TARP-Ⅲ手术枢椎螺钉置钉参数CT测量及与解剖测量的对比研究

李学仕，吴增晖，夏虹，马向阳，艾福志，王建华，麦小红，尹庆水

基础研究

TARP-Ⅲ手术枢椎螺钉置钉参数CT测量及与解剖测量的对比研究

李学仕，吴增晖，夏虹，马向阳，艾福志，王建华，麦小红，尹庆水

目的比较Ⅲ代经口寰枢椎复位钢板（TARP-Ⅲ）手术中C2经口前路关节突螺钉（C2TOAMS）/C2经口前路经椎弓根螺钉（C2TOTPS）CT置钉参数与解剖测量数据之间的差异，分析实际置钉过程中存在的问题。方法收集广州军区广州总医院骨科医院2008年3月至2012年8月行TARP-Ⅲ手术的75例成年患者的术后薄层CT数据，获得C2TOAMS/C2TOTPS临床实际置钉参数。由2位测量者分别在不同平面上进行测量，计算观察者内和观察者间组内相关系数（ICC）；并将上述参数与前期解剖学测量结果进行对比，同时比较左右两侧测量结果的差异。结果临床实际置入的C2TOAMS/C2TOTPS进钉点距枢椎侧块关节面的平均距离（双侧）为4.6 mm，左右两侧进钉点距正中矢状面的平均距离分别为7.6 mm和9.3 mm，左右两侧实际骨性钉道平均长度分别为16.3 mm和17.3 mm；左右两侧平均进钉外展角分别为16.9°和15.8°，平均进钉下倾角分别为—1.2°和0.2°。CT测量可靠性评价：观察者内ICC为0.94、0.95，观察者间ICC为0.94。结论C2TOAMS/C2TOTPS实际进钉点和进钉方向变异较大，下倾角不够，个性化术前计划和术中X线引导并不能满足C2TOAMS/C2TOTPS精确置钉的需要，应辅以其他引导方式，以进一步提高经口枢椎螺钉置钉的准确度和安全性。

寰枢关节；枢椎；关节不稳定性；经口手术；骨板；骨螺丝；CT测量；解剖学测量

图1 枢椎前路关节突螺钉和椎弓根螺钉示意图1A枢椎前路关节突螺钉上面观1B枢椎前路关节突螺钉侧面观1C枢椎前路椎弓根螺钉上面观1D枢椎前路椎弓根螺钉侧面观

1 资料与方法

1.1 一般资料

从2008年3月至2012年8月广州军区广州总医院骨科医院收治的TARP-Ⅲ手术成年患者中选取MIMICS 10.0软件（比利时Materialise公司）中CT影像资料完整的75例患者作为研究对象。其中男34例，平均年龄44.2岁（18～68岁）；女41例，平均年龄47.3岁（27～72岁）。其中IAAD 29例；伴颅底凹陷症37例、颅底畸形6例、游离齿突小骨2例、枢椎骨软骨瘤1例。手术由7位脊柱外科主任医师施行。术中通过C型臂X线机、3D CT和解剖标志引导置钉，未采用其他导航设备辅助置钉。

1.2 测量方法

薄层CT数据以DICOM格式导入MIMICS 10.0软件。利用软件的测量功能，分别于前后位、旁正中矢状位测量C2TOAMS/C2TOTPS进钉点距离枢椎侧块关节面的距离d1（图2），前后位、轴位测量C2TOAMS/C2TOTPS进钉点距离枢椎正中矢状面的距离d2（图2），旁正中矢状位和轴位测量C2TOAMS/C2TOTPS的皮质内钉道长度d3（图3）。轴位测量C2TOAMS/C2TOTPS螺钉长轴与正中矢状面所成的夹角，即进钉外展角α（图4）；然后根据枢椎齿突和椎体的长轴确定枢椎长轴，于正中矢状位与上述枢椎长轴作一条垂线（可视为枢椎水平线），记录此垂线于测量象限内两端点的位置刻度，在此后的旁正中矢状面测量时根据两端点刻度重画这条水平线，C2TOAMS/ C2TOTPS进钉的下倾角即为C2TOAMS/C2TOTPS的长轴与此水平线间的夹角β（图4）。由2位脊柱外科医生分别于不同平面（冠状面、矢状面、轴面）上对75例患者进行上述长度和角度参数的测量，取平均数；每位医生第一次测量完成后2周再进行一次测量。可重复性、可靠性通过组内相关系数（intraclass correlation coefficient，ICC）进行评估。

图2 d1、d2测量示意图2A模型上前面观2B模型上侧面观2C模型上轴面观2D MIMICS前后位2E MIMICS测量侧位2F MIMICS测量轴位

图3 d3测量示意图3A模型上轴面观3B模型上侧面观3C MIMICS测量轴位3D MIMICS测量侧位

图4 α和β测量示意图4A模型上轴面观4B模型上侧面观4C MIMICS测量轴位4D MIMICS测量侧位

1.3 手术方法

气管插管下全身麻醉，患者取仰卧位，肩部垫高，头部略后伸，维持颅骨牵引，重量3～4 kg。取咽后壁正中直切口，长4～5 cm。逐层切开咽后壁黏膜、咽缩肌、椎前肌和椎前筋膜，自中线向外侧骨膜下剥离头长肌、颈长肌并向两侧牵开，显露寰枢椎前表面。切除寰枢外侧关节关节囊内侧部分及瘢痕组织，显露寰枢外侧关节。清除寰齿间隙及齿突两侧的瘢痕组织，切除已畸形愈合的骨痂，予以松解后即可见寰椎有松动迹象。选择合适大小的TARP，根据钢板上方的孔距在寰椎侧块前表面皮质上用高速磨钻打2个孔，置入导钻与限深钻头的手钻，透视确定导钻与寰椎侧块长轴方向平行后，分别按外偏8°～10°方向通过空心导钻钻孔至后方皮质，攻丝后骨蜡止血。磨钻磨除寰椎前结节并磨平寰椎前弓，于前弓正中下缘磨出1个开口朝下、10 mm×5 mm的矩形槽口，刮除两侧寰枢外侧关节的关节软骨，打磨寰齿关节的相对面及齿突前表面，以备植骨。以2枚直径3.5 mm螺钉将钢板固定于寰椎前表面，通过钢板滑槽中部于枢椎体置入1枚直径4.0 mm的松质骨螺钉（临时复位螺钉），根部高出钢板表面2～3 mm，复位器上臂向上持住钢板上方橫梁，下臂向下持住枢椎上的临时复位螺钉，缓慢撑开复位器的上臂和下臂，将向前下脱位的寰椎向上撑开。旋转寰枢复位器上端旋钮，即可从前向后旋拧推进钢板，直至将寰椎向后复位。C型臂X线透视证实寰枢椎复位理想后，以磨钻通过钢板下方的孔开口，使用限深钻头手钻，外偏约25°～30°，用递增2 mm的方式逐渐钻入枢椎体，经过椎弓根后方皮质直至钻透，置入直径3.5 mm双皮质螺钉并拧紧。同法置入另外一侧的关节突螺钉或椎弓根螺钉。取出复位器和临时复位螺钉，在自体髂骨上取两小块约5 mm厚的三面皮质骨及若干颗粒松质骨。冲洗术野后将小骨块通过钢板的方形窗分别填充于两侧的寰枢外侧关节间，并于两侧及中央补充植入自体髂骨颗粒。丝线缝合咽部肌层，严密间断缝合黏膜层。

1.4 统计学分析

比如，他说古河的水清澈见底的时候，我就不忍心纠正。事实上，古河上已经招商引资建了好几家化工厂，古河变成了灰白色，不要说鱼，连草都不长了。

应用SPSS 13.0统计软件进行分析，计量资料以均数±标准差（±s）表示，首先计算观察者内两次观察所得结果间的ICC和观察者间ICC，再将测得的C2TOAMS/C2TOTPS CT置钉数据（d1、d2、d3、α和β）与之前测得的相应解剖置钉参数进行两独立样本t检验；左侧、右侧数据若方差齐则采用两独立样本t检验，若方差不齐则采用两独立样本t'检验进行比较。P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 CT测量可靠性检验结果

观察者内ICC为0.94和0.95，观察者间ICC为0.94。

2.2 CT测量参数与解剖测量参数的对比结果

左侧、右侧、双侧d1、d2、d3及外展角α、下倾角β见表1。其中双侧d1 CT测量参数小于对应解剖参数（P＜0.05）；右侧d2 CT测得值大于对应解剖参数（P＜0.05），左侧d2 CT测得值小于对应解剖参数（P＜0.05）。左侧、右侧d3和右侧α均小于对应解剖参数（P＜0.05）；左侧α与相应解剖参数比较，差异无统计学意义（P＞0.05）。左侧、右侧及双侧β CT测量参数均小于对应解剖参数（P＜0.05）。见表1，图5。

3 讨论

IAAD的治疗一直是上颈椎外科领域的一大难题。TARP手术可通过经口一个手术入路完成IAAD的松解、复位、固定和融合，临床效果满意［4-6］。但对于骨质疏松患者，Ⅰ代、Ⅱ代钢板所采用的枢椎椎体螺钉易在术后出现松动现象，而改良后的Ⅲ代钢板使用枢椎前路椎弓根或关节突螺钉，很好地解决了上述问题［3，7］。

在临床实际操作中我们发现，枢椎前路置钉技术存在一定难度，主要体现在：枢椎段椎动脉走行路径呈高度多样性，尤其是IAAD患者更为常见；枢椎前方椎体体积远大于后方椎弓根，故从前方较大椎体向后方较小椎弓根置入C2TOAMS/ C2TOTPS相对困难，准确度难以保证；此外，TARP-Ⅲ手术患者多存在颅底畸形，病情较为复杂，置钉风险进一步增加。前期研究结果表明，C2TOAMS/C2TOTPS皮质穿破率高达46.9%，其中1例术后出现严重并发症并导致死亡、5例有椎动脉受压缺血表现（术后一过性头晕）［8］。可见TARP-Ⅲ术中C2TOAMS/C2TOTPS的置入环节是非常关键的，术后寰枢间再脱位力量绝大部分集中在这两枚螺钉上，也就是说，置钉参数的确定是影响手术效果，决定术后会否发生螺钉松动等内固定相关并发症、是否再发寰枢脱位的重要因素。

目前有关枢椎前路置钉参数实际测量的报道甚少，我们也并不清楚实际测量参数与解剖测量数据之间的差异，以及双侧置钉参数之间的关系。本研究的主要目的就是对枢椎前路置钉实际CT测量结果与前期解剖测量数据进行比较，据此来分析临床实际中C2TOAMS/C2TOTPS置钉存在的问题，以期指导今后的TARP-Ⅲ内固定手术。本研究2位测量者分别对CT置钉参数进行2次测量，测量者间ICC为0.94，结果较为可靠；采用的MIMICS 10.0软件是全球医学领域内较为成熟的商业化软件，用其进行参数测量能够满足研究的准确性要求。

表1 CT测量参数与解剖测量参数的对比结果（±s，n=75）

表1 CT测量参数与解剖测量参数的对比结果（±s，n=75）

项目d1/mm d2/mm d3/mm α/° β/°左侧CT参数4.5±2.3 7.6±1.6 16.3±3.1 16.9±5.2 -1.2±11.2解剖参数5.0±0.1 8.0±0.7 26.5±1.3 17.8±4.0 13.6±3.6 t值-1.142 -2.119 -28.893 -1.457 -11.398 P值0.257 0.037 0.000 0.149 0.000右侧CT参数4.5±1.8 9.3±1.4 17.2±3.4 15.8±4.3 0.2±11.0解剖参数5.0±0.1 7.6±0.6 26.2±1.6 17.3±3.9 13.9±3.8 t值-2.381 10.225 -22.428 -2.932 -10.775 P值0.020 0.000 0.000 0.004 0.000双侧CT参数4.6±2.1 8.4±1.7 16.8±3.3 16.4±4.8 -0.5±11.1解剖参数5.0±0.1 7.8±0.7 26.4±1.5 17.6±3.9 13.8±3.7 t值-2.375 4.550 -35.858 -3.107 -15.760 P值0.019 0.000 0.000 0.002 0.000

图5 枢椎解剖测量钉道参数（红色）与临床测量放射学钉道参数（黄色）的关系5A前后位观显示解剖测量进钉点和临床实际进钉点的关系（注意右侧的临床实际进钉点主要分布在解剖进钉点外侧，而左侧临床实际进钉点则均衡分布在解剖进钉点的周围）5B临床和解剖钉道对比轴位观5C枢椎右侧椎弓根临床和解剖钉道对比侧位观5D枢椎左侧椎弓根临床和解剖钉道对比侧位观

3.1 临床和解剖进钉参数的差异

临床所测得的d1、d2、d3、α和β值大多与我们之前所测得的解剖参数［1-2］明显不同，原因可能是接受TARP-Ⅲ手术的IAAD患者多合并颅颈交界区严重畸形，还可能同时伴有枢椎椎体和椎弓峡部畸形、椎弓根狭小、椎动脉高跨等。因此，术者在术前需要牢记每个特定患者的解剖特点，置入C2TOAMS/C2TOTPS时要根据不同的椎动脉走行进行三维空间的思考，导致实际测得的临床置入参数有很大变异。

3.1.1 置钉长度本研究结果显示，d1的实际测得值小于解剖测得值（平均4.6 mm vs 5.0 mm），主要归因于术中磨除枢椎两侧侧块关节面和部分软骨下骨（以利于自体骨植骨融合）所致。

左侧d2临床测得值明显小于剖参数（7.6 mm vs 8.0 mm），而右侧d2临床测得值却显著大于解剖测得值（9.3 mm vs 7.6 mm）。这是因为：①枢椎前表面结构呈波浪形，且钢板存在万向自锁环设计问题，即便磨除了枢椎侧块关节的前突部分，TARP-Ⅲ和枢椎前表面亦未能达到完全贴服；②临床中钢板放置通常偏术者侧（右侧）；③由于置钉角度外偏，而钢板又无法与骨面完全贴服，因此即使置钉时TARP-Ⅲ的螺钉孔是一定的，螺钉的实际进钉点也会较钢板螺钉孔位置更偏外，致使实际的d2 CT测得值大于相应的解剖参数。临床测得d2的最大值为12.89 mm，结合我们之前的应用解剖学结果（测得枢椎正中矢状面距两侧椎动脉的平均距离为18.40 mm）［9］，C2TOAMS/ C2TOTPS在进钉点附近将不会损伤进钉点外下方迂曲走行的椎动脉。

根据我们的经验，临床上实际应用的C2TOAMS和C2TOTPS长度分别为20～26 mm 和24～30 mm，解剖测得的钉道长度分别为26.4、25 mm［10］，但CT实际测量所得的C2TOAMS/ C2TOTPS骨内钉道长度却较小（16.3、17.2 mm）。推测原因如下：①测量方法不足，不论在轴位还是旁正中矢状位，我们测量的钉道长度都是实际倾斜骨性钉道的投影长度，所以CT测得的钉道长度理论上会比真实长度小；②约80%的C2TOAMS/ C2TOTPS属于C2TOAMS，因此螺钉的后方皮质穿出点往往较高，使得螺钉的皮质内长度小于理想的C2TOTPS；③如前所述，TARP-Ⅲ和枢椎前表面无法完全贴服，因此部分C2TOAMS/C2TOTPS会在TARP-Ⅲ和枢椎前表面之间存在部分皮质外段（图6）。然而，即便是C2TOAMS/C2TOTPS实际骨性钉道长度短于解剖测得的期望长度，由于钉道位于负重的高骨密度区［11］，其抗拔出力也还是足以对抗寰枢复位固定后寰椎相对于枢椎向前下的再脱位力量。

3.1.2 置钉角度本组中约半数患者寰枢椎脱位的原因为颅底凹陷症，因此下倾角β的变异尤为显著，CT测得值远小于解剖测得值（左右侧平均—1.2°和0.2°vs 13.6°和13.9°）。此类患者因其枢椎位置明显高于正常位置，所以术中难以置入C2TOTPS，而C2TOTPS的置钉方向又有一定的下倾角，会出现螺丝刀被上颌牙齿阻挡的情况，使得枢椎螺钉的后方皮质穿出点高于理想的C2TOTPS穿出点，我们将其命名为C2TOAMS［12］。但到目前为止尚未有文献对以上两种置钉方式进行明确的区分，因此本研究仍将二者视为一种置钉方式，合并在一起进行分析。

图6 经口寰枢椎复位钢板（TARP）与枢椎前表面的理想（红色）和实际（黑色）相对位置关系（注意实际d2要长于理想d2，在TARP和枢椎前表面存在部分皮质外段）

对于α来说，临床实际测得值略小于解剖测得值（16.9°和15.8°vs 17.8°和17.3°）［10］。诸多学者认为枢椎经椎弓根螺钉轻微向内偏要好过于外偏，因为外偏可能导致致命的椎动脉阻塞并发症，而螺钉内偏时因其椎管内空间宽大、椎弓根内侧有软组织衬垫缓冲，故导致硬膜破裂或脊髓损伤的几率不大［13-14］。因此，术者倾向于将进钉方向稍向内偏，以避免椎动脉栓塞等严重并发症的发生。

有学者发现，枢椎椎弓根靠近椎动脉一侧的皮质比靠近椎管一侧的皮质薄［15］，而沿前路置钉方向上螺钉是指向椎动脉沟的，因此在置入枢椎椎弓根螺钉时，理论上前路置入应较后路置入更易突破椎动脉沟部的皮质。但由于临床上C2TOAMS/C2TOTPS实际置钉的外展角较解剖测量值略小，因此，前路置钉策略在进一步提高螺钉把持力的同时，并不会增加潜在的椎动脉损伤风险。

3.2 侧别对临床测量进钉参数的影响

我们将C2TOAMS/C2TOTPS左右两侧进钉参数进行对比，发现了临床置钉的一些特点。①左右两侧d1无显著差别，表明在TARP-Ⅲ放置过程中，其上的2个C2TOAMS/C2TOTPS螺钉孔距侧块关节面的距离大小基本一致，临床上放置TARP-Ⅲ基本能保证钢板上缘与侧块关节面是平行的。②d2右侧测量值显著大于左侧测量值，表明TARP-Ⅲ放置时钢板相对于枢椎正中矢状面通常是轻微偏术者侧（右侧）的，可能与手术者站立位置及手术操作习惯有关，对枢椎正中矢状面的良好感觉将有利于术者安全准确地置入C2TOAMS/C2TOTPS。③左右两侧d3、α和β无显著性差异。在临床实践中，枢椎椎动脉高跨、椎弓根和峡部畸形较为常见，因此置入C2TOAMS/C2TOTPS时术者将采取不同的外展和下倾角以避免损伤椎动脉，也就导致了两侧骨内段钉道长度的不同；但有趣的是，从大样本结果来看，两侧总体长度并无统计学差异。

本研究也存在一些不足。首先，超过半数接受TARP-Ⅲ的患者存在颅颈交界区畸形，因而将患者CT测量参数与正常成人解剖测量结果进行对比将引入偏倚，故实际测量过程中对正中矢状面和侧块关节面的确定至关重要，我们避免选取偏歪的齿状突作为参考，而是以两侧侧块关节的对称分布作为确定正中矢状面的参考依据；确定侧块关节面时也会根据椎体的旋转情况进行调整，以使这种由测量带来的偏倚降低到最小。本研究结果显示，大多数的测量结果两侧对比是基本对称的，这也间接表明我们以上控制偏倚的策略是有效的。其次，对于同一椎体结构来说，放射学参数和实际解剖参数之间仍然会存在一定差异［16］，但这种差别对研究结果的准确性影响甚微。再次，C2TOAMS/C2TOTPS的CT图像存在一定伪影，置钉放射学参数和临床中的实际情况也因此存在一定偏差，我们在测量过程中尽量选取骨窗进行测量，以减少误差。

综上所述，本研究对TARP-Ⅲ手术中C2TOAMS/C2TOTPS临床实际置钉的参数进行测量，并与前期解剖学测量数据进行对比，结果提示，不论是进钉点还是进钉角度，实际的TARP-Ⅲ手术置钉参数都较解剖测量更为多变。而C2TOAMS/C2TOTPS置钉允许的误差较小，加之手术病例往往存在颅底和寰枢椎畸形，因此，对于初学者来说，个性化术前计划和术中X线引导尚不能满足C2TOAMS/C2TOTPS精确置钉的需要，应辅以其他引导方式，如置钉导向器、导向模板、数字导航技术和机器人引导置钉技术等，以进一步提高TARP-Ⅲ手术中C2TOAMS/C2TOTPS置钉的准确度和安全性。

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A comparativestudyofC2screwplacementparametersbetweenCT-basedandanatomical measurements during TARP-Ⅲprocedure

LI Xueshi*，WU Zenghui，XIA Hong，MA Xiangyang，AI Fuzhi，WANG Jianhua，MAI Xiaohong，YIN Qingshui.*Southern Medical University，Guangzhou，Guangdong 510515，China

YIN Qingshui，E-mail:gz-yqs@126.com

Objective To compare the differences between CT-based parameters of C2 transoral articular massscrew（C2TOAMS）/C2transoraltranspedicularscrew（C2TOTPS）placementandtheiranatomical measurement data during transoral atlantoaxial reduction plate（TARP）-Ⅲprocedure，and to analyze the existing problems in the process of actual screws placement.Methods Postoperative CT thin-slice data from 75 adultpatients underwent TARP-Ⅲprocedure from March 2008 to August 2012 in Guangzhou General Hospital of Guangzhou Military Command were collected，and then parameters of the clinically placing C2TOAMS/ C2TOTPS were measured by 2 observers from different planes.The intraclass correlation coefficient（ICC）was calculated to access the intra-observer reliability and the inter-observer repeatability of the measurement results，and the differences between these clinical parameters and the previous measured anatomical parameters were compared，simultaneously，the variance between two sides was also analyzed.Results The mean distance between the screw entry point of C2TOAMS/C2TOTPS and the lateral articular surface of C2 was 4.6 mm on both sides.The average distance from the screw entry point on the left and the right side to the mid-sagittal plane was 7.6 mm and 9.3 mm respectively，and the average length of intraosseous screw trajectory was 16.3 mm on the left，and 17.3 mm on the right.The mean transverse angle was 16.9°on the left side and 15.8°on the right side，and the average declination angles were-1.2°on the left side and 0.2°on the right side respectively. Reliability test of CT image measurement showed that intra-observer ICC was 0.94，0.95，and inter-observer ICC was 0.94.Conclusions During TARP-Ⅲprocedure，entry point locations and angles of C2TOAMS/C2TOTPS are highly variable with insufficient declination angles.As a result，individualized preoperative planning and intraoperativeray guiding are not necessary for accurate screw placement.Other guidance methods should be accompanied so as to enhance the accuracy and safety of transoral C2 screw placement.

Atlanto-axial joint；Axis；Joint instability；Transoral procedure；Bone plates；Bone screws；CT measurement；Anatomical measurement

R323.4，R684.7

A

1674-666X（2015）02-095-09

2015-01-05；

2015-02-10）

（本文编辑：白朝晖）

10.3969/j.issn.1674-666X.2015.02.006

广东省产学研重点项目（2012B091000161）

510515广州，南方医科大学（李学仕）；510010广州军区广州总医院骨科医院（吴增晖，夏虹，马向阳，艾福志，王建华，麦小红，尹庆水）

尹庆水，E-mail：gz-yqs@126.com