寰樞椎椎弓根螺釘技術(shù)的解剖與生物力學(xué)研究及三維CT應(yīng)用研究

1、寰樞椎椎弓根螺釘技術(shù)的解剖與生物力學(xué)研究及三維CT應(yīng)用研究    1.研究背景寰椎和樞椎位于生命中樞對(duì)應(yīng)的部位,具有獨(dú)特及復(fù)雜的解剖結(jié)構(gòu),被稱為“上頸椎”。上頸椎疾患極易造成脊髓受壓,導(dǎo)致患者出現(xiàn)臨床癥狀、癱瘓,甚至危及生命,治療極為棘手。寰樞椎后路手術(shù)是治療上頸椎疾患常用的手術(shù)方式,先后有寰樞椎的線纜固定技術(shù)(Gallie技術(shù)和Brooks技術(shù))、椎板夾(Halifaxclamp)和椎板鉤(Apofix)技術(shù)、經(jīng)關(guān)節(jié)螺釘技術(shù)(Magerl技術(shù))、寰椎側(cè)塊螺釘技術(shù)、寰椎椎弓根螺釘固定技術(shù)和樞椎椎板螺釘+寰椎側(cè)塊螺釘技術(shù),各種技術(shù)均具有各自的優(yōu)缺點(diǎn)和生物力

2、學(xué)特性。Margel+Gallie法是目前較為公認(rèn)的在治療寰樞椎不穩(wěn)方面的有效方法之一。寰椎側(cè)塊螺釘+樞椎椎弓根螺釘?shù)姆€(wěn)定性與Magerl螺釘相同,但顯露困難,容易引起頸髓、C_2神經(jīng)根和椎動(dòng)脈的損傷;寰椎椎弓根螺釘聯(lián)合樞椎椎弓根螺釘?shù)尼敯骞潭ǚ€(wěn)定性與Magerl螺釘相當(dāng),且無(wú)需顯露寰樞椎側(cè)塊關(guān)節(jié),但進(jìn)釘標(biāo)志不明顯,顯露困難,影響置釘?shù)陌踩院蜏?zhǔn)確性。目前的寰椎椎弓根螺釘進(jìn)釘技術(shù)研究主要有譚明生、馬向陽(yáng)和校佰平等提出的方法,三種進(jìn)釘技術(shù)均具有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),均非準(zhǔn)確和簡(jiǎn)易的寰椎椎弓根螺釘進(jìn)釘技術(shù)。馬向陽(yáng)等對(duì)單層皮質(zhì)骨寰椎椎弓根螺釘固定,與雙層皮質(zhì)骨寰椎側(cè)塊螺釘固定及單層皮質(zhì)C3椎弓根螺釘固定

3、之間比較,認(rèn)為在寰椎椎弓根固定時(shí),單皮質(zhì)螺釘?shù)墓潭◤?qiáng)度就已經(jīng)足夠。上頸椎位置深在,解剖復(fù)雜,變異較大,上頸椎疾患多樣,單從解剖學(xué)研究顯然是不夠的,不能提供個(gè)體化的處理方案,而三維CT能直觀地、形象地和多角度地顯示復(fù)雜的上頸椎的結(jié)構(gòu)改變,顯示其空間位置變化,能充分彌補(bǔ)普通X-ray、常規(guī)CT、常規(guī)MRI和導(dǎo)航系統(tǒng)的不足,可提供治療上頸椎疾患個(gè)體化方案。因此,本研究從應(yīng)用解剖學(xué)、剖面解剖學(xué)、生物力學(xué)和三維CT影像學(xué)進(jìn)行寰樞椎的觀察和測(cè)量,尋找簡(jiǎn)易和準(zhǔn)確的寰樞椎椎弓根螺釘進(jìn)釘?shù)墓切詷?biāo)志,明確進(jìn)釘深度,為臨床提供進(jìn)行寰樞椎椎弓根螺釘技術(shù)的可行性依據(jù)、進(jìn)釘點(diǎn)、進(jìn)釘方向和進(jìn)釘深度;探討和判定先天性寰樞椎脫

4、位和顱底陷入癥的診斷指標(biāo)和脊髓神經(jīng)損傷的嚴(yán)重程度,強(qiáng)調(diào)不同患者需提供不同的個(gè)體化處理方案,為臨床提供診斷和治療先天性寰樞椎脫位和顱底陷入癥的依據(jù)。2.目的2.1探討寰樞椎椎弓根螺釘進(jìn)釘?shù)墓切詷?biāo)志,提出簡(jiǎn)易和準(zhǔn)確的寰樞椎椎弓根螺釘進(jìn)釘技術(shù)。2.2探討寰樞椎皮質(zhì)骨的分布情況和寰樞椎椎弓根螺釘進(jìn)釘技術(shù)的限制因素。2.3探討不同的寰樞椎椎弓根螺釘進(jìn)釘技術(shù)和不同進(jìn)釘深度的生物力學(xué)特性。2.4探討先天性寰樞椎脫位和顱底陷入癥的診斷指標(biāo)和脊髓神經(jīng)損傷嚴(yán)重程度的判定依據(jù)。2.5探討先天性寰樞椎脫位和顱底陷入癥的三維CT影像學(xué)特點(diǎn),強(qiáng)調(diào)不同患者需提供不同的個(gè)體化治療方案。3.研究方法3.1寰樞椎的應(yīng)用解剖學(xué)研究

5、選取60例120側(cè)無(wú)破損和畸形的寰椎(C_1)和樞椎(C_2)防腐頭頸標(biāo)本,不分種族,性別和年齡。解剖出C_1和C_2濕骨標(biāo)本后用游標(biāo)卡尺測(cè)量長(zhǎng)度(精確度0.02mm),用量角器測(cè)量角度(精確度0.1度),觀察寰樞椎的形態(tài)和形態(tài)變化,測(cè)量其相關(guān)解剖學(xué)參數(shù)。3.2寰樞椎的剖面解剖學(xué)研究選取30例60側(cè)無(wú)破損和畸形的寰椎(C_1)和樞椎(C_2)防腐頭頸標(biāo)本,不分種族,性別和年齡,解剖出C_1和C_2濕骨標(biāo)本后即進(jìn)行剖面解剖和觀察,用游標(biāo)卡尺測(cè)量長(zhǎng)度(精確度0.02mm),量角器測(cè)量角度(精確度0.1度),測(cè)量其相關(guān)解剖學(xué)數(shù)值。3.3寰樞椎椎弓根螺釘技術(shù)的螺釘拔出力測(cè)定選取28具年齡20-40歲的

6、寰樞椎防腐濕骨標(biāo)本,排除頸椎外傷、變性疾病、腫瘤和骨質(zhì)增生等,采用3.5mm直徑皮質(zhì)骨螺釘分別隨機(jī)選用左右交叉組合固定方式固定于寰椎和樞椎,固定于WDW3100微機(jī)控制電子萬(wàn)能實(shí)驗(yàn)機(jī)的特殊底座和專用的把持器,測(cè)量不同進(jìn)釘技術(shù)的不同深度的螺釘最大拔出力,并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。3.4正常人的寰樞椎三維CT應(yīng)用研究選用30例于2008年1月-2008年12月因外傷導(dǎo)致下頸椎骨折但不涉及寰樞椎損傷的青壯年患者進(jìn)行寰樞椎螺旋CT(SOMATOM Plus 4型)掃描,采用配備的三維重組軟件(SUN magic view 1000)進(jìn)行三維CT重建和測(cè)量相關(guān)的三維CT參數(shù),觀察寰椎和樞椎的形態(tài)及其形態(tài)變化。3

7、.5先天性寰樞椎脫位的寰樞椎三維CT應(yīng)用研究選用和收集12例于2007年1月-2008年12月初步診斷為先天性寰樞椎脫位并進(jìn)行寰樞椎螺旋CT(SOMATOM Plus 4型)掃描患者的病例資料和三維CT影像學(xué)資料,采用配備的三維重組軟件(SUN magic view 1000)進(jìn)行回顧性三維CT重建,觀察寰椎和樞椎的形態(tài)及其形態(tài)變化,測(cè)量相關(guān)的三維CT參數(shù)并與病例資料進(jìn)行相關(guān)分析。3.6顱底陷入癥的寰樞椎三維CT應(yīng)用研究選用和收集10例于2007年1月-2008年12月初步診斷為顱底陷入癥并進(jìn)行寰樞椎螺旋CT(SOMATOM Plus 4型)掃描患者的病例資料和三維CT影像學(xué)資料,采用配備的三

8、維重組軟件(SUN magic view 1000)進(jìn)行回顧性三維CT重建,觀察寰椎和樞椎的形態(tài)及其形態(tài)變化,測(cè)量相關(guān)的三維CT參數(shù)并與病例資料進(jìn)行相關(guān)分析。3.7統(tǒng)計(jì)學(xué)方法采用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理,統(tǒng)計(jì)分析方法包括描述性統(tǒng)計(jì)分析、多個(gè)樣本均數(shù)比較的方差分析及兩兩比較分析的q檢驗(yàn)、兩樣本均數(shù)比較的t檢驗(yàn)、線性相關(guān)分析。4.結(jié)果4.1后面觀見寰椎后弓上緣呈坡狀,接近50%左右后弓于椎動(dòng)脈最內(nèi)切跡處明顯下降后接近水平與側(cè)塊和橫突相連接,稱之為“典型后弓”,可分為頂部、平穩(wěn)下降部、明顯下降部、接近水平部和連接部等五部,少數(shù)不規(guī)則連于側(cè)塊和橫突;左、右側(cè)面觀多數(shù)見后結(jié)節(jié)隆起

9、,后弓前緣-椎弓根上緣-側(cè)塊后緣連成一線,類似“U”形,稱“U”形線;后弓前緣-椎弓根上緣-橫突上緣連成一線,類似“L”形,稱“L”形線,兩線底部為椎弓根。后弓典型時(shí),椎弓根螺釘垂直進(jìn)釘點(diǎn)位于明顯下降部和接近水平部交匯處的后弓中央;后弓不典型時(shí),寰椎椎弓根螺釘垂直進(jìn)釘技術(shù)的進(jìn)釘點(diǎn)應(yīng)位于距離后中線18mm,向內(nèi)不能小于14mm,向外不能大于22mm。椎弓根螺釘內(nèi)傾進(jìn)釘點(diǎn)位于接近水平部和連接部交匯處的后弓中央。4.2寰椎側(cè)塊的寬度和高度明顯大于螺釘?shù)闹睆?3.5mm),說(shuō)明側(cè)塊可經(jīng)過(guò)直徑為3.5mm的螺釘,寰椎后弓(椎弓根)最薄處的寬度明顯大于螺釘?shù)闹睆?3.5mm),大多數(shù)寰椎后弓(椎弓根)最薄

10、處的高度4mm,說(shuō)明大多數(shù)寰椎后弓(椎弓根)可經(jīng)過(guò)直徑為3.5mm的螺釘;寰椎垂直進(jìn)釘技術(shù)的進(jìn)釘深度為椎弓根中點(diǎn)至側(cè)塊前緣的距離,約為28mm,寰椎內(nèi)傾進(jìn)釘技術(shù)的進(jìn)釘深度為側(cè)塊的長(zhǎng)度,約為24mm;寰椎垂直進(jìn)釘技術(shù)的進(jìn)釘方向?yàn)樯蟽A50(上傾角),不內(nèi)傾,寰椎內(nèi)傾進(jìn)釘技術(shù)的進(jìn)釘深度為內(nèi)傾250(側(cè)塊角),不上傾;少數(shù)寰椎后弓最薄處的高度4mm,是寰椎垂直進(jìn)釘技術(shù)的限制因素,寰椎內(nèi)傾進(jìn)釘技術(shù)的限制因素是暴露范圍大,內(nèi)傾角度大,損傷椎動(dòng)脈和C_2神經(jīng)根等周圍組織的可能性大。4.3樞椎椎弓根寬度和高度明顯大于螺釘?shù)闹睆?3.5mm),說(shuō)明樞椎椎弓根可置入直徑為3.5mm的螺釘;樞椎椎弓根螺釘技術(shù)的進(jìn)釘

11、深度為椎弓根+側(cè)塊的長(zhǎng)度,約為28mm;進(jìn)釘方向?yàn)閮?nèi)斜約150(內(nèi)斜角),上傾約350(上傾角)。4.4寰椎椎弓根部的皮質(zhì)骨較厚,松質(zhì)骨較少,甚至沒有松質(zhì)骨;樞椎椎弓根部的皮質(zhì)骨較厚,松質(zhì)骨較少。4.5相同進(jìn)釘深度(分別進(jìn)釘1/3、2/3、3/3和4/3)的C_1垂直進(jìn)釘組、C_1內(nèi)傾進(jìn)釘組和C_2進(jìn)釘組之間的最大拔出力的兩兩比較均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P0.05),但是,C_1垂直進(jìn)釘?shù)牟煌疃茸畲蟀纬隽鄳?yīng)C_1內(nèi)傾進(jìn)釘?shù)牟煌疃茸畲蟀纬隽鄳?yīng)C_2進(jìn)釘?shù)牟煌疃茸畲蟀纬隽?進(jìn)釘1/3的最大拔出力最小,進(jìn)釘2/3的次小,進(jìn)釘3/3的次大,進(jìn)釘4/3的最大拔出力最大,但容易出現(xiàn)崩裂,三種進(jìn)釘方式

12、的進(jìn)釘1/3組、進(jìn)釘2/3組、進(jìn)釘3/3組和進(jìn)釘4/3組之間的最大拔出力的兩兩比較均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P0.01)。4.6 SAC/矢狀徑比值的正常范圍為0.55-0.65,比值0.50,可考慮先天性寰樞椎脫位或顱底陷入癥的存在;比值0.40,可能存在脊髓神經(jīng)的損傷,SAC/矢狀徑比值越小,ADI/矢狀徑比值越大,JOA評(píng)分分?jǐn)?shù)越小,脊髓神經(jīng)損傷的嚴(yán)重程度越大。4.7先天性寰樞椎脫位患者的寰椎中軸角顱底陷入癥患者的寰椎中軸角正常成人的寰椎中軸角,先天性寰樞椎脫位患者的寰椎中軸角與正常成人的寰椎中軸角具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P0.01),寰椎中軸角的正常范圍為100-350,角度350,可考慮先天性寰樞椎

13、脫位的存在;角度400,可能存在脊髓神經(jīng)的損傷,寰椎中軸角越大,SAC/矢狀徑比值越小,ADI/矢狀徑比值越大,JOA評(píng)分分?jǐn)?shù)越小,脊髓神經(jīng)損傷的嚴(yán)重程度越大。顱底陷入癥患者的寰椎中軸角與正常成人的寰椎中軸角也具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P0.01),角度300,可能存在顱底陷入癥,但寰椎中軸角分別與SAC/矢狀徑比值、ADI/矢狀徑比值和JOA評(píng)分分?jǐn)?shù)的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析均無(wú)相關(guān)性(P0.05)。4.8大多數(shù)齒狀突和樞椎椎體連接處可見線形、柱形、橢圓形、類圓形的骨質(zhì)未融合區(qū),長(zhǎng)軸與齒狀突縱軸垂直,內(nèi)含纖維組織,沿骨質(zhì)未融合區(qū)長(zhǎng)軸劃一橫線,位于齒狀突樞椎椎體連接處,稱“齒體間線”;少數(shù)齒狀突和樞椎椎體連接處骨質(zhì)完

14、全融合,未見骨質(zhì)未融合區(qū)。正常的齒體比值為0.50-0.60,比值0.65,可考慮為先天性寰樞椎脫位;比值0.70,可考慮為顱底陷入癥。4.9三維CT個(gè)體化地發(fā)現(xiàn)先天性寰樞椎脫位的寰樞椎形態(tài)改變和寰椎旋轉(zhuǎn)移位、成角移位或旋轉(zhuǎn)并成角移位等,并進(jìn)行個(gè)體化的測(cè)量。個(gè)體化地發(fā)現(xiàn)顱底陷入癥的寰樞椎形態(tài)變化,并進(jìn)行個(gè)體化的測(cè)量齒狀突頂點(diǎn)至Chamberlain線的距離和齒狀突頂點(diǎn)至McRae線距離,分別為-7.9mm±1.5mm和-4.9mm±1.7mm。5.結(jié)論5.1寰椎后弓典型時(shí),寰椎椎弓根螺釘垂直進(jìn)釘點(diǎn)位于明顯下降部和接近水平部交匯處的后弓中央;后弓不典型時(shí),寰椎椎弓根螺釘垂直進(jìn)

15、釘技術(shù)的進(jìn)釘點(diǎn)應(yīng)位于距離后中線18mm,向內(nèi)不能小于14mm,向外不能大于22mm。寰椎椎弓根螺釘內(nèi)傾進(jìn)釘點(diǎn)位于接近水平部和連接部交匯處的后弓中央。5.2大多數(shù)寰椎椎弓根螺釘垂直進(jìn)釘技術(shù)是可行的,進(jìn)釘深度約為28mm,進(jìn)釘方向?yàn)樯蟽A約50,不內(nèi)傾,限制因素是寰椎后弓最薄處的高度4mm;寰椎椎弓根螺釘內(nèi)傾進(jìn)釘技術(shù)也是可行的,進(jìn)釘深度約為24mm,進(jìn)釘方向?yàn)閮?nèi)傾約250,不上傾,限制因素是暴露范圍大,內(nèi)傾角度大,損傷椎動(dòng)脈和C_2神經(jīng)根等周圍組織的可能性大。5.3樞椎椎弓根螺釘技術(shù)是可行的,進(jìn)釘深度約為28mm,進(jìn)釘方向?yàn)閮?nèi)斜約150,上傾約350。5.4寰樞椎椎弓根部的皮質(zhì)骨較厚,松質(zhì)骨較少,提醒術(shù)者注意。5.5寰椎垂直進(jìn)釘技術(shù),寰椎內(nèi)傾進(jìn)釘技術(shù)和樞椎進(jìn)釘技術(shù)的螺釘具有均等的抗拔出力,進(jìn)釘3/3足以穩(wěn)定,不必超過(guò)皮質(zhì)。5.6 SAC/矢狀徑的比值是先天性寰樞椎脫位或顱底陷入癥的診斷指標(biāo)之一,可反映先天性寰樞椎