上颈椎临床解剖学影像数据的一体化研究*

陈晓陇李建新吴武李冠南谢雅芬李海生贺宪尚平

上颈椎临床解剖学影像数据的一体化研究*

陈晓陇1李建新1吴武1李冠南1谢雅芬1李海生2贺宪3尚平4

目的 测量国人上颈椎临床解剖的影像学数据，为该区域手术内固定置入提供解剖学依据。方法 从2013年7月～2015年2月，收集国人正常上颈椎影像学资料55例（其中男47例，女8例），包括DR正侧位、张口位片和CT横断面片、二维及三维重建片，采用直形标尺、量角器测量。结果 寰椎上关节面外倾角、下关节面内倾角两侧不对称分别占17.6%、14.5%；后弓内侧半距约为外侧半距的1/2；手术时寰椎前弓向外剥离不宜超过 20mm，后弓向外剥离不宜超过 25mm，后弓向外切除不宜超过 15mm；所有横突孔的内径（横径&纵径）均＞4mm，所有侧块横径（短轴）均＞11mm，椎弓根钉道理想距离约为（27.8±1.5）mm，侧块螺钉钉道理想长度约为（24.8±1.3）mm； 枢椎椎弓根内倾角变异较大（-6.8～15.3°），上倾角变异不大；椎弓根螺钉置钉时须采用较大的上倾角，置钉点在椎弓根偏上部，钉道平行于椎弓根的上缘走行攻取，钉道止点也在枢椎体上部；枢椎椎弓根置钉理想内倾角度约为（12.9±2.0）°；理想上倾角度约为（38.3±2.1）°。齿状突的 DR张口位侧位测量与CT二维重建测量无明显差异；齿状突后倾角变异较大（12.4～34.5°），腰部内径（纵径&横径）＜9mm者占38. 3%；齿状突理想钉道的后倾角度约为（28.2±3.2）°；齿突螺钉置入枚数应由术前CT检测决定。结论对上颈椎影像学的多角度测量，能够较全面的观察到其立体结构，为区域内内固定的置入提供了切实依据。

上颈椎；解剖学；影像

上颈椎，即寰、枢椎所在区域，因其中央容纳心搏和呼吸中枢性神经核团（即生命中枢），两侧又毗邻有椎动脉穿行，故具有独特且复杂的解剖结构。同时，上颈椎为头部和颈部移行的过渡区域，亦是头颈活动度最大的功能椎。临床上外伤、疾患所致的应力集中、剪切、压迫易导致该区域结构的退变、不稳及神经、血管受压，使患者出现相关临床症状，甚至危及生命。处理治疗甚为棘手。

手术是处理严重上颈椎疾患的最主要手段。在前路，出现了经口咽入路的钢板内固定技术。在后路，继 Gallie和Brooks的线缆固定技术后，又出现了椎板夹（Halifaxclamp）和椎板钩（Apofix）技术，以及近年来兴起的经关节螺钉技术（Magerl技术）、侧块螺钉技术、椎弓根螺钉固定技术。其中，椎弓根螺钉固定技术，置钉贯穿前中后三柱，可实现椎体的三维即刻稳定，为上颈椎外科的显著进步。

虽然手术处理优势明显，但由于上颈椎区域解剖结构特殊，容易引起颈髓、枢椎神经根和椎动脉的损伤[1]。因此，结合影像学，了解寰枢椎的解剖结构、螺钉的置入相关参数，就很有必要。笔者于2013年7月～2015年2月回顾性分析了55例110侧完整无畸形的寰椎和枢椎的X线及CT的影像学资料。现报道如下：

1 材料与方法

1.1 一般材料

搜集由广东省工伤康复医院、南方医科大学附属花都中心医院、中山大学附属孙逸仙纪念医院、清远市人民医院之影像科提供的55例子患者影像学资料（从2013年7月～2015年2月），包括颈椎正侧位X线片、张口位片；及上颈椎CT薄层横断平扫片及二维、三维重建片。患者皆为外伤后自诉颈部有不适感但无任何寰枢椎损伤临床表现，且最终 X线片及 CT证实寰枢椎影像学无明显异常之病例。其中男47例，女8例，年龄24～58岁，平均年龄36.6岁。

1.2 影像学检查方法

使用DR X线摄片机（Axiom Aristos VX Plus,德国西门子），照取患者颈椎正侧位片及开口片。扫描用螺旋 CT机（SOMATOMPlus 4型，德国西门子），层厚2mm，螺距0.5。图像工作站采用配备的三维重组软件（SUNmagicview 1000，德国西门子公司）。三维CT重建方法包括多平面重组法（Multiplanarreformatting,MPR）、表面遮盖法（Surface shade display,SSD）、最大强度投影法（Maximumintensity project,MIP）及容积重组法（Volumerendering,VR）。患者仰卧，头部固定，保证头矢状面、听眦线与扫描床垂直，避免头部过度伸屈，CT测量其相关解剖学数值。

1.3 观察和测量方法

对资料进行分选，将合格的X线片及代表性CT层面及重建层面，按照1∶1比例进行全尺寸打印，用游标卡尺测量长度（精度0.1mm），用量角器测量角度（精度0.1°），读取其相关解剖学数值。

1.3.1 寰椎的测量指标包括

侧块厚度、长轴长、短轴长、前后界长、左右界长；前弓长度、内侧半距、外侧半距、手术安全边界；后弓长度、内侧半距、外侧半距、最小高度、手术安全边界、最小高度、矢状面钉道倾角摆角；横突孔纵径、横径、寰椎中线-横突孔间距；寰椎上关节面外倾角、下关节面内倾角；理想钉道的矢状面钉道倾角摆角、椎管-横突孔最短距离、椎弓根钉道长、前路外倾角、后路内倾角、前路入钉点范围、后路椎弓根钉范围、水平面钉道倾角摆角、后路侧块螺钉范围、侧块螺钉钉道长，见图1、2。

图1

图2

图1 112寰椎侧块长轴长；113寰椎侧块短轴长；114寰椎侧块前后界长；115寰椎侧块左右界长；122寰椎前弓内侧半距；123寰椎前弓外侧半距；132寰椎后弓内侧半距；133寰椎后弓外侧半距；144椎管-横突孔最短距离。图2 111寰椎侧块厚度；114寰椎侧块前后界长；134寰椎后弓最小高度；211枢椎椎体前高；212枢椎椎体后高；221枢椎椎弓根高度；255枢椎理想钉道上倾角；312齿状突颈部纵径；316齿状突后倾角

1.3.2 枢椎的测量指标包括

椎体前高、后高、纵径、横径；椎弓根高度、宽度、矢状面钉道倾角摆动范围；上关节面外倾角、矢径、横径、下椎动脉压痕；枢椎管孔距；理想钉道长、前路外倾角、后路内倾角、前路入钉点范围、后路入钉点范围、水平摆角，见图2、3、4。

图3

图4

图3 241椎管-横突孔最短距离；251枢椎理想钉道长；257枢椎理想钉道内倾角；258枢椎理想钉道水平面摆角范围。图4 251枢椎理想钉道长；255枢椎理想钉道上倾角；256枢椎理想钉道矢状面摆角范围

1.3.3 齿状突的测量指标包括

齿状突长度、颈部前后径、颈部横径、后倾角、两侧皮质厚度；前路钉道长、矢状面摆角、水平面摆角、上倾角、上倾角摆角、外倾角、外倾角摆角；后路上倾角、上倾角摆角、外倾角、外倾角摆角，见图5、6。

图5

图6

图5231 枢椎上关节面外倾角233枢椎上关节面横径311齿状突长度；313齿状突颈部横径318齿状突理想钉道冠状面摆角。图6315齿状突理想钉道钉道长；316齿状突理想钉道后倾角；317齿状突理想钉道矢状面摆角

图7 理想枢椎椎弓根钉道示意图

1.3 统计学处理方法

采用两组数据配对的 检验。

2 结果

2.1 寰椎：上关节面外倾角、下关节面内倾角两侧不对称分别占17.6%、14.5%；后弓内侧半距约为外侧半距的1/2；手术时寰椎前弓向外剥离不宜超过20mm，后弓向外剥离不宜超过25mm，后弓向外切除不宜超过15mm；所有横突孔的内径（横径&纵径）均＞4mm，所有侧块横径（短轴）均＞11mm，椎弓根钉道理想距离约为（27.8±1.5）mm，侧块螺钉钉道理想长度约为（24.8±1.3）mm；其余测量结果见表1。

表1 寰椎

2.2 枢椎

椎弓根内倾角变异较大（-6.8～15.3°），而上倾角变异不大；椎弓根螺钉置钉时须采用较大的上倾角，置钉点在椎弓根偏上部，钉道平行于椎弓根的上缘走行攻取，钉道止点也在枢椎体上部；枢椎椎弓根置钉理想内倾角度约为（12.9±2.0）°；理想上倾角度约为（38.3±2.1）°。其余测量结果见表2。

表2 枢椎

2.3 齿状突

其DR张口位侧位测量与CT二维重建测量无明显差异；齿状突后倾角变异较大（12.4～34.5°），腰部内径（纵径&横径）＜9 mm者占38.3%；理想齿状突钉道的后倾角度约为（28.2±3.2）°；齿突螺钉置入枚数应根据术前 CT检测结果决定。其余测量结果见表3。

表3 齿状突

3 讨论

3.1 寰椎相关测量的临床意义

研究认为，寰椎骨折主要发生在前弓前外侧和后弓椎动脉沟处的机制是由于-寰椎侧块内的低外高的楔形形态使所受的垂直压应力转化为侧向分离力，并使骨质移行区形成薄弱区域而导致[1]。要达到牢靠固定的生物力学要求，须满足椎弓根螺钉的直径达到3.5mm的条件[2]，即寰椎侧块、后弓大小须至少有4mm，否则无法满足螺钉完全置入的要求。理想螺钉置入，须向内避免损伤脊髓，向外避免损伤椎动脉，向上避免损伤静脉窦和椎动脉，向下避免损伤枢椎神经根[3]。

与寰椎相关的手术，主要是前后路的“侧块螺钉固定技术”和“椎弓根螺钉固定技术”。根据手术需求，笔者测得寰椎侧块宽度为（11.6±1.5）mm，厚度为（10.6±0.6）mm；寰椎后弓高度为（5.3±0.9）mm，其中 92%的寰椎后弓高度＞4 mm，这都说明无论侧块还是椎弓根，都满足置入直径3.5 mm螺钉的要求。寰椎具有粗大的侧块这一单独的螺钉固定点,不但为术中内固定的放置提供了极大便利,而且保证了优异的生物力学内固定强度[4,5]。也正因为此，寰椎内固定技术主要体现在两方面：寰椎侧块螺钉固定技术和[6-8]后路椎弓根螺钉固定技术，其中，前者通用于前路[9]、后入路手术，而后者是新兴发展的后路内固定技术[10-12]。

相关实体干骨标本的研究发现，后路手术，在椎弓根横径中点的稍外侧是寰椎后路理想的进钉点[13]，但这一描述过为笼统。本组在影像学资料上的测量显示，寰椎正中线至椎弓根入钉点的距离为（14.5±2.0）mm，入钉点至侧块前缘的距离即椎弓根钉道理想距离为（27.8±1.4）mm；正中线至侧块螺钉入钉点的距离为（14.5±1.0）mm，侧块螺钉入钉点至侧块前缘距离即侧块螺钉钉道理想长度为（24.8±1.3）mm。

本组测量中没有发现后弓高度＜3.5mm的个例。但有学者提出，当遇到后弓最薄处介于不足4mm但＞3.5mm的个案时，可考虑采用直径3mm螺钉进行内固定；对于后弓最薄处的高度＜3.5 mm时，应采用寰椎椎板挂钩技术而非椎弓根螺钉固定技术[14]或颈枕融合技术。但笔者认为，在真实创伤骨折条件下，寰椎后弓也常常不能保持完整，而侧块由于是骨质增厚的坚固区域却相对较少出现骨折崩裂；而寰椎侧块大小容纳3.5mm螺钉通常也没有问题，如侧块完整，可优先考虑侧块螺钉技术处理骨折；如侧块也出现骨折，则须行颈枕融合术。

曹正霖等报道，在前路手术中，根据寰椎横突孔间距，手术向外分离不超过20 mm是安全的显露范围[1]，本组测量结果与上述报道基本一致。此外，笔者根据测量结果认为，由于椎动脉孔在椎体的偏前侧，在后路手术中向外剥离软组织的距离可较前路适度延长，25mm可作为安全边界。

3.2 枢椎的相关测量的临床意义

相关于枢椎的手术，前路主要是“经口咽入路的前路减压内固定手术”和“经颌下切口寰枢关节侧块螺钉置入术”。经口咽入路手术枢椎内固定，既往直接在枢椎椎体置入螺钉。王智运等测定前路枢椎可显露的宽度为（20.2±4.9）mm，固定螺钉在枢椎椎体上，而非经过椎弓根区域；其钉道长度参考值为15 mm[15]。郑轶等人[16]改善了置钉方案，即从前向后沿椎弓根钉钉道“逆向”置入螺钉，提示安全的进针点为距寰枢关节面下4～5mm，距枢椎正中线6.6mm，置钉的钉道平均长度为25mm，进钉的角度为向外倾斜（21±2）°，下倾（10±2）°。可以看到，这种置钉方式，使置入骨质的螺纹距离，明显较置入枢椎体内为长，从而可得到更大的生物力学稳定性。结合笔者本次测量的后路置钉数据的来看，如果考虑到入钉时，钉道不能穿通骨皮质，前述钉道长度是合适的；但此种置钉方法，特别是下倾角度的掌握上，仍有可进一步改进的余地。

至于“经颌下切口寰枢关节侧块螺钉置入术”1998年由陈坚等设计。螺钉在椎体和侧块中有足够多的骨质稳定，钉道由内向外走行，能避免向内进入椎管，同时与椎动脉走向也不甚密切，因此手术风险较小[17]，解剖学数据研究需求不甚迫切，故本组测量暂未涉及。

后路主要有Magerl等[18]设计的“经枢椎椎弓根的寰枢外侧关节螺钉内固定融合术”，和近年来兴起的“枢椎椎弓根螺钉固定技术”。马向阳等提示的枢椎椎弓根螺钉进钉点为枢椎下关节突中点内上各2mm为进针点。内斜20～25°，上倾30～35°，遵循“宁上勿下，宁内勿外”的原则[19]。在定义了枢椎椎弓根螺钉进钉深度为椎弓根与侧块长度之和后，陈前芬等[3]测量得枢椎椎弓根钉道长为（28.33±2.14）mm，内斜（14.2±4.0）°，上倾（40.1±2.1）°；这与国内外一些学者测得的结果出入不大[1,20]。笔者此次测量数据中，内倾角变异度较大，提示枢椎的椎弓根相关结构解剖常有较大程度变异；理想内倾角与上倾角的均值数据更接近后者，而与前者相差较大，考虑是由于不同试验，所设计的不同方案中的枢椎后路入钉点有所不同而造成了测量结果差异。

通过观察枢椎CT矢状位重建图可解释这一数据形成的原因：明显可见椎动脉沟压迹的位置和高度，是影响枢椎的椎弓根螺钉顺利置入的重要因素。在枢椎椎弓根中段下方是椎动脉，它和下位上关节突的顶托挤压骨质，形成了枢椎的椎动脉沟压迹和椎板，也使枢椎的椎弓根后部呈现斜坡状，中部内侧则似被掏空的“类马蹄”状结构，而非常规的直管状。理想的椎弓根螺钉钉道，要将螺钉置入椎弓根，又要在此基础上获得最长的骨质内螺钉走行距离和最好的生物力学把持效果，势必需从椎弓根偏上部入钉，平行于椎弓根的上缘走行攻取钉道，最后形成的钉道止点也在枢椎体上（见图7）；而这些都要求置钉时，采用较大的上倾角度；也符合“宁上勿下，宁内勿外”的置钉经验。

另有学者认为，枢椎侧块的测量也有独特的临床意义。解剖学上，枢椎侧块的中线恰好经过寰椎椎弓根螺钉进钉点，位于寰椎椎弓根中点外侧约1.60mm处，这一结果，也与本次测量的数据结果基本符合，因此，可作为寰椎椎弓根螺钉进钉位点的解剖标志，且临床应用已证明这一方法简单可行[12]。

3.3 齿状突的相关测量的临床意义

齿状突本属于枢椎的一部分，但由于临床上常单独处理，故单列讨论。Nucci的理论认为[21]，齿突宽度＞9mm，是置入2枚直径3.5mm齿突螺钉先决条件，否则会出现双螺钉固定时，齿状突内侧皮质被螺纹攻出的状况[21]。但曹正霖等证实国人的齿状突较西方人细小，置入2根齿突螺钉有难度[1,22]。

同时，相关生物力学[23]分析及临床证据[24]也显示，单枚齿突螺钉固定较双枚螺钉，在治疗齿突骨折时提供的生物力学强度，稳定性以及骨折愈合情况等反面并无明显差别。故建议只采用单枚螺钉固定齿状突骨折即可[1]。

本研究中，国人齿状横径均值约为（9.4±1.1）mm，前后径均值约为（10.2±0.8）mm；齿状各向径值都大于9mm者，仅占61.7%。这意味着，如进行双枚螺钉内固定，理论上则有可能有三成多的患者将面临皮质被螺纹攻破的情况；但即使如此，对于齿状突比较的粗大的患者仍可考虑采用双枚螺钉固定。

所以，笔者认为，无论准备采用几枚齿状突固定，术前颈椎DR正侧位片及CT测量是非常重要的。应该根据影像学测量数值，灵活决定齿状突骨折固定术中所置入的螺钉数，在保证手术安全的基础上，获得最大的生物力学稳定。此外，虽然有学者建议[25]，在救治上颈椎创伤的过程中，可利用CT的矢状位，冠状位二维重建资料，省略X线片的颈椎张口位、侧位片，降低颈椎外伤患者因多次检查所造成的危险，但笔者认为，对于设备条件较落后的基层医疗机构，颈椎X线片的张口位片，除对于齿状突骨折外，对于明确寰枢椎的整体伤情也有重要意义，不失为经济高效的检查手段，仍有较高的应用价值。

3.4 问题与不足

本次测量过程中，没有充分考虑到测量CT过程中三维结构的 Z轴偏移问题，在数据收集过程中欠缺了三维空间测量的相关数据；同时，研究没有涉及到三维重建确定三平面后的定位测量以及尸体标本的测量验证问题，这些，都期待在后续系列课题的研究中，进一步深入和完善。

总体来看，对采自国人上颈椎的临床解剖影像学数据进行测量，并用相关的信息指导高位颈椎手术的开展，将对其产生积极地促进作用。

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An integrated research about the clinical anatomy image data on the upper cervical spine

Chen Xiaolong1,Li Jianxin1,Wu Wu1,et al.
1Department of Orthopedics,the Guangdong Provincial Work Injury RehabilitationHospital,GuangzhouGuangdong,510440;2DepartmentofOrthopedics,theThird Peoples Hospitalof ShenzhenCity,Shenzhen Guangdong,510095;3DepartmentofOrthopedics,the SUNYAT-SEN Memorial Hospital SUNYATSEN University,GuangzhouGuangdong,510120;4DepartmentofOrthopedics,the Huadu Hospital AffiliatedtoSouth Medical University,Guangzhou Guangdong,510800,China

Objective To measure the clinical anatomy imaging data of the upper cervical spine and provide anatomical basis for placing the internal fixing in the surgical region.Methods The cervical spine imaging data of 55 cases of the normal Chinese people(47 males and 8 females)were gathered and measuredby straight ruler and protractor from July 2003 toFebruary2015,including the ordinaryanterior-posteriorfilms and open-mouth anterior-posteriorplain filmsandlateral films of digital X-ray data,cross-section and two-dimensional and three-dimensional reconstruction data of computed tomography.Results Atlas:17.6%of the outside oblique angle of superior articular face and 14.5%of inside oblique angle of inferior articular face were asymmetry.Inside semi-diameter of posterior atlantisarcus was half of the outside. The distance/margin by means of stripping out anterior and posterior arch of atlas and removing of the posterior arch of atlas should be no more than 20mm,25mm and 15mm respectively during the operation.The anterior-posterior diameter and transverse diameter were all more than 4mm in all of the transverse foramen.All of the transverse diameter of the atlas lateral mass were more than 11mm.The ideal distance of pedicle screw path and lateral mass screw path was approximately(27.8±1.5)mm and(24.8±1.3)mmrespectively.Axis:the variationoninside obliqueangle ofaxial pedicle was significant(-6.8 to 15.3°),but its upward inclination angle variation was not significant.It is appropriate to place the screw on the upper part of pedicle with a larger upward inclination angle through drilling the screw channel parallelly to the upper edge of the pedicle and terminally at the upper of axial body.The ideal inside oblique angle and upward inclinationangle of axialpediclescrewwas approximately(12.9±2.0)°and(38.3±2.1)°respectively.Thedigital X-ray data been collected of odontoid proces open-mouth anterior-posterior plain films and two-dimensional reconstruction data of computed tomography had no significant difference.The variation on posterior oblique angle of odontoid proces wassignificant(12.4 to 34.5°).The odontoid proces diameter(long diameter&diameter)of the waist with less than 9mm was accounting for 38.3%.The ideal posterior oblique angle of odontoid proces screw channel was approximately (28.2±3.2)°.The number of inserted screws in dens depends on the result of preoperative CT.Conclusion The three-dimensional structure of the upper cervical spine could be more fully observed by multi-angle measurements on cervical imaging,which provided a practical basis for installation inner fixation in the surgical area.

The upper cervical spine;Anatomy;Image

R323.1

A

10.3969/j.issn.1672-5972.2016.03.001

swgk2015-12-00253?

陈晓陇（1979-）男，硕士，副主任医师。研究方向：骨科。

2015-12-18）

广东省医学科学技术研究基金项目（B2013328）

1广东省工伤康复医院骨科，广东广州510440；2深圳市第三人民医院骨科，广东深圳510095；3中山大学附属孙逸仙纪念医院骨科，广东广州510120；4南方医科大学附属花都医院骨科，广东广州510800