影像技術在上頸椎手術中的應用進展*

黃 覓，郭 亮綜述，李曉蘭△審校（重慶醫(yī)科大學附屬大學城醫(yī)院：.放射科；.骨科，重慶4033）

顱頸交界區(qū)主要由枕寰關節(jié)和寰樞關節(jié)組成，這2個關節(jié)毗鄰復雜的神經(jīng)及血管系統(tǒng)同時承擔了整個頸椎大部分的活動[1]。顱頸交界區(qū)損傷嚴重可致患者四肢癱瘓甚至死亡，因此，常需要積極的手術治療來解除上頸髓的壓迫，恢復顱頸交界區(qū)的穩(wěn)定性。目前最常用的上頸椎內固定術有Magerl螺釘內固定技術和C2椎弓根聯(lián)合C1側塊螺釘內固定技術[2]。由于上頸椎損傷的復雜性及個人解剖結構的變異，個體化手術治療顯得尤為重要，各種影像技術成為外科醫(yī)生術前制訂手術方案、術中監(jiān)視及術后隨訪必要的輔助手段。本文將從上頸椎手術的各個階段探討影像技術在其中的應用。

1 影像技術在上頸椎手術前的應用

1.1 術前診斷 術前準確的診斷是保證患者接受安全有效治療的重要前提，影像學檢查能夠提供直觀、可靠的證據(jù)。X線平片是簡單、經(jīng)濟的檢查方式，常規(guī)體位有頸椎張口位、頸椎側位及頸椎過伸過屈位，主要觀察內容為上頸椎諸骨有無骨折及寰樞椎有無不穩(wěn)或脫位。目前，國內外常用量化指標為寰齒前間隙（ADI）及寰樞椎管儲備間隙（SAC）等。ADI值即為寰椎前結節(jié)后緣與齒狀突前緣間的距離，健康人的ADI值在頸椎運動時是一個較為固定的數(shù)值，成人不超過3 mm，兒童不超過5 mm，若超過以上數(shù)值，則考慮為寰樞椎脫位；SAC值即樞椎齒狀突后緣與寰椎后弓前緣的間隙，如果該間隙小于14 mm則患者可能有癱瘓的風險；YANG等[3]指出，寰椎后弓前緣與其下方頸椎椎板與棘突交點應在同一條弧線上，若寰椎后弓前緣超出該弧線，則提示寰樞椎脫位。X線平片檢查雖經(jīng)濟快捷，但其為重疊影像，信息提供有限，并且在頸椎過伸過屈位檢查時加重患者癥狀，甚至患者危及生命，所以該檢查不作為必要或唯一的檢查方式。

CT檢查可更加立體地觀察枕寰關節(jié)及寰樞關節(jié)各個骨質結構及其對應關系的異常，評估骨質結構的損傷情況，并判斷其穩(wěn)定性，而這往往是決定是否行手術治療的關鍵[4]。Ⅲ型枕髁骨折[5]被認為是不穩(wěn)定骨折，因骨折部位為翼狀韌帶附著處，骨折片易受該韌帶牽拉而移位，有可能因為骨折片的移位導致相應的神經(jīng)癥狀而需要手術治療。單純的寰椎骨折通常較穩(wěn)定，很少導致神經(jīng)癥狀[6]，若明確寰椎橫韌帶受損或寰椎前弓斷端明顯移位者則需手術治療。齒突骨折占樞椎骨折的大部分[7]，Ⅰ型和Ⅲ型齒突骨折[8]考慮為穩(wěn)定骨折，臨床上常采用頸托或Halo支架即可達到滿意療效[9]；Ⅱ型齒突骨折[8]即齒突基底部骨折為發(fā)生率最高的齒突骨折類型，若采用非手術治療，一部分患者最終表現(xiàn)為齒突骨折不愈合，特別容易發(fā)生在50歲以上的患者和齒突移位超過5 mm的情況[10]，因此則必須選擇手術治療。

CT除了可以觀察上頸椎骨折類型并進行分類外，還有其特殊的技術優(yōu)勢即CT血管造影（CTA）檢查。由于上頸椎解剖位置險要，毗鄰重要血管結構如椎動脈及頸內動脈；因此，在上頸椎損傷的患者中，因移位的骨質結構造成的血管損傷并不少見，在CTA上表現(xiàn)為血管管腔的異常或假性動脈瘤形成等，通過CTA盡早地識別血管損傷，在沒有明顯臨床表現(xiàn)階段及時應用抗血栓等藥物治療，能夠最大限度地改善患者的預后，而部分患者沒有及時考慮到血管的損傷而失去了適當?shù)闹委煾深A時機，最終導致相應的缺血癥狀，死亡率高達38%[11]。與數(shù)字減影血管造影（DSA）及磁共振血管造影（MRA）相比，CTA具有較少的侵入性操作、檢查時間短及更高的診斷準確率等優(yōu)勢[12]。

上頸椎的穩(wěn)定在很大程度上依靠其發(fā)達的韌帶系統(tǒng)，其中翼狀韌帶及橫韌帶最為重要，翼狀韌帶連于枕髁的下內側緣與齒突上1/3的后外側緣，形似蝶翼，限制頭部過度旋轉，防止寰樞關節(jié)側方脫位；橫韌帶連接于寰椎左右側塊的內側面，是顱頸交界區(qū)最堅韌的韌帶，其限制齒突的活動，防止寰椎向前脫位[13]。磁共振成像（MRI）檢查被認為是診斷韌帶損傷的“金標準”[14]，同時對脊髓、周圍軟組織的損傷及骨挫傷的顯示效果也是獨一無二的。上頸椎的韌帶結構在MRI各成像序列上均表現(xiàn)為連續(xù)的低信號影，韌帶損傷或斷裂時表現(xiàn)為低信號影，失去正常的連續(xù)性，并因出血或水腫而呈現(xiàn)不同程度的高信號影。脊髓損傷時表現(xiàn)為脊髓增粗，信號混雜，多數(shù)呈長T2信號，嚴重時可見出血信號顯示；骨挫傷時，X線平片及CT無明確顯示，而僅表現(xiàn)為MRI骨髓信號異常，特別是脂肪抑制序列，對骨髓的病變敏感度高，骨挫傷抑脂序列表現(xiàn)為高信號。

在判斷上頸椎損傷的穩(wěn)定性上，CT與MRI常常是2種互補的檢查，往往需要綜合CT及MRI的結果來決定是否需要手術治療。當僅有韌帶損傷而無骨質結構損傷時，X線平片及CT檢查均為陰性，但可表現(xiàn)為較重的臨床癥狀如頸部疼痛、活動受限等，如果此時沒有進行準確的判斷及適當?shù)闹委?，則可能造成嚴重的后遺癥。JOAQUIM等[15]認為，明確的韌帶損傷即考慮為選擇外科手術治療的指征。

1.2 手術方案的選擇及釘?shù)涝O計 借助各種影像技術，外科醫(yī)生能夠明確患者上頸椎受損的具體情況，從而選擇有效可行的手術方案。上頸椎內固定術主要分為枕頸融合術和寰樞椎內固定術，后者根據(jù)手術入路的不同又分為前路技術和后路技術。前路技術主要有前路鋼板固定、前路經(jīng)寰樞關節(jié)突螺釘內固定術、齒突螺釘內固定術、前路經(jīng)樞椎體至寰椎側塊螺釘內固定術；后路技術主要有鋼絲固定術、椎板夾固定術、經(jīng)C1側塊聯(lián)合C2椎弓根螺釘內固定及Magerl螺釘內固定術。因追求內固定的穩(wěn)定性，鋼絲及鋼板固定術現(xiàn)已基本淘汰。前路手術需經(jīng)口入路，其技術要求比較高、并發(fā)癥多，可能引起災難性的醫(yī)源性上頸髓損傷，其咽后間隙感染的概率也較大，而后路內固定術具有手術視野好、顯露容易、操作相對安全簡便及并發(fā)癥少等優(yōu)勢，但在齒狀突Ⅱ型骨折及部分不可復性寰樞椎脫位中前路手術減壓效果更好[16]。枕頸融合術在一定程度上限制了患者術后的頸部活動度，但一些情況如先天性寰枕關節(jié)異常、顱底凹陷征及寰椎粉碎性骨折等為枕頸融合術的手術指征。在實際情況中，常常需根據(jù)患者的具體情況進行多種內固定術的綜合應用。

由于顱頸交界區(qū)域解剖結構的復雜性及多變性，即使大致確定了手術方式后，還需通過CT重建及CTA圖像對患者寰樞椎各個解剖結構進行影像學測量，并模擬理想置釘軌跡觀察其與周圍結構的關系，從而選擇螺釘?shù)倪M針點、進針角度、螺釘大小及長度，為實際手術操作提供參考。常用測量指標為寰椎前后弓及側塊、樞椎椎體及峽部的長度、寬度及高度，一些特殊的解剖學變異成為各種置釘方法的主要限制條件。對需行寰椎椎弓根螺釘內固定的患者，因寰椎后弓表面椎動脈經(jīng)此處橫行入顱而存在較大的解剖變異，椎動脈溝處寰椎后弓小于4 mm一直被認為是寰椎椎弓根置釘?shù)南鄬?，而TAN等[17]認為這種情況可行寰椎椎弓根顯露技術對寰椎進行置釘。寰椎后弓區(qū)域影響置釘?shù)淖儺愡€有骨橋的形成和椎動脈V3段的血管變異，骨橋指寰椎后弓的骨性突起結構，可完全或部分包繞椎動脈[18]，當患者存在這些結構變異時，若行常規(guī)置釘則必然會損傷椎動脈，此時若發(fā)生在單側則可放棄一側置釘，若為雙側則改變置釘方式，避免傷及椎動脈造成災難性后果。高騎動脈在CT旁矢狀位上樞椎椎弓峽部厚度小于5 mm和（或）高度小于2 mm，同時在橫軸位樞椎椎弓峽部寬度小于4 mm時定義為樞椎椎弓根狹窄[19]，這2種解剖變異增加了樞椎椎弓根螺釘及Magerl螺釘置入穿透骨皮質損傷椎動脈的概率，所以，術者在術前需仔細規(guī)劃螺釘通道，避免損傷椎動脈。

2 影像技術在術中、術后的應用

即使術者在術前規(guī)劃了患者的螺釘置入路徑，在實際情況中若在非可視操作下進入上頸椎進行立體操作，會進一步增加手術風險。為了保證術中操作不傷及周圍重要結構，達到準確置釘?shù)哪康?，外科醫(yī)生常需要借助術中計算機輔助導航系統(tǒng)來提高手術的安全性。根據(jù)成像方式不同，目前較為廣泛應用的導航系統(tǒng)主要有 3 種：（1）“C”或“G”型臂透視導航；（2）CT 三維圖像導航；（3）Iso-C術中即時三維導航。3種方法各有優(yōu)缺點。C型臂透視導航在術中可獲取實時圖像，但是圖像為二維的重疊影像，閱讀這類圖像并準確置釘需要術者有一定的臨床經(jīng)驗。CT導航為三維導航，圖像形象直觀，能夠更精確地引導置釘軌跡，但CT導航主要獲取的是患者術前的影像資料，若術中患者體位變動，則使得圖像與真實解剖情況存在較大差異，有可能誤導術者。而且使用CT導航需在術中充分暴露骨性結構，使其在微創(chuàng)手術的應用中受到限制。而Iso-C術中即時三維導航同時具有實時性及三維成像功能，且術中暴露范圍小，有助于微創(chuàng)手術的發(fā)展，唯一的缺點是所得圖像較CT圖像粗略，但在術中并不影響手術操作。YANG等[20]將42例寰樞椎不穩(wěn)患者隨機分為兩組，兩組患者均行寰樞關節(jié)突螺釘內固定術，分別在術中使用C型臂透視導航和Iso-C術中即時三維導航，最后統(tǒng)計數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)Iso-C術中即時三維導航較C型臂透視導航有更準確的置釘率，更少的術中曝光時間和術中出血量，且并不會增加術前準備時間，是安全有效的寰樞關節(jié)突螺釘內固定術中導航系統(tǒng)。

患者在接受上頸椎內固定術后的療效評價及隨訪中，影像檢查結果是非常重要的評價指標。X線平片及CT是主要的檢查方式，可觀察患者內固定器有無松動、斷裂，枕寰關節(jié)及寰樞關節(jié)各對位關系是否恢復正常，創(chuàng)傷患者骨折斷端是否骨性融合等，其中ADI是較為常用的指標[21]。外科醫(yī)生可通過影像資料結合患者臨床表現(xiàn)來判斷手術療效及評價患者是否需要再次手術。

3 計算機輔助下影像技術在上頸椎手術中的基礎研究

目前，在上頸椎內固定術中，影像技術的應用已不單單局限于對解剖結構的觀察，臨床上將影像技術結合多種技術開展了新的研究方向。在CT薄層掃描數(shù)據(jù)的基礎上利用3D建模軟件及快速成型技術對上頸椎進行3D建模并設計制作椎體導航模板輔助上頸椎置釘，能夠使置釘更加精確。SUGAWARA等[22]將12例患者術前上頸椎薄層CT掃描數(shù)據(jù)輸入Ziostation軟件進行3D建模并設計出螺釘置入最佳軌跡，再利用逆向工程技術和3D打印技術設計并制作了上頸椎模型及上頸椎置釘導航模板，導板主要由基板和導向管組成，基板基本完全貼合于與椎體接觸表面，導向管與設計的最佳軌跡方向一致，然后分別對12例患者進行了C1側塊聯(lián)合C2椎弓根螺釘置入，共置釘48顆，術中均未傷及靜脈叢及C2神經(jīng)根，術后CT顯示螺釘均未穿破骨皮質，較好地驗證了快速成型導航模板在上頸椎螺釘內固定中應用的有效性。此外，外科醫(yī)生可對患者的上頸椎實物模型進行模擬手術，使術者在術前對患者病灶的具體情況及手術操作過程有一定的了解，可大大減少手術時間，并降低手術的風險，提高手術的安全性。

生物力學研究是分析上頸椎穩(wěn)定性的重要手段。將上頸椎CT數(shù)據(jù)結合有限元建模軟件進行生物力學研究，具有可研究各類型內固定的外部力學特性，同時可研究內部應力變化及可重復性等優(yōu)點[23]。郭群峰等[24]對健康志愿者的頸椎進行了薄層CT掃描，通過Geomagic 8.0軟件對CT數(shù)據(jù)進行了一系列處理，模擬了皮質骨松質骨、韌帶及椎間盤結構，得到了帶有顱底的全頸椎（C0～C7）三維有限元實體模型，并對模型分別施加6個自由度方向的純扭矩，來模擬頸椎屈伸、左右側彎、左右旋轉6個活動。研究證明，這個頸椎三維有限元模型能夠較好模擬頸椎包括枕頸部全部節(jié)段的運動，應用該模型可研究頸椎損傷機制及評估不同置釘方式對頸椎的生物力學影響，可以使所得結果更加準確，但是，目前國內外對頸椎的生物力學研究普遍忽略了肌肉組織的影響[25]，這些問題還有待于后續(xù)的進一步研究。

4 小 結

上頸椎解剖結構復雜、變異較多，使得上頸椎手術難度較大，各種影像技術的應用基本貫穿上頸椎手術的整個過程，術后療效隨訪很大一部分也是依賴影像技術來進行。在術前診斷中，常常需要X線平片、CT及MRI 3種檢查方法相互補充，以降低誤診率及漏診率。根據(jù)影像資料可對患者解剖結構特別是解剖變異進行測量觀察，設計最佳手術方案，并利用術中基于影像技術的計算機導航系統(tǒng)準確置釘，以避免對周圍重要血管及神經(jīng)的損傷。近年來，利用影像數(shù)據(jù)對上頸椎進行3D建模及生物力學分析的研究越來越多，相信隨著各種影像技術應用的逐步完善，上頸椎手術效果能夠得到更好的保障。

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