.13±4.85)mm，作為臨床置釘高度的參考具有很大的意義。本文局限在于沒有解剖學和其他影像學檢查手段作對照，同時CTA數(shù)據(jù)量不夠大、對病變分類還不夠細化。對于椎弓根的的活體還需通過大量病例進一步研究驗證。此外，本研究需多次CT檢查具有較大的輻射也是值得關(guān)注的問題。所以CTA的評估方式需要臨床結(jié)合病人情況和其他檢查手段等多方面綜合考慮做出最合適的選擇。

綜上所述，MSCTA是一種無創(chuàng)、安全的觀察上頸椎解剖數(shù)據(jù)和測量其解剖數(shù)據(jù)的方法。對于上頸椎后路內(nèi)固定術(shù)及其他手術(shù)術(shù)前術(shù)后的評估及影像解剖基礎(chǔ)研究都具有重要參考價值。

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(本文編輯: 劉龍平)

The Study Value of MSCTA in the Anatomical Structure of Basicranial and Upper Cervical Vertebrae Pedicle Screw

DAI Gui-dong, LIANG Ka-li, XIAO Zheng-yuan, et al．, Department of Radiography, the Affiliated Hospital of Southwest Medical University, Luzhou 646000, Sichuan Province, China

ObjectiveTo explore the study value of multi-slice CT angiography(MSCTA) in the anatomical structure of basicranial and upper cervical vertebrae pedicle screw．Methods51 patients suspected or conformed upper cervical disease were collected, which perform cervical CTA, choose the artery phase data to perform reconstruction at GEAW4．4, including Volume Rendering(VR), Maximum Intensity Projection(MIP) and Multi-planar Reformation(MPR) to show the courser and anatomy variation of vertebra artery, Measure the pedicle screw data of C1,C2,C3 and occipital in MPR images, including pedicle length(PL), pedicle width(PW),height(PH), pedicle median angle (PMA), pedicle superior angle (PSA), occipital thickness of 1cm, 2cm, 3cm and transverse sinus interchange plane to skull base． SPSS-19．0 statistical packages were used for data entry and statistical analysis and pair sample t-test statistical analysis for the difference between left and right side． Results Both of MIP and VR can observe courser and nearby space relationship of cervical artery． Pair sample t-test statistical analysis for the difference of left and right side: there was marked difference only between two sides of C3-PH．ConclusionMSCTA can reflect the morphology of upper cervical vertebral pedicle screw and skull base, also can provide an accurate reference for imaging anatomy research and clinical surgery．

Upper Cervical; CT Angiography; Imaging Anatomy; Pedicle Screw Pathway Design

R681.5；R445.3

A

10.3969/j.issn.1672-5131.2017.09.001

2017-07-24

蘭永樹