胸腰椎骨折患者后方韌帶復(fù)合體損傷的影像學(xué)評(píng)估及生物力學(xué)分析

胡霖霖，向 橙，王汝良

(1.牡丹江醫(yī)學(xué)院；2.牡丹江醫(yī)學(xué)院附屬紅旗醫(yī)院影像科，黑龍江 牡丹江 157011)

胸腰椎骨折經(jīng)常導(dǎo)致脊柱不穩(wěn)，PLC被認(rèn)為是評(píng)估脊柱穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素[1]。PLC乏血供，預(yù)后差。如果不及時(shí)采取治療，恢復(fù)脊柱的穩(wěn)定性，容易造成脊柱后凸畸形等并發(fā)癥，如何早期識(shí)別PLC損傷的危險(xiǎn)因素，預(yù)測(cè)PLC損傷成為臨床針對(duì)胸腰椎骨折患者個(gè)體化治療選擇的關(guān)鍵。

MRI是診斷PLC損傷的金標(biāo)準(zhǔn)，但是由于檢查速度相對(duì)慢，預(yù)約時(shí)間長(zhǎng)等不足，使得MRI并未成為胸腰椎骨折患者的首診檢查方式，CT的掃描速度快，骨折形態(tài)顯示清晰，成為患者的首診檢查，本文旨在探討CT掃描參數(shù)對(duì)后方韌帶復(fù)合體損傷的診斷價(jià)值，并分析損傷椎體的生物力學(xué)特征。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象收集自2017年9月至2019年7月間到我院就診的55例胸腰椎骨折患者(T11-L2段)的資料信息。納入標(biāo)準(zhǔn)：(1)有胸腰椎外傷史；(2)臨床資料完整、知情同意本研究且得到醫(yī)院倫理委員會(huì)的批準(zhǔn)；(3)椎體無明顯脫位。排除標(biāo)準(zhǔn):(1)合并惡性腫瘤、合并心肝腎異常；(2)病理性骨折；(3)骨質(zhì)疏松骨折；(4)多平面連續(xù)性損傷。符合納入標(biāo)準(zhǔn)中男30例、女25例,年齡范圍20～55歲,平均(44.24±5.18)歲。MRI判斷PLC損傷的標(biāo)準(zhǔn)為T2WI抑脂序列是看到韌帶信號(hào)連續(xù)性中斷時(shí)，可以考慮PLC損傷。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示PLC損傷25例，非損傷30例。

1.2 影像學(xué)檢查

使用儀器為Toshiba Aquilion64層螺旋CT掃描儀，患者采取仰臥位，掃描參數(shù)為：Z軸120mm，120kV，400mAs，層厚為5mm。在后處理機(jī)器上，進(jìn)行MPR重建測(cè)量CT骨性參數(shù)值，所有影像學(xué)資料具由兩名有經(jīng)驗(yàn)的放射科醫(yī)師盲法讀判，若有爭(zhēng)議，互相商榷達(dá)成統(tǒng)一。測(cè)量參數(shù)包括如下(圖1、圖2)：(1)SIEA:定義為傷椎上下終板所構(gòu)成的夾角;(2)LK:定義為傷椎上位椎體的上終板與傷椎下位椎體的下終板的夾角;(3)IISD:損傷椎體的棘突間距值減去上下位椎體棘突間距之和的平均值。

圖1 SIEA、LK、IISD示意圖

注：A線與D線的夾角為L(zhǎng)K；B線與C線的夾角為SIEA；E、F、G分別代表傷椎上一節(jié)椎體、傷椎、傷椎下一節(jié)棘突間距

圖2 箭頭所示T2WI抑脂序列顯示PLC損傷

1.3 生物力學(xué)評(píng)估將CT影像數(shù)據(jù)導(dǎo)入MIMICS 19.0軟件中，進(jìn)行圖像處理獲得三維模型。將三維模型導(dǎo)入GEOMAGIC進(jìn)行修復(fù)處理，然后導(dǎo)入SOLIDWORKS進(jìn)行裝配，再將裝配后的骨三維模型導(dǎo)入ANSYS進(jìn)行求解計(jì)算，獲得骨折胸椎模型的棘突間位移值及椎面位移值。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析采用SPSS 25.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，正態(tài)分布的計(jì)量資料采用“均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差”表示，兩組間比較使用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)。將CT掃描參數(shù)作為多因素采用Logistic回歸分析，應(yīng)用ROC曲線檢驗(yàn)CT參數(shù)對(duì)PLC損傷的預(yù)測(cè)能力，確定預(yù)測(cè)PLC損傷發(fā)生的界值取。P<0.05時(shí)差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組病例資料一般資料的比較根據(jù)MRI結(jié)果顯示，PLC損傷組25例，非損傷為30例。兩組間的年齡、性別構(gòu)成、損傷節(jié)段、體重指數(shù)、骨折壓縮程度、既往史、發(fā)病檢查時(shí)間比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2.2 影像學(xué)檢查結(jié)果SIEA、LK、IISD在PLC損傷組及非損傷組中差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，結(jié)果見表1。二元Logistic回歸分析影響PLC損傷因素，將單變量分析中P<0.05的因素納入二元Logistic回歸分析，其中IISD具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，結(jié)果見表2。采用ROC曲線對(duì)IISD預(yù)測(cè)PLC損傷進(jìn)行檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，IISD預(yù)測(cè)PLC損傷的曲線下面積最大(AUC=0.875，95%CI：0.781～0.969，P<0.001)。圖3所示，通過ROC曲線確定IISD預(yù)測(cè)PLC損傷的最佳預(yù)測(cè)界值為2.365mm，其當(dāng)IISD=2.365mm時(shí)，敏感性為90%，特異度性72%。

表1 PLC損傷組及非損傷組CT掃描參數(shù)的比較

表2 CT骨性參數(shù)多因素Logistic回歸結(jié)果分析

注：*因方差不齊，采用校正t檢驗(yàn)

圖3 IISD預(yù)測(cè)PLC損傷的ROC曲線

2.3 生物力學(xué)評(píng)估結(jié)果對(duì)不同應(yīng)力負(fù)荷狀態(tài)下，對(duì)受傷椎體的棘突間位移值及椎面位移值進(jìn)行配對(duì)t檢驗(yàn)，結(jié)果顯示垂直力對(duì)受傷椎體的棘突間位移值及椎面位移值影響較大。見表3、表4。

表3 不同力對(duì)關(guān)節(jié)突位移值、椎面位移值作用結(jié)果

表4 不同力對(duì)椎面位移值作用結(jié)果

3 討論

胸腰椎骨折約占脊柱骨折的90%[2]，如何評(píng)估脊柱穩(wěn)定性并盡早采取治療一直是臨床治療的關(guān)鍵。目前TLICS分類系統(tǒng)常用來指導(dǎo)胸腰椎骨折患者的治療,該體系的分類基于三個(gè)受傷機(jī)制、神經(jīng)系統(tǒng)狀態(tài)、PLC狀態(tài)以上三點(diǎn)，并且把PLC的完整性作為評(píng)估脊柱穩(wěn)定性的重要依據(jù)[2-3]。PLC主要是由棘上韌帶、棘間韌帶、黃韌帶和小關(guān)節(jié)囊。MRI是診斷PLC損傷的金標(biāo)準(zhǔn),但是MRI檢查也有缺點(diǎn)和限制，并未作為急診患者檢查的首選。CT掃描速度快,顯示骨折形態(tài)好,可以間接提示韌帶損傷情況,適合患者首選檢查。

目前臨床用于評(píng)估脊柱穩(wěn)定性的主要參數(shù)為SIEA、LK、IISD、椎體壓縮率等,既往有學(xué)者研究顯示當(dāng)SIEA>30°、LK>14°、IISD>2.2mm、椎體壓縮率>50%常常提示脊柱不穩(wěn)定，需要手術(shù)治療[4-6]。本研究結(jié)果顯示CT掃描參數(shù)存在PLC損傷組及非損傷組中差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，SIEA、LK、IISD均表現(xiàn)為損傷組大于非損傷組。在二元Logistic回歸分析中,得出SIEA(P=0.414)、LK(P=0.056)與PLC損傷未見相關(guān)性,造成該結(jié)果的可能原因?yàn)榧{入患者時(shí)并非是完全標(biāo)準(zhǔn)楔形變，有的變形相對(duì)輕微。

既往國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究顯示IISD與PLC損傷存在正相關(guān)性，IISD值越大，對(duì)PLC損傷提示意義更大[7]。本研究結(jié)果顯示IISD與PLC損傷存在正相關(guān)性，IISD是預(yù)測(cè)PLC損傷的最佳參數(shù)，IISD預(yù)測(cè)PLC損傷的曲線下面積最大(AUC=0.875，95%CI：0.781～0.969，P<0.001)，通過ROC曲線確定IISD預(yù)測(cè)PLC損傷的最佳預(yù)測(cè)界值為2.365mm，IISD=2.365mm時(shí)敏感性為90%，特異度性72%。本結(jié)果的閾值與國(guó)內(nèi)學(xué)者騰躍研究結(jié)果相仿[5]。正常棘上和棘間韌帶作用限制脊柱的屈曲，當(dāng)不同力作用于棘突時(shí),棘間韌帶及棘上韌帶由于受到力的作用,棘上韌帶及棘間韌帶處于過伸狀態(tài)因此容易導(dǎo)致PLC損傷，造成CT測(cè)量值棘突間距增寬。

大多數(shù)的骨折損傷原因?yàn)檐嚨渹?、墜落傷及安全帶損傷，結(jié)合骨折損傷常見原因給模型分別施加了垂直力及前屈力,本研究結(jié)果表明,在不同應(yīng)力負(fù)荷狀態(tài)下，PLC未損傷和損傷組比較有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。垂直力對(duì)受損椎體的棘突間位移值及椎面位移值影響較大，椎面受力導(dǎo)致椎體發(fā)生形變，也就是宏觀上椎體楔變角及局部后凸角測(cè)量形成的原因，棘突間受力導(dǎo)致棘突間位移值的改變，與影像測(cè)量相匹配。

既往研究多數(shù)從CT骨性參數(shù)來預(yù)測(cè)PLC損傷,并未有過多學(xué)者從力學(xué)角度探討CT參數(shù)測(cè)量根本原因，及其何種作用力可能對(duì)壓縮骨折伴發(fā)PLC損傷影響較大，本研究綜合CT掃描參數(shù)及生物力學(xué)分析,探討壓縮骨折的可能機(jī)制及其CT參數(shù)的改變?cè)?，通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)CT檢查預(yù)測(cè)PLC損傷的準(zhǔn)確性，為患者提供方便快捷的檢查方法，彌補(bǔ)MRI檢查的某些不足，為早期診斷干預(yù)策略制定提供可靠依據(jù)，進(jìn)而改善患者預(yù)后。

本研究的局限性：手動(dòng)測(cè)量避免不了人為誤差，機(jī)器的自動(dòng)化測(cè)量將會(huì)更提高結(jié)果準(zhǔn)確性。另外本研究只是根據(jù)患者常見損傷原因?qū)δＰ褪┘觾煞N不同作用力，在今后的研究中將會(huì)著重研究多種力對(duì)椎體的影響，更進(jìn)一步豐富研究結(jié)果。

綜上所述，把CT掃描參數(shù)與生物力學(xué)相結(jié)合,相比以往學(xué)者從單一影像學(xué)指標(biāo)判斷PLC損傷與否的診斷價(jià)值更高,有利于臨床大夫及時(shí)采取手術(shù)治療恢復(fù)脊柱穩(wěn)定性,提高患者遠(yuǎn)期生活質(zhì)量。