成人胸椎三種螺釘?shù)腃T 斷層解剖學(xué)參數(shù)測(cè)量

劉清華，童杰，熊波

（1.湖南省衡南縣人民醫(yī)院北院骨科，湖南 衡陽(yáng) 421001；2.南方醫(yī)科大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院附屬郴州醫(yī)院（郴州市第一人民醫(yī)院）脊柱外科，湖南 郴州 423000）

在胸椎內(nèi)固定手術(shù)中，傳統(tǒng)的椎弓根釘?shù)溃═raditional trajectory，TT）內(nèi)固定技術(shù)是目前最常用的手術(shù)方式。近些年，針對(duì)脊柱骨質(zhì)疏松的患者，許多國(guó)內(nèi)外學(xué)者圍繞改進(jìn)螺釘內(nèi)固定術(shù)方面提出了一些改良辦法，包括螺釘?shù)母牧迹ü撬鄰?qiáng)化螺釘、雙螺紋螺釘）、釘?shù)赖姆较颍◤腡T 螺釘?shù)浇?jīng)肋橫突結(jié)合區(qū)Costotransverse unit，CU 置釘）等。目前，多種腰椎手術(shù)均可采用CBT 螺釘（Cortical bone trajectory，CBT）[1]，它既可以作為腰椎手術(shù)的首選內(nèi)固定方法，也可以作為翻修手術(shù)的替代方法使用，其生物力學(xué)強(qiáng)度與傳統(tǒng)椎弓根螺釘固定相當(dāng)[2]。皮質(zhì)骨釘?shù)涝谑杷晒琴|(zhì)上的內(nèi)固定效果良好，從而使得骨質(zhì)疏松患者采用CBT 技術(shù)代替TT 技術(shù)成為可能，同時(shí)也為腰椎內(nèi)固定及翻修手術(shù)患者提供了一種新的術(shù)式，具有一定的臨床應(yīng)用價(jià)值。然而，CBT 置釘技術(shù)能否應(yīng)用于胸椎節(jié)段，特別是中上胸椎，還缺乏相關(guān)研究。本研究通過(guò)測(cè)量正常成年人理想的胸椎皮質(zhì)骨釘?shù)赖挠跋窠馄蕦W(xué)數(shù)據(jù)，分析比較胸椎三種不同置釘方法（CBT 螺釘，TT 螺釘，經(jīng)CU 螺釘）的差異，為外科醫(yī)師根據(jù)病人的具體情況選擇合適的固定方式提供理論基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 研究對(duì)象

從郴州市第一人民醫(yī)院影像科調(diào)取自2017 年1 月—2018 年1 月18～60 歲成年人胸椎（或全脊柱）CT 影像學(xué)資料975 份。選取正常胸椎影像資料182份，隨機(jī)選取80份，男、女各40例，其中男性患者年齡為（41.10±9.95）歲，女性患者年齡為（44.53±10.87）歲。納入標(biāo)準(zhǔn)：①年齡18～60歲；②胸椎CT 報(bào)告為正常的人群；排除標(biāo)準(zhǔn)：①未成年及60 歲以上的人群；②胸椎有病變、創(chuàng)傷、感染、退行性改變、先天性側(cè)彎畸形、骨折及脫位的成年人；③可能導(dǎo)致繼發(fā)性骨質(zhì)疏松或影響全身骨骼生長(zhǎng)發(fā)育疾病的患者。

1.2 儀器設(shè)備

螺旋CT（Philips Secura 16－slice，Philips Medical Systems，Eindhoven，The Netherlands），圖層厚度為1.25 mm/層。軟件：螺旋CT 機(jī)帶軟件ADW 4.6（GE Healthcare，ge-16，美國(guó)）。CT 層厚為1.25 mm。

1.3 圖像處理

利用機(jī)帶圖像處理軟件ADW4.6（GE Healthcare，ge-16，美國(guó)）測(cè)量三種不同釘?shù)缆葆斣赥1～T12椎體上的長(zhǎng)度、直徑、側(cè)傾角（Lateral angel，LA）、頭傾角（Cephalad angel，CA）。

1.4 測(cè)量方法

所有影像學(xué)資料均完整包括T1～T12 椎體，以T12 肋骨為標(biāo)記，逐個(gè)向上測(cè)量，因?yàn)槔吖浅时鈾E圓形，橫突呈橢圓形，在椎體平掃的橫斷面上選取椎弓根的最大寬度平面作為測(cè)量平面。虛擬中線（Virtual middle line，VML）是指從椎體前緣到椎體后方通過(guò)棘突將椎體、椎管正中的一條虛擬線，用于測(cè)量側(cè)傾角，螺釘在橫斷面的投影與VML 的夾角，所有測(cè)量均在每個(gè)層面左側(cè)測(cè)量3 次后取平均值。在矢狀面上，經(jīng)椎弓根與上終板后1/3 連線和椎體上終板的夾角為頭傾角。利用ADW4.6（GE Healthcare，ge-16，美國(guó)）圖像處理軟件進(jìn)行長(zhǎng)度、角度測(cè)量。

利用ADW 4.6 軟件分別對(duì)T1～T12 椎體CT 圖像進(jìn)行下列參數(shù)測(cè)量（長(zhǎng)度的測(cè)量精度為0.1 mm，角度測(cè)量精度為0.1°）：（1）橫斷面上的測(cè)量：①橫斷面椎弓根的寬度：即螺釘最大直徑（MSD），椎弓根內(nèi)側(cè)最凹陷處（點(diǎn)A）與外側(cè)皮質(zhì)最凹陷處（點(diǎn)B）之間的距離。②橫斷面螺釘?shù)拈L(zhǎng)度：過(guò)進(jìn)針點(diǎn)（C）與椎弓根內(nèi)外側(cè)皮質(zhì)骨最凹陷線段的中點(diǎn)止于椎體外側(cè)皮質(zhì)骨（點(diǎn)D）（圖1）。③LA：橫斷面上的釘?shù)劳队埃–D）與棘突長(zhǎng)軸（VML）之間的銳角，夾角位于椎體前方為正，反之則為負(fù)（圖2）。（2）矢狀位上的測(cè)量：①CA：矢狀位上，經(jīng)進(jìn)釘點(diǎn)（C）和上終板后1/3（點(diǎn)I）的連線與上終板的夾角（圖3）。②矢狀位椎弓根高度：椎弓根上、下側(cè)皮質(zhì)外緣之間的最短距離，即LM 的長(zhǎng)度（圖4）。③矢狀位螺釘?shù)拈L(zhǎng)度：在矢狀面上，過(guò)進(jìn)針點(diǎn)C 與椎弓根上、下最凹陷連線的中點(diǎn)，止于椎體上終板（點(diǎn)I）的長(zhǎng)度（圖3）。

1.5 CBT 螺釘實(shí)際長(zhǎng)度的計(jì)算

CBT 螺釘位于一個(gè)特定方向的三維空間中，通過(guò)測(cè)量螺釘在其橫斷面、矢狀面的長(zhǎng)度、外偏角及CA 推算出CBT 螺釘?shù)膶?shí)際長(zhǎng)度（圖6）。

1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

對(duì)正常成人的年齡、螺釘?shù)闹睆健A、CA 等指標(biāo)應(yīng)用SPSS 18.0 軟件（SPSS 美國(guó)）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（）表示。采用獨(dú)立樣本的t 檢驗(yàn)比較同一種置釘方法男、女樣本的差異性，以P＜0.05 有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 一般資料

男、女兩組患者在年齡方面對(duì)比無(wú)顯著差異（P＞0.05），男、女各40例，年齡18～60歲，其中男性患者年齡為（41.10±9.95）歲，女性患者年齡為（44.53±10.87）歲。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)同意。

2.2 胸椎橫斷面的測(cè)量

2.2.1 橫斷面螺釘?shù)拈L(zhǎng)度、橫斷面椎弓根的寬度、側(cè)傾角

由于CBT 螺釘置釘方向不同于其他兩種，根據(jù)測(cè)量每個(gè)胸椎CBT 螺釘在橫斷面、矢狀面上的投影長(zhǎng)度及LA，利用三角函數(shù)公式推算出CBT 螺釘?shù)膶?shí)際長(zhǎng)度。對(duì)于CBT 螺釘，橫斷面螺釘?shù)拈L(zhǎng)度最小值位于T1，最大值位于T12；而對(duì)于其他兩種螺釘，由于置釘時(shí)平行于上終板，理想的頭傾角為0°，螺釘?shù)膶?shí)際長(zhǎng)度與其橫斷面的長(zhǎng)度基本是一致的（表1）。對(duì)于TT 螺釘，橫斷面螺釘?shù)拈L(zhǎng)度最小值位于T1，最大值位于T12；對(duì)于經(jīng)CU 螺釘，橫斷面螺釘?shù)拈L(zhǎng)度，最大值位于T8，最小值位于T1。

表1 各節(jié)段胸椎三種螺釘?shù)膶?shí)際長(zhǎng)度（，mm）

表1 各節(jié)段胸椎三種螺釘?shù)膶?shí)際長(zhǎng)度（，mm）

從T1～12，三種螺釘在胸椎上的長(zhǎng)度總體上呈增加趨勢(shì)，三種螺釘最短均位于T1，最長(zhǎng)位于T12；在同一節(jié)段水平，以CBT 螺釘最短，經(jīng)CU 螺釘最長(zhǎng)。

2.2.2 橫斷面的寬度及側(cè)傾角

橫斷面椎弓根的寬度最小值位于T5，最大值位于T12；側(cè)傾角：從T2～T12，隨著胸椎節(jié)段水平增加逐漸遞增，最小值位于T2，最大值位于T12，除T4（P=0.045）、T9（P=0.029）外，男女之間無(wú)明顯差異性。

對(duì)于TT 螺釘，LA 最小值位于T8，最大值位于T1；對(duì)于經(jīng)CU 螺釘，CU 橫徑最大值位于T1，最小值位于T6；LA 最大值位于T1，最小值位于T12（表2）。

表2 各節(jié)段胸椎三種螺釘?shù)膫?cè)傾角（，n=80）

表2 各節(jié)段胸椎三種螺釘?shù)膫?cè)傾角（，n=80）

2.3 胸椎矢狀位的測(cè)量

由于TT 螺釘與經(jīng)CU 螺釘在置釘方向上均平行椎體的上終板，它們理想的頭傾角均為0°。對(duì)于CBT 螺釘，矢狀位螺釘?shù)拈L(zhǎng)度最大值位于T12，最小值位于T1；矢狀位椎弓根的高度最大值位于T12，最小值位于T1；頭傾角最大值位于T12，最小值位于T6。

對(duì)于CBT 螺釘在T1～T7、T10-T12 十個(gè)節(jié)段的矢狀面螺釘長(zhǎng)度及實(shí)際長(zhǎng)度、椎弓根矢狀位的高度，男性組均大于女性組。CBT 螺釘在T1～T5、T7 及T11～T12 的CA 男性組大于女性組（P＜0.05，表3）。

表3 各節(jié)段胸椎CBT 螺釘頭傾角及椎弓根矢狀位的高度（，mm）

表3 各節(jié)段胸椎CBT 螺釘頭傾角及椎弓根矢狀位的高度（，mm）

2.4 胸椎椎弓根矢狀位的高度與橫斷面的寬度

對(duì)于CBT、TT 兩種經(jīng)椎弓根螺釘直徑的確定，在胸椎各節(jié)段水平上選擇椎弓根橫斷面的寬度與矢狀位高度中數(shù)值較小者作為胸椎椎弓根入路螺釘實(shí)際直徑的參考值。

3 討論

由于胸椎椎弓根周?chē)馄赎P(guān)系復(fù)雜，椎體個(gè)體差異大，準(zhǔn)確置入螺釘相當(dāng)困難。因此中上段胸椎椎弓根手術(shù)難度大，風(fēng)險(xiǎn)高，對(duì)手術(shù)者的要求高。雖然采用X 線透視、部分椎板切除、計(jì)算機(jī)輔助導(dǎo)航、骨科機(jī)器人[3]等許多方法來(lái)增加準(zhǔn)確性，但是螺釘穿破椎弓根壁的發(fā)生率仍然相當(dāng)高，危險(xiǎn)性較大。椎弓根釘?shù)繡T 三維測(cè)量方法可準(zhǔn)確測(cè)量椎弓根釘?shù)赖膮?shù)值[4]，從而更好指導(dǎo)臨床醫(yī)師提高置釘?shù)臏?zhǔn)確性[5]。本研究通過(guò)CT 機(jī)帶軟件測(cè)量3 種不同釘?shù)赖腃T 斷層解剖學(xué)參數(shù)，并結(jié)合螺釘周?chē)慕馄式Y(jié)構(gòu)，評(píng)價(jià)3 種不同螺釘在臨床使用中的安全性。它們所經(jīng)過(guò)的解剖結(jié)構(gòu)不同，TT 螺釘技術(shù)是經(jīng)過(guò)椎弓根由外向內(nèi)至椎體前緣且平行于上終板置釘，螺釘末段常位于椎體中段的松質(zhì)骨內(nèi)，另一部分位于椎弓根的皮質(zhì)骨內(nèi)。經(jīng)CU 螺釘技術(shù)則是經(jīng)肋橫突溝向椎體前緣置釘，螺釘位于肋橫突結(jié)合區(qū)及椎體內(nèi)。雖然經(jīng)CU 螺釘周?chē)狈ψ倒谀菢拥耐暾墓切越Y(jié)構(gòu)，術(shù)中更難判斷螺釘?shù)木_位置，但它們的LA 均有一個(gè)相對(duì)安全的誤差區(qū)間，因此在水平面上置釘時(shí)經(jīng)CU 螺釘?shù)陌踩砸哂赥T 螺釘[6]。

Santoni等[7]于2009 年首先提出CBT 螺釘內(nèi)固定技術(shù)，選用長(zhǎng)度短、直徑小而螺紋更緊密的螺釘，經(jīng)椎弓根由內(nèi)下向外上斜置，主要靠皮質(zhì)骨對(duì)螺釘?shù)陌殉肿饔眠M(jìn)行固定。Matsukawa等[8-10]對(duì)CBT 螺釘內(nèi)固定技術(shù)進(jìn)行了系列生物力學(xué)研究，測(cè)量實(shí)際使用CBT 螺釘進(jìn)行胸、腰、骶椎固定時(shí)的旋入力矩，結(jié)果表明，CBT 螺釘旋入力矩均較TT 螺釘有顯著增加，平均提升幅度分別為53.8%、141%和201%，側(cè)面證實(shí)了CBT 螺釘所具有的皮質(zhì)骨把持力好、生物力學(xué)強(qiáng)度高的優(yōu)勢(shì)。除了旋入力矩外，螺釘?shù)拇旨?xì)、長(zhǎng)短及攻絲與進(jìn)釘點(diǎn)的大小也是重要的影響因素，CBT 螺釘直徑更細(xì)、螺紋更密，與骨組織有更好的接觸。Kuklo等[11]學(xué)者研究認(rèn)為，比TT 螺釘?shù)墓ソz少1 mm時(shí)，其最大旋入力矩可以提高93%，從而更好的證明了CBT 螺釘所具有皮質(zhì)骨把持力度好、生物力學(xué)強(qiáng)度高的優(yōu)勢(shì)。

目前，CBT 螺釘除應(yīng)用于骨質(zhì)疏松癥患者外，還可應(yīng)用于：①釘?shù)婪蕖⒀a(bǔ)救性置釘[12]；②鄰椎病[13]；③青少年腰椎特發(fā)性脊柱側(cè)凸的患者[14]；④創(chuàng)傷、腫瘤及退變性疾病[15]，尤其是退變性滑脫[16]；⑤糖尿病及肥胖的患者[13，17]；⑥腰椎結(jié)核[18]。

因此，對(duì)于胸椎骨質(zhì)疏松的老年人、肥胖的患者、手術(shù)翻修及補(bǔ)救性置釘?shù)然颊撸诤舐凡捎闷渌葆斢欣щy或療效不確切時(shí)，CBT 螺釘能夠替代TT螺釘獲得滿意的固定效果[19]，而且，與TT 螺釘相比，CBT 螺釘?shù)膭?chuàng)傷更小、風(fēng)險(xiǎn)更低[20]。

從測(cè)量結(jié)果來(lái)看，我們發(fā)現(xiàn)胸椎預(yù)測(cè)理想的實(shí)際螺釘長(zhǎng)度隨胸椎節(jié)段水平的增加而增長(zhǎng)，胸椎CBT 預(yù)測(cè)的實(shí)際螺釘長(zhǎng)度在25 mm 至35 mm 之間，同節(jié)段水平上小于長(zhǎng)度在30 mm 至45 mm 之間的胸椎傳統(tǒng)椎弓根螺釘，明顯小于經(jīng)CU 螺釘長(zhǎng)度。

從T1 到T12 胸椎矢狀位高度基本呈遞增趨勢(shì)，而椎弓根橫斷面的寬度呈反拋物線型變化，從T1 至T5 逐漸減少，從T5 至T12 則逐漸增大，其中T1、T5 和T12 椎弓根橫斷面的寬度分別為（7.00±0.99）mm，（4.10±0.61）mm，（7.49±1.44）mm。由于胸椎矢狀位的高度大于同節(jié)段水平橫斷面的寬度，所以選擇數(shù)值較小的胸椎橫斷面的寬度作為CBT 螺釘實(shí)際直徑的參考值，即椎弓根所能容納CBT 螺釘?shù)淖畲笾睆剑捎脙蓚€(gè)樣本的t 檢驗(yàn)，男女之間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，結(jié)果表明，成年男性的MSD 要大于成年女性。

本研究存在以下不足：首先，本研究只對(duì)胸椎左側(cè)椎弓根皮質(zhì)骨釘?shù)赖挠嘘P(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行了測(cè)量，而未對(duì)右側(cè)釘?shù)肋M(jìn)行對(duì)比研究，因此同節(jié)段水平左右兩側(cè)是否對(duì)稱，螺釘?shù)囊?guī)格是否一致，尚未可知；其次，本研究只設(shè)計(jì)測(cè)量了其解剖學(xué)有關(guān)參數(shù)、置釘點(diǎn)與置釘方向，作為一項(xiàng)新的臨床微創(chuàng)技術(shù)，雖然其固定效果在腰椎中已經(jīng)得到初步驗(yàn)證，但缺乏在胸椎中的生物力學(xué)性能以及與其他兩種技術(shù)生物力學(xué)比較。最后，在胸椎中CBT 螺釘能否作為補(bǔ)救性置釘，本研究尚未探討在胸椎同一椎弓根中能否聯(lián)合使用兩種不同軌跡螺釘。