发育性颈椎管狭窄影像学评估的研究现状

来佳辉，李宗阳，简磊，张新胜，杨彬，罗建平

(河南大学人民医院/河南省人民医院 脊柱脊髓外科，河南 郑州 450003)

发育性颈椎管狭窄(developmental cervical spinal stenosis，DCS)的概念是Hinck等[1]于1964年首先提出的，以区别于退变性颈椎管狭窄。DCS是指在颈椎的发育过程中，因某些因素导致椎弓发育过短，椎管矢状径较正常狭窄，使脊髓及脊神经根受到刺激或压迫[2]，从而导致相应临床症状的发生。现代医学认为DCS是颈椎病发病的重要基础因素，椎管狭窄可能会压迫脊髓，导致颈椎病的发生[3-4]。Higo[5]的研究表明，脊髓型颈椎病中DCS占82%。Zhang等[6]随访了122例颈椎病患者，其中41.0%的患者存在DCS。

目前，DCS在影像学上可以从X线、CT、MRI等方面进行诊断，但在某些情况下，临床诊断过程仍有困难。本文通过检索文献，对DCS的影像学诊断进行综述。

1 X线

1.1 Murone法Boijsen[7]、Yamahata等[8]认为颈椎管矢状径在判断DCS上有重要意义。在颈椎标准侧位X线片上，测量椎体后缘中点与椎板、棘突结合部之间的最小距离[9]。颈椎椎管矢状径正常在14 mm左右，绝对值为10～12 mm，属于相对狭窄，绝对值<10 mm属于绝对狭窄。颈椎X线侧位片上的椎管矢状径是反映颈椎管大小的最有价值的指标。刘世杰等[10]测量400例侧位片，发现当C3～C7椎管矢状径<12 mm时，即可确定为椎管狭窄。这种方法较为简便，需要辅助工具较少，适用于各级医院。但由于放大率的变化以及目标距离、物片距离的不同，导致取得的正常值各有差异，在实际应用过程中应考虑到误差的问题。

1.2 称重法为了消除投照等诸多因素的影响，Chrispin等[11]于1963年提出用“称重法”估计椎管的大小。他们将颈椎X线侧位片上椎管投影区和椎体投影区分别剪下，然后将二者称重，发现在正常人之中二者的重量相等，而在椎管狭窄患者中前者与后者的重量之比<85%。称重法开创了“比值法”的先河，计算投影面积比的方法可以消除X线投影放大率的影响，在消除测量误差方面有较好的效果。但在实际生活中，这种测量方法对影片产生了破坏，可重复性较低，应用价值不高。

1.3 比值法1987年，Pavlov等[12]提出测量颈椎椎管矢状径及其相应椎体的中矢径比率的方法，即颈椎管率，又称Torg比率或Pavlov比率，该比率正常时为1∶1，当Torg比率≤0.82即可确诊为DCS。具体方法：在颈椎侧位X线片上测量椎管矢状径和椎体矢状径，然后用椎管矢状径比椎体矢状径得出结果。椎管矢状径是从椎体后缘的中点到棘突基底线的最短直线；椎体矢状径是由椎体前缘中点至后缘中点的连线。党耕町等[13]通过大量病例抽样调查，得出颈椎管狭窄的诊断标准为Torg比率<0.75。当连续三节椎管矢状径/椎体矢状径的比值<0.75，即可诊断为DCS(适用于C3～C7)。该方法避免了X线照片中常见的不同目标距离、物片距离和放大误差引起的测量差异。Song等[14]认为Torg比率可能是诊断DCS和预测DCS预后的有效指标。Torg比率对诊断DCS具有很高的敏感性，但特异性较低[15]。且其存在个体差异性，由于男性的椎体矢状径通常较大，导致比值较小。此外，种族[16]、年龄[17]都会影响Torg比率的客观性。Torg比率未考虑不同患者的脊髓大小不同，占据椎管内空间的后纵韧带等软组织结构[18]。Blackley等[19]认为椎管与椎体的比值在评估椎管真实直径方面的价值有限。Yu等[20]应用MRI计算Torg比率来反映椎体与硬膜囊及其周围软组织之间关系的参数，以评估椎管内的确切结构，防止尽管椎管相对狭窄，但硬膜囊周围仍有足够空间的现象。但MRI对骨性结构显示不够敏感，层厚大，测得结果往往不能反映实际情况。与以前的方法相比，Torg比率是诊断DCS的更准确的指标，应用较为简便，且适用范围广[21]，避免了影像资料不全而导致无法测量的情况，提高了精确度和临床实用价值，具有较强的实用性。但它的低特异性和个体异质性在临床应用中也不可忽视。

1.4 C5的LM/CD比值鉴于Torg比率对诊断DCS的特异性较低，Horne等[15]于2016年提供了一个更加客观、敏感和特异的放射学指标来评估DCS，通过分析150例成人颈椎侧位片上的C3～C6节段，测定了侧块-椎体后缘的垂直距离(lateral mass-to-posterior vertebral body distance，LM)、椎管直径(vertebral canal diameter，CD)。Horne计算了这些测量的比率以消除放大效应。受试者操作特征(receiver operating characteristic，ROC)曲线分析用于确定具有最佳灵敏度和特异度的放射学测量比率，使用真实管径<12 mm来确定DCS。当C5的LM/CD比值≥0.735时，显示椎管直径<12 mm，此时也表明从C3～C6的任何颈椎水平都有DCS。这种方法为诊断DCS提供了一个新的指标，是筛查成年人DCS的最佳放射学测量方法，它为医生提供了客观的放射线检查工具，以检测DCS，并决定是否需要额外的影像学检查或手术治疗。同时，此法可以消除放大比率的影响，不受年龄、性别、种族差异等因素的影响，较Torg比率有了很大的改善。它在预测小于45岁患者患有DCS方面特别有效。但是这种评估方法依赖于使用二次成像模式的正式计算和测量。

1.5 目测椎管小关节重叠率Iclal等[22]认为Torg比率和C5的LM/CD比值还需要进行数值计算，有一定的局限性，不利于筛查。因此，Iclal提出了一种适用于所有患者群体的廉价、快速应用的筛查方法，即目测椎管小关节重叠率。通过对96例患者的回顾性分析，在颈椎X线的正侧位片上，目测估计椎管小关节重叠的视觉百分比，当椎管小关节重叠≥80%可以判断为DCS。目测椎管小关节重叠率对判断DCS有很高的特异性，范围为91%～93%[22]，可以确定潜在的DCS，从而确定高危人群。但是其未评估个人的椎体大小对结果的影响，每位临床医生可能因为临床经验的不同而判断不一。

1.6 椎板矢状径测量孙鑫等[23]发现DCS的患者多存在椎板发育异常，表现为椎板内聚或增厚，在X线侧位片上常表现为椎板矢状径较正常人缩短。将椎管矢状径以关节突关节后缘为界，分为前后两部分，后半部分即椎板矢状径(即关节突关节后缘至棘突椎板线的距离)。Jenkins等[24]同样发现在DCS患者中，C3～C6节段椎板矢状径较正常人群缩短。椎板矢状径测量未定义DCS患者的椎板矢状径具体数值，为实现其在临床上的应用，仍需进行更大规模的人群统计学分析，多中心调查，并进行试验分析。

2 CT

2.1 椎管及脊髓矢状径DCS患者椎管各径线均小于正常人，椎管呈扁三角形，硬膜囊及颈脊髓呈新月形，颈脊髓矢状径<4 mm(正常人为6～8 mm)，蛛网膜下腔细窄，椎管正中矢状径<10 mm[27]，此法为CT版本的“Murone法”。测量椎管正中矢状径在临床中应用简单，不需要进行计算，较为省时，但使用中要注意避免测量的误差。

2.2 寰椎正中矢状内径由于大部分测量方法仅适用于下颈椎(C3～C7)，上颈椎这种特殊的解剖结构一直没有合适的诊断方法。安岩等[28]通过对958例资料进行回顾性分析，测得我国成人正常寰椎正中矢状内径(寰椎正中矢状内径为CT的横断位和矢状位上测量从寰椎前弓齿突凹最后方至后弓腹侧的最短距离[2])平均为(29.05±1.60)mm，并利用参考区间法定义内径值≤25.91 mm作为寰椎DCS的诊断标准。目前，有关寰椎DCS的诊断标准的文章有限，此法有利于临床医生对寰椎DCS患者的诊断。但是此研究为单中心回顾性研究，纳入样本量少且局限，在实际中应综合考虑其他方面的因素再加以运用。

2.3 平均骨性椎管面积(osseous spinal canal area，OSCA)与硬脑膜囊面积(dural sac area，DSA)虽然临床出现了多种测量方法，但还没有专门针对DCS形态学的研究。为了阐明DCS与颈椎形态特征之间的关系，Miyazaki等[29]把患者分为DCS组和NDCS组，通过脊髓造影后CT扫描，收集数据进行统计分析，得出DCS组C3～C7的OSCA和DSA小于NDCS组，其中C3～C5差距较明显。此法的缺点在于未定义DCS患者OSCA和DSA面积的具体标准，不同人种、不同性别的患者OSCA和DSA的面积会有所不同，且其测量较为复杂，检测成本较高，临床应用受到一定的限制。

3 MRI

3.1 脊髓缓冲空间(space available for the spinal cord，SAC)Tierney等[30]应用MRI，报告平均椎管矢状径为(13.28±1.47)mm，平均椎体矢状径为(17.7±2.18)mm，根据颈椎节段报告的SAC值(2.5～10.4 mm)，在C3和C5处SAC的平均值最小，约为5.3 mm。种族、性别和某些软组织结构均会导致椎管矢状径的结果不同。Matveeva等[31]认为用脊髓缓冲空间来判定有无DCS比较合适。SAC为椎管的矢状径减去脊髓的矢状径。通过分析数据，当SAC的值小于5 mm时，可以判定为DCS。由于椎管内后纵韧带和黄韧带并未构成脊髓缓冲空间，Nell等[32]认为利用硬脊膜囊矢状径减去脊髓矢状径所得数值更加接近真实的脊髓缓冲空间，更具有临床意义。脊髓缓冲空间可比较客观地反映椎管的大小，DCS脊髓缓冲空间的减小主要是由于硬脊膜囊正中矢状径减小所致。SAC的测量比Torg比率更依赖于椎管，因此可能是更有效的椎管狭窄指标。且患者的SAC值在临界值附近可能预示着严重狭窄的发生或可能表明神经系统损伤的风险增加。此法对于预防职业运动员或从事面临更大的颈椎创伤性损伤风险的职业可能存在的风险尤其重要。颈椎椎管的大小及其可供脊髓使用的空间对于决定颈椎创伤、退变和炎症的治疗方案具有重要的临床意义。脊髓缓冲空间可比较客观地反映椎管的大小，可以作为DCS好发人群可靠的辅助诊断指标。但是SAC值同样也存在明显的个体差异。

3.2 脊髓占位率(spinal cord occupation ratio，SCOR)研究认为测量椎管矢状径和Torg比率这两种方法未考虑个体发育差异，也未考虑占据椎管内空间的后纵韧带等软组织结构[18,33]。此外，椎管直径和脊髓大小随着年龄的变化而变化，表明单独测量椎管不是诊断DCS的最佳方法。Nouri等[33]通过测量分析数据，得出SCOR≥70%是诊断DCS的有效指标的结论。SCOR的测量在最上面的参考位点限于C2的下三分之一部分，最下面的参考位点在C7～T1交界处获得，最常在C3和C7测量。SCOR使用以下公式计算：SCOR=(Cord Above +Cord Below)/(Canal Above +Canal Below)×100%。通过分析Rüegg等[34]的研究结果，认为SCOR测量代表了一种更有用的方法来评估脊髓损伤的风险。SCOR的优点在于它包含了椎管和脊髓的大小，方法足够简单，易于应用。但由于Nouri等[33]测量X线片和MRI的DCS的患者数量较少，因此未进行有效的敏感性分析。如果患者在C2和C7区域之间没有非受压部位，则无法测量SCOR。

3.3 DCS的三角模型Jenkins等[24]通过测量，在DCS患者中的C3～C7水平上发现了较小LM、LL、LPA和较大的LDA。这些解剖成分形成一个直角三角形。SCD代表PCD加上LM，三角形的斜边用LL来替代。利用标准的几何原理，得到公式：Sine(LPA°)=(PCD+LM)/LL。通过分析数据，得出DCS患者的LPA、LL、LM和正常人相比较小，LDA角度大于正常人。而椎管矢状径和LPA的角度密切相关，即使LPA角度的微小变化也会导致椎管矢状径较大的变化。LPA角越小(越尖锐)，LL越短，SCD就会减少，导致脊髓横截面积的总体减少。此方法十分新颖，可以较好地评估患者的病情。但可能需要计算的数据较多，较复杂，测量较为不便，在临床工作中应用的价值不太高。

4 其他方法

早期Raghavendr等[35]、Cramer等[36]尝试用B超测定新生儿、婴儿椎管，因为其椎体、椎弓骨化不完全，超声检查可获得完整、清晰的椎管、脊髓二维图像。但成人椎体、椎弓骨化，加之前侧有较多含气管道，后侧棘突间呈“叠瓦状”，且相邻椎体间侧面后2/3有钩椎关节，因而缺少“透声窗”，故测量误差大[37]。使用phase-contrast MRI(PC-MRI)评估脊髓运动对诊断DCS有帮助[38]。这些方法的效果、实用性等方面有待商榷。此外，Maier等[39]尝试应用快速高分辨率T1标测法诊断颈椎管狭窄患者，此法具有时效性和准确性，还能显示出有无脊髓压迫，它可能会极大地丰富临床诊断的方式，但还需要更大规模的研究。

5 总结与展望

X线、CT、MRI在诊断DCS的患者中各有利弊，X线是最常用的影像学检查，通过颈椎正侧位片，可发现颈椎椎弓根短小，椎弓夹角小，棘突基底连线与关节突间连线距离，颈椎生理弯曲缩小或者消失，病变节段相邻椎体后缘增生及骨赘形成，椎间隙变窄。其优点是耗时短、费用低。然而，X线仅能评估骨性结构，不能观察软组织结构有无异常。DCS的CT表现为椎弓发育性短小，骨性椎管正常三角形消失，椎管矢状径变小，硬膜外脂肪消失，硬膜囊变形，脊髓变扁。CT与X线片相比具有优势，因为它可以直接测量尺寸[25]，在检查时间上较MRI短，费用在X线和MRI之间。CT对钙化及椎体骨质增生硬化显示优于MRI，故CT扫描常可估计颈椎管狭窄的原因，可直接显示椎管的形态、狭窄程度和狭窄范围，对手术方式的规划也有一定的指导意义。近年来，CT三维重建技术在医疗中的应用越来越普遍[26]，CT三维重建技术能全面地显示颈椎复杂的骨结构及其与脊髓、血管、神经的关系，全方位显示颈椎骨质增生、椎间孔狭窄，显示椎动脉和颈椎骨质增生的关系，显示骨性椎管的改变。但CT仅显示横断面显像，缺乏整体观，在软组织等方面的成像不如MRI清晰，且对患者辐射较大。MRI被认为是最好的成像方法，因为它能表现出脊髓受压的程度，且软组织分辨率高，消除了辐射风险，并提供了更好的视觉效果。MRI图像提供了可能导致脊髓压迫的椎间盘、椎体骨赘和韧带结构的详细视图，以及椎管的宽度和长度，这些都是颈椎管狭窄的潜在原因。

DCS最精确的诊断方法是进行椎管容积的测量，如尸体标本石蜡灌注法[40]和树脂灌注法[41]，但尚无法用于临床诊断。目前各种测量方法各有优点与不足，需要临床医生根据患者的病情、临床表现、症状、体征和家庭条件等各方面综合评估，选择最适合患者的诊断方法。仅X线可行的条件下，推荐使用Horne的“LM/CD”法；仅CT可行的条件下，推荐使用“测量椎管及脊髓矢状径”法；仅MRI可行的条件下，推荐使用测量“SAC的值”进行诊断。近年来随着科技的发展和对DCS认识的不断加深，影像扫描技术、计算机成像技术的不断成熟，目前对颈椎椎管的测量已不仅仅局限于椎管径线、径线比或椎管横截面积。相信在不久的将来，可以通过3D手段直接测量脊髓或椎管的容积，甚至可以使用3D-VR技术，这对从立体上理解和分析颈椎管狭窄对颈脊髓的影响，判断颈脊髓的受压程度，制定个体化的手术方案，提高预后均具有重要意义。