中國(guó)東北地區(qū)人群腰部節(jié)段椎間盤形態(tài)學(xué)參數(shù)CT三維測(cè)量及應(yīng)用

潘承良，白 芃，韓 青，程凱亮，李幼瓊，王金成

(1.吉林大學(xué)第二醫(yī)院 骨科，吉林 長(zhǎng)春130041；2.吉林大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院 人體解剖學(xué)教研室；3.吉林大學(xué)中日聯(lián)誼醫(yī)院 放射線科；4.山西醫(yī)科大學(xué)汾陽學(xué)院 解剖教研室)

腰椎間盤突出癥作為臨床骨科常見疾病之一，在我國(guó)發(fā)病率高達(dá)15%左右。外科手術(shù)治療椎間盤突出[1]主要有椎間盤切除后行腰椎內(nèi)固定融合術(shù)和人工間盤置換術(shù)。有研究表明[2]人工間盤置換術(shù)的術(shù)后康復(fù)效果要比椎骨間融合術(shù)好，而且復(fù)發(fā)率相對(duì)較低。我國(guó)臨床使用的人工椎間盤多由國(guó)外廠家提供，考慮到人種和地域等導(dǎo)致的形態(tài)學(xué)差異，臨床應(yīng)用術(shù)后證實(shí)易產(chǎn)生匹配不良和松動(dòng)等并發(fā)癥而影響治療效果[3-6]。本研究在總結(jié)國(guó)內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道的基礎(chǔ)上規(guī)范測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)、加大樣本統(tǒng)計(jì)量、結(jié)合臨床實(shí)際應(yīng)用提出新的測(cè)量指標(biāo)并對(duì)比國(guó)內(nèi)外研究數(shù)據(jù)，為中國(guó)人人工椎間盤的設(shè)計(jì)制造奠定形態(tài)學(xué)基礎(chǔ)。

1 資料與方法

1.1 研究樣本

吉林大學(xué)中日聯(lián)誼醫(yī)院影像科隨機(jī)抽取無肉眼可見器質(zhì)性病變的T12下到S1上腰部節(jié)段的CT圖像，圖像篩選需要符合以下幾點(diǎn)：①脊柱生理曲度，無畸形和側(cè)彎，②椎骨形態(tài)正常，無椎間盤突出。③年齡在20-70歲。最終納入90例樣本，其中男、女性各45例，男女兩組樣本間年齡無顯著差異(P>0.05)。

1.2 主要儀器設(shè)備

使用Aquilion One 320螺旋CT掃面儀(東芝公司，日本)， 掃描電壓120 kV，電流300 mV，窗寬1500 HU，窗位 500 HU，層厚0.5 mm，軸位連續(xù)掃描，所獲影像在CT工作站(Advantage Workstation 4.5,美國(guó)通用公司)上重建二維圖像。

1.3 測(cè)量方法

吉林大學(xué)中日聯(lián)誼醫(yī)院影像科工作站的測(cè)量系統(tǒng)，在T12 -S1 六個(gè)節(jié)段，取平行于椎骨上下面并與之相切的CT圖像，測(cè)量椎骨上、下表面的左右徑、前后徑。再取正中矢狀面CT圖像，測(cè)量上、下椎骨表面的弦高 、椎間隙的前高、中高、后高和椎間隙的角度，高度含終板軟骨。各參數(shù)的測(cè)量方法描述如下。

1.3.1測(cè)量椎骨上、下表面的前后徑(椎骨正中矢狀面的前后徑線) 、左右徑(過前后徑連線中點(diǎn)的左右徑線)。

1.3.2測(cè)量相應(yīng)椎骨上、下表面的弦高。弦高即椎骨表面最凹點(diǎn)與椎骨上、下表面縱向切線的垂直距離。

1.3.3連接相鄰椎體前緣最凸點(diǎn)和椎體后緣最凸點(diǎn)構(gòu)成的上下線段為椎間隙的前、后高；分別取前高、后高中點(diǎn)連線的中點(diǎn)，過該中點(diǎn)的垂線即為椎間隙的中高。

1.3.4椎間隙夾角 正中矢狀位連接相鄰上、下椎骨表面的切線向背側(cè)延長(zhǎng)，兩條線在背側(cè)交匯構(gòu)成的銳角。

1.4 統(tǒng)計(jì)方法

用SPSS數(shù)據(jù)處理軟件對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析。對(duì)年齡、性別、節(jié)段3個(gè)因素分別行組間單因素方差分析，P<0.05為差異有顯著性意義。

2 結(jié)果

2.1 椎骨表面前后徑的測(cè)量結(jié)果

隨著年齡增長(zhǎng)椎骨前后徑有增長(zhǎng)趨勢(shì)但并不明顯(P>0.05)，腰椎節(jié)段T12-L5由上到下也呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)(P<0.05)，而L5/S1節(jié)段又有所下降(P<0.05)。椎骨表面前后徑參數(shù)男性大于女性且有顯著差異(P<0.05) 。見表1。

表1 上下椎骨表面前后徑測(cè)量結(jié)果(mm)

2.2 椎骨表面左右徑的測(cè)量結(jié)果

椎骨左右徑隨著年齡增長(zhǎng)有增長(zhǎng)趨勢(shì)但并不明顯(P>0.05)，腰椎節(jié)段T12-L5的測(cè)量結(jié)果由上到下也呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)(P<0.05)，而L5/S1節(jié)段又有所下降(P<0.05)。各節(jié)段椎骨表面的左右徑參數(shù)中，男性大于女性且差異顯著(P<0.05)。見表2。

2.3 椎骨表面弦高的測(cè)量結(jié)果

椎骨的表面并非平面，而是存在一定的弧度的，且表現(xiàn)為向椎體方向凹陷，女性與男性的椎骨表面凹陷程度存在顯著的差異(P<0.05)。見表3。

表2 上下椎骨表面左右徑測(cè)量結(jié)果(mm)

表3 上下椎骨表面弦高測(cè)量結(jié)果(mm)

2.4 椎間隙前高、中高、后高的測(cè)量結(jié)果

測(cè)量自T12/L1到L4/L5不同節(jié)段椎間隙的前高、中高、后高均有自上到下的遞增趨勢(shì)(P<0.05)，而L5/S1節(jié)段的前高較上面節(jié)段有所增長(zhǎng)(P<0.05)，但是其中高與L4L5節(jié)段中高無顯著性差異(P>0.05)，且后高較上面5個(gè)節(jié)段有明顯減小(P<0.05)。男性不同節(jié)段的椎間隙前高、中高、后高參數(shù)大于女性的各項(xiàng)參數(shù)，且二者差異顯著(P<0.05)。見表4。

表4 椎間隙前高、中高、后高測(cè)量結(jié)果(mm)

2.5 椎骨間椎間角的測(cè)量結(jié)果

測(cè)量自T12到S1不同節(jié)段的椎間隙夾角的大小呈現(xiàn)出相鄰下位節(jié)段大于上位節(jié)段的遞增趨勢(shì)(P<0.05)。且比較不同節(jié)段的椎骨間椎間角參數(shù)，可見男性大于女性且具有顯著性差異(P<0.05)。見表5。

表5 椎骨間椎間角的測(cè)量結(jié)果

2.6 中外腰椎終板及椎間隙部分形態(tài)學(xué)參數(shù)對(duì)比

根據(jù)表6、圖1及圖2的對(duì)比結(jié)果顯示，中國(guó)東北地區(qū)人腰部節(jié)段終板的前后徑和左右徑的測(cè)量參數(shù)與歐洲人種和美洲人種均具有差異；椎間隙的前高、中高、后高的測(cè)量參數(shù)與美洲人種的測(cè)量參數(shù)也具有一定的差異。

表6 不同國(guó)家地區(qū)人群腰椎終板形態(tài)學(xué)參數(shù)及椎間隙部分參數(shù)測(cè)量結(jié)果(mm)

圖1 國(guó)內(nèi)外人腰椎終板前后徑對(duì)比

圖2 國(guó)內(nèi)外人腰椎終板左右徑對(duì)比

3 討論

研究[2]表明：腰椎人工間盤置換術(shù)術(shù)后的復(fù)發(fā)率要比腰椎內(nèi)固定融合術(shù)低，而康復(fù)效果更好。然而使用國(guó)外人工椎間盤也存在著如形態(tài)不匹配而導(dǎo)致過度磨損、應(yīng)力改變、假體松動(dòng)和活動(dòng)受限等不良后果發(fā)生，我國(guó)目前仍在使用國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)的人工間盤，其形態(tài)的不匹配與型號(hào)對(duì)應(yīng)性差為我國(guó)人工間盤置入的患者帶來了諸多術(shù)后問題，而且能夠契合中國(guó)人腰椎間盤形態(tài)的人工假體現(xiàn)在仍然匱乏。

在總結(jié)既往相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)雖然測(cè)量參數(shù)指標(biāo)名稱相同，但在實(shí)際操作測(cè)量上并不規(guī)范，因此測(cè)量數(shù)值和統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果會(huì)出現(xiàn)偏差，這必將影響未來統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果進(jìn)而影響精準(zhǔn)制造。本文結(jié)合解剖學(xué)和影像學(xué)的形態(tài)特點(diǎn)，參考國(guó)外原始文獻(xiàn)[7，8]，重新規(guī)范了測(cè)量指標(biāo)的定義和區(qū)間，并結(jié)合臨床實(shí)際術(shù)后出現(xiàn)的并發(fā)癥，提出了新的測(cè)量指標(biāo)，如弦高等，以期為未來假體制造提供新的形態(tài)學(xué)設(shè)計(jì)方案。

3.1 腰椎形態(tài)及中外相關(guān)文獻(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)對(duì)比

本文作者觀測(cè)，L1-L5之間腰椎高度遞增，男性在24.7-28.6 mm之間，女性略小。根據(jù)腰椎上下面徑線測(cè)量結(jié)果顯示腰椎椎體呈橫置橢圓形，形態(tài)學(xué)參數(shù)是高度大于左右徑，左右徑大于前后徑，整體近似于圓柱形，椎骨內(nèi)部骨小梁呈水平排列(張力性)和垂直排列(壓力性)，兩者之間數(shù)量呈動(dòng)態(tài)平衡，靠近終板處排列趨于密集，而中間排列稀疏，所以終板假體的固定裝置要深達(dá)椎體高度的一半以上，即1.2 cm左右可視為固定穩(wěn)定。

L5/S1之間椎骨前后徑與左右徑與上位椎骨相比變小，且差異顯著，主要考慮是由于在S1兩側(cè)骶髂關(guān)節(jié)的存在，可能是由于力傳導(dǎo)的因素導(dǎo)致的必然結(jié)果。

與Yue Wang等[7]所測(cè)量的歐州人種腰椎間盤參數(shù)做比較，發(fā)現(xiàn)國(guó)人腰椎的前后徑與左右徑均小。與S.AHARINEJAD等[8]所測(cè)量的美洲人種椎間盤參數(shù)相比較，國(guó)人腰椎終板形態(tài)學(xué)參數(shù)在L3以上測(cè)量結(jié)果相似，國(guó)人略大，L3以下國(guó)人略小，其中前后徑差異較大。(見圖1、2) 。椎間隙的前高、中高、后高也有差異?；谏鲜鰧?duì)比，不同人種之間的確存在形態(tài)學(xué)差異，因此，設(shè)計(jì)適合中國(guó)人的腰椎間盤假體十分必要。

3.2 T12-L1、L5-S1椎間隙測(cè)量意義

根據(jù)文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)和研究組的臨床調(diào)查，T12-L1也是腰椎間盤突出癥的發(fā)病節(jié)段，中外相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道并未加以考慮。測(cè)量結(jié)果對(duì)比顯示，國(guó)人T12下終板、L1上終板與其他節(jié)段終板之間均有顯著性差異(P<0.05)，且T12下終板與L1上終板之間也均有顯著性差異(P<0.05)，故其他節(jié)段所用的人工間盤假體并不能在T12-L1這一節(jié)段適用，該節(jié)段若需要替換人工假體時(shí)，應(yīng)使用獨(dú)立型號(hào)的人工椎間假體。L5-S1椎間盤存在腰骶角，測(cè)量中顯示前高后低明顯，在考慮終板假體或通用或可替代的同時(shí)，在終板之間“運(yùn)動(dòng)樞紐”的設(shè)計(jì)上，應(yīng)該給與關(guān)注以免術(shù)后出現(xiàn)應(yīng)力改變等問題。

3.3 弦高及其測(cè)量意義

根據(jù)測(cè)量結(jié)果顯示，椎體的上下表面并非是一個(gè)平面，而是具有一定弧度的，且表現(xiàn)為凸向椎體方向凹陷。同時(shí)，不同椎骨的上下面的弦高均有顯著差異(P<0.05)，因此椎骨上下表面的凹陷程度也將納入椎間盤設(shè)計(jì)的考量。由于本測(cè)量采用CT掃描成像，故弦高包括終板軟骨的高度，軟骨能起到運(yùn)動(dòng)中減震保護(hù)等作用，通常術(shù)中軟骨下皮質(zhì)骨應(yīng)該予以保留，終板軟骨也建議保留。

3.4 椎間隙的前高、中高、后高及其測(cè)量意義

椎間隙的前高、中高、后高以及椎間隙夾角在不同節(jié)段之間也具有顯著性差異(P<0.05) 。相同節(jié)段總體趨勢(shì)是前高大于中高，中高大于后高(P<0.05)；由上至下節(jié)段之間相同參數(shù)比較數(shù)值增大(P<0.05)。這說明椎間盤整體形態(tài)是前寬后部略窄的橢圓體，假體高度的具體大小應(yīng)該按照不同節(jié)段分別制定，以保證腰部節(jié)段的正常生理彎曲。