腰椎棘突、椎板及下關節突的影像解剖*

盧奕霖 陳澤華# 蔣佳霖 張朝政 孫璟川 郭永飛△

（海軍軍醫大學，1 基礎醫學院，2 研究生院，上海 200433；3 長征醫院脊柱外科，上海 200001）

腰椎峽部裂是臨床常見疾病之一，是指連接腰椎上、下關節突之間的狹窄骨性部分的缺損或不連續，又稱為峽部不連或椎弓崩裂，多見于腰4、5（L4、L5）節段。腰椎峽部裂主要發生于青少年，是青少年下腰痛的常見原因[1]。雙側峽部裂患者可發展為峽部裂性滑脫，并有更高的椎間盤退變風險，最終導致腰背疼痛[2]。對于腰椎峽部裂，非手術治療無效時，需要考慮手術方法。而傳統的內固定方式有創傷大、手術操作復雜，出血多等不足之處。針對這些問題，本院提出一種新型腰椎峽部翼狀曲面鋼板結合椎弓根螺釘（簡稱釘-板系統）治療青少年單純性腰椎峽部裂的方法。為進一步研發釘-板系統，需要L4、L5 的棘突、椎板和下關節突區域的相關解剖學精確參數。1999年，Xu 等[3]報告了白種人椎板區域的精確解剖學參數，2013年，陳康樂等[4]對成年漢族人的椎板解剖學參數進行了測量。劉金龍等[5]對腰椎關節突關節、棘突與椎弓根的關系進行了研究。2014年，劉衛華等[6]采用三維重建技術測量了國人腰椎峽部的上、下、內、外緣厚度等數據，但該研究沒有對峽部附近結構如椎板、下關節突等進行測量。目前，國內少見針對L4、L5 椎板、棘突及上、下關節突解剖學研究的報道。本課題通過3D 重建、影像學測量等方法對上述區域進行精確測量，為釘-板系統的進一步研發提供解剖學數據支持。

1 材料和方法

1.1 一般資料

這是一項基于臨床樣本的解剖學研究。33 名于2019年4月～2020年1月在長征醫院脊柱外科就診的患者（男性19 例，女性14 例）被納入研究（表1）。納入標準：①無L4、L5 疾患；②有完整的L4、L5 影像學數據。排除標準：①患有峽部裂、先天性畸形、椎間盤退變以及腫瘤等可能對測量結果造成影響的疾病；②影像學資料不完整的患者。對于影像學方法難以測量的數據，通過3D 打印的方法建立實物模型（圖1，見封三），在實物模型上進行測量。

表1 患者一般信息

圖1 3D 打印建立的實物模型。A：從腹側觀察3D 打印標本；B：從側面觀察3D 打印標本；C：從背側觀察3D 打印標本.

1.2 測量方法

將薄層CT 掃描的結果以DICOM 數據格式的文件導入到3D Slicer 4.10.2 軟件中，建立3D 模型。參考郭開今等[7]測量L1～L5 時使用的定義，使用3D Slicer 軟件內測量工具，分別對L4、L5 測量以下3 個指標：棘突邊距（D），即棘突上緣中點與棘突下緣中點的距離；棘突中央高度（H），即棘突后緣上下中點處至棘突與椎板移行處的距離；棘突上、中、下份厚度（Ts、Tc、Ti），即棘突邊距的3 等分點處的棘突厚度（圖2、3，見封三）。在3D打印模型上，取3 個定位點：Ⅰ：棘突與椎板移行處上端點；Ⅱ：棘突與椎板移行處下端點；Ⅲ：上、下關節突移行處外側端點。這3 個定位點的連線將棘突、下關節突、椎板和上關節突分為3 個面，即棘突側面、下關節突面和椎板面。使用上匠生產的數顯卡尺【專業級150 mm】二代電子游標卡尺（精確度0.01 mm）在3D 打印模型上測量以下5 個指標：①棘突根部（定位點Ⅰ）至上關節突根部（上關節突與椎板移行處）距離（Df）；②棘突側面與下關節突面夾角（A1）；③下關節突面與椎板面夾角（A2）；④下關節突矢狀厚度（T1），即下關節突面中心處矢狀線方向的厚度；⑤下關節突垂直厚度（T2），即下關節突面中心處垂直于下關節突面方向的厚度。

圖2 影像學測量指標示意圖。A、D：棘突邊距，即棘突上緣中點與棘突下緣中點的距離；H：棘突中央高度，即棘突后緣上下中點處至棘突與椎板移行處的距離；B：Ts：棘突上份厚度；Tc：棘突中份厚度；Ti：棘突下份厚度，即棘突邊距的3 等分點處的棘突厚度.

圖3 在3D Slicer 軟件上進行測量。A：三維重建后測量棘突邊距；B：在CT 結果中測量棘突中央高度；C：在CT 結果中測量棘突上、中、下份厚度.

測量Df 時，游標卡尺兩爪的附著點分別為棘突根部和上關節突根部；測量A1 和A2 時，將黏土粘在模型上，待其完全干燥硬化后取下，在紙上繪制黏土所成的角度進行測量；測量T1 和T2 時，游標卡尺兩爪的附著點分別為下關節突面中心和其前方對應的骨面、下關節突面的中心和由此點做下關節突面垂線后在對側的穿出點（圖4～6，見封三）。

圖4 實物測量示意圖。A：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ點分別是棘突與椎板移行處交點、棘突與下關節突移行處交點和上、下關節突移行處外側交點，此3 點將脊椎后骨面分為棘突側面、下關節突面和椎板面；B：Df：棘突根部至上關節突根部距離；C：下關節突矢狀厚度；D：下關節突垂直厚度.

圖5 使用黏土輔助A1、A2 的測量。A：從后面觀察A1 取模；B：從側面觀察A1 取模；C：從后面觀察A2 取模；D：從側面觀察A2 取模.

圖6 用游標卡尺進行實物數據測量。A：從上面觀察Df 測量情況；B：從側面觀察T1 測量情況；C：從側面觀察T2 測量情況.

1.3 統計學處理

使用SPSS 25.0 軟件進行正態性檢驗、方差分析和相關性分析。連續變量以±s表示。P<0.05則認為差異有統計學意義。

2 結果

經過Shapiro-Wilk 檢驗和F 檢驗分別檢驗數據，結果顯示各組數據均具有正態性和方差齊性。結果顯示，本研究測量的所有指標在男、女性之間差異均無統計學意義。以男性為例，L4 的D、H 分別為（24.55±2.31）mm、（23.06±2.89）mm，L5的D、H 分別為（20.87±2.61）mm、（21.52±3.08）mm，兩椎體的棘突厚度均呈從上至下增厚的趨勢，這與郭開今等[7]的研究相吻合。其余測量指標未見針對國人進行測量的報道。Df、A1、A2、T1、T2 在L4 分 別 為（10.33±1.03）mm、（149.74±6.40）°、（140.53±12.33）°、（10.51±0.53）mm、（10.98±0.65）mm；在L5，由于3D 模型L4、L5 為一個整體，影響了A2 的測量，其他指標分別為（16.42±1.66）mm、（146.47±7.90）°，（11.38±0.86）mm、（10.15±0.62）mm（表2）。

表2 各項指標測量結果（±s）

表2 各項指標測量結果（±s）

椎體測量指標男性（n=19）女性（n=14）L4D（mm）24.55±2.3124.49±3.05 H（mm）23.06±2.8921.89±3.22 Ts（mm）4.18±0.674.22±0.68 Tc（mm）5.18±0.665.19±0.61 Ti（mm）6.00±1.466.34±0.82 Df（mm）10.33±1.0310.21±0.57 A1（°）149.74±6.40149.21±3.38 A2（°）140.53±12.33141.64±7.37 T1（mm）10.51±0.5310.30±0.71 T2（mm）10.98±0.6510.75±0.80 L5D（mm）20.87±2.6121.33±3.53 H（mm）21.52±3.0820.36±3.51 Ts（mm）4.91±1.204.56±0.61 Tc（mm）5.78±1.125.42±0.85 Ti（mm）5.75±0.925.63±1.51 Df（mm）16.42±1.6616.25±1.16 A1（°）146.47±7.90148.07±4.43 T1（mm）11.38±0.8611.32±0.90 T2（mm）10.15±0.6210.39±0.55

3 討論

腰椎峽部是指位于腰椎上、下關節突之間的狹窄骨性連接，腰椎峽部裂即指此解剖部位的骨質缺損，通常系先天發育性骨未連接或由反復應力導致的疲勞性骨折所致，是青少年及兒童發生下腰痛的最常見原因[8]。腰椎峽部裂可致患病的腰椎局部不穩、嚴重者發生腰椎滑脫，尤其是雙側性峽部裂患者[9]。腰椎峽部裂在脊柱尚未發育成熟的青少年人群中較為常見，尤其是運動員，嚴重影響了患者的生活、學習和工作；青少年腰椎峽部裂的治療，尤其是采用外科手術時，內固定器械的選擇，一直是脊柱外科醫生爭論的熱點。

根據文獻報道，脊椎峽部裂可發生于脊柱的任何節段，但臨床上最常見于腰椎[3]，尤其是L5椎節（85%～95%），其次是L4椎節（5%～15%）[10]，多節段腰椎峽部裂相對少見，發病率為0.3%～1.5%[11]。腰椎峽部裂在青少年時期容易引起腰椎滑脫，且進展的可能性較大，成年后病情趨于穩定[12]；運動員腰椎峽部裂患者發展為腰椎滑脫的概率較高，為50%～81%[13]。

保守治療是常見的治療腰椎峽部裂的方法，但有研究表明，對于晚期患者，保守治療的效果差，治愈率較低[14]。Scott 等[15]在1977年提出的橫突棘突間鋼絲環扎固定法，具有植骨牢固的優點，但是該方法創傷大，操作復雜，且不適用于L5 峽部裂的治療；Salib 等[16]提出了改良Scott 法，簡化了手術操作，解決了創傷大的缺點，但該方法植骨面積小，且不能為嚴重椎間盤退變患者所采用。1983年，Morscher 等[17]提出采用椎板鉤-椎弓根螺釘系統治療腰椎峽部裂，適用于無腰椎滑脫的患者，具有良好的生物力學穩定性。后來的研究表明，該技術不能適用于全年齡段的患者[18]。

本課題組先期研究根據腰椎峽部的解剖結構特點及四肢骨折鎖定鋼板理念，設計了一種新型的腰椎峽部翼狀曲面鋼板，結合經典的椎弓根螺釘技術，用于治療青少年單純性腰椎峽部裂，以期解決青少年峽部裂的內固定難題，促進局部愈合，維持腰椎穩定性并減少并發癥的發生。腰椎峽部裂的釘-板新型內固定器械創傷小、固定牢、治愈率高，對鄰近節段影響小，為解決青少年腰椎峽部裂帶來的腰痛問題創造了新的治療理念及實用性治療手段，具有重大的社會意義。

但是與此項技術相對應的解剖學研究尚不完善。郭開今等[7]曾進行過腰椎棘突間區域的解剖學測量，但其并未對L4、L5 的相關數據進行過專門的研究，并且其測量過程是在甲醛固定的尸體標本上進行的，測量結果可能不夠準確。本研究結果表明，兩椎體的棘突厚度均呈從上至下增厚的趨勢，與郭開今的研究相符。在劉剛等[19]的研究中，L4和L5 的棘突長度分別為25.00 mm 和21.41 mm，與本研究中的結果23.06 mm 和21.52 mm 相近。2000年，高從敬等[20]報道了對腰椎峽部的CT 測量研究，其中L4、L5 的峽部長均為14.8 mm。本研究的實際測量顯示，L4、L5 的峽部長分別為10.33 mm 和16.42 mm，與高從敬等的研究存在差異。究其原因，可能是測量方式的不同導致的誤差。另外，其測量的對象是干燥的標本，而本研究則是基于L4、L5正常患者的影像學資料直接進行測量，避免了標本制作等人為造成的誤差。

另外，結合3D 打印方法對L4、L5 相關參數進行解剖學測量的研究也鮮見報道。因此，基于對33 例L4、L5 完好的影像學資料和3D 打印模型進行測量，驗證此項技術是否達到預期的技術參數要求，探討如何基于影像學測量和對3D 模型的測量進行關鍵數據的精確測量和比對，對推動此項成果的推廣具有重要意義。