经偏斜的椎弓根通道进行上位椎间盘刮除的解剖学研究

吴胜林 徐德鑫 翟成磊

. 论著 Original article .

经偏斜的椎弓根通道进行上位椎间盘刮除的解剖学研究

吴胜林 徐德鑫 翟成磊

目的探讨经偏斜的椎弓根该通道行椎间盘髓核摘除的可行性。方法选取 6 具成人尸体脊柱标本，取 T10以下 8 个节段建立达上位椎间盘的椎弓根通道，描记可刮除的椎间盘范围并进行图像处理，计算每个椎间盘被刮除的面积占该节段椎间盘总面积的比值，再分别计算前、后部椎间盘被刮除的面积各占前部及后部的比值。结果可刮除面积占总面积的百分比从 T10～11到 L4～5依次为 ( 16.96±0.54 ) %、( 21.67± 0.26 ) %、( 21.52±1.13 ) %、( 21.96±0.87 ) %、( 22.64±1.04 ) %、( 26.51±1.02 ) %、( 33.87±1.32 ) %，趋势为逐渐递增，到 L5～S1又明显减低，为 ( 24.28±1.24 ) %。前、后可刮除面积占前、后总面积百分比的分析结果为：T10～11前方比值 ( 15.40±1.62 ) %，后方比值 ( 24.57±0.60 ) %；T11～12前方比值 ( 20.75±0.86 ) %，后方比值 ( 23.96±1.18 ) %；T12～L1前方比值 ( 17.77±1.36 ) %，后方比值 ( 24.33±1.08 ) %；L1～2前方比值 ( 20.22± 1.42 ) %，后方比值 ( 25.06±1.22 ) %；L2～3前方比值 ( 21.55±0.25 ) %，后方比值 ( 22.26±0.85 ) %，后方比值均大于前方比值，但差异无统计学意义 ( P＞0.05 )。结论经偏斜的椎弓根通道到达上位椎间盘，行 T10～11到L4～5节段椎间盘髓核摘除，具有可操作性，其中 L4～5间隙在该椎弓根通道下摘除髓核的可操作性最大。

椎间盘；刮除术；解剖学；尸体解剖

随着人类寿命的延长，老龄人口逐渐增多，以及交通运输业的发展，工程项目增加，交通事故及工业外伤不断增加，胸腰椎椎间盘退变性突出以及外伤性突出病例不断增加，须手术解除椎间盘对神经根、硬膜以及脊髓的压迫，并给予融合固定。我们研究经偏斜的椎弓根通道达上位椎间盘的可能性，描计达上位椎间盘的范围，以及该椎弓根通道方向的变化与达上位椎间盘的区域间的关系，探讨经该通道行椎间盘髓核摘除的可行性。

材料与方法

一、实验标本

采用 40% 甲醛浸泡的成人尸体脊柱 ( 胸、腰椎，骶骨 ) 标本 6 具 ( 由吉林大学基础医学院解剖教研室提供 )，其中男 4 具，女 2 具，并通过肉眼及DR 摄片排除胸腰椎各阶段的脊柱系统疾病，根据骨质疏松及肌肉韧带情况，推算出年龄区间为 35～50 岁。每具标本均去除肌肉组织，保留椎骨、椎间盘、前后纵韧带、棘间韧带、小关节及关节囊，建立椎弓根通道。由于上胸椎间盘高度及椎弓根直径的限制，我们仅研究 T10椎体以下的 8 个节段。

二、椎弓根通道的建立

1. 通道入点描述[1-6]：应用直径 5.0 改锥直视下建立椎弓根通道，避免从椎弓根周围骨质穿出，所有入点均较椎弓根螺钉入点偏下偏外，该角度能保证通道方向为上位椎间盘中心附近，避免发生损伤神经根及进入椎管的可能。具体入点描述如下( 表 1 )。

表1 椎弓根通道入点描述Tab.1 Description of the starting points of the pedicle channel

2. 通道倾斜角度：通道建立后，于通道内留置克氏针，标本行正侧位 DR 片检查 ( 图 1 )。侧位数字影像图片，应用 AutoCAD 2009 软件测量每个椎弓根通道与相应椎间隙平面的夹角，得出 6 具标本左右两侧共 12 组数据，记录如下 ( 图 2，表 2 )。

表2 通道与椎间隙水平面的夹角 ( ° )Tab.2 The included angle between the channel and the intervertebral level ( ° )

我们将实验标本行 CT 扫描 ( 图 3 )，在椎间盘中点的横断面观察通道的外展角度，了解到在椎弓根侧壁允许的范围内，T10椎体以下的 8 个节段具有较高的可操作性。

三、研究方法

1. 椎间盘描计：通过建立的椎弓根通道，应用不同角度的刮勺，刮除上位椎间盘的髓核，刮除后，平行椎间盘中心横断标本，显露椎间盘，应用亚甲基蓝染色被刮除的区域，数码相机平行于该椎间盘平面拍摄数码照片 ( 分辨率 2592×1552 ) ( 图 4 )。

2. 面积比值计算：经建立的椎弓根通道，达上位椎间盘的区域，由于个体差异，单纯计算面积无可比性，因此我们应用开源软件 ImageJ 计算数码照片中每个椎间盘被刮除的面积占该节段椎间盘总面积的比值，并根据 Denis[7]提出的三柱分类，将椎间盘按前、后部等分为 2 份，再分别计算前、后部椎间盘被刮除的面积各占前部及后部的比值，从而了解 T10椎体以下各节段刮除的椎间盘区域的分布规律。ImageJ 可将数码图片生成 3 种不同色差 ( Blue，Green，Red )，由于我们用亚甲基蓝染色，因此选择色差最大的红色作为研究对象。图中黄色线区域为待计算区域，红色区域为经过亚甲基蓝染色的被刮除椎间盘区域 ( 图 5～7 )。

图1 L3通道建立图 2 通道留置克氏针，侧位 DR 数字影像图 3 标本 CT 扫描 ( 横断面 )图 4 刮除髓核后，横断标本，亚甲基蓝染色 ( 上面观 )图 5 ImageJ 软件界面图 6 椎间盘前部面积计算区域图 7 椎间盘后部面积计算区域Fig.1 Establishment of L3pedicle channelFig.2 A kirschner wire was placed in the channel, and the lateral digital radiography ( DR ) was shownFig.3 CT scan of the specimen ( the transverse section )Fig.4 A cross-sectional specimen after the discectomy with methylene blue staining ( the norma superor )Fig.5 ImageJ software interfaceFig.6 Range of the front area of the discFig.7 Range of the rear area of the disc

结 果

应用 ImageJ 计算出 T10椎体以下 8 个节段椎间盘区域比值数据 ( 表 3 )。

表3 描计区域面积百分比 ( %，x-±s )Tab.3 Percentage of the calculated area ( %, x-±s )

讨 论

一、刮除面积占总面积比值的趋势

通过对上述区域分布规律的分析，可以看出可刮除面积占总面积比值的趋势为从 T10～11到 L4～5逐渐递增，到 L5～S1又明显减低，说明从下胸椎到腰椎，通过该通道所达到上位椎间盘的区域逐渐扩大( L5～S1除外 ) ，前、后可刮除面积占前、后总面积比值的分析结果为：从 T10～11到 L2～3后方比值大于前方比值，说明在这些节段通过该通道更容易刮除后方椎间盘；从 L3～4到 L5～S1后方比值小于前方比值，但 L3～4后方比值纵向变化小，而 L4～5后方比值增大明显，说明该节段后方具有更大操作空间，L5～S1后方比值明显减小，考虑与腰骶角度有关。

二、L5～S1角度对手术操作的影响

1. L5～S1角度问题：L5～S1的前后比值差别很大，总比值也较其它节段变化大，我们考虑与腰骶角度有关。该通道的方向从外下斜向内上，实验中标本无肌肉及软组织遮挡，通道角度已经受骶骨遮挡很难掌握，因此我们考虑实际手术中该节段的可操作性较小。

2. 经该通道椎体间植骨融合可能性：通过对每个椎间盘被刮除的面积占该节段椎间盘总面积比值的分析，我们发现比值范围为 16.96%～33.87%，从 T10～11到 L4～5逐渐递增，到 L5～S1又明显减低，比值最大的为 L4～5节段，为 33.87%，约占椎间盘的1 / 3，该植骨面积能否融合确实有待进一步生物力学实验明确。

3. 椎弓根通道方向变化与达上位椎间盘区域的关系：我们于通道内留置克氏针，根据标本的侧位DR 片，测量每个椎弓根通道与相应椎间隙平面的夹角，了解到在椎弓根上下径允许的情况下，角度越大，通道纵轴越长，越容易刮除后方的椎间盘，其中 L4～5间隙的总比值为 ( 33.87±1.32 ) %，前方比值( 34.29±1.23 ) %，后方比值 ( 32.86±1.41 ) %，均为最大，说明 L4～5间隙在该椎弓根通道下摘除髓核的可操作性最大。同时结合 CT 扫描结果，在椎间盘中点的横断面观察通道的外展角度，横向外展角越大，相应椎间盘后方刮除范围越大，但相对总体刮除面积会缩小，例如 L4～5间隙。

总之，该区域椎弓根通道的分布规律，与下胸椎及腰椎的解剖学特点密切相关[8-11]，T10～L4椎弓根宽度从上到下总体表现为逐步增加的趋势，同时 T10～L4横向角从上到下总体表现为逐步增加的趋势，因此建立通道的横向外展角越大，越容易刮除后方椎间盘；T10～L4椎弓根高度变化不明显，导致通道纵轴高度变化不大，因此椎间盘后方刮除的比值在纵向上变化不大；而矢状面角度变化规律不明显。

三、统计学误差与纠正

1. 图像区域误差：在应用 ImageJ 软件进行面积比值计算时，需要手工选取待计算区域，这样不可避免会出现一定的误差，我们将每一张照片的同一个区域经过 3 次选定，分别计算出面积比后取平均值记录为实验数据，以减小误差。

2. 临界值的设定：ImageJ 软件在进行像素对比分析时，需要调整 adjust-Threshold 临界值，不同临界值计算出的面积比值不同，因此我们设定临界值位于 75～122 区间，在该区间内将区域图像的像素对比差别调整到最大，这样可最大程度的避免误差的产生。

3. 性别误差：我们在试验中未将不同性别标本各项数据区分开，主要考虑针对每一具标本，我们计算的为每个椎间盘被刮除的面积占该节段椎间盘面积的比值，这样的数据更具有真实性。后续的实验我们会增加样本量，并将不同性别的数据进行比较分析。

本研究结果提示：经偏斜的椎弓根通道达上位椎间盘，行 T10～11到 L4～5节段椎间盘髓核的摘除具有可操作性，其中 L4～5间隙在该椎弓根通道下摘除髓核的可操作性最大。经该通道椎体间植骨融合的可行性有待进一步生物力学实验明确。

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( 本文编辑：王萌 李贵存 )

An anatomical study of the upper lumbar discectomy through the deflective pedicle channel

WU Sheng-lin,XU De-xin, ZHAI Cheng-lei. Orthopedic Department, the fourth Hospital of Jilin University, Changchun, Jilin, 130011, PRC

ObjectiveTo describe the range of the upper intervertebral disc through the defective pedicle channel and to explore the feasibility of discectomy through the channel.MethodsSix adult spinal specimens were taken from cadavers and the pedicle channel reaching the upper intervertebral disc was made in 8 segments below the 10th thoracic vertebra. Image processing was performed for the range of the disc which was striken off. The ratio of the scraped area and the total area of the segment was calculated, and also the ratio of the scraped area and the total area of the front part and the rear part.ResultsThe ratio of the scraped area and the total area was gradually increased from T10-11to L4-5and signifcantly reduced in L5-S1, which was ( 16.96±0.54 ) %, ( 21.67±0.26 ) %, ( 21.52±1.13 ) %, ( 21.96±0.87 ) %, ( 22.64±1.04 ) %, ( 26.51±1.02 ) %, ( 33.87±1.32 ) % and ( 24.28±1.24 ) % respectively. The ratios of the scraped area and the total area of the front part and the rear part in T10-11were ( 15.40±1.62 ) % and ( 24.57±0.60 ) %, which were ( 20.75±0.86 ) % and ( 23.96±1.18 ) %, ( 17.77±1.36 ) % and ( 24.33±1.08 ) %, ( 20.22±1.42 ) % and ( 25.06±1.22 ) %, ( 21.55±0.25 ) % and ( 22.26±0.85 ) % in T11-12, T12-L1, L1-2and L2-3respectively. The ratio of the rear part was greater than that of the front part from T10-11to L2-3. ConclusionsThe discectomy from T10-11to L4-5can be performed through the defective pedicle channel reaching the upper intervertebral disc, and the most satisfactory results can be found in the intervertebral space of L4-5.

Intervertebral disc; Curettage; Anatomy; Autopsy

10.3969/j.issn.2095-252X.2014.11.012

R681.5, R687.3

吉林省科技厅登记成果项目 ( 2013084 )

130011 长春，吉林大学第四医院骨科

徐德鑫，Email: 22291849@qq.com

2013-05-13 )