颈椎术后钛网融合器内植骨融合的双源CT评价

王俊波，王文军，刘进才，肖文莲，晏怡果，吴晓东

(南华大学第一附属医院放射科1、脊柱外科2，湖南 衡阳 421001)

颈椎术后钛网融合器内植骨融合的双源CT评价

王俊波1，王文军2，刘进才1，肖文莲1，晏怡果2，吴晓东1

(南华大学第一附属医院放射科1、脊柱外科2，湖南 衡阳 421001)

目的 探讨颈椎钛网植骨融合术后植骨融合的双源CT表现及其应用价值。方法31例颈椎钛网植骨融合术患者，术后3～12个月行双源CT双能量扫描，利用单能谱成像及MPR后处理观察植骨的密度及其周围的骨小梁桥接。15例相同术式患者行普通螺旋CT扫描作为对照组。结果颈椎双源CT扫描图像明显优于普通螺旋CT，其金属伪影基本消除，植骨及钛网周围骨质结构显示清晰。植骨融合表现为植骨密度均匀并与邻近椎骨趋于一致，植骨间见连续骨小梁桥接或融为一体，椎体前、侧方出现穿过钛网孔的骨桥连接，椎体终板与植骨界面未出现间隙。结论双源CT单能谱成像能客观评价颈椎钛网融合器内植骨成活及融合状态，对植骨融合的观察具有重要价值。

颈椎；颈椎前路融合术；植骨；体层摄影术；X线计算机

颈椎前路减压钛网植骨融合术后对手术节段植骨融合状态的观察及判断十分重要。然而常规颈椎X线片，因为钛网的遮挡严重影响手术区域骨结构的观察，而普通CT扫描，因为钛网为金属材料，会产生大量的线束硬化伪影，严重影响CT的评价效果[1]。本文利用双源CT双能量扫描单能谱成像技术及多平面重组(Multi-planar reconstruction，MPR)对颈椎钛网融合器内植骨融合进行了观察，探讨双源CT评价颈椎钛网融合器内植骨融合的应用价值。

1 资料与方法

1.1 一般资料 收集2013-2014年在我院脊柱外科行颈前路椎体次/全切除减压+钛网植骨(自体椎骨碎骨植入)+钛板螺钉内固定手术患者46例，其中男性30例，女性16例，年龄35～73岁，平均(53.2±8.5)岁；病因颈椎病32例，颈椎外伤14例，其中手术节段单节段29例，双节段17例。所有病例术后3个月至1年内行CT扫描，其中31例行颈椎双源CT双能量扫描，15例行颈椎普通螺旋CT扫描。

1.2 双源CT扫描方法及图像后处理 31例双源CT扫描使用德国西门子256排双源CT机(SOMATOM Definition Flash)。首先进行双能量扫描模式。由头侧向足侧扫描颈椎，扫描参数：2个X线管电压分别为140 kV和80 kV，有效电流平均值分别为110 mAs和140 mAs。准直器宽度64 mm×0.6 mm，矩阵512×512，自动重组层厚0.6 mm，层间距0.5 mm，扫描螺距0.9，X线管旋转时间0.5 s/转。双能量CT扫描完成后，获得3组自动重组数据即80 kV、140 kV及2种能量的融合数据(相当于常规单能扫描)，将自动重组数据调入后处理软件Syngo Dual Energy中，利用单能谱成像程序Monoenergetic，选择不同的能谱值(KeV)进行去金属伪影处理。研究显示采用70 KeV能获得去除金属内固定伪影的最佳图像质量[2]。本研究通过调整图像对比度浮动条，调节光子能量(能谱值)在60～80 KeV之间选取最佳去除金属伪影的图像。然后将保存的能谱图像装入同机的Inspace或3D后处理软件中直接进行重组处理，并采用MPR后处理技术多平面观察。骨窗窗宽1 500 HU，窗位450 HU。横断面、矢状面及冠状面各连续层面分别观察术区植骨的骨质密度、植骨之间的骨小梁桥接、植骨与上下邻近椎骨的骨小梁桥接、植骨穿过钛网与周围椎骨骨小梁桥接。

1.3 普通螺旋CT扫描方法及图像后处理 15例颈椎术后普通螺旋CT扫描，扫描参数：130 kV，150 mA，均采取层厚和层距相等进行扫描，设置层厚和层距分别为1 mm、2 mm、3 mm各5例，重组间隔分别对应为1 mm、2 mm、3 mm。分别观察横断面，矢状面及冠状面重组图像。骨窗窗宽1 500 HU，窗位450 HU，着重观察术区植骨的骨质密度、植骨周围的骨小梁桥接受伪影干扰的程度。

2 结果

31例颈椎双源CT扫描横断面、冠状面及矢状面重组图像均显示金属伪影基本消除，均能清楚显示植骨内部骨质结构、钛网孔及钛网边缘骨质结构(图1)。其中28例患者颈椎手术植骨呈完全性骨融合状态，表现为：①术区植骨密度均匀，与邻近椎骨基本一致；②所有扫描层面上均存在连续性骨小梁，即各植骨之间有骨小梁桥接或融为一体；植骨与上下及侧方邻近椎骨界面有骨小梁桥接；植骨与钛网孔界面有骨小梁穿过与周围椎骨桥接。3例患者呈不完全性骨融合状态，表现为：①患者部分植骨骨质密度明显增高，高于邻近正常椎骨；②植骨区域存在不连续性骨小粱，周围伴有线样裂隙；③手术植骨区域有植骨骨折不愈合征象，边缘可见高密度硬化影。对照组15例普通螺旋CT扫描图像出现不同程度的金属伪影(图2)，对术区植骨及周围骨质的评价造成明显影响(表1)。

图1 双源CT双能量扫描，采用单能谱成像技术进行重组

图2 普通螺旋CT扫描

表1 颈椎普通螺旋CT扫描图像伪影情况表

3 讨论

植骨融合可维持减压节段椎间高度并获得长期稳定，为受压神经或神经根的恢复创造条件。因此，为了评估临床疗效，对手术节段的植骨融合状态的观察及判断十分重要[3]。

本研究31例患者采用双能量CT扫描单能谱成像技术处理后，利用MPR重组分别对手术节段连续层面观察横断面、矢状面及冠状面，结果表明获得了高质量的CT图像，伪影绝大部分消除，能清楚显示植骨内部骨质结构、钛网孔及钛网边缘骨质结构及骨小梁桥接。没有一例因为伪影干扰而无法观察植骨、钛网及其邻近椎骨结构的情况。这与国内学者周长圣等[2]关于双源CT去除金属伪影的研究结论相似。

本研究28例双源CT显示植骨完全融合表现为两个方面，一是移植骨密度；二是移植骨与周围椎骨的骨小梁桥接。对术后植骨密度的观察，可以了解植骨是否成活，而移植骨成活是融合的前提与基础，付索超等[4]研究结果显示植骨术后成骨反应为逐渐增强再逐渐恢复到与宿主骨床代谢相接近。本研究28例植骨完全融合者为术后3～12个月行双源CT扫描，移植骨密度均匀并与邻近椎骨趋于一致，表明植骨成活，无死骨存在。而对于植骨的骨小梁桥接则是植骨融合的客观表现，骨小梁桥接的清晰显示也正是双源CT在颈椎融合术后随访的优势所在。

本研究3例双源CT植骨不完全融合者表现为部分植骨骨质密度明显增高，并伴有透亮区，植骨下沉，终板与植骨界面吸收并出现线样裂隙，内固定移位、松动或断裂等不稳定的表现。部分移植骨密度增高，提示该移植骨缺乏血供，代谢减少或停止。如骨折线长期存在，并出现边缘硬化表现，即为移植骨延迟愈合或不愈合。严重者移植骨中出现死骨及微小假关节。

植骨融合状态的观察及判断主要依赖于影像学检查，以前多采用颈椎静态及过伸过屈位X线片，依据植骨间隙的骨小梁桥接及相对活动对植骨融合及程度进行评价[5]，如将融合节段相邻棘突活动度＜1 mm，融合节段≤2°的成角活动，位移＜1 mm作为融合标准[6]间接判断植骨是否融合。这种方法在颈椎术后评价植骨融合的随访中发挥了重要作用，但其评价准确性远不如CT，CT图像可明确证实钛网内骨小梁通过融合界面，同时可对钛网内骨质进行定量研究，其敏感性明显高于普通X线片。有研究证实多层螺旋CT能够有效评价脊椎融合术后植骨的成骨表现[7]。本研究结果表明，对照组15例颈椎普通螺旋CT扫描图像层厚、层间距越小，术区图像显示越清楚，术区金属伪影越少。层厚、层距3 mm的扫描及重组图像存在大量伪影，均无法对植骨及钛网周围的骨质进行有效评价。层厚、层距1 mm的扫描图像，重组间隔1 mm，基本满足对植骨及周围骨质结构的观察，但因为金属伪影干扰，仍然难以准确判断是否有穿过钛网孔的骨小梁桥接。研究显示缩小重建间隔，可以降低部分容积效应[8]，从而明显改善MRP后处理的CT图像质量。因此在颈椎术后复查中，可尝试使用扫描层厚、层距1 mm，重建间隔取0.5 mm或0.25 mm进行矢状面及冠状面的MRP重建。

国内学者周长圣等[2]的研究结论表明双源CT单能谱成像技术能有效消除伪影，改善了金属固定术后CT检查的影像质量。通过能谱纯化技术，减少重复的低能量，更好地分离组织，同时有效降低图像噪声；然后通过双能后处理软件Monoenergetic的重组技术，选择不同的能谱对金属成像。这样，金属固定物产生的低能伪影得以去除，从而得到高质量的图像[9]。

总之，双源CT双能量扫描及单能谱成像技术在颈椎钛网融合术后随访中，对融合器内植骨融合的评价具有重要的价值。它能将颈椎钛网的金属伪影基本去除，使得三维重组后的图像实现了真正意义上的各向同性，经过计算机软件重组产生的直观、高质量，多方位及多角度的三维图像，弥补了X线和常规螺旋CT存在线束硬化伪影的不足，能更清晰地显示植骨及其与周围结构的关系，能客观评价植骨成活状态及融合情况，有助于对颈椎融合术后的疗效评价，为术后评估颈椎重建的稳定性提供了客观的标准，值得临床推广。但双源CT检查费用较高，不宜常规在随访中使用，可选择出现钛网沉陷或颈椎序列不稳定的患者进行扫描，以明确植骨融合的详细情况。此外植骨融合的双源CT评价，如能结合手术患者相应的临床症状进行分析将更有意义，这有待进一步研究。

[1]Mobbs RJ,Rao P,Chandran NK.Anterior cervical discectomy and fusion:analysis of surgical outcome with and without plating[J]. Journal of Clinical Neuroscience,2007,14(7):639-642.

[2]周长圣,郑 玲,张龙江,等.双源CT单能谱成像技术在骨折金属固定术后的应用[J].中华放射学杂志,2011,45(2):124-127.

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Evaluation of bone graft fusion in anterior cervical titanium mesh cage by dual source CT.

WANG Jun-bo1, WANG Wen-jun2,LIU Jin-cai1,XIAO Wen-lian1,YAN Yi-guo2,WU Xiao-dong1.Department of Radiology1, Department of Spine Surgery2,the First Affiliated Hospital of University of South China,Hengyang 421001,Hunan, CHINA

ObjectiveTo explore dual source CT findings and its application value of bone graft fusion after anterior cervical fusion with titanium mesh cage.MethodsThirty-one patients were scanned by dual source CT 3～12 months after anterior cervical fusion with titanium mesh cage and bone graft fusion.The monoenergetic software and multi-planar reconstruction were used to post-process to observe bone grafts density and trabecular bone around bridging.Fifteen patients of the same surgical approach served as control group were scanned by general multi-slice CT.ResultsThe cervical monoenergetic imaging of dual source CT was superior to imaging of general multi-slice CT.Metal artifacts in monoenergetic imaging of dual source CT disappeared,and the osseous structures of bone grafts and those around titanium mesh were clearly displayed.Bone graft fusion appeared as bone grafts uniform density and to be same density gradually with adjacent vertebrae.The trabecular bone around bridging was displayed between bone grafts or they had merged into one.Bone bridge through titanium mesh was displayed at the front or side of vertebral body without spaces between bone grafts and cervical endplate.ConclusionMonoenergetic imaging of dual source CT can objectively reflect the survived and fusion state of bone grafts in cervical titanium mesh cage.It is of great value to observe bone graft fusion after anterior cervical fusion.

Cervical;Anterior cervical fusion;Bone graft;Tomography;X-ray computed

R687.3

A

1003—6350（2015）14—2086—04

10.3969/j.issn.1003-6350.2015.14.0753

2014-12-16)

王俊波。E-mail：dajiutou@sohu.com