MSCT多种测量方法在上颈椎椎弓根测量中的应用价值

梁卡丽，戴贵东

（1.泸州医学院附属中医医院放射科，四川 泸州 646000；2.泸州医学院附属医院放射科，四川 泸州 646000）

MSCT多种测量方法在上颈椎椎弓根测量中的应用价值

梁卡丽1，戴贵东2

（1.泸州医学院附属中医医院放射科，四川 泸州 646000；2.泸州医学院附属医院放射科，四川 泸州 646000）

目的：探讨MSCT不同测量方法在上颈椎椎弓根测量中的应用价值。方法：选择51例怀疑或确诊为上颈椎病变患者行颈部CT检查。通过MIP、MPR和VR等后处理方式分别显示椎体、椎弓根及周围的解剖结构。在MPR、MIP和VR图像上分别测量C2椎弓根宽度（PW），椎弓根的长度（PL），椎弓根高度（PH），头倾角（PSA）和内倾角（PMA）。由1名主管技师独立对3种方法测量的数值差异、可操作性及显示能力进行比较分析。结果：MPR、MIP和VR 3种方式均能很好地显示椎体、椎弓根及周围的解剖结构和彼此的空间位置关系。MPR、MIP和VR 3种方法测定的C2椎弓根数据是：①MPR：PW（右/左）为（5.43±1.62）mm/（5.43±1.53）mm，PL（右/左）为（25.66±3.79）mm/（26.57±3.76）mm，PH（右/左）为（9.18±2.20）mm/（9.08±2.34）mm，PSA（右/左）为（31.79°±9.57°）/（32.13°±9.96°），PMA（右/左）为（31.14°±10.22°）/（32.69°±10.57°）。②MIP：PW（右/左）为（6.04±1.62）mm/（6.11±1.66）mm，PL（右/左）为（28.59±3.76）mm/（28.95±3.79）mm，PH（右/左）为（9.52±2.13）mm/（9.19±2.10）mm，PSA（右/左）为（28.73°±11.00°）/（29.88°±2.82°），PMA（右/左）为（35.78°±11.84°）/（35.68°±12.30°）。③VR：PW（右/左）为（6.82±1.75）mm/（6.52±1.92）mm，PL（右/左）为（28.28±3.93）mm/（28.40±3.76）mm，PH（右/左）为（9.64±1.73）mm/（9.33±2.13）mm，PSA（右/左）为（31.82°±8.81°）/（29.12°±2.33°），PMA（右/左）为（34.00°±11.28°）/（36.43°±11.90°）。左右椎弓根数据间差异均无统计学意义。3种测量方法两两之间行配对t检验，MPR与MIP在评价PL、PW和PMA（右）上差异均有统计学意义（均P＜0.05），MPR与VR在评价PL、PW和PSA（右）上差异均有统计学意义（均P＜0.05），MIP与VR在评价PW和PSA（右）上差异均有统计学意义（均P＜0.05）；其余数据差异无统计学意义（P＞0.05）。结论：MSCT 3种测量方法均可以用于上颈椎椎弓根数据的测量，为上颈椎后路内固定置钉提供参考，在实际工作中，可根据需要采用不同的测量方法。

枢椎；椎弓根；体层摄影术，X线计算机；图像处理，计算机辅助

颅底及上颈段解剖结构复杂且病变多样，一直 是外科手术的“盲区”。后路手术是目前治疗寰枢椎病变较理想的手术方法，但易损伤椎动脉［1］，因此术前对该解剖区域椎弓根钉道数据的掌握非常重要。近年来，随着MSCT的发展，其多种后处理方法已运用于椎弓根的观察和测量。本研究旨在探讨不同方法在观察和测量椎弓根中的差异，以寻求最佳的MSCT测量方法，指导临床手术。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2011年1月至2014年3月间泸州医学院附属医院怀疑或确诊为上颈椎疾病并行颈椎CT检查的患者51例，其中，男26例，女25例；年龄18～80岁，平均61岁。

1.2 仪器与方法 采用GE Lightspeed VCT机，扫描范围自Willis环层面至主动脉根部。扫描参数：管电压120 kV，自动管电流100～400 mA，层厚及层距均为0.625 mm，螺距0.984，球管旋转时间0.6 s/周。采用实时手动触发监视增强扫描，阈值达160 HU后手动触发预定的扫描程序获得动静脉期横断面图像，注射50～70 mL碘普罗胺（370 mgI/mL）注射液完毕后继续推注生理盐水30 mL冲管。

1.3 图像后处理和评价方法 将所有的图像数据传至AW 4.4工作站，通过MPR、MIP、VR等方式显示C2椎弓根形态及该区域解剖结构关系。将椎弓根宽度（PW）或椎弓根高度（PH）＜4 mm定义为椎弓根细小［2］，以评价椎弓根大小，指导临床手术。

MPR法：在Volume rendering应用程序中，运用剪切工具，在VR图像上行MPR（图1），确定平行于椎弓根、经过椎弓根中份及左右较对称的椎弓根横断面图像（图2）。并在该横断面图像测量：PW，椎弓根最窄处骨皮质间的距离；椎弓根长度（PL），椎弓根/侧块后缘与椎体前缘之间，方向与椎弓根走行一致的中轴线距离；内倾角（PMA），椎弓根长轴与椎体矢状面的夹角。在椎弓根横断面图像中，沿椎弓根长轴方向做椎弓根矢状位的MPR图像（层厚2 mm），范围稍宽于PW（图3）。选择经椎弓根中份的图像进行测量：PH，椎弓根/后弓最窄处骨皮质间的距离；头倾角（PSA），椎弓根长轴线与椎体水平面的夹角（图4）。

VR法：利用VR的自由剪切工具，选择Anterior cut，与椎弓根横断面图像同步显示VR图像，测量PW、PL、PMA（图5）。在VR后前位左右旋转45°～55°，确定椎弓根矢状位的VR图像，测量PH、PSA（图 6）。

MIP法：在椎弓根横断面图像中，增加层厚，产生MIP图像（层厚稍大于高度PH），测量PW、PL、PMA（图7）。在Volume rendering应用程序中，运用自由显示工具，在矢状位图像上旋转45°～55°，得到椎弓根矢状面MIP图像（层厚稍大于PW），测量PH、PSA（图8）。

1.4 统计学方法 使用SPSS 19.0软件进行统计处理。对VR、MIP、MPR法测量的钉道数据以±s表示，差异性分析采用配对样本t检验，以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

51例共102侧椎弓根数据均成功获得较清晰的MPR、MIP和VR图像。3种方式均能很好显示椎体、椎弓根及周围的解剖结构。

2.1 MPR法测得的双侧钉道数据比较（表1） PH普遍大于PW。51例102侧数据中，17侧（16.7%）椎弓根细小，其中1例同时伴有PW和PH的细小，2例PH小于PW。左右椎弓根钉道数据间差异均无统计学意义（均P＞0.05）。

2.2 C2段VR、MIP和MPR法测量的钉道数据比较（表2） MPR与MIP在评价PL、PW和PMA（右）上，差异均有统计学意义（均P＜0.05）；MPR与VR在评价PL、PW和PSA（右）上，差异均有统计学意义（均P＜0.05），MIP与VR在评价PW和PSA（右）上，差异均有统计学意义（均P＜0.05）。其余数据差异均无统计学意义（均P＞0.05）。

3 讨论

表1 VR，MIP和MPR测得的C2段左、右侧钉道数据（±s）

表1 VR，MIP和MPR测得的C2段左、右侧钉道数据（±s）

注：PL为椎弓根长度；PW为椎弓根宽度；PH为椎弓根高度；PMA为椎弓根内倾角；PSA为椎弓根头倾角。

测量方法 侧别 PL（l/mm） PW（l/mm） PH（l/mm） PMA（°） PSA（°）MPR 右 25.66±3.79 5.43±1.62 9.18±2.20 31.14±10.22 31.79± 9.57左26.57±3.76 5.43±1.53 9.08±2.34 32.69±10.57 32.13± 9.96 MIP 右 28.59±3.76 6.04±1.62 9.52±2.13 35.78±11.84 28.73±11.00左28.95±3.79 6.11±1.66 9.19±2.10 35.68±12.30 29.88± 2.82 VR 右 28.28±3.93 6.82±1.75 9.64±1.73 34.00±11.28 31.82± 8.81左28.40±3.76 6.52±1.92 9.33±2.13 36.43±11.90 29.12± 2.33

椎弓根螺钉内固定技术由于其良好的生物学稳定性，被临床广泛运用。1994年Goel等开始应用的寰枢椎椎弓根螺钉技术及融合技术已广泛应用于上颈椎畸形、骨折、脱位等病变，是目前治疗寰枢椎病变较理想的手术方法［3］。但椎弓根螺钉易引起颈髓、C2神经根和椎动脉的损伤，风险较大［4］。枢椎结构变异较大，临床对枢椎椎弓根的解剖数据和影像数据的研究也各异。枢椎齿状突基底部较细，骨皮质较薄，故齿状突骨折常见，占椎体骨折的10%～15%［5］。此外，该部在发生和发育过程中畸形和变异较多，可致该区域失稳产生脊髓压迫症状。枢椎椎弓根短而粗，解剖上较薄弱，承受杠杆力作用较大，过度伸展或挤压时，可引起骨折。本研究中，枢椎椎弓根细小 17侧，占研究样本的16.7%，PSA约32°。枢椎横突孔发育变异还可导致下颈椎椎体环和C2椎动脉高跨的形成，内固定术中易损伤椎动脉，增加手术危险性。大量解剖学研究发现，椎动脉孔的解剖变异是影响椎弓根内固定螺钉置入的重要因素，主要与椎动脉孔的位置和形态等因素有一定的关系［6］。Yanni等［7］观察发现，大部分枢椎的椎动脉球部主要位于椎弓根的外下方，并认为螺钉置入是安全的。但椎动脉出现变异时，椎动脉球部与椎弓根的关系可能发生变化，椎动脉可能会对椎弓根造成比较严重的推挤，使得置钉变得困难。本研究通过MPR法对102侧枢椎椎弓根数据统计发现，8侧C2椎弓根细的PW或PH＜4 mm。而临床通常以C2PW或PH＜4 mm为标准来作为内固定置入术的解剖依据。本研究相比于Xu等［8］在50例干燥标本上测得的数据，PL、PMA大致相近，而PH、PSA偏大，PW偏小。刘家明等［9］以30例标本椎板后方滋养孔作为枢椎椎弓根螺钉进钉点，平均进钉长度为（24.71±1.35）mm，进钉的平均内倾角为（20.17±3.65）°，与本研究相比均偏小。两者的测量精确性还有待进一步研究证实。然而传统的标本测量方法，CT检查观察方式和角度多样，且为活体测量，对该区域的解剖测量更有优势［10］。

表2 C2段VR，MIP和MPR法测量的钉道数据比较

MSCT的各种测量方法已广泛应用于该区域解剖学研究和临床术前的评估［11-13］，但3种方法的差异性研究不多，笔者结合国内外研究的特点，总结出了规范化、可重复性的测量方法，并通过VR、MIP和MPR测量钉道数据。本研究发现，3种测量方法对5个钉道数据的比较，大部分差异有统计学意义。MPR法采用测量椎弓根中轴位的长度、宽度和高度，更能反映椎弓根的真实大小，与瞿东滨等［14］测量方法一致。MIP法由于将薄层数据叠加导致图像信息增加，椎弓根大小相应增加。VR获取的是椎弓根全部图像信息，反映椎弓根最宽处的距离，因而也会相应增加。对于PMA和PSA的测量差异，3种方法测得均值相近，大多差异无统计学意义，表明3种方法均可用于角度的测量。笔者发现，3种测量方法操作的难易程度及图像的直观显示程度差别较大。在测量中，MPR法要求首先确定椎弓根中轴层面，对测量者技术和经验有一定要求，同时当双侧椎弓根PSA差异较大时还需分开测量。此外，MPR图像层面薄，图像信息有限，操作者如果对椎体和椎弓根整体形态及椎弓根中轴层面把握不准都会导致测量难度、测量时间、测量误差的增加；MIP和VR测量对中心层面的把握要求不会很精确，只要VR或MIP图像显示的角度和层面包括整个椎弓根且没有相邻结构干扰即可。同时VR图像和MIP图像信息更加丰富，特别是对角度反映更加直观，操作更加有把握，因此测量相对简单快捷。但本研究尚未将其具体量化统计，对3种测量方法在操作难易程度和直观显示程度的具体量化指标将在下一步研究中进行。

上颈椎椎弓根结构复杂多变，MSCT多种后处理方法均可用于椎弓根数据的测量，为临床手术提供参考。VR、MIP、MPR方法测量的上颈椎C2椎弓根钉道数据数值大小、操作难易度及图像直观度均有一定差异，在工作中可根据实际需要采用相应的方法。

图1 在VR图像上做椎弓根走行的MPR示意图：得到椎弓根横断图 图2 椎弓根横断面示意图：双侧图像均位于椎弓根中轴层面，测量PL、PW、PMA 图3 椎弓根中轴横断面做平行于椎弓根走行的MPR图像，可得到椎弓根矢状位图像 图4 椎弓根矢状面示意图；选取椎弓根中轴层面测量椎弓根数据：PH和PSA 图5～8 VR和MIP法测量的PL、PW、PMA、PH和PSA（PL：椎弓根长度；PW：椎弓根宽度；PMA：内倾角；PH：椎弓根高度：PSA：头倾角）

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Application value of MSCT different measuring methods in the measurement of cervical vertebral pedicle

LIANG Kali,DAI Guidong.Department of Radiology，Affiliated Hospital of TCM of Luzhou Medical University，Luzhou，646000，China.

Objective：To explore the application value of multi-slice CT（MSCT）different measuring methods in the measurement of C2cervical vertebral pedicle.Methods：51 patients suspected or confirmed upper cervical disease were collected and performed cervical CTA examination，all the primary data.Multi-planar reformation（MPR），maximum intensity projection（MIP）and volume render（VR）were used to show the structure of vertebra，vertebrae pedicle，the relationship between the cervical vertebra and adjacent structure.Measure the pedicle data of C2in MPR，MIP and VR images，including pedicle width（PW），pedicle length （PL），pedicle height（PH），pedicle superior angle （PSA），pedicle median angle （PMA）.Comparative analysis about the data difference，the operability and the display ability of post-processing image were accomplished by one technician in charge independently.Pair sample t-test statistical analysis was used for the difference of two sides and the consistency of C2data of three methods.Results：MPR，MIP and VR could show the anatomy structure and nearby space relationship of cervical pedicle vertebral.The records of pedicle were as follow：（1）MPR：C2-PW（R/L）（5.43±1.62）mm/（5.43±1.53）mm，C2-PL（R/L）（25.66±3.79）mm/（26.57±3.76）mm，C2-PH（R/L）（9.18±2.20）mm/（9.08±2.34）mm，C2-PSA（R/L）（31.79°±9.57°）/（32.13°±9.96°），C2-PMA（R/L）（31.14°±10.22°）/（32.69°±10.57°）.（2）MIP：C2-PW（R/L）（6.04±1.62）mm/（6.11±1.66）mm，C2-PL（R/L）（28.59± 3.76）mm/（28.95±3.79）mm，C2-PH（R/L）（9.52±2.13）mm/（9.19±2.10）mm，C2-PSA（R/L）（28.73°±11.00°）/（29.88°± 2.82°），C2-PMA（R/L）（35.78°±11.84°）/（35.68°±12.30°）。（3）VR：C2-PW（R/L）（6.82±1.75）mm/（6.52±1.92）mm，C2-PL（R/L）（28.28±3.93）mm/（28.40±3.76）mm，C2-PH（R/L）（9.64±1.73）mm/（9.33±2.13）mm，C2-PSA（R/L）（31.82°±8.81°）/（29.12°± 2.33°），C2-PMA（R/L）（34.00°±11.28°）/（36.43°±11.90°）.With pair sample t-test statistical analysis，there was no significant difference between the left and right pedicle.Most of data had significant deviation，which means there was significant difference between three methods.MPR and MIP had advantage in operability and display ability of post-processing image，compared with VR.Conclusion：Three methods which can be used for the measurement of cervical vertebral pedicle and an accurate reference for clinical screw placement，had provincial difference in pedicle data，operability and display ability of post-processing image.Different methods can be selected according to actual needs in clinic work.

Axis；Vertebral pedicle；Tomography，X-ray computed；Image processing，computer-assisted

2014-12-14）