頸椎術后鈦網融合器內植骨融合的雙源CT評價

王俊波，王文軍，劉進才，肖文蓮，晏怡果，吳曉東

(南華大學第一附屬醫院放射科1、脊柱外科2，湖南 衡陽 421001)

頸椎術后鈦網融合器內植骨融合的雙源CT評價

王俊波1，王文軍2，劉進才1，肖文蓮1，晏怡果2，吳曉東1

(南華大學第一附屬醫院放射科1、脊柱外科2，湖南 衡陽 421001)

目的 探討頸椎鈦網植骨融合術后植骨融合的雙源CT表現及其應用價值。方法31例頸椎鈦網植骨融合術患者，術后3～12個月行雙源CT雙能量掃描，利用單能譜成像及MPR后處理觀察植骨的密度及其周圍的骨小梁橋接。15例相同術式患者行普通螺旋CT掃描作為對照組。結果頸椎雙源CT掃描圖像明顯優于普通螺旋CT，其金屬偽影基本消除，植骨及鈦網周圍骨質結構顯示清晰。植骨融合表現為植骨密度均勻并與鄰近椎骨趨于一致，植骨間見連續骨小梁橋接或融為一體，椎體前、側方出現穿過鈦網孔的骨橋連接，椎體終板與植骨界面未出現間隙。結論雙源CT單能譜成像能客觀評價頸椎鈦網融合器內植骨成活及融合狀態，對植骨融合的觀察具有重要價值。

頸椎；頸椎前路融合術；植骨；體層攝影術；X線計算機

頸椎前路減壓鈦網植骨融合術后對手術節段植骨融合狀態的觀察及判斷十分重要。然而常規頸椎X線片，因為鈦網的遮擋嚴重影響手術區域骨結構的觀察，而普通CT掃描，因為鈦網為金屬材料，會產生大量的線束硬化偽影，嚴重影響CT的評價效果[1]。本文利用雙源CT雙能量掃描單能譜成像技術及多平面重組(Multi-planar reconstruction，MPR)對頸椎鈦網融合器內植骨融合進行了觀察，探討雙源CT評價頸椎鈦網融合器內植骨融合的應用價值。

1 資料與方法

1.1 一般資料 收集2013-2014年在我院脊柱外科行頸前路椎體次/全切除減壓+鈦網植骨(自體椎骨碎骨植入)+鈦板螺釘內固定手術患者46例，其中男性30例，女性16例，年齡35～73歲，平均(53.2±8.5)歲；病因頸椎病32例，頸椎外傷14例，其中手術節段單節段29例，雙節段17例。所有病例術后3個月至1年內行CT掃描，其中31例行頸椎雙源CT雙能量掃描，15例行頸椎普通螺旋CT掃描。

1.2 雙源CT掃描方法及圖像后處理 31例雙源CT掃描使用德國西門子256排雙源CT機(SOMATOM Definition Flash)。首先進行雙能量掃描模式。由頭側向足側掃描頸椎，掃描參數：2個X線管電壓分別為140 kV和80 kV，有效電流平均值分別為110 mAs和140 mAs。準直器寬度64 mm×0.6 mm，矩陣512×512，自動重組層厚0.6 mm，層間距0.5 mm，掃描螺距0.9，X線管旋轉時間0.5 s/轉。雙能量CT掃描完成后，獲得3組自動重組數據即80 kV、140 kV及2種能量的融合數據(相當于常規單能掃描)，將自動重組數據調入后處理軟件Syngo Dual Energy中，利用單能譜成像程序Monoenergetic，選擇不同的能譜值(KeV)進行去金屬偽影處理。研究顯示采用70 KeV能獲得去除金屬內固定偽影的最佳圖像質量[2]。本研究通過調整圖像對比度浮動條，調節光子能量(能譜值)在60～80 KeV之間選取最佳去除金屬偽影的圖像。然后將保存的能譜圖像裝入同機的Inspace或3D后處理軟件中直接進行重組處理，并采用MPR后處理技術多平面觀察。骨窗窗寬1 500 HU，窗位450 HU。橫斷面、矢狀面及冠狀面各連續層面分別觀察術區植骨的骨質密度、植骨之間的骨小梁橋接、植骨與上下鄰近椎骨的骨小梁橋接、植骨穿過鈦網與周圍椎骨骨小梁橋接。

1.3 普通螺旋CT掃描方法及圖像后處理 15例頸椎術后普通螺旋CT掃描，掃描參數：130 kV，150 mA，均采取層厚和層距相等進行掃描，設置層厚和層距分別為1 mm、2 mm、3 mm各5例，重組間隔分別對應為1 mm、2 mm、3 mm。分別觀察橫斷面，矢狀面及冠狀面重組圖像。骨窗窗寬1 500 HU，窗位450 HU，著重觀察術區植骨的骨質密度、植骨周圍的骨小梁橋接受偽影干擾的程度。

2 結果

31例頸椎雙源CT掃描橫斷面、冠狀面及矢狀面重組圖像均顯示金屬偽影基本消除，均能清楚顯示植骨內部骨質結構、鈦網孔及鈦網邊緣骨質結構(圖1)。其中28例患者頸椎手術植骨呈完全性骨融合狀態，表現為：①術區植骨密度均勻，與鄰近椎骨基本一致；②所有掃描層面上均存在連續性骨小梁，即各植骨之間有骨小梁橋接或融為一體；植骨與上下及側方鄰近椎骨界面有骨小梁橋接；植骨與鈦網孔界面有骨小梁穿過與周圍椎骨橋接。3例患者呈不完全性骨融合狀態，表現為：①患者部分植骨骨質密度明顯增高，高于鄰近正常椎骨；②植骨區域存在不連續性骨小粱，周圍伴有線樣裂隙；③手術植骨區域有植骨骨折不愈合征象，邊緣可見高密度硬化影。對照組15例普通螺旋CT掃描圖像出現不同程度的金屬偽影(圖2)，對術區植骨及周圍骨質的評價造成明顯影響(表1)。

圖1 雙源CT雙能量掃描，采用單能譜成像技術進行重組

圖2 普通螺旋CT掃描

表1 頸椎普通螺旋CT掃描圖像偽影情況表

3 討論

植骨融合可維持減壓節段椎間高度并獲得長期穩定，為受壓神經或神經根的恢復創造條件。因此，為了評估臨床療效，對手術節段的植骨融合狀態的觀察及判斷十分重要[3]。

本研究31例患者采用雙能量CT掃描單能譜成像技術處理后，利用MPR重組分別對手術節段連續層面觀察橫斷面、矢狀面及冠狀面，結果表明獲得了高質量的CT圖像，偽影絕大部分消除，能清楚顯示植骨內部骨質結構、鈦網孔及鈦網邊緣骨質結構及骨小梁橋接。沒有一例因為偽影干擾而無法觀察植骨、鈦網及其鄰近椎骨結構的情況。這與國內學者周長圣等[2]關于雙源CT去除金屬偽影的研究結論相似。

本研究28例雙源CT顯示植骨完全融合表現為兩個方面，一是移植骨密度；二是移植骨與周圍椎骨的骨小梁橋接。對術后植骨密度的觀察，可以了解植骨是否成活，而移植骨成活是融合的前提與基礎，付索超等[4]研究結果顯示植骨術后成骨反應為逐漸增強再逐漸恢復到與宿主骨床代謝相接近。本研究28例植骨完全融合者為術后3～12個月行雙源CT掃描，移植骨密度均勻并與鄰近椎骨趨于一致，表明植骨成活，無死骨存在。而對于植骨的骨小梁橋接則是植骨融合的客觀表現，骨小梁橋接的清晰顯示也正是雙源CT在頸椎融合術后隨訪的優勢所在。

本研究3例雙源CT植骨不完全融合者表現為部分植骨骨質密度明顯增高，并伴有透亮區，植骨下沉，終板與植骨界面吸收并出現線樣裂隙，內固定移位、松動或斷裂等不穩定的表現。部分移植骨密度增高，提示該移植骨缺乏血供，代謝減少或停止。如骨折線長期存在，并出現邊緣硬化表現，即為移植骨延遲愈合或不愈合。嚴重者移植骨中出現死骨及微小假關節。

植骨融合狀態的觀察及判斷主要依賴于影像學檢查，以前多采用頸椎靜態及過伸過屈位X線片，依據植骨間隙的骨小梁橋接及相對活動對植骨融合及程度進行評價[5]，如將融合節段相鄰棘突活動度＜1 mm，融合節段≤2°的成角活動，位移＜1 mm作為融合標準[6]間接判斷植骨是否融合。這種方法在頸椎術后評價植骨融合的隨訪中發揮了重要作用，但其評價準確性遠不如CT，CT圖像可明確證實鈦網內骨小梁通過融合界面，同時可對鈦網內骨質進行定量研究，其敏感性明顯高于普通X線片。有研究證實多層螺旋CT能夠有效評價脊椎融合術后植骨的成骨表現[7]。本研究結果表明，對照組15例頸椎普通螺旋CT掃描圖像層厚、層間距越小，術區圖像顯示越清楚，術區金屬偽影越少。層厚、層距3 mm的掃描及重組圖像存在大量偽影，均無法對植骨及鈦網周圍的骨質進行有效評價。層厚、層距1 mm的掃描圖像，重組間隔1 mm，基本滿足對植骨及周圍骨質結構的觀察，但因為金屬偽影干擾，仍然難以準確判斷是否有穿過鈦網孔的骨小梁橋接。研究顯示縮小重建間隔，可以降低部分容積效應[8]，從而明顯改善MRP后處理的CT圖像質量。因此在頸椎術后復查中，可嘗試使用掃描層厚、層距1 mm，重建間隔取0.5 mm或0.25 mm進行矢狀面及冠狀面的MRP重建。

國內學者周長圣等[2]的研究結論表明雙源CT單能譜成像技術能有效消除偽影，改善了金屬固定術后CT檢查的影像質量。通過能譜純化技術，減少重復的低能量，更好地分離組織，同時有效降低圖像噪聲；然后通過雙能后處理軟件Monoenergetic的重組技術，選擇不同的能譜對金屬成像。這樣，金屬固定物產生的低能偽影得以去除，從而得到高質量的圖像[9]。

總之，雙源CT雙能量掃描及單能譜成像技術在頸椎鈦網融合術后隨訪中，對融合器內植骨融合的評價具有重要的價值。它能將頸椎鈦網的金屬偽影基本去除，使得三維重組后的圖像實現了真正意義上的各向同性，經過計算機軟件重組產生的直觀、高質量，多方位及多角度的三維圖像，彌補了X線和常規螺旋CT存在線束硬化偽影的不足，能更清晰地顯示植骨及其與周圍結構的關系，能客觀評價植骨成活狀態及融合情況，有助于對頸椎融合術后的療效評價，為術后評估頸椎重建的穩定性提供了客觀的標準，值得臨床推廣。但雙源CT檢查費用較高，不宜常規在隨訪中使用，可選擇出現鈦網沉陷或頸椎序列不穩定的患者進行掃描，以明確植骨融合的詳細情況。此外植骨融合的雙源CT評價，如能結合手術患者相應的臨床癥狀進行分析將更有意義，這有待進一步研究。

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[2]周長圣,鄭 玲,張龍江,等.雙源CT單能譜成像技術在骨折金屬固定術后的應用[J].中華放射學雜志,2011,45(2):124-127.

[3]徐廣輝,賈連順.頸前路減壓融合術后植骨融合的影像學評價方法及標準[J].中華外科雜志,2009,47(23):1824-1826.

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Evaluation of bone graft fusion in anterior cervical titanium mesh cage by dual source CT.

WANG Jun-bo1, WANG Wen-jun2,LIU Jin-cai1,XIAO Wen-lian1,YAN Yi-guo2,WU Xiao-dong1.Department of Radiology1, Department of Spine Surgery2,the First Affiliated Hospital of University of South China,Hengyang 421001,Hunan, CHINA

ObjectiveTo explore dual source CT findings and its application value of bone graft fusion after anterior cervical fusion with titanium mesh cage.MethodsThirty-one patients were scanned by dual source CT 3～12 months after anterior cervical fusion with titanium mesh cage and bone graft fusion.The monoenergetic software and multi-planar reconstruction were used to post-process to observe bone grafts density and trabecular bone around bridging.Fifteen patients of the same surgical approach served as control group were scanned by general multi-slice CT.ResultsThe cervical monoenergetic imaging of dual source CT was superior to imaging of general multi-slice CT.Metal artifacts in monoenergetic imaging of dual source CT disappeared,and the osseous structures of bone grafts and those around titanium mesh were clearly displayed.Bone graft fusion appeared as bone grafts uniform density and to be same density gradually with adjacent vertebrae.The trabecular bone around bridging was displayed between bone grafts or they had merged into one.Bone bridge through titanium mesh was displayed at the front or side of vertebral body without spaces between bone grafts and cervical endplate.ConclusionMonoenergetic imaging of dual source CT can objectively reflect the survived and fusion state of bone grafts in cervical titanium mesh cage.It is of great value to observe bone graft fusion after anterior cervical fusion.

Cervical;Anterior cervical fusion;Bone graft;Tomography;X-ray computed

R687.3

A

1003—6350（2015）14—2086—04

10.3969/j.issn.1003-6350.2015.14.0753

2014-12-16)

王俊波。E-mail：dajiutou@sohu.com