基于CT影像的兒童先天性脊柱側(cè)凸胸椎椎弓根螺釘置釘精確性評(píng)價(jià)

郭旭朝，孟 釗，王 晨，朱 華，趙 碩，王 飛，鄒 巖，劉俊行

河北省兒童醫(yī)院骨科，石家莊 050031

在脊柱側(cè)凸矯形中，椎弓根螺釘固定相較其他內(nèi)固定器具有更好的生物力學(xué)穩(wěn)定性，具有可矯正冠狀面和矢狀面失衡，翻修率低，固定節(jié)段短，單純后路即可完成手術(shù)操作等優(yōu)勢(shì)，但前提是需要精準(zhǔn)置釘［1］。兒童椎弓根發(fā)育尚未成熟，相對(duì)成人椎弓根較細(xì)小，具有其獨(dú)特的解剖學(xué)特點(diǎn)；并且胸椎椎弓根較腰椎椎弓根細(xì)小，毗鄰神經(jīng)、血管，椎弓根螺釘?shù)漠惓Ｖ冕敻菀自斐缮窠?jīng)、血管損傷等嚴(yán)重并發(fā)癥［2-3］。因此，在兒童胸椎準(zhǔn)確置釘難度更大、風(fēng)險(xiǎn)更高。目前對(duì)于兒童脊柱側(cè)凸應(yīng)用椎弓根螺釘行內(nèi)固定還存在一些顧慮，如神經(jīng)弓中心軟骨早閉、大小合適的螺釘、骨骼成熟后螺釘是否需要取出等［4-5］。盡管如此，椎弓根螺釘內(nèi)固定也越來(lái)越多地應(yīng)用于低齡兒童［6-7］。有研究［8］表明，在兒童嚴(yán)重先天性脊柱側(cè)凸中非導(dǎo)航引導(dǎo)下的異常置釘率為22%。本研究基于CT影像來(lái)評(píng)價(jià)10歲以下兒童先天性脊柱側(cè)凸患者胸椎徒手置釘?shù)木_性，為臨床置釘提供參考。

1 資料和方法

1.1 研究對(duì)象

納入標(biāo)準(zhǔn)：年齡≤10歲；先天性脊柱側(cè)凸；主彎為單胸彎或胸腰彎，排除既往有脊柱手術(shù)史者。共納入2014年12月—2018年12月收治的26例先天性脊柱側(cè)凸患兒，其中男14例、女12例，年齡為2 ～ 10（4.9±2.1）歲，胸彎20例、胸腰彎6例；術(shù)前Cobb角為15° ～ 42°（30.8°±5.1°）。其中2例接受了1 ～ 2年的脊柱石膏矯形。本研究根據(jù)患兒病情并向患兒家長(zhǎng)解釋交代病情，且取得家長(zhǎng)知情同意后行CT檢查。

1.2 術(shù)前計(jì)劃

通過(guò)平行于椎弓根縱軸的CT選取椎弓根橫斷面最寬層面的圖像截面，測(cè)量椎弓根峽部?jī)?nèi)徑，依此確定椎弓根橫徑。通過(guò)此橫徑中點(diǎn)并平分椎弓根向椎體前緣畫一直線，此直線作為選取椎弓根螺釘長(zhǎng)度的依據(jù)。螺釘長(zhǎng)度為25 ～ 45 cm，直徑為3.5 ～ 5.0 mm。根據(jù)術(shù)前脊柱全長(zhǎng)正側(cè)位X線片、脊柱CT確定融合范圍，術(shù)中均行喚醒試驗(yàn)。

1.3 椎弓根螺釘置入

采用后正中入路，行骨膜下剝離，顯露棘突、椎板、關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)及肋橫突關(guān)節(jié)。術(shù)中根據(jù)Kim等［9］提出的胸椎后方解剖標(biāo)志來(lái)確定進(jìn)針點(diǎn)。以磨鉆去除進(jìn)針點(diǎn)處骨皮質(zhì)，以1.5 mm克氏針定位后經(jīng)C形臂X線機(jī)再次透視確認(rèn)進(jìn)針點(diǎn)無(wú)誤后，擴(kuò)椎鉆孔1.5 cm后以標(biāo)志針進(jìn)行標(biāo)記，經(jīng)C形臂X線機(jī)透視確認(rèn)進(jìn)針?lè)较驖M意后，徒手置入椎弓根螺釘。最后透視確認(rèn)螺釘位置滿意。對(duì)于存在骨橋、并肋畸形的患兒，在置釘前首先確定畸形所在位置并進(jìn)行骨橋、并肋切除；對(duì)于合并半椎體畸形的患兒，在置釘完畢后完整切除半椎體。

1.4 影像學(xué)測(cè)量

所有患兒術(shù)后均行CT掃描（AQUILION PRIME TSX-302A螺旋CT掃描儀，東芝，日本）。掃描條件：管電壓100 ～ 120 kV，管電流200 mA，層厚1 mm。應(yīng)用Image J軟件測(cè)量相關(guān)指標(biāo)，由同一人測(cè)量2次，取平均值。測(cè)量指標(biāo)為椎弓根螺釘穿破椎體（包括椎弓根）骨皮質(zhì)內(nèi)側(cè)、外側(cè)或椎體前側(cè)的距離，根據(jù)此距離進(jìn)行分級(jí) ：1級(jí)，＜ 2 mm ；2級(jí)，2 ～ 4 mm ；3級(jí)，＞ 4 mm［10］。其中1級(jí)螺釘為準(zhǔn)確置釘，非1級(jí)螺釘為異常置釘。根據(jù)螺釘所在位置（凸側(cè)還是凹側(cè)，形態(tài)正常椎還是異常椎，是否位于頂椎區(qū)）分析置釘準(zhǔn)確性的差異。形態(tài)異常椎椎體存在先天發(fā)育異常，如蝴蝶椎、阻滯椎及骨橋相連等非正常發(fā)育的椎體。

1.5 觀察指標(biāo)

記錄術(shù)中或術(shù)后是否發(fā)現(xiàn)與椎弓根螺釘置入相關(guān)的并發(fā)癥。安全性評(píng)估指標(biāo)包括術(shù)中或術(shù)后是否出現(xiàn)因椎弓根螺釘置入而引起的不良結(jié)果，包括血?dú)庑?、椎弓根骨折、神?jīng)根損傷、主動(dòng)脈損傷、螺釘松動(dòng)拔出及斷裂、脊髓損傷等。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS 15.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以±s表示；計(jì)數(shù)資料以例數(shù)和百分?jǐn)?shù)表示，組間比較采用χ2檢驗(yàn)；以P＜ 0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

26例患兒胸椎區(qū)共置入椎弓根螺釘165枚，每例患兒（6.3±1.8）枚。準(zhǔn)確置釘129枚（78.2%），異常置釘36枚（21.8%），其中2級(jí)22枚（13.3%），3級(jí)14枚（8.5%）；21枚穿破外側(cè)，13枚穿破內(nèi)側(cè)，2枚穿破椎體前側(cè)。椎體凸側(cè)和凹側(cè)異常置釘差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞ 0.05，表1）；形態(tài)異常椎的異常置釘率高于正常椎（表2），頂椎區(qū)異常置釘率高于非頂椎區(qū)（表3），形態(tài)異常椎體凹側(cè)異常置釘率高于凸側(cè)（表4），頂椎區(qū)凹側(cè)異常置釘率高于凸側(cè)（表5），差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜ 0.05）。術(shù)中2處椎弓根螺釘未能置入而放棄，一處位于形態(tài)異常椎凹側(cè)，另一處位于頂椎區(qū)凸側(cè)。所有患兒術(shù)中喚醒成功，雙下肢活動(dòng)未見(jiàn)明顯異常，術(shù)中及術(shù)后未出現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)并發(fā)癥，未發(fā)生其他置釘相關(guān)并發(fā)癥。

表2 正常椎和異常椎置釘準(zhǔn)確性比較Tab.2 Comparison of screw placement accuracy between normal vertebra and abnormal morphology vertebra

表3 頂椎區(qū)和非頂椎區(qū)置釘準(zhǔn)確性比較Tab.3 Comparison of screw placement accuracy between apical vertebral region and non-apical vertebral region

表4 正常椎和異常椎凸側(cè)與凹側(cè)置釘準(zhǔn)確性比較Tab.4 Comparison of screw placement accuracy between convex and concave side of vertebrae with normal/abnormal morphology

表5 頂椎區(qū)和非頂椎區(qū)凸側(cè)與凹側(cè)置釘準(zhǔn)確性比較Tab.5 Comparison of screw placement accuracy between convex and concave side in apical/ non-apical vertebral region

3 討 論

椎弓根螺釘內(nèi)固定技術(shù)具有良好的生物力學(xué)特性，目前已成為治療脊柱畸形的常用方法，可以提供堅(jiān)固的矯形支撐作用，可減少融合節(jié)段，保留更多運(yùn)動(dòng)節(jié)段，從而減少術(shù)后并發(fā)癥的發(fā)生。目前越來(lái)越多的研究關(guān)注椎弓根螺釘置釘精確性的問(wèn)題。Luo等［8］的研究表明，對(duì)于嚴(yán)重的青少年先天性脊柱側(cè)凸患者，徒手置釘?shù)臏?zhǔn)確性為78%。王巖等［11］指出，仔細(xì)、謹(jǐn)慎操作可保證徒手置釘?shù)臏?zhǔn)確性和安全性。CT評(píng)價(jià)置釘準(zhǔn)確率優(yōu)于X線片［12］，X線片并不適用于判斷椎弓根的異常置釘［13］。Ruf等［14］以X線片評(píng)估椎弓根螺釘置入的準(zhǔn)確性，異常置釘率為3.3%。本研究通過(guò)CT評(píng)價(jià)兒童先天性脊柱側(cè)凸胸椎椎弓根螺釘置釘?shù)木_性，敏感度更高，椎弓根螺釘破壁后更易被發(fā)現(xiàn)［15］，本研究的置釘準(zhǔn)確率為78.2%。Kuklo等［16］的研究顯示，對(duì)于11 ～ 44歲＞90°的長(zhǎng)節(jié)段胸椎側(cè)凸，胸椎椎弓根螺釘置釘?shù)臏?zhǔn)確率為96.3%。這一結(jié)果高于本研究，可能是因?yàn)槠溲芯康氖?1 ～ 44歲的患者，隨著年齡的增加，椎弓根直徑逐漸增大，螺釘?shù)闹萌腚y度逐漸減小。Seo等［17］的研究顯示，對(duì)于10歲以下兒童脊柱畸形患者采用徒手置釘?shù)臏?zhǔn)確率為94.6%，這一結(jié)果也高于本研究，可能的原因?yàn)楸狙芯恐灰孕刈禐檠芯繉?duì)象，胸椎置釘?shù)碾y度高于腰椎，故降低了置釘?shù)臏?zhǔn)確性。此外，術(shù)者的操作技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)對(duì)置釘準(zhǔn)確性的影響亦不容忽視。需要注意的是，無(wú)論既往研究［14，17］還是本研究，兒童胸椎椎弓根螺釘內(nèi)固定均很少發(fā)生并發(fā)癥，因此，在臨床中除發(fā)生相關(guān)并發(fā)癥等特殊情況外，不推薦常規(guī)進(jìn)行術(shù)后CT檢查，以減少對(duì)患兒的輻射。

在對(duì)椎弓根進(jìn)行內(nèi)固定時(shí)，需要對(duì)椎弓根的形態(tài)有全面的認(rèn)識(shí)和把握，這在兒童脊柱畸形中尤為重要。因?yàn)閮和淖倒^成人相對(duì)細(xì)小，胸椎尤甚，加之畸形的存在，置釘?shù)碾y度更為突顯。有研究［18］顯示，小兒胸椎椎弓根外橫徑、縱徑、骨-螺釘通道長(zhǎng)度與年齡的相關(guān)性較大，兒童胸椎椎弓根螺釘?shù)氖褂眯枰裱瓊€(gè)性化原則，椎弓根螺釘直徑相對(duì)于椎弓根橫徑過(guò)小易引起螺釘松動(dòng)、斷裂，反之則易造成椎弓根皮質(zhì)的破裂和損傷。需要注意的是，椎弓根螺釘?shù)陌殉至εc置入螺釘?shù)拈L(zhǎng)度和直徑呈正相關(guān)，螺釘長(zhǎng)度和直徑的選擇尤為重要。本研究根據(jù)患兒術(shù)前CT測(cè)量的擬置釘椎體的椎弓根直徑［19］和釘?shù)篱L(zhǎng)度選擇螺釘，從而規(guī)避螺釘過(guò)粗、過(guò)長(zhǎng)而導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn)，有助于減少異常置釘?shù)陌l(fā)生。

本研究中，螺釘穿破內(nèi)壁13枚，9枚為2級(jí)置釘、4枚為3級(jí)置釘；21枚穿破外壁，11枚為2級(jí)置釘、10枚為3級(jí)置釘；2枚穿破椎體前壁，均發(fā)生在異常椎體，本研究術(shù)前對(duì)每個(gè)置釘椎體的椎弓根進(jìn)行了詳細(xì)的測(cè)量，從而降低了螺釘突破椎體前緣的發(fā)生率。Polly等［20］認(rèn)為，對(duì)于椎弓根內(nèi)側(cè)壁，螺釘穿破距離＜ 2 mm是安全的，2 ～ 4 mm可能安全，＞ 4 mm且＜ 8 mm存在危險(xiǎn)。也有研究［21］認(rèn)為，脊髓到胸椎椎弓根內(nèi)側(cè)壁有超過(guò)4.5 mm的安全距離。因內(nèi)壁內(nèi)側(cè)為脊髓，故穿破內(nèi)壁的危險(xiǎn)性更大，本研究中穿破內(nèi)壁的3級(jí)螺釘距離未超過(guò)4.5 mm，雖然存在危險(xiǎn)，但術(shù)后未發(fā)生與神經(jīng)損傷相關(guān)的并發(fā)癥，同時(shí)亦未發(fā)生血管、神經(jīng)或內(nèi)臟損傷等置釘相關(guān)的其他并發(fā)癥。這可能提示兒童椎管有足夠空間容納錯(cuò)位的椎弓根螺釘，不會(huì)導(dǎo)致脊髓損傷，但并不能代表未發(fā)生螺釘與脊髓的接觸甚至對(duì)脊髓的隱匿性損傷，因此，在置釘過(guò)程中須謹(jǐn)記寧外勿內(nèi)的置釘原則。

本研究結(jié)果顯示，形態(tài)異常椎體和頂椎區(qū)，尤其是凹側(cè)的異常置釘率較高。其可能原因：①形態(tài)異常椎體的椎弓根發(fā)育往往畸形、細(xì)小，甚至缺如，增加了置釘難度。②椎體的形態(tài)結(jié)構(gòu)異常一定程度上會(huì)影響進(jìn)釘點(diǎn)的選擇，有時(shí)只能結(jié)合臨床經(jīng)驗(yàn)及術(shù)中透視定位確定進(jìn)針點(diǎn)。③椎體的一側(cè)發(fā)育不良或骨橋形成區(qū)域往往位于脊柱側(cè)凸的凹側(cè)，并且凹側(cè)椎弓根發(fā)育寬度較對(duì)側(cè)窄［5］。同時(shí)，先天性脊柱側(cè)凸為三維畸形，椎體存在旋轉(zhuǎn)，凹側(cè)椎弓根尤其是頂椎區(qū)旋轉(zhuǎn)角度增大，因此，凹側(cè)椎弓根穿破內(nèi)側(cè)壁的概率相對(duì)較低［9］。同時(shí)，本研究秉承寧外勿內(nèi)的置釘理念，選擇偏外的進(jìn)針點(diǎn)以保護(hù)椎弓根內(nèi)側(cè)壁的安全，且在臨床中應(yīng)根據(jù)進(jìn)針點(diǎn)的內(nèi)外選擇及時(shí)調(diào)整進(jìn)針?lè)较虻耐庹够騼?nèi)收角度，不能機(jī)械地僅憑解剖標(biāo)志、術(shù)中影像或經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行置釘，需將三者結(jié)合起來(lái)，尤其在頂椎區(qū)和形態(tài)異常椎體的凹側(cè)置釘時(shí)要慎之又慎。

隨著科技的發(fā)展，數(shù)字化或計(jì)算機(jī)輔助下的外科手術(shù)逐步向精準(zhǔn)化、智能化發(fā)展，如多模式信息融合、形態(tài)感知技術(shù)、骨科機(jī)器人等，但目前都未發(fā)展成熟［22］。有學(xué)者［23］指出，O形臂X線機(jī)導(dǎo)航輔助置釘?shù)臏?zhǔn)確性優(yōu)于傳統(tǒng)徒手置釘。張少杰等［24］通過(guò)數(shù)字化導(dǎo)航模板輔助兒童胸椎椎弓根螺釘置釘，準(zhǔn)確率為81%。術(shù)中CT導(dǎo)航技術(shù)可以提供脊柱的即時(shí)三維圖像，有助于醫(yī)師更好地選擇置釘?shù)牟课缓头较?，提高置釘?zhǔn)確性，降低異常置釘率［14］。但不容忽視的一個(gè)問(wèn)題是術(shù)中輻射對(duì)患兒的影響。有研究［25］表明，術(shù)中應(yīng)用CT導(dǎo)航置釘?shù)臏?zhǔn)確率高于非導(dǎo)航置釘，但手術(shù)時(shí)間平均要長(zhǎng)0.5 h，有效射線的暴露量高于非導(dǎo)航置釘，但差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。而另一項(xiàng)研究［26］表明，對(duì)于兒童和青少年來(lái)說(shuō)，在接受同樣的輻射劑量后發(fā)生惡性腫瘤的風(fēng)險(xiǎn)要高于成年人，即便是應(yīng)用最新的低劑量CT，亦不能降低惡性腫瘤的發(fā)生率。如何平衡置釘準(zhǔn)確性與輻射損傷，已成為關(guān)注焦點(diǎn)，目前脊柱圖像導(dǎo)引系統(tǒng)結(jié)合flash動(dòng)畫的應(yīng)用［27］是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，這項(xiàng)技術(shù)相對(duì)于術(shù)中CT導(dǎo)航來(lái)說(shuō)不僅提高了置釘?shù)臏?zhǔn)確性，降低了翻修率，縮短了手術(shù)時(shí)間，同時(shí)減少了電離輻射對(duì)患者的損傷，但該技術(shù)尚未大范圍應(yīng)用，有待進(jìn)一步推廣。

綜上所述，本研究術(shù)前應(yīng)用CT評(píng)估兒童先天性脊柱側(cè)凸患者胸椎椎弓根形態(tài)，制訂個(gè)性化置釘方案，徒手置釘?shù)臏?zhǔn)確率為78.2%，且未發(fā)生置釘相關(guān)并發(fā)癥。在形態(tài)異常椎體、頂椎區(qū)置釘時(shí)需謹(jǐn)慎操作，尤其是這兩個(gè)區(qū)域的凹側(cè)置釘時(shí)要慎之又慎。但本研究為回顧性研究，且臨床病例數(shù)較少，有待進(jìn)一步研究以完善和總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。