影像臨床工作站CT三維重建入釘點設計在下頸椎椎弓根螺釘置釘中的應用效果

羊剛毅，崔易坤

頸椎椎弓根螺釘固定技術可提供良好的生物穩定性、糾正后凸畸形、改善節段不穩，但因頸椎椎弓根解剖學特殊性（如神經血管毗鄰頸椎椎骨），且由于解剖結構復雜、頸椎后方缺乏明顯解剖標志、頸椎椎弓根細小等而導致置釘失敗，進而引起椎動脈或脊髓、神經根損傷［1-2］。目前，各項輔助置釘技術均取得長足進步，如虛擬手術系統、交互式影像控制、數字化導航模塊等技術應用到術前釘道設計，但上述輔助置釘技術操作復雜，且需專用軟件或計算機系統，故不利于臨床推廣應用［3-4］。本研究旨在探討影像臨床工作站CT三維重建入釘點設計在下頸椎椎弓根螺釘置釘中的應用效果，現報道如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2011—2015年綿陽市中心醫院收治的下頸椎疾病患者25例，均行頸椎CT檢查確診。其中男16例，女9例；年齡28～77歲，平均年齡（53.7±11.5）歲；疾病類型：頸椎骨折脫位16例，頸椎后縱韌帶骨化癥5例，發育型頸椎管狹窄并頸脊髓損傷4例。依據術前是否進行入釘點設計將所有患者分為A組12例和B組13例。兩組患者性別、年齡、日本骨科協會評估治療（JOA）評分、體質指數、疾病類型比較，差異無統計學意義（P＞0.05，見表1），具有可比性。

1.2 方法

1.2.1 術前影像臨床工作站CT三維重建 （1）利用華海影像臨床工作站（西安華海醫療信息技術股份有限公司生產）對患者CT掃描數據進行三維重建，在下頸椎側塊及頸椎后方骨性解剖標志清晰可見的條件下，采用Abumi法確定入釘點（見圖1、2）。（2）在CT三維重建圖像側塊后方標記入釘點，影像臨床工作站自動將該標記點與冠狀位、矢狀位、橫軸位圖像的對應位置關聯并標記（見圖3）。（3）使用工作站剪切工具對橫軸位圖像標記點進行圖像剪切，剪切出標記框內的像素形成圖像缺失，該缺失標記自動與矢狀位、冠狀位關聯（見圖4）。（4）在矢狀位上以標記的入釘點為中心，在平行于椎弓根軸向按0.625 mm層厚進行橫軸位切割，以入釘點經椎弓根最小直徑中點連線為模擬釘道（見圖5）。

1.2.2 手術方式 所有患者按下頸椎手術規程完成術前檢查，行頸椎中立位多層螺旋CT薄層掃描（層厚0.625 mm）（儀器為Light speed 64高速螺旋CT掃描儀，美國GE公司生產），后行全身麻醉氣管插管，患者取俯臥位，水枕墊保護額面部，頸部處于輕度屈曲位，頸椎骨折脫位患者行術中顱骨牽引，并在對應手術節段皮膚行正中切口，逐層分離、止血，骨膜下剝離椎旁肌肉至小關節突外緣，充分清理椎旁軟組織，盡可能清楚暴露骨性標志。A組患者按照常規解剖標志及術前CT軸位片目測內傾角度置釘。B組患者術前利用影像臨床工作站行頸椎CT三維重建及入釘點設計。兩組患者均在手轉轉入松質骨及擴孔攻絲后，使用球頭探針探查椎弓根四壁完好，置入適合長度椎弓根螺釘。術中C壁透視間椎弓根螺釘位置良好。

1.3 觀察指標 所有患者于術后7～10 d復查頸椎CT，觀測椎弓根螺釘是否穿破椎弓根內外側皮質。記錄兩組患者置釘數和置釘準確率。參照Richter法［5］按螺釘穿透椎弓根最狹窄部皮質程度分為3級：1級，無穿破或穿破≤1 mm；2級，穿破＞1 mm，未對周圍血管神經造成明顯損傷，無需重新調整置釘位置；3級，穿破＞1 mm且導致脊髓或神經根損傷或影響生物力學穩定性，需對螺釘位置進行調整。其中：1級穿破定義為準確置釘。置釘準確率=準確置釘數/總置釘數×100%。兩組患者手術前后圖像資料設計、測量及手術實施均由同一組高級職稱的脊柱外科醫師完成。

圖1 頸椎后方結構CT三維重建結果Figure 1 CT 3D-reconstruction results of posterior structure of cervical vertebra

圖2 Abumi法標記入釘點Figure 2 Abumi method marked pinning point

圖3 影像臨床工作站CT三維重建自動關聯入釘點標記Figure 3 Auto correlation between CT 3D-reconstruction of clinical imaging workstation and marked pinning point

表1 兩組患者一般資料比較Table 1 Comparison of general information between the two groups

圖4 影像臨床工作站剪切工具固定入釘點Figure 4 Immobilization of pinning point by trim tool of clinical imaging workstation

圖5 頸椎CT成像（矢狀位）Figure 5 CT imaging of cervical vertebra

1.4 統計學方法 采用SPSS 20.0統計軟件進行數據處理，計量資料以（x±s）表示，采用兩獨立樣本t檢驗；計數資料以相對數表示，采用χ2檢驗。以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

A組患者共置入椎弓根螺釘56枚，置釘準確率為87.5%（49/56）；B組患者共置入椎弓根螺釘66枚，置釘準確率為93.9%（62/66）。B組患者置釘準確率高于A組，差異有統計學意義（χ2=42.261，P＜0.05，見表2）。

3 討論

頸椎椎弓根螺釘內固定系統較側塊螺釘、椎板鉤等內固定系統具有以下優勢：（1）可經頸椎后柱穿至前柱；（2）可提供更為穩定的生物力學結構，并能滿足單一節段、跨節段或連續長節段等固定方式；（3）可滿足固定長度及頸椎生理曲度維持等要求。但因頸椎椎弓根具有解剖學特殊性，故置釘失敗可導致椎動脈或脊髓、神經根損傷等嚴重后果［6］。因此，頸椎椎弓根螺釘內固定手術對術者的置釘技術要求較高。

表2 兩組患者置釘數和準確率比較（枚）Table 2 Comparison of the number of staples and the accuracy

既往研究表明，采用影像學檢查確定頸椎椎弓根的入釘點、頭傾角度和內傾角度在臨床應用廣泛，但可導致椎動脈破裂及脊髓、神經根損傷［7-8］。椎弓根軸線是沿椎弓根中心點走行（行程最長）的理想置釘通道，其內傾角、軸線長度、軸線與側塊后緣交點代表該椎弓根釘道的內傾角、釘道長度、入釘點，但目前尚無文獻提及精確測定椎弓根軸線的客觀方法［9］。既往研究結果顯示，徒手行下頸椎椎弓根螺釘置入穿破頸椎弓根皮質的發生率為6.7%～29.0%［10］。臨床研究結果顯示，術中采用C臂透視、CT三維監測、CT三維導航等技術，可最大限度地提高置釘成功率，但對手術室硬件設施的條件要求較高，且增加患者經濟負擔［11］。國內外研究均表明，利用影像工具設計頸椎椎弓根螺釘釘道參數可提高臨床置釘成功率，但如何確保術中置釘情況與術前設計的釘道數據相切合鮮有文獻報道，且需要專用圖形軟件、專業人員協助操作，故不利于臨床推廣應用［12-14］。

筆者所在醫院現有影像臨床工作站，其可清晰地辨識下頸椎后方附件及骨性解剖標志，并根據需要對重建圖像進行任意層面和位置的切割，以暴露擬觀測的頸椎骨性結構。目前，臨床手術中常用Abumi法在CT三維圖像上確定入釘點（以側塊中心點稍外側，并靠近上關節突后緣的位置為入釘點），該方法簡便易行、可重復操作性強，入釘點選擇直觀、簡便，獲取的模擬釘道參數接近臨床醫師術中實際置釘的釘道參數。此外，影像臨床工作站還可排除增生關節突、椎弓根髓腔過窄、椎弓根二次骨化等異常結構的影響，可依據個體頸椎后方骨性標志特點調整入釘點，可直接指導術中置釘，并在設計釘道過程中獲得一個安全置釘的內傾角范圍及螺釘直徑和長度，做到個體化置釘。再者，采用影像工作站CT三維重建入釘點設計還具有以下優點：（1）無需使用專用軟件及進行額外培訓，臨床醫師可自行操作；（2）利用常規CT三維重建即可實施，無需增加檢查項目及耗材，不會增加患者經濟負擔；（3）術前采用的入釘點可直接指導術中置釘，直觀、準確，符合術者習慣；（4）術前設計參考標志與術中置釘參考標志基本相同，對術中置釘實際指導性強。

本研究結果顯示，A組患者共置入椎弓根螺釘56枚，B組患者共置入椎弓根螺釘66枚；B組患者置釘準確率高于A組，提示影像臨床工作站CT三維重建入釘點設計在下頸椎椎弓根螺釘置釘中的應用效果良好，可有效提高椎弓根螺釘置入準確率。本研究還發現C7椎弓根較其余中下頸椎椎弓根寬大，頸椎椎弓根螺釘釘道內傾角在5°～10°范圍內調整是安全的，行C7椎弓根螺釘置入時，若完全沿頸椎椎弓根軸線方向進釘，常出現釘道內傾角較小、釘道較短等現象。

［1］KAWAGUCHI Y，NAKANO M，YASUDA T，et al.Development of a new technique for pedicle screw and Magerl screw insertion using a 3-dimensional image guide［J］．Spine（Phila Pa 1976），2012，37（23）：1983-1988.DOI：10.1097/BRS.0b013e31825ab547.

［2］JONES E L，HELLER J G，SILCOX D H，et al.Cervical pedicle screws versus lateral mass screws.Anatomic feasibility and biomechanical comparison［J］．Spine（Phila Pa 1976），1997，22（9）：977-982.

［3］管俊杰.數字化導航輔助頸椎椎弓根螺釘置入提高置釘準確率及安全性：隨機對照臨床試驗方案［J］．中國組織工 程 研 究，2016，20（39）：5898-5903.DOI：10.3969/j.issn.2095-4344.2016.39.019.

［4］徐兆萬，冀旭斌，王炳武，等.導向器輔助下個體化后路頸椎椎弓根螺釘固定的療效評價［J］．中華創傷雜志，2012，28（8）：703-707.DOI：10.3760/cma.j.issn.1001-8050.2012.08.011.

［5］RICHTER M，MATTES T，CAKIR B．Computer-assisted posterior instrumentation of the cervical and cervico-thoracic spine［J］．Eur Spine，2004，13：50-59．

［6］ABUMI K，SHONO Y，ITO M，et al.Complications of pedicle screw fixation in reconstructive surgery of the cervical spine［J］．Spine（Phila Pa 1976），2000，25（8）：962-969.

［7］馬軍，朱裕成，李濤，等.頸椎椎弓根螺釘誤置的臨床特征分析［J］．中國脊柱脊髓雜志，2015，25（10）：887-893.DOI：10.3969/j.issn.1004-406X.2015.10.04.

［8］NEO M，FUJIBAYASHI S，MIYATA M，et al.Vertebral artery injury during cervical spine surgery：a survey of more than 5600 operations［J］．Spine（Phila Pa 1976），2008，33（7）：779-785.DOI：10.1097/BRS.0b013e31816957a7.

［9］ONIBOKUN A，KHOO L T，BISTAZZONI S，et al.Anatomical considerations for cervical pedicle screw insertion：the use of multiplanar computerized tomography measurements in 122 consecutive clinical cases［J］．Spine J，2009，9（9）：729-734.DOI：10.1016/j.spinee.2009.04.021.

［10］KAST E，MOHR K，RICHTER H P，et al.Complications of transpedicular screw fixation in the cervical spine［J］．Eur Spine J，2006，15（3）：327-334.

［11］毛克政，王慶德，梅偉，等.3D打印個體化導板輔助頸椎椎弓根螺釘置釘的可行性研究［J］．中華創傷雜志，2016，32（1）：47-50.DOI：10.3760/cma.j.issn.1001-8050.2016.01.011.

［12］曹珺，何飛，李超，等.脊柱虛擬手術系統測量下頸椎椎弓根固定相關參數精確性的實驗研究［J］．中國修復重建外科雜志，2011，25（3）：316-322.

［13］UGUR H C，ATTAR A，UZ A，et al.Surgical anatomic evaluation of the cervical pedicle and adjacent neural structures［J］．Neurosurgery，2000，47（5）：1162-1168.

［14］REZCALLAH A T，XU R，EBRAHEIM N A，et al.Axial computed tomography of the pedicle in the lower cervical spine［J］.Am J Orthop（Belle Mead NJ），2001，30（1）：59-61.