基于国人颈椎CT数据测量设计寰枢椎椎间融合器的研究

肖 衡，罗明薇，谢世伟

(攀枝花市中心医院，四川 攀枝花 617067)

枕颈联合处位置较深，并且紧邻延髓、颈髓等重要结构，同时椎体侧方和颈部前方有较多的重要血管、神经、腺体，因此该处手术难度大，风险高。创伤、先天畸形、肿瘤、炎症等多种原因可导致寰枢椎不稳，甚至危及生命。目前该区域常用的前路手术治疗方式有经口咽前路松解+后路融合内固定术或经口咽前路松解+TARP钢板内固定术。前者，术中翻身增加了手术风险、手术时间及创伤。而TARP手术是目前治疗难复性寰枢椎脱位的有效手段之一[1]，但术后咽喉局部的并发症较多，如发生咽后壁黏膜肿胀、血肿形成、长期的钢板磨损致使咽喉部不适感甚至钢板外露等[2]，远期可能出现内固定松动失败。故研制设计相应的一体化钢板螺钉椎间融合器显得十分必要和重要。本研究利用医学影像信息系统(Picture Archiving and Communication Systems，PACS)，测量正常患者或轻度退变患者的各项影像学参数，以寰枢椎的数据为支撑，探讨单纯前路一体化钢板螺钉椎间融合器的设计与考量。

1 材料和方法

1.1一般资料对2017年3月到2019年2月我院收治的颈椎病患者中，对所有患者常规进行颈椎CT平扫和三维重建，随机选取其中60例，均为成年人，排除先天性发育畸形患者，其中男27例，年龄(54.86±12.26)岁；女33例，年龄(56.60±7.43)岁，男女之间差异无统计学意义(P>0.05)，在PACS系统上测量颈椎CT参数。

1.2检查方法所有患者采用SIENMENS SOMATOM sensation cardiac 64螺旋CT机扫描，扫描电压120 kV，300 mA，扫描层厚1 mm，重建层厚1 mm。扫描范围为颈1～胸1。在计算机工作站上利用PACS系统自带软件进行测量。测量时CT图像窗位为400 Hu，窗宽为2 000 Hu。

1.3选取参数及测量方法横断面上，依照李凯松等[3]的方法，确定寰锥侧块中央最大层面分别测量左右两侧寰椎矢状径，记作a；寰椎最大冠状径，记作b；寰椎最小冠状径，记作c；寰椎最长径，记作d；寰椎短径，记作e；横断面寰椎长径夹角，记作α；寰锥最大面积，记作S。

冠状面上，分别测量枢椎侧块横径L，寰枢椎上下关节面冠状位夹角β，寰枢椎关节面高度h(分别测量内、中、外3个高度)，寰枢椎侧块高度M、N。

矢状位上，分别测量寰椎下关节面矢状径K，枢椎上关节面矢状径F，寰枢椎关节面高度H(包括前、中、后3个高度)。

每个参数均测量左右侧块，并行统计学分析。

1.4统计学分析数据采用SPSS 21.0软件分析。计量资料男女组别使用独立样本t检验、左侧与右侧使用配对样本t检验，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1患者寰椎横截面相关参数测量结果比较横断面上，寰椎侧块最大径线男左侧为(18.82±2.22) mm、右侧为(18.86±0.89) mm，女左侧为(18.72±2.18) mm、右侧为(19.32±1.36) mm，差异无统计学意义(P>0.05)。寰椎侧块面积男性均较女性大，相差约20 mm2左右，但相差仍无统计学意义，见表1。

表1 60例患者寰椎横截面相关参数测量结果比较/Mean±Standard deviation，mm

2.2患者寰椎冠状位相关参数测量结果比较冠状位上：枢椎侧块横径男女左右相当。寰枢椎冠状位上侧块间隙高度则呈现内外低，中间相对较高的趋势。男女组别之间的差异无统计学意义，见表2。

表2 患者寰枢椎冠状位相关参数结果比较/Mean±Standard deviation，mm

2.3患者寰椎矢状位相关参数测量结果比较矢状位上，寰枢椎上下侧块关节面矢状径径线长度大致相等，且关节面间隙同冠状位一样，仍是前后稍低，中间稍高的趋势，男女之间差异无统计学意义，见表3。

表3 患者寰枢椎矢状位相关参数结果比较/Mean±Standard deviation，mm

2.4单纯前路减压固定融合装置的设计寰枢椎作为颅颈移行部, 具有独特的解剖结构和功能特点。本研究选取颈椎正常或轻度退变患者作为研究对象，测量各相关参数，根据这些数据提出设计单纯前路减压固定融合装置如图1所示。

图1 钢板、融合器一体化模型

3 讨 论

寰枢椎作为颅颈移行部, 具有独特的解剖结构和功能特点。由于寰枢椎区结构复杂, 危险性大, 外科手术要求特高，现有颈椎的数据是基于干燥骨测量和影像结果包括X片和CT测量所得[4-6]。本研究选取颈椎正常或轻度退变患者作为研究对象，测量各相关参数，根据这些数据提出设计单纯前路减压固定融合装置的思路并分析其可行性。

侧块的大小、侧块长轴等与内固定材料的设计选择息息相关，为了避免椎动脉以及椎管内容物的损伤，通常选择的植入材料矢状径、横径均须小于影像学测量结果，但由于椎骨融合率的高低与融合器接触面积呈现一定的相关性，故在不损伤内外重要组织的前提下尽量增加融合期与上下椎板的接触面积。研究显示，寰椎横截面长径同陈晓陇等[7]测量的稍小，但其长度包含了寰椎部分后弓的长度，故实际长度相当。

内固定融合器置入时，需考虑此矢状径及冠状径径线，避免穿破内外侧及后侧骨皮质，损伤重要组织结构。矢状位及冠状位夹角与内固定的置入联系紧密，在内固定融合器设计及置入时，须参考此数据，准确把握置入的方向。有研究表明[8]，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3.5 mm的条件，而本研究测量显示寰椎侧块厚度最小径在[(7.61±1.56)～(8.83±0.89)] mm之间，满足处理终板后达到坚强固定的条件。

寰枢侧块关节由寰椎下关节面、枢椎上关节面及内衬滑膜的关节囊构成，寰椎下关节面为圆形微凹的关节面，所以寰枢椎椎间隙高度对于融合器的设计具有关键的意义，本研究测量了矢状位及冠状位上侧块间隙的多个高度，发现上下关节面呈“凹”形，基本和李松凯的研究结果相似。在设计融合器时，必须考虑寰枢椎侧块关节面三维立体结构，以达到设计出的融合器与关节面形成有效贴合，提高融合率。

由测量数据可知，寰枢椎侧块关节面类似于椭圆形，为达到最高的融合率，需要满足融合期的大小既不超过寰枢椎的最大面积，又能在寰枢椎关节面之间达到最大接触面积，故可设计一类“长方体”凸形融合器。考虑到融合率相关因素影响，结合相关数据，考虑设计长度约15～17 mm，宽9～11 mm，高3～4 mm的双“凸”形融合器，配以带孔钢板，孔距可选择依据本测量数据寰枢椎高度数据，距离融合器约7～9 mm，螺钉长度选择参考寰枢椎侧块长径、矢状径，长度约13～15 mm(见图1)，内固定置入时要求沿寰枢椎侧块长径方向，同时须注意保护寰枢椎内外侧及后方的重要结构。

研究基于寰枢椎测量数据，可设计一体化钢板螺钉椎间的融合器，为后续颈前路内固定器械的研发提供一定的证据，为枕颈畸形的手术方式提供新思路。