多層螺旋c三維重建技術(shù)輔助脊柱經(jīng)椎弓根內(nèi)固定手術(shù)

多層螺旋c三維重建技術(shù)輔助脊柱經(jīng)椎弓根內(nèi)固定手術(shù)

脊柱結(jié)構(gòu)復(fù)雜，手術(shù)風(fēng)險高。因此，醫(yī)生需要對其進行正確的診斷，制定完善的手術(shù)計劃，并進行良好的交流。脊柱經(jīng)椎弓根內(nèi)固定手術(shù)因其三柱固定的生物力學(xué)優(yōu)勢、三維矯形能力、短節(jié)段固定融合、矯正度再喪失少等優(yōu)勢,被廣泛應(yīng)用于各類脊柱手術(shù)。椎弓根釘?shù)臏蚀_、一次性置入是手術(shù)的關(guān)鍵,傳統(tǒng)方法根據(jù)椎弓根形態(tài)學(xué)測量資料得到的通用性入點和角度,結(jié)合術(shù)中X線透視設(shè)備進行,但因椎弓根個體差異、椎體結(jié)構(gòu)影像重疊和胸廓肋骨的影像遮擋,臨床上常常發(fā)生椎弓根釘穿破椎弓根的現(xiàn)象,發(fā)生率甚至高達54.7%,與之相關(guān)的神經(jīng)、血管后遺癥可達7%。近年來,隨著高空間分辨率多層螺旋CT的普及,螺旋CT三維重建技術(shù)在提高各類骨折的診斷準確率、減少漏診等方面體現(xiàn)出積極的作用,而應(yīng)用此技術(shù)計劃、測量并指導(dǎo)椎弓根釘內(nèi)固定手術(shù),不但擴展了其臨床應(yīng)用范圍,也提高了手術(shù)質(zhì)量。我科自2004年11月—2007年6月應(yīng)用螺旋CT三維重建技術(shù),對68例脊柱經(jīng)椎弓根內(nèi)固定手術(shù)的病例進行輔助診斷、開展個體化手術(shù)計劃、測量以指導(dǎo)手術(shù),術(shù)后評估效果,據(jù)此總結(jié)出螺旋CT三維重建及測量輔助脊柱經(jīng)椎弓根內(nèi)固定手術(shù)的方法,獲得了滿意的臨床效果,現(xiàn)介紹如下。1觀察指標及方法自2004年11月—2007年6月的68例經(jīng)椎弓根內(nèi)固定手術(shù)病例,其中男41例,女27例,年齡21~59歲,平均45歲;其中頸椎31例,胸椎10例,腰椎27例;損傷原因包括創(chuàng)傷44例,退變18例,腫瘤6例。所有患者術(shù)前攝病灶部位正側(cè)位X線片,必要時加攝斜位及動態(tài)位片,部分患者術(shù)前行MRI明確脊髓損傷或腫瘤情況。根據(jù)X線選擇脊柱節(jié)段進行螺旋掃描,掃描設(shè)備為4層PhilipsMX8000AmericaCT,掃描條件:200mAs/120kV,掃描及重建層厚1.3mm,間隔0.625mm,原始數(shù)據(jù)傳送到計算機工作站(SiliconGraphicsO2工作站)進行容積重建(volumerendering,VR)和多平面重建(multiplannarreconstruction,MPR)。使用切圖工具切除非興趣區(qū)的結(jié)構(gòu),避免這些結(jié)構(gòu)遮擋興趣區(qū),各向旋轉(zhuǎn)觀察判斷興趣區(qū)內(nèi)各椎體結(jié)構(gòu)的空間關(guān)系和損傷情況(如上下關(guān)節(jié)的關(guān)系、椎體壓縮、移位或爆裂的程度、椎弓根及附件有無骨折等)、解剖標志的完整性、病椎結(jié)構(gòu)和手術(shù)參考解剖標志進行標記,選擇正前、正后、左側(cè)、右側(cè)、左前斜、右前斜位VR像進行打印以供閱片。結(jié)合普通X線平片、MRI等資料,按相應(yīng)的治療原則進行術(shù)前計劃,確定手術(shù)涉及的節(jié)段、入路、融合的節(jié)段和范圍、減壓的范圍、選擇固定的目標椎、預(yù)測手術(shù)后的力學(xué)穩(wěn)定性。對病椎,特別是有椎管侵占的節(jié)段可進行單獨的分割,模擬并預(yù)演手術(shù)過程(圖1)。觀察病椎椎體、椎管內(nèi)的細節(jié)之后進行橫斷面、矢狀面、冠狀面MPR及測量。橫斷面重建應(yīng)先確定目標椎節(jié)段,調(diào)整目標椎的雙側(cè)椎弓根同時對稱地呈現(xiàn)最寬,同時橫斷重建的層面應(yīng)與椎弓根中心軸保持一致。參數(shù)測量時在雙側(cè)椎弓根中心軸線設(shè)定理想的釘置入軌道,椎體前沿至椎板入點的長度即為椎弓根長度LL(leftlength)/RL(rightlength);自棘突向椎體最大橫徑線中點作連線,該線作為椎體平分線,釘?shù)琅c椎體平分線的夾角度數(shù)為外展角度LA(leftangle)/RA(rightangle);平行于椎體平分線作雙側(cè)關(guān)節(jié)突外緣的切線,測量入點到切線的距離作為入點的橫斷面參考坐標值LAE(leftaxialentrance)/RAE(rightaxialentrance)(圖2)。矢狀面重建及參數(shù)測量:分別沿雙側(cè)椎弓根中軸線進行矢狀面重建,在矢狀面的沿椎弓根中心軸畫線,設(shè)定為理想的釘置入軌道,該線與側(cè)塊(頸椎)或椎板(胸腰椎)的夾角即為該側(cè)釘?shù)氖笭罱嵌萀SA(leftsagittalangle)/RSA(rightsagittalangle),下胸椎及腰椎的椎弓根較寬,該線應(yīng)與椎體上終板平行以獲得更好的力學(xué)穩(wěn)定性;自入點向側(cè)塊下關(guān)節(jié)突作連線,該線的長度值即為入點的矢狀面參考坐標值LSE(leftsagittalentrance)/RSE(rightsagittalentrance)(圖3)。冠狀面重建及參數(shù)測量:分別在雙側(cè)椎弓根最窄處作垂直于椎弓根的冠狀面重建,觀察椎弓根橫截面形態(tài),并測量雙側(cè)椎弓根的內(nèi)外徑以選擇螺釘最佳直徑,包括內(nèi)徑(骨皮質(zhì)內(nèi)松質(zhì)骨直徑)的高/寬PSH(pediclespongyheight)/(pediclespongywidth)PSW、椎弓根外徑(骨皮質(zhì)直徑)的高/寬PH(pedicleheight)/(pediclewidth)PW(圖4)。2腰椎弓根釘組根據(jù)計劃及測量得到的個體化數(shù)據(jù),結(jié)合游標卡尺、水平測量儀、分規(guī)和量角器的測量進行手術(shù),根據(jù)橫斷面和矢狀面入點的參考坐標值(AE/SE)確定入點的準確位置,參考預(yù)測量的(LSA/RSA)、(LA/RA)設(shè)置椎弓根穿刺的矢狀角及外展角,術(shù)中行C形臂X線透視觀察穿刺位置,必要時可進行調(diào)整。按預(yù)測量的(LL/RL)、(PSH/PSW)選擇適當(dāng)長度、直徑的椎弓根螺釘置入,連接釘棒系統(tǒng)后,按VR進行的術(shù)前計劃進行撐開、復(fù)位、減壓、致壓物或腫瘤切除、植骨融合,共置入椎弓根釘366枚,其中頸椎168枚,胸椎52枚,腰椎146枚。按Belmont、Gertzbein等的穿破分級標準,頸椎弓根釘在1mm以內(nèi)、胸腰椎弓根釘在2mm以內(nèi)的椎弓根穿破仍處于“安全區(qū)域”。術(shù)后再次經(jīng)CT掃描冠狀面重建及測量發(fā)現(xiàn),20枚(5.46%)釘發(fā)生超過“安全區(qū)域”范圍的椎弓根穿破,其中頸椎11枚(11/168)發(fā)生1~2mm的椎弓根穿破,1枚(1/168)穿破外側(cè)壁2.2mm,但未出現(xiàn)臨床癥狀;胸椎1枚(1/52)發(fā)生2~4mm的穿破;腰椎7枚(7/146)存在2~4mm的穿破。所有病例術(shù)后未發(fā)生與釘置入相關(guān)的脊髓、神經(jīng)、血管并發(fā)癥(圖5)。3維重建及測量即便對經(jīng)驗豐富的手術(shù)醫(yī)生,僅憑X線片和普通CT二維片所見很難對病變情況有立體直觀的了解,進行術(shù)前計劃時難以清晰分辨椎體結(jié)構(gòu),術(shù)前數(shù)據(jù)測量易出現(xiàn)誤差,且無法直觀地與助手溝通。普通CT橫斷面片因體位關(guān)系或傷椎變形等原因,很難在同一橫切層面中對稱呈現(xiàn)雙側(cè)椎弓根影像,使預(yù)測量無法精確,且無法進行冠狀面、矢狀面或任意斜面的術(shù)前設(shè)計及參數(shù)測量。術(shù)后進行椎弓根釘固定效果的評估時,依靠常規(guī)X線片無法直接確定椎弓根釘與椎弓根準確空間位置關(guān)系、判斷是否穿出椎體前緣,對椎弓根釘評估的可靠性從極低的10%~83%;而普通CT平掃橫斷面片無冠狀面重建,且受金屬偽影影響,難以直觀地反映椎弓根釘與椎弓根的位置,無法量化穿破。對于骨關(guān)節(jié)創(chuàng)傷的診斷及作為術(shù)后確定椎弓根釘位置和評估新手術(shù)的方法,螺旋CT掃描三維重建技術(shù)已體現(xiàn)出極為重要的價值[14,15,23,24,25,26],一些學(xué)者用該技術(shù)對椎弓根進行形態(tài)學(xué)測量。有作者結(jié)合X線片和CT橫切面片對尸體頸椎標本進行測量,為頸椎弓根釘?shù)闹萌胩峁﹨⒖?或利用三維CT體積重建技術(shù)測量尸體標本的下頸椎椎弓根,并利用測量數(shù)據(jù)輔助下頸椎椎弓根個體化置釘。建立螺旋CT三維重建及測量輔助經(jīng)椎弓根內(nèi)固定手術(shù)的方法是提高工作效率、保證測量精度的重要手段。通過旋轉(zhuǎn)VR像可以細致觀察脊柱的整體結(jié)構(gòu)和空間關(guān)系,在醫(yī)師頭腦中建立三維立體的空間結(jié)構(gòu)“地圖”,掌握手術(shù)暴露區(qū)以外的結(jié)構(gòu)信息,從而更準確地進行診斷;并可進一步利用切圖工具分離感興趣區(qū)進行觀察并模擬手術(shù)過程,選擇理想入路、手術(shù)節(jié)段、融合節(jié)段和范圍等。MPR圖像骨質(zhì)邊緣對比度清晰,可以呈現(xiàn)任意切面,有利于選擇理想的釘置入軌道、快速準確地進行參數(shù)測量和手術(shù)效果評估。此外,手術(shù)時脊柱空間排列可因體位改變等因素而不同于CT掃描時,故三維重建及測量時,應(yīng)盡可能選用本椎作為