脊柱外科杂志  2017, Vol.15 Issue(3): 171-176   PDF    
应用影像归档和通信系统测量成人下颈椎关节突关节的临床意义
王琪1, 郭明明1, 徐森2, 马骏雄1, 孟令志1, 杨会峰1, 刘军1, 项良碧1    
1. 沈阳军区总医院骨科, 辽宁 110016;
2. 沈阳军区总医院放射诊断科, 辽宁 110016
摘要: 目的 通过影像归档和通信系统(PACS)测量成人下颈椎关节突关节解剖参数,并探讨其临床意义。 方法 选择2014年9月-2015年2月本院63例成年门诊患者,行颈椎CT检查,所得数据传输至PACS,然后在AquariusNETViewer(V4.4.6.80)窗口界面手工进行颈椎关节突关节各参数的测量分析。所得数据纳入统计学分析,比较同一关节突关节左右侧的差异以及男女间的差异。 结果 成年人下颈椎同一关节突关节的左右两侧横径、矢状径及外斜径差异无统计学意义,成年人下颈椎双侧关节突关节基本对称。男性下颈椎不同关节突关节面的矢状径为11~13 mm,外斜径为11~12 mm;女性矢状径为10~12 mm,外斜径为10~11 mm,男性下颈椎关节突关节明显大于女性。 结论 PACS测量成人下关节突关节解剖参数具有较高的一致性,对颈椎后路置钉融合手术中侧块螺钉的选择具有参考意义。按Magerl或Anderson方法置入下颈椎侧块螺钉时,男性选择长12~14 mm的螺钉是安全的,而对于女性则建议选择长12 mm的侧块螺钉。
关键词: 颈椎     椎关节突关节     骨钉     放射摄影影像解释, 计算机辅助    
Measurement of zygapophyseal joints of lower cervical spine in adults by picture archiving and communication system and its clinical signifcance
WANG Qi1, GUO Ming-ming1, XU Sen2, MA Jun-xiong1, MENG Ling-zhi1, YANG Hui-feng1, LIU Jun1, XIANG Liang-bi1    
1. Department of Orthopaedics, General Hospital of Shenyang Military Area Command, Shenyang 110016, Liaoning, China;
2. Department of Diagnostic Radiology, General Hospital of Shenyang Military Area Command, Shenyang 110016, Liaoning, China
Abstract: Objective To measure the zygapophyseal joints anatomic parameters of the lower cervical spines in adults by picture archiving and communication system (PACS) and explore its clinical significance. Methods Sixty-three adults were included in this study, all of whom received CT examination on the cervical spine, and the relative data of cervical zygapophyseal joints were transmitted manually to PACS.Then in AquariusNET Viewer (V4.4.6.80) the parameters were measured manually.Statistical analysis was carried out subsequently, then the mean and standard deviation were calculated and compared between both sides and between male and female subjects. Results No statistical differences were found in transverse, sagittal and oblique diameter respectively between both sides of cervical zygapophyseal joints in adults.Bilateral zygapophyseal joints of the lower cervical spine in adults are symmetrical on the whole.The sagittal diameter was about 11-13 mm, and oblique diameter 11-12 mm in male adults, while 10-12 and 10-11 mm respectively in female ones.Zygapophyseal joints in the male were bigger than those in the female. Conclusion Measurement of the zygapophyseal joints anatomic parameters of the lower cervical spines in adults by PACS have high consistency, and it has reference value for the selection of the lateral mass screws in the posterior cervical fusion surgery.According to the Magerl or Anderson technique for the insertion of lateral mass screws, the length of 12-14 mm is safe for the male, and 12 mm for the female.
Key words: Cervical vertebrae     Zygapophyseal joint     Bone nails     Radiographic image interpretation, computer assisted    

颈椎关节突关节又称椎间小关节,由相邻颈椎上、下关节突组成。双侧的关节突关节同前方的椎体及椎间盘一起构成颈椎的椎间连接,共同维持颈椎的稳定[1]。颈椎关节突关节还参与椎间孔及椎管的组成,位于椎动脉及各重要神经血管通路的外后方,其毗邻的解剖结构在颈椎手术中意义重大[2]。因此,颈椎关节突关节相关参数测量可为临床颈椎后路侧块螺钉置钉及经椎间孔减压等手术提供重要参考。

影像归档和通信系统(PACS)调取数据方便,利于临床阅片,并且根据系统自带测量功能可非常容易获得图像上两点之间的距离,为临床解剖数据测量提供便利[3-5]。本研究使用PACS联合临床侧块内固定方式研究成年人颈椎关节突关节相关参数,现报告如下。

1 资料和方法1.1 研究对象

选择2014年9月—2015年2月本院成年门诊患者63例,均因颈部疼痛已久或颈痛伴有上肢疼痛、麻木不适而行颈椎CT检查,男性32例,女性31例;年龄18~69岁,平均45.9岁,无外伤史。CT显示均无颈椎脱位、畸形或骨质破坏。

1.2 CT检查方法

所有患者均于本院影像科拍摄颈椎CT。所用设备为美国通用公司(GE)Lightspeed VCT 64层CT机,扫描参数:120 kV,250~300 mA,层厚5.0 mm螺旋扫描,螺距为0.984 mm。患者取仰卧位,头颅居中,使人体正中矢状面与检查床的正中线在同一平面上,颈部自然位;螺旋CT扫描基线与椎管横径平行,从头向足方向扫描,范围C0~T1。扫描完成后,回顾性薄层重建层厚0.625 mm,重建间隔0.5 mm,然后将数据输入AW4.5工作站,完成多层面重建。将薄层数据传输至PACS,然后在AquariusNET Viewer(V4.4.6.80)窗口界面手工进行颈椎关节突关节各参数的测量分析。

1.3 测量方法

登录PACS,输入患者姓名或ID号,调取患者影像资料,进入AquariusNET Viewer主窗口操作界面(图 1),在矢状位上(图 1右下窗口)调整指示线L1于C3下关节突边缘并与关节突关节线平行,在冠状位上(图 1左下窗口)调整指示线L2与关节突关节线平行,左上窗口呈现的即为C3下关节突关节面最大截面。选择标尺按钮,依次选定关节面横径(图 2a)、矢状径(图 2b)、外斜径(图 2c),其中外斜径测量定义为关节突关节面外斜向测量最大距离(近似于侧块螺钉置入的Magerl方法路径),根据软件自带测量功能进行读数、记录。依次测量C3~6双侧上、下关节突关节面及C7双侧上关节突关节面各参数并记录。所有参数的测量、读数及记录均由3名骨科医生独立完成,并由一位骨科高职医师审核。

图 1 操作主界面 Figure 1 Main operating interface

a:横径b:矢状径c:外斜径 a:Transverse diameter b:Sagittal diameter c:Oblique diameter 图 2 C3左侧下关节突关节面测量 Figure 2 Measurement of left side of C3 zygapophyseal joints
1.4 统计学处理

采用SPSS 19.0软件对数据进行统计学分析,数据均采用x±s表示,同一关节突关节左、右两侧测量值之间的比较采用配对t检验,男、女间测量值的比较采用独立样本t检验。以P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果

3名测量者的测量数据具有较高的一致性。成年人下颈椎同一关节突关节左右两侧横径、矢状径及外斜径的测量值之间差异无统计学意义(P > 0.05,表 1)。男性下颈椎不同关节突关节面的矢状径为11~13 mm,外斜径为11~12 mm;女性矢状径为10~12 mm,外斜径为10~11 mm,男性下颈椎关节突关节明显大于女性,差异有统计学意义(P < 0.05,表 2)。

表 1 3名观察者测量的成人下颈椎关节突关节解剖参数 Table 1 Measurement of zygapophyseal joints of lower cervical spine in adults by 3 observers

表 2 成年男性和女性下颈椎关节突关节解剖参数比较 Table 2 Comparison of zygapophyseal joints of lower cervical spine between male and female adults
3 讨论

颈椎的侧块位于椎体的后外侧,椎弓根和椎弓的结合部,左右各一。相邻节段的上下关节突构成小关节,并将侧块连接在一起形成一个骨性柱状体[1]。关节突关节参与椎间孔及椎管的组成,位于椎动脉及各重要神经血管通路的外后方。关节突关节内前缘与椎动脉邻近,交感神经在椎动脉的周围形成神经环和神经襻。神经根从侧块前方通过,它是侧块周围的重要结构之一,从侧块后方中点到神经根的平均距离为5.6 mm[2]。双侧的小关节和侧块同前方的椎体及椎间盘一起构成颈椎的椎间关节并形成3个相互平行的骨性圆柱,这种结构形成了颈椎稳定的基本框架[1]。颈椎小关节的完整对维持颈椎的稳定性有很大的作用。Zdeblick等[6]观察了人体颈椎标本在轴向负荷下的伸屈和旋转运动,发现小关节被切除50%后其抗扭力能力明显降低。在伸屈运动中,有关颈部的应力变化,在完整标本、椎板切除的标本和25%小关节切除的标本间无显著差异,而在小关节切除50%的标本上应力增加了2.5%,在切除75%和100%的标本上则增加了25.0%。Callahan等[7]的研究证实,椎板切除破坏了颈椎的稳定性,而侧后方小关节融合可使椎板切除后的颈椎重新获得稳定并防止进行性畸变的发生。Johnson等[8]通过影像学资料发现,下颈椎屈曲型损伤经前路钢板固定的患者中内固定失效率达13%,其中75%合并双侧小关节损伤。作者推测小关节损伤可能对前路钢板固定有一定的影响,单侧或双侧小关节骨折造成剪切力增大,进而引起内固定失效,而完整的小关节可对抗平移力。Oberkircher等[9]对15例尸体标本进行了生物力学研究,他们将标本分为3组,第1组为关节突关节软组织损伤,第2组为单侧关节突关节骨折,第3组为双侧关节突关节骨折脱位。标本均行前路单间隙植骨、钢板固定。结果表明,第1组和第3组所承受的最大负荷之间具有显著差异;双侧关节突关节完整者前路钢板可提供更高的力学稳定性;而双侧关节突关节完全破坏者,单纯前路钢板固定不能提供足够的稳定性。

最常用的颈椎侧块螺钉置入技术是Roy-Camille技术、Magerl技术以及Anderson技术,置钉过程中神经根、椎动脉、关节突关节甚至脊髓都有可能受到损伤[10-11]。因此,熟悉关节突关节的解剖结构及其参数,对术中侧块螺钉的长度选择及进钉方向具有重要的参考意义。本研究提出下颈椎侧块外斜径概念,同时将侧块外斜径、矢状径与临床侧块螺钉置入相结合,以Magerl技术置入侧块螺钉为例,螺钉进钉点在侧块中点内2 mm,向上倾斜30°~40°,与关节突关节平行,向外倾斜25°,故Magerl技术置入的侧块螺钉长度将大于侧块矢状径及外斜径约2 mm。比较Roy-Camille技术和Magerl技术,前者较易损伤关节面,后者较易损伤神经根,笔者仍更倾向于Magerl法,因为Magerl技术置入将螺钉平行于关节突关节面,可以更好地减少血管神经的损伤。正确的进针点在侧块四边形中心点偏内1 mm,充分显露后易于辨认,矢状面上椎动脉在椎板关节突结合部凹陷之前,置钉过程中损伤椎动脉的风险进一步降低。笔者认为,无论选择哪种侧块螺钉置入技术,都需要充分了解颈椎侧块三维解剖结构,熟练掌握操作方法,这样才能提高侧块螺钉置钉成功率。

PACS是应用在医院影像科室的系统,主要的任务就是把日常产生的各种医学影像(MRI、CT、超声、各种X线机、各种红外仪、显微仪等设备产生的图像),通过各种接口(模拟、DICOM、网络),以数字化的方式海量保存起来,当需要的时候在一定的授权下能够很快调回使用,同时增加一些辅助诊断管理功能[12-13]。PACS图像界面有4个窗口,分别为轴位、矢状位、冠状位以及重建图像(图 1),通过拖动矢状位和冠状位的标记线,即可呈现特定位置的轴位图像,以此显示所要测量的关节突关节面;然后在冠状位图像上选定关节突关节面的各个径向,其测量值即同时显示。整个过程非常便捷,而且相对较准确。本研究通过PACS测得成年男性下颈椎关节突关节大于女性,男性的矢状径为11~13 mm,外斜径为11~12 mm。由于侧块的相应径向与上下关节突关节的均值相近,而且鉴于自侧块腹侧骨皮质至神经根的距离为1.2~2.3 mm[14],故成年男性下颈椎侧块螺钉按Magerl或Anderson技术[11]置入时长度选择12~14 mm是安全的。女性下颈椎关节突关节矢状径为10~12 mm,外斜径为10~11 mm,故成年女性下颈椎侧块螺钉长度可选择12 mm。Ebraheim等[14]通过解剖学研究认为,在C3~6水平,使用Roy-Camille技术时螺钉长度14~15 mm是安全的,使用Magerl技术时螺钉长度15~16 mm是安全的;在C7水平时应使用短一些的螺钉。虽然解剖测量在客观指标测量方面具有更好的准确性,但使用PACS可以直观并任意调整侧块位置,将侧块螺钉钉道直观展现在测量者面前,其测量准确性更贴近临床。侧块解剖学参数测量为临床侧块螺钉安全置入提供极大依据,采用PACS,术前可以很好地规划侧块螺钉的长度,为脊柱外科手术提供安全保障。

本研究仍然存在一些不足,局限之处包括且可能不限于以下几点。① 主观性较大,测量部位的选择、角度的确定、径线的标定等均需要测量者主观判断,容易造成误差;② 样本量较小,研究对象仅63例;③ 研究对象均来自辽沈地区,未来多中心、多地区的研究可能更具有可靠性;④ 受试者身高与椎体大小应该具有相关性,而本研究并未对此因素做校正,故会造成测量数据的离散较大,但这并不影响本研究结果对置钉的参考作用。

总之,由于关节突关节在颈椎外科中的重要作用,对其解剖参数的认识也同样具有重要的意义。本研究采用PACS对关节突关节解剖参数进行测量,对颈椎后路融合手术中侧块螺钉长度的选择有重要参考意义。未来多中心、多地区、大样本的研究可望为关节突关节参数提供更为详实的数据资料。

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