CT多平面重建术前评估枢椎椎弓根螺钉植入入路的可行性

李小海，郭 亮，李晓兰*，邓小丽，陈思浩，袁 亮，叶 龙

(1.重庆医科大学附属大学城医院放射科，2.骨科，重庆 401331)

CT多平面重建术前评估枢椎椎弓根螺钉植入入路的可行性

李小海1，郭 亮2，李晓兰1*，邓小丽1，陈思浩1，袁 亮1，叶 龙1

(1.重庆医科大学附属大学城医院放射科，2.骨科，重庆 401331)

目的 通过CT MPR评估后路枢椎椎弓根螺钉植入(C2 PSP)入路的可行性。方法 对250例(500侧)患者头颈部CTA扫描数据行MPR，测量骨参数椎弓根直径(D)、椎弓峡部厚度(T)、内侧高度(H)，动脉参数枢椎段椎动脉(IAVA)走行偏移方向[外侧(L)、垂直(N)、内侧(M)]；IAVA骑跨程度[下方(b)、之间(w)、上方(a)]。计算椎弓根狭窄、高骑动脉(HRVA)和IAVA分型发生率，并分析椎弓根狭窄、HRVA、IAVA分型及枢椎椎动脉沟(C2 VAG)损伤的关系。结果 椎弓根狭窄和HRVA分别为14.40%(72/500)和24.60%(123/500)，差异有统计学意义(χ2=141.984，P<0.001)。模拟C2 PSP损伤C2 VAG的发生率为19.40%(97/500)。椎弓根狭窄和HRVA患者中模拟C2 PSP损伤C2 VAG的发生率高于无椎弓根狭窄和无HRVA患者(P均<0.001)。椎弓根狭窄与HRVA同时伴发58侧(58/500，11.60%)。椎弓根狭窄、HRVA及C2 VAG损伤在IAVA各型中发病率差异有统计学意义(P均<0.001)，均以M-a型最多，分别为55.56%(40/72)、46.34%(57/123)、48.45%(47/97)。结论 C2 VAG损伤多发于椎弓根狭窄、HRVA或IAVA M-a型的患者；MPR可综合评估骨性和动脉参数，为C2 PSP提供解剖学依据。

枢椎；椎弓根；螺钉植入；体层摄影术，X线计算机

图1 模拟C2 PSP进钉路径及最佳螺钉植入区域 A.轴位观察由枢椎椎板后方峡部中部向内侧进钉(箭示进钉方向)； B.矢状位观察进钉方向尽量斜向上方(箭示进钉方向)； C.冠状位观察螺钉头端位置 (轴位、矢状位及冠状位黑线所示区域即为最佳螺钉植入区域) 图2 骨参数的测量 A.轴位显示椎弓根直径测量位置(黑线示椎弓根直径); B.在冠状位寰枢关节中间点定位矢状位图像; C.矢状位显示椎弓峡部厚度(红线)和内侧高度(黑线)测量位置

因枢椎椎弓根螺钉植入(C2 pedicle screw placement, C2 PSP)具有高稳定性，是目前最常用的寰枢椎螺钉植入术。因个体差异而导致枢椎解剖标志的不确定及枢椎段椎动脉(intra-axial vertebral artery, IAVA)走行多变，使C2 PSP具有一定的手术风险[1-2]。既往研究[3-5]对枢椎椎弓根解剖、高骑动脉(high-riding vertebral artery, HRVA)、IAVA走行进行单独研究，但对三者之间的关系进行评估以判断C2 PSP可行性的研究鲜见。本研究在一般人群中采用MSCT对寰枢椎进行MPR，模拟C2 PSP过程，观察椎弓根狭窄、HRVA、IAVA与枢椎椎动脉沟(C2 vertebral artery groove, C2 VAG)损伤之间的关系，并评价其术前临床价值。

1 资料与方法

1.1一般资料 回顾性分析2016年1月—2016年5月我院行头颈部检查患者资料，收集符合纳入条件的250例(500侧)患者，其中男137例，女113例，年龄21～87岁，平均(56.4±13.8)岁。纳入标准：①行头颈部CTA检查；②临床诊断为无明确枕颈部病变；③枢椎及椎动脉无明显异常；④图像质量清晰。排除标准：①颈枕部有病理性改变，导致相关数据不能测量；②因金属牙齿等导致伪影影响观察。

1.2仪器与方法 采用GE LightSpeed VCT 64层螺旋CT。患者取仰卧位，扫描范围自主动脉弓水平至颅顶，扫描方向为足至头。平扫管电压100 kV，增强扫描管电压120 kV，管电流 250～335 mAs，旋转速度0.4 s/rot，螺距0.969，矩阵 512×512。增强扫描对比剂采用碘普罗胺(370 mgI/ml)，采用高压注射器自肘静脉以 4 ml/s流率注射60～80 ml，注射后30～35 s采集动脉期图像。扫描层厚5 mm，层间距5 mm，重建轴位、矢状位及冠状位图像，重建层厚0.625 mm，间隔0.625 mm。

1.3图像分析

1.3.1模拟C2 PSP进钉点 在枢椎椎板上方水平模拟C2 PSP，进钉点选择枢椎峡部中部，进钉时尽量向内侧、上方角度偏移[6]，即在轴位枢椎椎板后方峡部中部向内侧进钉(图1A)，矢状位观察进钉方向尽量斜向上方(图1B)，冠状位观察螺钉头端位置(图1C)；同时于轴位、矢状位及冠状位观察模拟螺钉植入是否在最佳安全螺钉植入区域，进钉点尽量避免损伤C2 VAG。若模拟C2 PSP进钉区域超出图1所示最佳螺钉植入区域，即认为C2 VAG损伤。

图3 IAVA分型 A.IAVA外侧偏移; B.IAVA垂直进入; C.IAVA内侧偏移; D.IAVA位于横突孔出口以下; E.IAVA位于横突孔出口之间; F.IAVA位于横突孔出口以上 (箭为IAVA走行方向；十字交叉线为通过冠状位C3横突孔中心的垂线；粗黑线为枢椎横突孔出口水平线；细黑线为IAVA最突出部分的水平线)

1.3.2骨参数 于轴位椎弓根直径最宽处测量椎弓根直径(D)；于寰枢关节中间点的矢状位C2 VAG显示清晰的层面测量椎弓峡部厚度(T)和内侧高度(H)，见图2。临床C2 PSP常用螺钉直径一般为3.5 mm或4.0 mm。因此将椎弓根狭窄定义为椎弓根直径≤4 mm；椎弓峡部厚度≤5 mm或内侧高度≤2 mm时走行的椎动脉称为HRVA[1,6-7]。

1.3.3动脉参数 于冠状位分析IAVA的走行特点，定义2种动脉参数[8]，见图3。①偏移方向：以通过冠状位C3横突孔中心的垂线为标准，根据IAVA最突出部分的垂线与C3横突孔垂线的位置关系，将IAVA走行分为外侧偏移(lateral, L)、垂直进入(neutral, N)和内侧偏移(medial, M)。②骑跨程度：以冠状位枢椎横突孔出口为界，根据IAVA最突出部分的水平线与枢椎横突孔出口水平的关系，分为枢椎横突孔下方(below, b)、两者之间(within, w)、上方(above, a)。

1.4统计学分析 采用SPSS 22.0统计分析软件。动脉参数与骨参数相关性采用Spearman秩相关分析。计数资料以频数和百分率表示，椎弓根狭窄、HRVA、IAVA分型与C2 VAG损伤之间的比较采用χ2检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1IAVA分型 根据IAVA偏移方向及骑跨程度将其分为9型，见表1；其中N-w型(152/500，30.40%)最多，其次为L-b型(89/500，17.80%)和M-a型(78/500，15.60%)，共占63.80%。动脉参数与骨参数呈负相关，D和T值越小，IAVA走行更易向内侧偏移和上方骑跨，见表2。

表1 IAVA分型[侧(%)，n=500]

表2 动脉参数与骨参数的相关系数(rs)

注：*：P>0.05

2.2C2 VAG损伤与椎弓根狭窄和HRVA的关系 250例(500侧)患者中，椎弓根狭窄和HRVA分别为14.40%(72/500)和24.60%(123/500)，差异有统计学意义(χ2=141.984，P<0.001)；模拟C2 PSP损伤C2 VAG的发生率为19.40%(97/500)。有无椎弓根狭窄患者C2 PSP对C2 VAG损伤率差异有统计学意义(χ2=183.323，P<0.001)，椎弓根狭窄患者中C2 VAG损伤(56/72，77.78%)的比例更高。HRVA患者中模拟C2 PSP损伤C2 VAG的发生率(92/123，74.80%)高于无HRVA患者，差异有统计学意义 (χ2=320.159，P<0.001)，见表3。

2.3椎弓根狭窄与HRVA的关系 椎弓根狭窄与HRVA同时伴发58侧(58/500，11.60%)；80.56%(58/72)椎弓根狭窄同时伴发HRVA，HRVA同时伴发椎弓根狭窄47.15%(58/123)。

2.4C2 VAG损伤与IAVA分型的关系 C2 VAG损伤发生率在不同IAVA分型患者中差异有统计学意义(χ2=143.672，P<0.001)，C2 VAG损伤中IAVA M-a型最多(47/97，48.45%)，见表4。

表3 HRVA和椎弓根狭窄患者与模拟C2 PSP损伤C2 VAG(侧，n=500)

2.5椎弓根狭窄与IAVA分型的关系 椎弓根狭窄发生率在不同IAVA分型患者中差异有统计学意义(χ2=135.086，P<0.001)，椎弓根狭窄中M-a型最多，占55.56%(40/72)，见表4。

2.6HRVA与IAVA分型的关系 HRVA发生率在不同IAVA分型之间差异有统计学意义(χ2=176.361，P<0.001)，HRVA中IAVA M-a型最多，占46.34%(57/123)，见表4。在97侧C2 VAG损伤中有3侧(3/97，3.09%)并不伴发椎弓根狭窄及HRVA，其IAVA走行为N-w(1/3)和M-a(2/3)，仅1侧既不是椎弓根狭窄和HRVA，也不是M-a类型。

3 讨论

C2 PSP可获得较高稳定性，且对寰枢椎解剖一致性要求较低，使C2 PSP比经关节螺钉植入更安全[4,9-11]。C2 PSP的主要风险为椎动脉或脊髓损伤，若置钉时向内侧偏移的角度过小，则易损伤C2 VAG进而损伤椎动脉，若内侧偏移角度过大，则易损伤脊髓。IAVA走行于枢椎横突孔内，术中难以精确评估其走行；此外，枢椎的其他解剖因素也会导致C2 PSP失败。本研究通过观察正常人群枢椎解剖和IAVA走行，分析其与C2 VAG损伤之间的关系。

Wang等[12-13]通过测量椎动脉沟顶点到上关节面垂直距离(a)和椎动脉沟入口到脊髓的水平距离(e)值设定安全区域评价C2 PSP的可行性。但IAVA走行具有三维特点，因此，笔者通过冠状位图像观察IAVA走行，根据偏移程度和骑跨程度分为9型，结果表明不同IAVA分型与C2 VAG损伤间差异有统计学意义(χ2=143.672，P<0.001)，其中M-a型最多(47/97，48.45%)。Wang等[12-13]研究中Ⅱ型与本研究的IAVA M-a型相一致，认为该型不可行C2 PSP；但本研究发现M-a型并不是C2 PSP的禁忌证，还取决于椎弓根狭窄及HRVA存在与否。

C2 PSP与寰椎侧块螺钉植入相比，寰椎侧块较大及外侧弓作为解剖标志较易行螺钉植入，枢椎则因解剖差异不同而影响螺钉植入。椎弓根狭窄为主要因素，本研究中椎弓根狭窄占14.40%(72/500)，螺钉直径为3.5 mm或4.0 mm，椎弓根狭窄患者中因损伤C2 VAG而不能行螺钉植入56侧(56/500，11.20%)，16侧(16/500，3.20%)尽管有椎弓根狭窄，但并未损伤C2 VAG而不影响螺钉植入。研究[1,3-5]发现9%～25%患者因椎弓根狭窄或其他解剖因素而不能行螺钉植入。也有研究[4,6]认为椎弓根狭窄时仍可行C2 PSP，而椎弓根直径足够宽时并不一定能行C2 PSP，与本研究结果一致。HRVA为经关节螺钉植入时提出的概念[1，6，8，14]，但其主要衡量标准仍为枢椎骨参数；故C2 PSP时同样需考虑HRVA的存在。本研究中，HRVA的发生率达24.60%(123/500)，其中因HRVA导致模拟螺钉植入对C2 VAG损伤占18.40%(92/500)；31侧(31/500，6.20%)虽有HRVA，但并不影响C2 PSP。研究[2,6-7，14]显示14.5%～32.0%的正常人具有HRVA。但椎弓根狭窄为轴位测量，HRVA为矢状位测量；因此笔者将椎弓根狭窄、HRVA同时进行考虑，发现椎弓根狭窄与HRVA发生率间差异有统计学意义(χ2=141.984，P<0.001)，椎弓根狭窄与HRVA伴发者为11.60%(58/500)；椎弓根狭窄病例中同时伴发HRVA的患者80.56%(58/72)，而HRVA病例中同时伴发椎弓根狭窄仅47.15%(58/123)。

表4 C2 VAG损伤、椎弓根狭窄、HRVA与不同IAVA分型之间的关系(侧，n=500)

本研究中，C2 VAG的损伤发生率为19.40%(97/500)，椎弓根狭窄的侧别中77.78%(56/72)对C2 VAG造成损伤，HRVA中有74.80%(92/123)；椎弓根狭窄和HRVA均为IAVA M-a型最多。Yamazaki等[2]术前三维CT研究发现，23%病例因存在潜在椎动脉损伤而未行C2 PSP。Wang等[10-11]对C2 PSP术后患者研究发现，分别有7.2%和21%的C2 VAG损伤；但并未发生椎动脉损伤，但也提示有潜在发生椎动脉损伤的风险。本研究发现C2 VAG损伤在有无椎弓根狭窄、是否HRVA和IAVA不同走行类型间差异有统计学意义(P<0.001)，本研究中，C2 VAG损伤99%均发生在椎弓根狭窄、HRVA或IAVA M-a型患者(96/97，98.97%)，仅1侧既不是椎弓根狭窄和HRVA，也不是M-a类型。。

综上所述，多数C2 VAG损伤发生在具有椎弓根狭窄、HRVA或IAVA M-a型的患者，因此仅依靠单一因素(单一轴位、矢状位或冠状位)并不是判断可行C2 PSP的准确条件。MPR可综合评估骨性和动脉参数，为临床行C2 PSP提供解剖学基础。

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Feasibility of helical CT multiplanar reconstruction in evaluation of C2 pedicle screw placement

LIXiaohai1,GUOLiang2,LIXiaolan1*,DENGXiaoli1,CHENSihao1,YUANLiang1,YELong1

(1.DepartmentofRadiology, 2.DepartmentofOrthopaedics,UniversityTownHospitalofChongqingMedicalUniversity,Chongqing401331,China)

Objective To evaluate the feasibility of the posterior C2 pedicle screw placement (C2 PSP) by MPR techniques of helical CT. Methods Totally 250 patients (500 sides) who underwent head and neck CTA examination were enrolled. The bony parameters and the arterial parameters were measured after MPR. The bony parameters included pedicle diameter (D), isthmus height (T), internal height (H), and the arterial parameters included medial shifting: lateral (L), neutral (N), medial (M); and the degree of riding included below (b), within (w), above (a). The prevalence of narrow pedicles, high-riding vertebral arteries (HRVA) and the subtypes of IAVA in the general population were calculated, and the statistical analysis between narrow pedicles, HRVA, IAVA and C2 vertebral arteries groove (C2 VAG) injury were performed. Results The rate of narrow pedicles and HRVA were 14.40% (72/500) and 24.60% (123/500;χ2=141.984,P<0.001). When it came to the simulation of the C2 PSP inserting, the incidence of C2 VAG injuries was 19.40% (97/500). In narrow pedicle and HRVA patients, the C2 VAG injuries incidence were higher than that of without narrow pedicle and HRVA patients (bothP<0.001). In 58 sides (58/500, 11.60%), the narrow pedicles and HRVA occurred simultaneously. There were statistical significance differences of narrow pedicles and HRVA and the C2 VAG injuries in different types of IAVA (allP<0.001), the subtypes of IAVA M-a consisted most common, which account for 55.56% (40/72), 46.34% (57/123) and 48.45% (47/97), respectively. Conclusion Most of the C2 VAG injuries happened in narrow pedicles, HRVA or IAVA M-a type patients. MPR can be used to comprehensively evaluate osseous and arterial parameters, which will provide anatomy foundation to the screw placement of C2 pedicles.

Axis; Pedicle; Screw placement; Tomography, X-ray computed

重庆市卫生计生委医学科研项目(2016MSXM059)。

李小海(1991—)，男，贵州黔西人，在读硕士。研究方向：头颈部影像学。E-mail: lxh19910116@163.com

李晓兰，重庆医科大学附属大学城医院放射科，401331。E-mail: 1283783653@163.com

2016-10-10

2017-03-21

R322.71; R814.42

A

1003-3289(2017)06-0933-05

10.13929/j.1003-3289.201610027