影像临床工作站CT三维重建入钉点设计在下颈椎椎弓根螺钉置钉中的应用效果

羊刚毅，崔易坤

颈椎椎弓根螺钉固定技术可提供良好的生物稳定性、纠正后凸畸形、改善节段不稳，但因颈椎椎弓根解剖学特殊性（如神经血管毗邻颈椎椎骨），且由于解剖结构复杂、颈椎后方缺乏明显解剖标志、颈椎椎弓根细小等而导致置钉失败，进而引起椎动脉或脊髓、神经根损伤［1-2］。目前，各项辅助置钉技术均取得长足进步，如虚拟手术系统、交互式影像控制、数字化导航模块等技术应用到术前钉道设计，但上述辅助置钉技术操作复杂，且需专用软件或计算机系统，故不利于临床推广应用［3-4］。本研究旨在探讨影像临床工作站CT三维重建入钉点设计在下颈椎椎弓根螺钉置钉中的应用效果，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2011—2015年绵阳市中心医院收治的下颈椎疾病患者25例，均行颈椎CT检查确诊。其中男16例，女9例；年龄28～77岁，平均年龄（53.7±11.5）岁；疾病类型：颈椎骨折脱位16例，颈椎后纵韧带骨化症5例，发育型颈椎管狭窄并颈脊髓损伤4例。依据术前是否进行入钉点设计将所有患者分为A组12例和B组13例。两组患者性别、年龄、日本骨科协会评估治疗（JOA）评分、体质指数、疾病类型比较，差异无统计学意义（P＞0.05，见表1），具有可比性。

1.2 方法

1.2.1 术前影像临床工作站CT三维重建 （1）利用华海影像临床工作站（西安华海医疗信息技术股份有限公司生产）对患者CT扫描数据进行三维重建，在下颈椎侧块及颈椎后方骨性解剖标志清晰可见的条件下，采用Abumi法确定入钉点（见图1、2）。（2）在CT三维重建图像侧块后方标记入钉点，影像临床工作站自动将该标记点与冠状位、矢状位、横轴位图像的对应位置关联并标记（见图3）。（3）使用工作站剪切工具对横轴位图像标记点进行图像剪切，剪切出标记框内的像素形成图像缺失，该缺失标记自动与矢状位、冠状位关联（见图4）。（4）在矢状位上以标记的入钉点为中心，在平行于椎弓根轴向按0.625 mm层厚进行横轴位切割，以入钉点经椎弓根最小直径中点连线为模拟钉道（见图5）。

1.2.2 手术方式 所有患者按下颈椎手术规程完成术前检查，行颈椎中立位多层螺旋CT薄层扫描（层厚0.625 mm）（仪器为Light speed 64高速螺旋CT扫描仪，美国GE公司生产），后行全身麻醉气管插管，患者取俯卧位，水枕垫保护额面部，颈部处于轻度屈曲位，颈椎骨折脱位患者行术中颅骨牵引，并在对应手术节段皮肤行正中切口，逐层分离、止血，骨膜下剥离椎旁肌肉至小关节突外缘，充分清理椎旁软组织，尽可能清楚暴露骨性标志。A组患者按照常规解剖标志及术前CT轴位片目测内倾角度置钉。B组患者术前利用影像临床工作站行颈椎CT三维重建及入钉点设计。两组患者均在手转转入松质骨及扩孔攻丝后，使用球头探针探查椎弓根四壁完好，置入适合长度椎弓根螺钉。术中C壁透视间椎弓根螺钉位置良好。

1.3 观察指标 所有患者于术后7～10 d复查颈椎CT，观测椎弓根螺钉是否穿破椎弓根内外侧皮质。记录两组患者置钉数和置钉准确率。参照Richter法［5］按螺钉穿透椎弓根最狭窄部皮质程度分为3级：1级，无穿破或穿破≤1 mm；2级，穿破＞1 mm，未对周围血管神经造成明显损伤，无需重新调整置钉位置；3级，穿破＞1 mm且导致脊髓或神经根损伤或影响生物力学稳定性，需对螺钉位置进行调整。其中：1级穿破定义为准确置钉。置钉准确率=准确置钉数/总置钉数×100%。两组患者手术前后图像资料设计、测量及手术实施均由同一组高级职称的脊柱外科医师完成。

图1 颈椎后方结构CT三维重建结果Figure 1 CT 3D-reconstruction results of posterior structure of cervical vertebra

图2 Abumi法标记入钉点Figure 2 Abumi method marked pinning point

图3 影像临床工作站CT三维重建自动关联入钉点标记Figure 3 Auto correlation between CT 3D-reconstruction of clinical imaging workstation and marked pinning point

表1 两组患者一般资料比较Table 1 Comparison of general information between the two groups

图4 影像临床工作站剪切工具固定入钉点Figure 4 Immobilization of pinning point by trim tool of clinical imaging workstation

图5 颈椎CT成像（矢状位）Figure 5 CT imaging of cervical vertebra

1.4 统计学方法 采用SPSS 20.0统计软件进行数据处理，计量资料以（x±s）表示，采用两独立样本t检验；计数资料以相对数表示，采用χ2检验。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果

A组患者共置入椎弓根螺钉56枚，置钉准确率为87.5%（49/56）；B组患者共置入椎弓根螺钉66枚，置钉准确率为93.9%（62/66）。B组患者置钉准确率高于A组，差异有统计学意义（χ2=42.261，P＜0.05，见表2）。

3 讨论

颈椎椎弓根螺钉内固定系统较侧块螺钉、椎板钩等内固定系统具有以下优势：（1）可经颈椎后柱穿至前柱；（2）可提供更为稳定的生物力学结构，并能满足单一节段、跨节段或连续长节段等固定方式；（3）可满足固定长度及颈椎生理曲度维持等要求。但因颈椎椎弓根具有解剖学特殊性，故置钉失败可导致椎动脉或脊髓、神经根损伤等严重后果［6］。因此，颈椎椎弓根螺钉内固定手术对术者的置钉技术要求较高。

表2 两组患者置钉数和准确率比较（枚）Table 2 Comparison of the number of staples and the accuracy

既往研究表明，采用影像学检查确定颈椎椎弓根的入钉点、头倾角度和内倾角度在临床应用广泛，但可导致椎动脉破裂及脊髓、神经根损伤［7-8］。椎弓根轴线是沿椎弓根中心点走行（行程最长）的理想置钉通道，其内倾角、轴线长度、轴线与侧块后缘交点代表该椎弓根钉道的内倾角、钉道长度、入钉点，但目前尚无文献提及精确测定椎弓根轴线的客观方法［9］。既往研究结果显示，徒手行下颈椎椎弓根螺钉置入穿破颈椎弓根皮质的发生率为6.7%～29.0%［10］。临床研究结果显示，术中采用C臂透视、CT三维监测、CT三维导航等技术，可最大限度地提高置钉成功率，但对手术室硬件设施的条件要求较高，且增加患者经济负担［11］。国内外研究均表明，利用影像工具设计颈椎椎弓根螺钉钉道参数可提高临床置钉成功率，但如何确保术中置钉情况与术前设计的钉道数据相切合鲜有文献报道，且需要专用图形软件、专业人员协助操作，故不利于临床推广应用［12-14］。

笔者所在医院现有影像临床工作站，其可清晰地辨识下颈椎后方附件及骨性解剖标志，并根据需要对重建图像进行任意层面和位置的切割，以暴露拟观测的颈椎骨性结构。目前，临床手术中常用Abumi法在CT三维图像上确定入钉点（以侧块中心点稍外侧，并靠近上关节突后缘的位置为入钉点），该方法简便易行、可重复操作性强，入钉点选择直观、简便，获取的模拟钉道参数接近临床医师术中实际置钉的钉道参数。此外，影像临床工作站还可排除增生关节突、椎弓根髓腔过窄、椎弓根二次骨化等异常结构的影响，可依据个体颈椎后方骨性标志特点调整入钉点，可直接指导术中置钉，并在设计钉道过程中获得一个安全置钉的内倾角范围及螺钉直径和长度，做到个体化置钉。再者，采用影像工作站CT三维重建入钉点设计还具有以下优点：（1）无需使用专用软件及进行额外培训，临床医师可自行操作；（2）利用常规CT三维重建即可实施，无需增加检查项目及耗材，不会增加患者经济负担；（3）术前采用的入钉点可直接指导术中置钉，直观、准确，符合术者习惯；（4）术前设计参考标志与术中置钉参考标志基本相同，对术中置钉实际指导性强。

本研究结果显示，A组患者共置入椎弓根螺钉56枚，B组患者共置入椎弓根螺钉66枚；B组患者置钉准确率高于A组，提示影像临床工作站CT三维重建入钉点设计在下颈椎椎弓根螺钉置钉中的应用效果良好，可有效提高椎弓根螺钉置入准确率。本研究还发现C7椎弓根较其余中下颈椎椎弓根宽大，颈椎椎弓根螺钉钉道内倾角在5°～10°范围内调整是安全的，行C7椎弓根螺钉置入时，若完全沿颈椎椎弓根轴线方向进钉，常出现钉道内倾角较小、钉道较短等现象。

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