仰臥位和俯臥位測(cè)量青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸患者胸主動(dòng)脈與椎體毗鄰關(guān)系的差異

姬 勇，肖建如，MILBRANDT Todd A.，ZHAO Chun-feng，LARSON A. Noelle*，賈連順*

1.海軍軍醫(yī)大學(xué)附屬長(zhǎng)征醫(yī)院骨科，上海 200003

2.梅奧醫(yī)學(xué)中心骨科，羅徹斯特 55901

青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸（AIS）是最常見的脊柱畸形，是一種嚴(yán)重的脊柱三維空間畸形［1-2］。脊柱融合矯正手術(shù)是治療脊柱側(cè)凸的重要手段，其中后路手術(shù)應(yīng)用最為廣泛［3-5］。胸椎前方存在大量重要結(jié)構(gòu)（如主動(dòng)脈、食管等），因椎弓根置釘不佳造成的主動(dòng)脈損傷雖不多見，但一旦發(fā)生后果嚴(yán)重，甚至危及患者生命［6］。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，脊柱側(cè)凸手術(shù)中胸椎螺釘位置不佳的概率為10% ～ 15%［7-8］，置釘穿孔率為1.2% ～ 65.0%［9］，其中螺釘誤置導(dǎo)致主動(dòng)脈損傷的發(fā)生率為0.29% ～ 1.50%［10-11］，主動(dòng)脈損傷導(dǎo)致的相關(guān)死亡率為15% ～ 65%［12］，因而了解椎體與主動(dòng)脈的毗鄰關(guān)系非常重要。通過術(shù)前MRI或CT平掃，可以獲得椎體橫斷面影像，進(jìn)而了解椎體和主動(dòng)脈的毗鄰關(guān)系，但這種影像是在仰臥位獲得的，而后路手術(shù)中體位卻是俯臥位。因此，探究不同體位下椎體和主動(dòng)脈的毗鄰關(guān)系具有一定意義。O形臂X線機(jī)的應(yīng)用可輔助術(shù)中椎弓根螺釘?shù)陌踩萌耄?3］，同時(shí)可獲取術(shù)中俯臥位下椎體橫斷面影像，為研究2種體位下主動(dòng)脈位置的變化提供依據(jù)。本研究通過術(shù)前仰臥位MRI和術(shù)中俯臥位O形臂X線影像研究2種體位下主胸彎頂椎和主動(dòng)脈的毗鄰關(guān)系。

1 資料與方法

1.1 一般資料

納入標(biāo)準(zhǔn)：①綜合分析病史、物理檢查結(jié)果、術(shù)前全脊柱正側(cè)位X線和MRI資料，確診為AIS；②均行單純后路（標(biāo)準(zhǔn)俯臥位）切開三維矯形植骨融合內(nèi)固定術(shù)；③術(shù)中使用O形臂X線機(jī)輔助手術(shù)，影像資料齊全；④術(shù)中O形臂X線機(jī)獲得的椎體橫斷面影像資料中主動(dòng)脈成像清晰；⑤主胸彎為右彎。排除標(biāo)準(zhǔn)：①先天性、神經(jīng)源性、椎體結(jié)構(gòu)極端異常、遺傳性疾病、神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)異常、內(nèi)分泌系統(tǒng)異?；蚪Y(jié)締組織病導(dǎo)致的脊柱側(cè)凸；②年齡＞18歲或＜10歲；③無結(jié)構(gòu)性胸彎的AIS（Lenke 5型）；④主胸彎Cobb角≤40°或≥100°。根據(jù)以上標(biāo)準(zhǔn)，共納入2013年4月—2018年7月美國(guó)梅奧醫(yī)學(xué)中心收治的AIS患者18例，其中男3例、女15例，年齡10 ～ 18（13.50±2.12）歲 ；Lenke 1型7例，2型7例，3型2例，6型2例；主胸彎頂椎位于T61例，T74例，T88例，T93例，T102例；主胸彎Cobb角為46.5° ～ 80.7°（60.09°±11.62°）；T5～12后凸角為 7.3° ～52.1°（21.68°±11.36°）。

1.2 測(cè)量方法及指標(biāo)

將患者術(shù)前全脊柱仰臥位MRI和術(shù)中俯臥位O形臂X線機(jī)（美敦力，美國(guó)）采集的影像資料處理后上傳至臨床圖像顯示系統(tǒng)（Qreads 5.10），測(cè)量以下指標(biāo)。選擇MRI和O形臂X線機(jī)平掃中主胸彎頂椎椎弓根最粗的平面，改良G??en等［14］的方法測(cè)量頂椎椎體旋轉(zhuǎn)角（AVR），原方法通過標(biāo)記椎體橫斷面兩側(cè)椎弓根最后點(diǎn)（X、X’），本研究將其方法進(jìn)一步改進(jìn)，X、X’點(diǎn)為通過椎弓根中心的椎弓根軸線與后方骨性結(jié)構(gòu)的交點(diǎn)（可看作椎弓根螺釘左右置釘點(diǎn)），過X、X’點(diǎn)做一條直線（A線），此線與矢狀面的夾角為∠θ，AVR為90°-∠θ，椎體向右旋轉(zhuǎn)AVR記為負(fù)值，向左旋轉(zhuǎn)記為正值（圖1a，b）；主動(dòng)脈到椎體距離，即主動(dòng)脈外壁到椎體的最小距離（a線；圖1c，d）；主動(dòng)脈到左側(cè)椎弓根置釘點(diǎn)距離，即左側(cè)椎弓根置釘點(diǎn)X和主動(dòng)脈中心點(diǎn)的連線與主動(dòng)脈外壁相交，此交點(diǎn)與X的距離（b線；圖1c，d）；主動(dòng)脈到椎管垂直距離，即經(jīng)過主動(dòng)脈后壁和椎管前壁分別作A線的平行線，兩線間的垂直距離（c線；圖1c，d）；主動(dòng)脈后壁到椎弓根置釘點(diǎn)連線（A線）的垂直距離（d線；圖1c，d）；主動(dòng)脈椎體角（AVA），即主動(dòng)脈中心點(diǎn)和椎體中心點(diǎn)連線與A線平行線間的夾角，在測(cè)量時(shí)如主動(dòng)脈中心點(diǎn)和椎體中心點(diǎn)連線在A線平行線前方時(shí)為正值，反之為負(fù)值（圖1e，f）；左側(cè)椎弓根置釘點(diǎn)和主動(dòng)脈內(nèi)側(cè)切線與椎體中軸線平行線間的夾角（∠α；圖1g，h）；左側(cè)椎弓根置釘點(diǎn)和主動(dòng)脈中心點(diǎn)連線與椎體中軸線平行線間的夾角（∠β；圖1i，j）。

圖1 2種體位下測(cè)量脊柱側(cè)凸病例主胸彎頂椎與主動(dòng)脈毗鄰關(guān)系的影像學(xué)資料Fig. 1 Imaging data of adjacent relationship of apical vertebra of main thoracic curvature with aorta in 2 positions of scoliosis patients

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS 25.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，計(jì)量資料采用表示，2種體位數(shù)據(jù)差異比較采用配對(duì)樣本t檢驗(yàn)，采用Pearson相關(guān)分析對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性檢驗(yàn)；以P＜ 0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

患者術(shù)前仰臥位MRI和術(shù)中俯臥位O形臂X線機(jī)測(cè)量主胸彎頂椎主動(dòng)脈與椎體毗鄰關(guān)系見表1。俯臥位AVR大于仰臥位，平均差值為2.71°，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜ 0.05）；俯臥位c線大于仰臥位，平均差值為2.24 mm，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜ 0.05）；俯臥位AVA與仰臥位平均差值為4.45°，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜ 0.05），數(shù)值由負(fù)轉(zhuǎn)正，說明主動(dòng)脈向椎體右前方移動(dòng)；俯臥位和仰臥位a線、b線、d線、∠α、∠β差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞ 0.05）。

表1 兩種體位下測(cè)量主胸彎頂椎與主動(dòng)脈毗鄰關(guān)系Tab. 1 Measurement of adjacent relationship of apical vertebra of main thoracic curvature with aorta in 2 positions N=18，x±s

俯臥位AVR、a線、b線、c線、d線、AVA、∠α、∠β與仰臥位相應(yīng)指標(biāo)均呈正相關(guān)（r=0.531、0.624、0.761、0.742、0.700、0.675、0.609、0.699）。俯臥位∠β與主胸彎Cobb角呈正相關(guān)（r=0.682），與俯臥位及仰臥位AVR均呈負(fù)相關(guān)（r=-0.526、-0.575）；俯臥位d線與主胸彎Cobb角呈負(fù)相關(guān)（r=-0.583），與俯臥位及仰臥位AVR呈正相關(guān)（r=0.624、0.480）。

3 討 論

AIS手術(shù)矯正治療中使用椎弓根螺釘，由于胸椎和胸主動(dòng)脈的位置比較接近，螺釘位置不佳會(huì)發(fā)生胸主動(dòng)脈損傷，后果嚴(yán)重［9，15-16］。正常脊柱主動(dòng)脈在T4水平向下形成降主動(dòng)脈，位于椎體左前方，大約在T12水平穿過膈肌進(jìn)入腹腔。脊柱側(cè)凸導(dǎo)致的椎體變形、旋轉(zhuǎn)、移位都伴隨著主動(dòng)脈位置變化。Sucato等［17］的研究發(fā)現(xiàn)，脊柱側(cè)凸患者主動(dòng)脈的位置較正常人更偏向外側(cè)和后方，提示脊柱側(cè)凸患者后路手術(shù)置釘時(shí)，較無脊柱側(cè)凸患者發(fā)生主動(dòng)脈損傷的可能性增加。此外，各患者畸形情況不同，側(cè)凸或后凸角度不同，主動(dòng)脈的位置變化也不一致［18］。MRI和CT檢查時(shí)患者處于仰臥位，而患者手術(shù)時(shí)多為俯臥位，體位變化時(shí)椎體的畸形會(huì)發(fā)生部分變化，主動(dòng)脈相對(duì)于椎體的毗鄰關(guān)系也將發(fā)生變化，因此，用術(shù)前仰臥位的影像指導(dǎo)俯臥位手術(shù)可能存在一定偏差。獲知術(shù)中實(shí)際體位下椎體畸形情況和主動(dòng)脈位置信息，可為術(shù)中安全置釘提供保障。

O形臂X線機(jī)的應(yīng)用不僅提供了術(shù)中安全置釘?shù)?D影像輔助，同時(shí)也提供了患者俯臥位狀態(tài)下胸椎和胸主動(dòng)脈的位置毗鄰關(guān)系。本研究發(fā)現(xiàn)，俯臥位AVR較仰臥位大，平均增加2.71°，提示術(shù)中置釘時(shí)的外展角度亦適度增大，考慮出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是仰臥位時(shí)“剃刀背”區(qū)的肋骨直接受到儀器檢查臺(tái)的力量，傳導(dǎo)至椎體時(shí)產(chǎn)生向左旋轉(zhuǎn)的力量，導(dǎo)致AVR在仰臥位時(shí)比俯臥位時(shí)??；俯臥位主動(dòng)脈到椎管垂直距離（c線）大于仰臥位，平均差值為2.24 mm，說明主動(dòng)脈在頂椎水平向前方遠(yuǎn)離椎管區(qū)；俯臥位AVA時(shí)仰臥位的平均差值為4.45°，數(shù)值由負(fù)轉(zhuǎn)正，進(jìn)一步說明主動(dòng)脈向椎體右前方移動(dòng)。

本研究相關(guān)性分析結(jié)果顯示，2種體位下AVR、a線、b線、c線、d線、AVA、∠α、∠β均呈正相關(guān)。俯臥位∠β與主胸彎Cobb角呈正相關(guān)，俯臥位d線與主胸彎Cobb角呈負(fù)相關(guān)，說明冠狀面畸形越大，頂椎左側(cè)椎弓根進(jìn)針點(diǎn)在椎體橫斷面上與主動(dòng)脈的成角越大，左側(cè)椎弓根進(jìn)針點(diǎn)到主動(dòng)脈外壁的垂直距離越小。俯臥位∠β與AVR呈負(fù)相關(guān)，俯臥位d線與AVR呈正相關(guān)（測(cè)量時(shí)規(guī)定椎體向右旋轉(zhuǎn)數(shù)值為負(fù)值），說明頂椎旋轉(zhuǎn)越明顯，頂椎左側(cè)椎弓根進(jìn)針點(diǎn)在椎體橫斷面上與主動(dòng)脈的成角越大，左側(cè)椎弓根進(jìn)針點(diǎn)到主動(dòng)脈外壁的垂直距離越小。

通過本研究的數(shù)據(jù)分析，同一患者俯臥位對(duì)比仰臥位，主動(dòng)脈會(huì)遠(yuǎn)離頂椎區(qū)。不同患者主胸彎Cobb角越大，主動(dòng)脈離左側(cè)椎弓根進(jìn)針點(diǎn)垂直距離越??；頂椎椎體旋轉(zhuǎn)越大，頂椎左側(cè)椎弓根進(jìn)針點(diǎn)在橫斷面上與主動(dòng)脈成角越大，說明患者頂椎旋轉(zhuǎn)越大，置釘時(shí)只要掌握好置釘外展角度，風(fēng)險(xiǎn)反而降低，損傷主動(dòng)脈的可能性隨之降低。

綜上所述，相較于仰臥位MRI數(shù)據(jù)，AIS患者俯臥位時(shí)頂椎旋轉(zhuǎn)度增大，主動(dòng)脈到椎管垂直距離增大，主動(dòng)脈向椎體右前方移動(dòng)。本研究樣本量偏小，因?yàn)樾g(shù)中使用O形臂X線機(jī)獲得椎體橫斷面影像資料時(shí)采用了骨算法進(jìn)行數(shù)據(jù)重建，以便為置釘提供骨性結(jié)構(gòu)圖像，導(dǎo)致軟組織分辨率明顯下降，無法區(qū)分主動(dòng)脈和周圍軟組織影，頂椎區(qū)主動(dòng)脈顯影清晰病例資料明顯減少。下一步的研究可針對(duì)單一Lenke亞型患者進(jìn)行分析。