成人頸椎關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)螺旋CT三維參數(shù)的測(cè)定*

郭 沖 王秋安 孟 強(qiáng) 袁 峰 吳繼彬

(徐州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院骨科，徐州 221000)

頸椎關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)常被稱(chēng)為頸椎小關(guān)節(jié)(cervical facet joints，CFJ)，由相鄰頸椎椎體的上、下關(guān)節(jié)突位置相互對(duì)應(yīng)，共同形成滑膜關(guān)節(jié)[1,2]，其同前方的椎體以及椎間盤(pán)一起維持頸椎的穩(wěn)定[3]。CFJ與前方的椎體平面形成40°～45°的夾角，活動(dòng)范圍較大，但較不穩(wěn)定，且易受損傷。頸椎關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的這種解剖學(xué)特征是發(fā)生退變性改變的解剖學(xué)基礎(chǔ)[4]。近年來(lái)，臨床、影像和生物力學(xué)等方面的研究顯示，頸椎關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的退行性改變是引起頸椎失穩(wěn)和神經(jīng)壓迫癥狀的重要原因之一[5～7]。退變性頸椎疾病所致椎管狹窄引起的神經(jīng)根壓迫癥狀最安全有效的治療方式是手術(shù)。隨著對(duì)頸椎小關(guān)節(jié)界面間撐開(kāi)器研究的不斷深入，曾輝等[8]認(rèn)為頸椎小關(guān)節(jié)界面間撐開(kāi)器是目前治療退變性頸椎疾病更為理想的方式之一。由于該方法需要在術(shù)中將頸椎小關(guān)節(jié)撐開(kāi)器直接置入關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的間隙內(nèi)，需要匹配每個(gè)不同的頸椎節(jié)段的關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)，由于頸椎關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)解剖形態(tài)比較復(fù)雜，加上個(gè)體差異較大，在手術(shù)中常不容易對(duì)其進(jìn)行全面而細(xì)致的觀察。此前對(duì)頸椎關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的研究多局限在尸體解剖學(xué)和生物力學(xué)的觀察[9,10]，三維立體全面的描述報(bào)道較少。我們利用64排三維螺旋CT重建后的頸椎三維圖像以及我院影像歸檔和通信系統(tǒng)(Picture Archiving and Communication Systems，PACS)，從矢狀面、橫斷面、冠狀面對(duì)頸椎關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，為后期個(gè)性化制作不同規(guī)格的頸椎小關(guān)節(jié)界面撐開(kāi)器提供詳細(xì)可靠的數(shù)據(jù)資料，現(xiàn)報(bào)道如下。

1 材料與方法

1.1 一般資料

選取2019年9月～2020年5月于我院急診及體檢中心行頸椎三維CT檢查200例(男女各100例)，選擇標(biāo)準(zhǔn)：無(wú)頸部手術(shù)治療史，螺旋CT圖像顯示無(wú)明顯骨質(zhì)增生、椎管狹窄、椎間盤(pán)突出、感染以及腫瘤。年齡18～40歲(平均年齡男32.1歲，女31.2歲)。測(cè)量C2～3、C3～4、C4～5、C5～6、C6～75個(gè)節(jié)段共2000個(gè)關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的三維參數(shù)。

1.2 頸椎關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的觀察、測(cè)量方法

患者行頸椎三維CT檢查后，利用三維螺旋CT強(qiáng)大的圖像后處理功能重建圖像后將薄層數(shù)據(jù)傳輸至我院PACS。本研究所有參數(shù)是在PACS影像系統(tǒng)窗口界面手工進(jìn)行的測(cè)量，分別在頸椎三維螺旋CT的矢狀面、橫斷面和冠狀面測(cè)量以下各指標(biāo)。①頸椎關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)前后徑：選取PACS中頸椎三維CT矢狀面上下關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)面接觸最大切面進(jìn)行測(cè)量(圖1)；②頸椎小關(guān)節(jié)間隙間距：選取頸椎三維CT橫斷面進(jìn)行參數(shù)測(cè)量(圖2)，由于關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)個(gè)人差異比較大，且關(guān)節(jié)間隙常不等寬，本研究選取關(guān)節(jié)間隙最寬處測(cè)量；③頸椎關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)左右徑：選取頸椎三維CT冠狀面關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)接觸面最寬的平面測(cè)量(圖3)。利用PACS自身的測(cè)量功能依次測(cè)量C2-3、C3～4、C4～5、C5～6、C6-7雙側(cè)關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)前后徑、關(guān)節(jié)間隙間距以及左右徑，2次測(cè)量取平均值，數(shù)值精確到0.01 mm。所有參數(shù)的測(cè)量、讀數(shù)及記錄均由第一作者獨(dú)立在我院PACS上完成，測(cè)量時(shí)選取同樣的窗寬、窗位、放大率。

圖1 矢狀面關(guān)節(jié)前后徑測(cè)量 圖2 橫斷面關(guān)節(jié)間隙間距測(cè)量 圖3 冠狀面關(guān)節(jié)左右徑測(cè)量

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

2 結(jié)果

2.1 矢狀面上、下關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)前后的測(cè)量結(jié)果

頸椎關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)前后徑男性為8.5～13.0 mm、女性為8.0～12.0 mm，C2～3～C6～7各節(jié)段由上至下逐漸增大，其中C6～7節(jié)段最大，男性為(11.619±1.337)mm，女性為(10.916±1.316) mm。C2～3～C6～7各節(jié)段前后徑男、女間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，均為男性明顯大于女性 (表1) 。

表1 各節(jié)段頸椎關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)前后徑男、女比較mm

2.2 橫斷面關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)間隙間距的測(cè)量結(jié)果

各節(jié)段頸椎關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)間隙間距男、女之間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，小關(guān)節(jié)間隙間距男性為0.7～1.5 mm，女性為0.5～1.2 mm，各個(gè)節(jié)段參數(shù)均為男性明顯大于女性。各節(jié)段參數(shù)自上而下逐漸增寬， C6～7節(jié)段最寬，男性為(1.288±0.274) mm，女性為(1.125±0.164) mm，見(jiàn)表2。

表2 各節(jié)段頸椎關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)間隙間距男、女比較mm

2.3 冠狀面關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)左右徑的測(cè)量結(jié)果

CFJ左右徑男性為9.0～13.5 mm，女性為8.0～12.5 mm, 各節(jié)段參數(shù)隨頸椎節(jié)段向下而逐漸增大，各個(gè)節(jié)段男、女左右徑參數(shù)的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，均為男性參數(shù)明顯大于女性參數(shù)，其中C6-7左右徑最大，男性為(12.348±1.076)mm，女性為 (11.536±1.137) mm，見(jiàn)表3。

表3 各節(jié)段頸椎關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)左右徑男、女比較mm

3 討論

本研究利用我院影像科三維螺旋CT對(duì)納入標(biāo)準(zhǔn)的樣本頸椎CT圖像進(jìn)行三維立體重建得到矢狀面、橫斷面、冠狀面后，通過(guò)我院PACS自帶的測(cè)量工具進(jìn)行參數(shù)測(cè)量并記錄?？紤]到頸椎的關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)從40 歲開(kāi)始發(fā)生退行性改變，到60歲以后頸椎小關(guān)節(jié)的退行性改變是普遍存在的[11]。因此，本研究選取40歲以下樣本，排除因年齡增長(zhǎng)引起的退行性改變對(duì)關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)各參數(shù)測(cè)量的影響。此前對(duì)CFJ的觀察和測(cè)量多局限于尸體標(biāo)本解剖的研究，對(duì)頸椎關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的影像學(xué)的研究較少，主要集中在X線(xiàn)和常規(guī)CT[12,13]，但X線(xiàn)圖像是一維的，而常規(guī)頸椎CT檢查只能提供橫斷位圖像，如三維螺旋CT將掃描圖像進(jìn)行重建后在三維狀態(tài)下充分顯示頸椎關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的形態(tài)。近年來(lái)，三維螺旋CT實(shí)現(xiàn)真正的容積數(shù)據(jù)采集，不僅保證掃描圖像的質(zhì)量，而且提高空間分辨率以及對(duì)掃描圖像的后處理功能，可以將掃描的原始數(shù)據(jù)二次處理完成三維立體重建，獲得更加精細(xì)的三維立體圖像，不僅可以多角度、多平面顯示骨骼系統(tǒng)及其周?chē)Y(jié)構(gòu)的形態(tài)，而且可以立體、直觀地再現(xiàn)其空間解剖關(guān)系，還可以利用PACS自帶的測(cè)量功能更加方便的對(duì)頸椎關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)在矢狀面、橫斷面、冠狀面進(jìn)行精細(xì)準(zhǔn)確的解剖學(xué)測(cè)量，克服X線(xiàn)片和常規(guī)CT只能通過(guò)單一角度觀察關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的局限性，提高觀測(cè)的準(zhǔn)確性[14～16]。本研究對(duì)不同性別、不同節(jié)段，利用三維螺旋CT將掃描的原始圖像進(jìn)行三維立體重建后，按上述方法分別在三維平面上針對(duì)性地對(duì)關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)進(jìn)行全面細(xì)致精確的觀察和參數(shù)測(cè)量。通過(guò)測(cè)量全部頸椎節(jié)段CFJ三維參數(shù)能比較全面地反映頸椎關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)對(duì)頸椎整體穩(wěn)定性及活動(dòng)度的影響。

自1983年Denis[17]首次提出脊柱的“三柱理論學(xué)說(shuō)”以來(lái)，很多學(xué)者已研究證實(shí)關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)是脊柱后柱的重要骨性結(jié)構(gòu)[18,19]，對(duì)維持頸椎整體穩(wěn)定性和正常生理活動(dòng)有十分重要的意義[20，21]。頸椎關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的上關(guān)節(jié)突的關(guān)節(jié)面朝上，偏向后方，樞椎的關(guān)節(jié)面近于水平，下關(guān)節(jié)突的關(guān)節(jié)面朝下，偏于前方，使其與前方椎體平面形成40°～45°夾角。此外，頸椎小關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)囊薄且比較松弛，可以滑動(dòng)，加之頸椎橫突間缺乏韌帶固定，基于其特殊的解剖學(xué)關(guān)系，故頸椎的活動(dòng)性較好，穩(wěn)定性比較差，容易受到損傷。本研究結(jié)果顯示橫斷面在C2～3、C3～4、C4～5、C5～6、C6～7各節(jié)段關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)間隙的間距自上而下逐漸增寬，其中C6～7節(jié)段間距最寬，各節(jié)段參數(shù)均為男性明顯大于女性，男、女差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，此結(jié)果與 Yoganandan等[1]在尸體上的研究結(jié)果類(lèi)似。在矢狀面頸椎C2～3、C3～4、C4～5、C5～6、C6～7節(jié)段，關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的上下徑參數(shù)男、女間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，所有參數(shù)均為男性明顯大于女性；在冠狀面關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)左右徑的情況十分相似，關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的左右徑隨著頸椎向下而依次增大，各節(jié)段左右徑參數(shù)同樣是男性明顯于女性，男、女間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，與黃袁遲等[22]的研究結(jié)果稍有差異。我們考慮這種差異可能與測(cè)量方法及測(cè)量平面選取方法不同有一定關(guān)系。我們認(rèn)為不管是頸椎關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)形態(tài)的異常，還是頸椎關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)前后徑、間隙間距以及左右徑參數(shù)的異常都可能是影響頸椎整體穩(wěn)定性及活動(dòng)度的一個(gè)重要因素。

退變性改變是人體生長(zhǎng)發(fā)育停止后隨之出現(xiàn)的自然現(xiàn)象，無(wú)法避免，其中椎間盤(pán)是人體最先發(fā)生退行性改變的組織，其退行性改變可能會(huì)和頸椎小關(guān)節(jié)以及其周?chē)g帶的退行性改變同時(shí)發(fā)生或相繼出現(xiàn)。Stemper等[23]的研究表明，頸椎椎間盤(pán)退行性改變導(dǎo)致相應(yīng)節(jié)段椎間隙高度減低，進(jìn)而引起關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)承受的壓力顯著增加，造成頸椎小關(guān)節(jié)發(fā)生退行性改變，久而久之可引起“頸椎關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)痛”。另外，CFJ構(gòu)成頸椎椎間孔的后壁，前方脊神經(jīng)根相鄰,關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的退變性改變，可導(dǎo)致頸椎椎間孔狹窄，造成脊神經(jīng)根受壓，并產(chǎn)生一系列臨床癥狀。本研究顯示同一個(gè)體同一節(jié)段的左右2個(gè)關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的形態(tài)和測(cè)量參數(shù)往往也存在差異，這種差異是否與頸椎關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)的退行性改變有關(guān)尚需進(jìn)一步研究。

目前，解除退變性頸椎病變導(dǎo)致的神經(jīng)根壓迫癥狀最有效的是通過(guò)手術(shù)操作擴(kuò)大椎間孔，最常用的2種方式：一種是將病變節(jié)段椎間孔后側(cè)關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)界面間的間隙增大；另一種是恢復(fù)相對(duì)應(yīng)的節(jié)段上下椎體間的高度[24]。以上2種方式多采取傳統(tǒng)開(kāi)放性手術(shù)，切口較大，組織破壞多，術(shù)中出血較多，術(shù)后恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)。更為理想的方式是通過(guò)頸椎后路微創(chuàng)手術(shù)利用頸椎小關(guān)節(jié)界面撐開(kāi)器水平縱向撐開(kāi)頸椎關(guān)節(jié)突的關(guān)節(jié)間隙，直接的擴(kuò)大椎間孔空間，使受壓的神經(jīng)根可以得到充分而有效的減壓，最終緩解臨床癥狀。微創(chuàng)手術(shù)方式較傳統(tǒng)開(kāi)放性手術(shù)的優(yōu)勢(shì)是手術(shù)切口小，對(duì)頸部組織破壞較少，術(shù)后恢復(fù)快，對(duì)術(shù)后頸椎穩(wěn)定性影響較小。本研究通過(guò)對(duì)頸椎關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)三維參數(shù)的測(cè)量和分析，主要是希望為后期頸椎小關(guān)節(jié)界面撐開(kāi)器的個(gè)性化制作提供詳細(xì)可靠的數(shù)據(jù)資料，為以后頸椎后路微創(chuàng)手術(shù)治療的成功提供保證。本研究?jī)H測(cè)量正常人群的頸椎關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)數(shù)據(jù)，并不能代表病變?nèi)巳簲?shù)據(jù)，樣本量并不是很多且均來(lái)自徐州地區(qū)，希望通過(guò)多中心、多地區(qū)、大樣本的測(cè)量，同時(shí)與實(shí)體標(biāo)本解剖學(xué)測(cè)量進(jìn)行對(duì)照研究，增加測(cè)量參數(shù)的真實(shí)性及可靠性。