樞椎體前表面頂棒系統相關解剖學數據測量及臨床意義

張帥，王清，段毅，王高舉，楊進，徐雙

(西南醫科大學附屬醫院脊柱外科，四川 瀘州 646000)

Hangman骨折為上頸椎常見損傷，占頸椎骨折的4%～8%，占樞椎損傷的20%～22%[1-2]。對于不穩定Hangman骨折的手術入路選擇一直爭議不斷，近年來越來越多的學者報告了頸椎后路椎弓根螺釘固定的優越性，故多數學者更傾向于頸椎后入路治療Hangman骨折[3-7]。王松等[4]對我院2008年到2014年總共21例診斷為不穩定Hangman骨折的患者采用C2半螺紋拉力螺釘+C3側塊(或椎弓根螺釘)技術，本技術在達到穩定骨折、神經減壓、恢復脊柱序列的同時使骨折線遠近端基本達到解剖復位。為協助C2椎弓根螺釘釘道準備以及螺釘植入，術中首次應用了經口咽頂棒支撐樞椎體前表面協助骨折復位的技術。術中發現，由于對樞椎體前表面解剖結構和形態學認識不足，單一規格頂棒系統不能適應每一位患者，經常發生頂棒滑脫移位，著力點不穩定，需要反復多次操作試驗，往往會造成咽后壁的軟組織損傷、影響釘道準備及椎弓根螺釘的植入等情況。我院王高舉等[8]隨后報告了頂棒系統在術中應用的情況，發現術后仍有不少患者出現咽喉壁紅腫、咽痛等不適。為了進一步研究頂棒系統與樞椎體前表面的適應性，減少頂棒系統應用中的并發癥，我們通過CT三維重建及MPR技術測量了普通人群樞椎體前表面與頂棒系統相關的解剖學數據，對其測量方法、結果及臨床應用總結如下。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選取2013年12月至2016年12月在我院行頸椎CT三維重建的18歲以上患者100例；年齡28～85歲，平均(56.4±6.2)歲；身高150～178cm，平均(161.7±6.6)cm；其中女性49例，男性51例。所有患者均為漢族，具有C1～3脊椎CT薄層平掃及三維重建圖像。排除標準：上頸椎骨折伴樞椎前表面破壞、波及樞椎體前表面的腫瘤、代謝性疾病、感染性疾病、風濕類風濕性疾病、樞椎先天畸形等。

1.2 影像學測量 采用美國GE公司Light speed-64排CT機進行薄層掃描，在ADW4.4工作站進行重建，層厚、層距為0.625 mm，窗寬1 300 HU、窗位400 HU，精度0.1 mm。在三維CT重建圖像中定位于樞椎前面觀(見圖1)，測量兩側上關節突內側與樞椎體移行部之間的距離A(樞椎體前表面上界)，樞椎體前唇的最大寬度C(樞椎體前表面下界)，A線中點與C線中點的距離(樞椎體前表面高度)B。將樞椎體三維重建圖像定位于下面觀(見圖2)，測量樞椎體前表面雙側傾斜凹陷頂點間距離(即雙側椎弓根、上關節突和樞椎體移行處)D，測量樞椎前表面到D線的垂直距離(即樞椎體前表面雙側傾斜凹陷頂點到樞椎前表面的距離)E。

1.4 信度檢測 由一位高年資醫師和CT技師分別對每份影像學資料進行測量，1個月后所有影像學資料由計算機程序排序隨機組合重復測量一次。應用組內相關系數(intraclass correlation coefficient，ICC)判定觀察者之間和同一觀察者兩次測量間一致性。

圖1 樞椎體前表面形態學相關參數A、B、C測量示意圖

圖2 樞椎體軸位像形態學相關參數D、E測量示意圖

2 結 果

2.1 測量信度 兩名觀察者測量結果數據分析ICC為0.84，同一測量者兩次測量結果數據分析ICC為0.86，一致性佳，因此，可以將測得的平均值作為上述數據值。

2.2 測量數據結果 A、B、C、D、E五組數據測量結果分別為(12.7±2.1)mm，(14.4±1.3)mm，(15.8±1.5)mm，(19.3±1.6)mm，(5.8±0.6)mm。上述五組數據男、女間比較見表1；身高>160 cm、≤160 cm間上述五組數據間比較見表2。

表1 樞椎前表面頂棒系統男、女解剖學數據比較

表2 身高>160 cm、≤160 cm者解剖學數據比較

3 討 論

3.1 關于頂棒系統樞椎體前表面解剖學數據測量的必要性分析 Hangman’s骨折或稱為創傷性樞椎前滑移，是指波及雙側樞椎椎弓根或者關節突峽部的骨折，伴或不伴C2～3之間脫位，在上頸椎損傷中十分常見[1]。不同學者先后報道，Hangman Ⅰ型骨折采用保守治療骨折愈合率高，效果好；手術主要針對不穩定Hangman骨折[2，4，6]。關于不穩定Hangman骨折手術入路選擇仍然存在爭議，頸椎前路手術可以直接處理損傷的C2～3椎間盤，達到脊柱即刻穩定效果，此外具有短節段固定融合、肌肉韌帶剝離少、術后早期即可下床活動等優勢，同時也面臨著解剖入路復雜，顯露困難，容易損傷鄰近組織器官等風險，尤其是不能行骨折遠近端的直接修復和復位，遠期可能出現陳舊骨折不愈合，甚至長期慢性頸部疼痛等[9]。自從Roy-Camille描述頸椎后路C2～3釘板系統內固定技術以來，頸椎后路C2～3內固定手術變得越來越流行[10-12]。我院王松教授等對2008年到2014年共21例診斷為不穩定Hangman骨折的患者采用了“C2半螺紋拉力螺釘+C3側塊(或椎弓根螺釘)”技術，在達到穩定骨折、神經減壓、恢復脊柱序列的同時使骨折線遠近端基本達到解剖復位，克服了骨折線遠近端骨折塊不能良好復位的難題。術中發現，由于C2關節突峽部骨折以及C2～3椎間盤和周圍韌帶復合體損傷會使骨折線遠近端出現分離移位，甚至使骨折線遠近端處于不同漂浮狀態[3-4，8]。所以在C2半螺紋拉力螺釘植入過程中，無論是采用大重量顱骨牽引，還是按壓C2、C3棘突及鉗夾固定寰椎后弓，經常會在釘道準備以及置釘過程中出現骨折線前方C2椎體的活動，常常導致釘道準備失敗、反復置釘、復位不全等不良后果。基于此機制，我院在術中首次采用了經口咽頂棒支撐樞椎體前表面協助骨折復位的技術。結果發現，該技術在攻絲和置釘時可穩定C2椎體，有效協助攻絲和置釘，大大減少手術時間和出血量，更重要的是，頂棒系統能協助骨折對位對線，盡早使骨折線遠近端基本達到解剖復位。

由于對樞椎體前表面解剖結構和形態學認識不足，且采用了統一規格的頂棒系統，發現該系統不能完全適應每一位患者，術中經常發生頂棒滑脫移位，著力點不穩定，反復多次操作，且頂棒與樞椎體前表面接觸面積有限，局部壓應力過度集中，這樣往往會造成咽后壁的軟組織損傷等并發癥。分析其原因：a)樞椎體位于枕頸結合部，性質上屬于頭頸部過渡結構，其形態和功能明顯異于普通頸椎，前表面結構明顯異于普通頸椎前表面；b)不同性別、不同身高的患者，樞椎體前表面結構存在差異。有學者已經報道過關于樞椎前路釘板內固定系統、鉤板內固定系統的應用解剖學研究[13-16]。本研究在此基礎上針對性的測量對頂棒系統設計有指導意義的相關數據，同時進一步豐富樞椎體前表面的應用解剖。樞椎解剖結構與其他典型頸椎差異較大，學術界對其命名存在很大分歧[17-19]。尤其是關于樞椎體的定義仍不確切，本文為了方便對樞椎進行測量與描述，將樞椎體前表面定義為：齒狀突基底部以下，雙側上關節突與椎弓根移行部以內，樞椎前唇最長橫徑以上的區域，投影呈一個不規則的五邊形。上界為齒狀突基底部或者說雙側上關節突內側緣與樞椎體移行部連線，兩側上方邊界為上關節突與樞椎體移行部，下界為樞椎前唇最長橫徑。

3.2 樞椎前表面解剖學數據對頂棒系統設計的指導意義 結合艾福志、尹慶水等[20]研究發現，樞椎體前表面被頸長肌遮蓋的部分并不是如下頸椎椎體前方一樣平坦，而是椎體前方雙側向后外側凹陷，雙側凹陷間有一以前唇為主體的三角形凸起區域。我院設計的頂棒系統頭部附著部位主要為樞椎前表面雙側凹陷區(見圖3～4)，借助雙側凹陷區域對頂棒系統頭部行一定限制作用，避免其發生滑動移位。據統計分析顯示，本研究所測得五組數據在男女之間、身高>160 cm和身高≤160 cm者均差異有統計學意義，并且依據Pearson相關性分析顯示，上述五組數據與性別和身高存在顯著相關性。在樞椎體前表面頂棒系統設計時，需將性別、身高作為參考依據，并結合頂棒系統作用于咽喉壁的力學特點進行設計。頂棒系統需要解決頂棒與樞椎前表面的適應性，同時需盡量減少對咽喉壁的損傷，因此，筆者所在單位設計的頂棒原型盡可能與樞椎前表面相適應。樞椎體前表面頂棒系統包括頭、柄、體三部分(見圖5)。首先，針對頂棒系統頭部：L1視為頂棒系統頭部的寬度，L2視為頂棒系統的深度，L3視為頂棒系統厚度，視為頂棒系統頭部分叉間夾角。為了使頂棒系統與樞椎體前表面帖附更加緊密，同時盡可能增加局部接觸面積，L1應介于樞椎體前表面投影的最短橫徑與最長橫徑之間(即數據A與數據D之間)，男性約17.0 mm(14.5～20.0 mm)，女性約15.5 mm(12.5～18.5 mm)為宜。L2對應于樞椎前表面向后外側傾斜最大深度(即數據E)，男性平均為(6.0±0.6)mm，女性平均為(5.6±0.5)mm為宜。L3對應于樞椎體前表面高度(即數據C)，男性平均為(16.7±1.4)mm，女性平均為(14.9±0.9)mm為宜。結合任俊濤等[15]研究結果顯示，角對應于樞椎體前表面結構左右兩外側緣與前正中線的夾角，約60°為宜。其次，針對頂棒系統體部，據尹慶水等[20]研究可知門齒至樞椎體前表面的距離約為(89.0±4.1)mm(81.3～95.3 mm)，為避免存在個體差異而導致的長度不匹配，我院所設計的頂棒系統體部長度在尹慶水等測量的門齒至樞椎體前表面距離基礎上增加了20 mm，為110.0 mm。最后，頂棒系統柄部主要便于操作者實際應用，長度適宜，便于握持即可，可不做具體數值限制(見圖5～6)。臨床上，依據不同性別或者不同身高在術中選擇合適型號的頂棒系統，如果性別和身高發生沖突，以滿足術中需要進行選擇。

圖3 頂棒系統在樞椎體前表面作用區域示意圖

圖4 頂棒系統術中應用簡化圖 圖5 自制頂棒大體照

注：L1-頂棒系統頭部的寬度；L2-頂棒系統的深度；L3-頂棒系統厚度；α-頂棒系統頭部分叉間夾角

圖6 自制頂棒系統頭部形態及相關參數示意圖

3.3 CT三維重建及圖像后處理技術在樞椎體前表面數據測量中的優勢 首先，利用三維CT重建技術測得值較干骨尸體標本測得值而言避免了諸如脫水等因素的干擾，使測得值更加接近于活體真實值，三維CT測量方便快捷，克服了大樣本干骨標本收集的困難。其次，相對于其它影像學測量手段來講，X線片是最常用的影像學檢查手段，通過頸椎張口位X線片對樞椎體前表面的形態進行初步了解，但上頸椎結構深在，與周圍骨組織重疊不清，導致在X線片上圖像模糊。MRI能較為清楚地顯示神經軟組織情況，對骨組織顯像結果相對較差，且難以獲得立體三位圖像。CT三維重建技術具有掃描速度快、空間分辨率高、溶劑性采樣以及信息連續等優點，并且掃描后可利用系統工作站對圖像進行多角度、多平面三維后處理，很大程度上避免了常規X線片和MRI、普通CT掃描的局限性，提高準確率及清晰度。三維CT能逼真地顯示樞椎體的整體結構，立體感強，利用圖像后處理技術對三維立體圖像行旋轉、切割，消除或隱匿非關鍵部位，突出顯示感興趣的區域，還可以從各個角度細致觀察骨性結構。此外，通過設定定點坐標參考，彌補了以往測量方法主觀隨意性強的不足。

回顧既往文獻，不同學者因不同研究目的對樞椎前表面解剖學結構做了大量研究。本文針對樞椎體前表面頂棒系統測量了相關解剖學數據，并結合相關研究結果對頂棒系統的設計提供數據支撐。經筆者單位多年實踐證實，樞椎體前表面頂棒系統協助Hangman骨折復位在C2椎弓根置釘過程中，能切實有效地維持C2椎體的穩定，減少了因C2椎體活動帶來的諸如置釘失敗的風險。本研究中以不穩定Hangman骨折治療為例介紹了樞椎體前表面頂棒系統的可行性及有效性，同樣，如果涉及樞椎的其它疾病，比如顱底凹陷、上頸椎其它類型骨折、上頸椎炎癥性及感染性疾病等需要行后路復位內固定手術的病例，如果需要行樞椎椎弓根置釘，頂棒系統同樣可以協助困難釘道的準備以及螺釘植入等。此外，本研究進一步豐富了樞椎前表面相關解剖學數據，為樞椎這一特殊椎體的手術操作以及涉及樞椎前表面的手術器械設計提供有價值的參考。

由于地域原因，本研究所測得數據僅僅代表了川西南及周邊區域的人群樞椎前表面解剖學特點，不能適用于整體人群。此外，頂棒系統為新近應用于臨床的一項新技術，有待長期的觀察來證實頂棒系統的優越性及有效性。

參考文獻：

[1]Levine AM，Edwards CC.The management of traumatic spondylolisthesis of the axis[J].J Bone Joint Surg(Am)，1985，67(2)：217-226.

[2]Rafid AM，Christopher B，Ele W，et al.Management of typical and atypical Hangman's fractures[J].Global Spine J，2016，6(3)：248-256.

[3]王清，王松，鐘德君，等.不穩定性Hangman骨折手術入路選擇[J].中國脊柱脊髓雜志，2012，22(6)：526-530.

[4]Wang S，Wang Q，Yang H，et al.A novel technique for unstable Hangman’s fracture：lag screw-rod(LSR)technique[J].Eur Spine J，2017，26(4)：1284-1290.

[5]Ma W，Xu R，Liu J，et al.Posterior short-segment fixation and fusion in unstable Hangman's fractures[J].Spine，2011，36(7)：529-533.

[6]Li XF，Dai LY，Lu H，et al.A systematic review of the management of hangman's fractures[J].Eur Spine J，2006.15(3)：257-269.

[7]Elmiligui Y，Koptan W，Emran I，et al.Transpedicular screw fixation for type Ⅱ Hangman's fracture：a motion preserving procedure[J].Eur Spine J，2010，19(8)：1299-1305.

[8]王高舉，王清，王松，等.后路椎弓根置釘頂棒技術治療C2椎弓根骨折的療效[J].中華創傷雜志，2017，33(4)：478-484.

[9]Hur H，Lee JK，Jang JW，et al.Is it feasible to treat unstable hangman's fracture via the primary standard anterior retropharyngeal approach?[J].Eur Spine J，2014，23(8)：1641-1647.

[10]Dong HJ，You NK，Lee CK，et al.Posterior C2～C3fixation for unstable Hangman's fracture[J].Korean J Spine，2013，10(3)：165-169.

[11]王清，王高舉，修鵬，等.CT觀察Hangmam骨折中C1～3椎弓根置釘的影響因素[J].中國脊柱脊髓雜志，2013，23(5)：431-435.

[12]Khoo LT，Xie N，Ni B，et al.Combined anterior C2～C3fusion and C2pedicle screw fixation for the treatment of unstable Hangman’s fracture[J].Spine，2010，35(6)：613-619.

[13]Samaha C，Lazennec JY，Laporte C，et al.Hangman's fracture：the relationship between asymmetry and instability[J].J Bone Joint Surg( Br)，2000，82(7)：1046-1052.

[14]王文軍，蔡斌，宋西正，等.新型上頸椎前路鉤狀鈦板的研制及應用解剖學基礎[J].中國臨床解剖學雜志，2009，27(4)：459-463.

[15]任俊濤.樞椎前路解剖型鋼板的研制及有限元分析[D].南昌：南昌大學，2012.

[17]侯黎升，賈連順，譚軍，等.樞椎前結構的臨床解剖學測量[J].醫學爭鳴，2004，25(21)：1988-1991.

[18]Zsolczai S，Pentelenyi T.The modern approach of hangman's fracture[J].Acta Chir Hung，1990，31(31)：3-24.

[19]Yarbrough BE，Hendey GW.Hangman's fracture resulting from improper seat belt use[J].South Med J，1990，83(7)：843-845.

[20]Borne GM，Bedou GL，Pinaudeau M，et al.Treatment of pedicular fractures of the axis.A clinical study and screw fixation technique[J].J Neurosurg，1984，60(1)：88-93.

[21]艾福志，尹慶水，王智運，等.經口咽前路寰樞椎復位鋼板內固定的外科解剖學研究[J].中華外科雜志，2004，42(21)：1325-1329.