多层螺旋CT三维重建技术辅助脊柱经椎弓根内固定手术的方法分析

李超 辽宁电力中心医院医学影像 （辽宁 沈阳 110000）

内容提要： 目的：多层螺旋CT后三维重建处理技术在经皮脊柱椎弓根钉内固定术辅助中的临床价值分析。方法：在2017年12月～2020年5月本院收治的经椎弓根内固定手术患者中选取34例，其中腰椎13例，胸椎5例，颈椎16例。通过多层螺旋CT薄层扫描对34例经椎弓根内固定患者进行容积重建和多平面重建，进行辅助诊断，以此指导个体化手术，判断术后成果。结果：多层螺旋CT后三维重建处理技术在经皮脊柱椎弓根钉内固定术辅助中本组患者共置入350枚椎弓根钉，其中颈椎150枚，胸椎70枚，腰椎130枚。在所有情况下，没有发生与钉子放置有关的血管、神经和脊髓并发症。结论：多层螺旋CT扫描三维重建技术在辅助椎弓根内固定手术中的应用可以量化和个性化确定手术参考指标，提高手术的安全性和准确性。

脊柱具有支持躯干、保护脊髓和保护内脏等作用，一旦脊柱功能出现问题会给患者正常工作、生活造成巨大影响。脊柱结构相对复杂，相应的手术风险也比较高，所以在对患者实施手术前应准确诊断并制定完善的手术计划，并与患者及家属做好沟通。随着现代医疗水平的不断进步，经椎弓根内固定手术的应用也越来越广泛，该手术具有三柱固定、三维矫正能力、短节段固定和融合以及矫正损失少、脊椎椎弓根内固定等生物力学优势而广泛用于各种脊柱手术，一次正确插入椎弓根螺钉是手术的关键[1]。以往是基于椎弓根形态学为依据明确公共切入点及推入角度，并借助X射线荧光透视设备实行操作，但受到椎弓根自身个体差异影响，椎骨结构图像重叠以及胸肋，椎弓根的图像闭塞椎弓根螺钉穿透通常在临床上发生，发病率甚至高达54.7%，而有关神经及血管后遗症可达到7%[2]。

近些年来，伴随医疗器械设备不断更新，多层螺旋CT技术具有高空间、高分辨率等特点，被广泛用于临床诊断中，而螺旋CT三维重建技术对提高骨折诊断的准确性及漏诊起着积极作用[3]。该技术用于椎弓根螺钉内固定术的计划，测量和指导，有效延伸临床应用范围，提高整体手术的质量[4]。因而，本院对2017年12月～2020年5月内实行螺旋CT 3D重建技术辅助内固定术患者展开了分析，已获得满意结果，内容报道如下。

1.资料与方法

1.1 临床资料

选择2017年12月～2020年5月本院接诊的经椎弓根内固定手术患者共34例，其中男性21例，女性13例；年龄20～60岁，平均（40.32±5.32）岁；腰椎13例，胸椎5例，颈椎16例；损伤原因：肿瘤3例，退变9例，创伤22例。

1.2 方法

所有患者术前均对病变进行了正面和侧面X射线检查，必要时还拍摄了倾斜和动态照片，一些患者在手术前实施了肿瘤MRI检查。按照X射线给脊椎段进行扫描。采用飞利浦MX8000 America CT设备，包括4个切片，设置模式：电流或压力为200mAs/120kV，厚度为1.3mm，间隔为0.625mm，然后到计算机工作站以进行容积重建和多平面重建。使用切割工具切割非感兴趣区域的结构，避免这些结构阻塞感兴趣区域，并观察感兴趣区域中椎骨结构的空间关系和损伤，以及完整性解剖标志，患病椎骨的结构以及手术参考解剖学标记徽标，选择正面，背面，左，右，容积重建图像对左前斜角以及右前斜角打印成像便于观看。期间将普通X射线平片、MRI等资料数据相结合，依照有关治疗原则制定术前计划、确定手术步骤及要点、融合段和相关范围、减压范围，并确定固定目标椎骨继而预测其机械稳定性。对患者的病变椎骨（尤其椎管占据节段）可采取模拟及预览等形式进行分开分割过程演练。

观察病变椎体及椎管相关细节，测量横断面、矢状及冠状MRP。横断面重建中，需先确定目标椎骨阶段，同时将目标椎骨的双侧椎弓根调整至最大宽度，并且将横断面重建水平同骨干中心轴相一致。参数测量期间，设置理想放置轨迹在双侧椎弓骨上。沿椎体前部至椎板进入点的长度是椎弓根长度LL/RL，从棘突到椎体的最大横向直径，点被用作椎体平分线。指甲路径与椎体等分线之间的角度是外展角LA/RA。与脊椎平分线平行，和双侧关节突出外边缘相切。将该点至切线距离作入口点成横截面LAE/RAE参考坐标值。

矢状面重建和参数测量：分别沿两个椎弓根的中心轴执行矢状面重建，在矢状面上沿椎弓根的中心轴画一条线，并将其设置为理想的钉子放置轨迹。外侧脊椎（颈椎）或椎板（腰椎胸椎）之间的角度为侧螺钉的矢状角LSA/RSA。下胸椎及腰椎椎弓根较宽，因而在建立该线时要与椎体上端板持平，从增强机械稳定性；从入口点到侧块的亚关节突画一条线，线的长度是入口点的矢状参考坐标值LSE/RSE。

冠状动脉重建、参数测量：在位于双侧椎弓根最狭窄部位重建一个垂直椎弓根的冠状平面，对椎弓根横截面情况进行观察，同时测量其双侧内、外径，确定最适宜的螺钉直径，包括内部子午线的高度/宽度PSH/PSW（皮质骨中松质骨的直径）、椎弓根外径（骨皮质直径）的高/宽PH/PW。

2.结果

根据多层螺旋CT三维重建结果实施手术，根据矢状面和横断面参考坐标值确定手术入点的准确位置，根据测量的外展角度LA/RA、侧钉失状角度LSA/RSA等设置椎弓根穿刺的外展角和失状角。使用C型臂X射线荧光透视术观察手术过程中的穿刺位置，必要时可以进行调整。根据测量的椎弓根外径的高/宽（PH/PW）、椎弓根长度LL/RL、内径的高/宽等选择合适直径和长度的椎弓根螺钉，置入椎弓根螺钉后连接钉棒系统，根据术前计划对患者实施撑开、减压、肿瘤切除或植骨融合等操作，经统计所有患者共置入350枚椎弓根钉，其中腰椎130枚，颈椎150枚，胸椎70枚。

根据穿破分级标准，将胸腰椎弓根钉2mm以内、颈椎弓根钉1mm以内的椎弓根穿破归属于“安全区域”，术后通过对34例患者再次实施CT扫描和冠状面重建，结果显示手术后，CT扫描和冠状动脉重建和测量显示，有10处超过了“安全区域”（5.46%），并且在颈椎的5个位置（5/84）刺入了椎弓根的穿刺范围为1～2mm。1处（1/84）穿刺2.2mm，但未发生临床症状，1处胸椎（1/84）和4根腰椎（4/73）穿透2～4mm。在所有情况下，都没有与钉子放置有关的血管，神经和脊柱并发症。

3.讨论

脊柱损伤和病变对患者影响较大，作为临床中较为常见的脊柱性病变，老年人为主要发病群体，患者在发病后其自主生活能力和自理能力都会下降。随着近几年大众生活频率的加快，工作负荷较重，发病率不断上升且年轻人也成为了发病主体。长期久坐、久站，均会对脊柱产生不良影响，严重影响大众日常生活和工作。作为综合病症，脊柱损伤主要是因为颈椎和腰椎出现迫害所导致，一些患者还存在病理原因，例如其椎间关节韧带损坏或腰椎间盘退行性改变等。临床治疗中可以通过颈椎及腰椎X射线和CT对病情进行分析，但存在局限性，无法针对椎间盘内部产生的病变进行观察。而这时想要更加深入的观察病变位置和原因就应采取多层螺旋CT扫描，多层螺旋CT属于一种新型扫描技术，这种扫描技术打破了以往传统CT扫描的劣势，改变了传统诊断方式，能够进一步提升诊断准确率和诊断质量。扫描速度更快，且能够进行更大范围扫描，图像更加清晰。为了对患者脊柱进行修复可以先进行三维重建，观察患者脊柱完整立体图像，从而更好地确定治疗方法，提升诊断准确率和治疗效果。多层螺旋CT三维重建适用于多种脊柱病理改变的显示，具有普通X射线和CT不具备的优势，检查更加安全，丰富，通过三维重建可以有效评价患者脊柱病变并为其提供更为准确的治疗依据[5]。

随着生活节奏的加快和交通事业的飞速发展，各类骨折和骨创伤发生率也具有显著上升趋势，经椎弓根内固定术在脊柱手术患者中的应用也日益广泛[6]。即使是具有丰富经验的手术医生，仅仅依靠普通CT和X射线片很难对患者病情有直观立体的了解，在制定术前计划时很难对患者的椎体结构进行清晰分辨，测量的术前数据误差较大，具有较高的手术风险。普通CT横断面由于受伤椎变形和体位关系等因素影响，在同一横切层面中通常很难呈现对称的双侧椎弓根影像，从而导致数据无法准确测量，影响矢状面、冠状面和任意斜面的术前设计和参数测量[7]。

术后评估椎弓根固定效果时，使用常规X射线片通常无法较为准确地确定椎弓根钉和椎弓根的空间位置关系，无法准确判断是否有穿出椎体前缘，对椎弓根评估的可靠性不高。普通CT的横断面平扫容易受金属伪影影响，且无法进行冠状面重建，难以直观反映患者的椎弓根和椎弓根钉位置，而且无法量化患者的椎弓根钉穿刺情况[8]。多层螺旋CT作为诊断骨关节创伤和术后椎弓根钉位置判断的重要方法，在临床具有重要应用价值。有研究学者提出，将X射线片与多层螺旋CT横切面片对颈椎标本进行测量，从而为颈椎弓根钉的置入提供重要参考依据。通过利用多层螺旋CT三维重建技术对颈椎椎弓根进行测量，并在该技术辅助下实施个体化经椎弓根置钉[9]。

螺旋CT三维重建技术作为新兴的一种诊断技术，是建立测量并辅助经椎弓根内固定术，达到工作效率的提升和测量的准确性，对提高手术的成功性具有积极作用。该技术可通过借助旋转容积重建图像，清楚观察脊柱整体机构及空间状态，可以在医生的脑海中建立三维空间结构“图”，从而充分掌握患者术中暴露区域以外的有关结构信息，继而作出更为准确的判定；该地图工具能够充分分开观察区域，展开观察并模拟手术过程，从而确定最佳方案、手术部位、融合部位及相关范围[10]。MRP图像是有着清晰的骨边缘对比，能够呈现多个切面，确定最佳钉子放置轨迹，以此获得准确参数及评估手术效果。因此，在进行三维重建和测量时，应尽可能选择本椎作为参照骨性标志。在对患者实施手术时，通过测量数据合理确定穿刺角度和穿刺点，然后给患者置入椎弓根钉，由于置钉操作需要手工操作，操作过程中不可避免会有一定误差，具有穿破风险，所以临床医师的丰富经验，良好穿刺技术和手感是手术成功的重要保障。此外，由于身体位置和其他因素的变化，手术期间脊柱的空间排列可能与CT扫描是不同的。因此，在3D重建和测量过程中，应尽可能将椎骨用作骨标记[11]。

本研究中，通过选取34例本院2017年12月～2020年5月在本院实施经椎弓根内固定术的患者，均给予多层螺旋CT扫描和多平面重建、容积重建，并根据CT扫描和重建结果辅助诊断疾病和实施个体化手术指导，本组患者实施经椎弓根内固定手术时共置入椎弓根钉350枚，术后再次CT扫描和冠状面重建，分析检查结果显示超“安全区域”范围的椎弓根穿破的椎弓根钉有14枚，其中颈椎8枚椎弓根穿破范围为1～2mm，胸椎1枚，腰椎5枚出现2～4mm的椎弓根穿破，颈椎1枚穿破外侧壁2.1mm。本组患者术后均未出现与钉置入相关的并发症。说明在实施脊柱经椎弓根内固定手术的患者中应用多层螺旋CT三维重建技术进行辅助，能够为手术提供更有价值的参考信息，有助于减少患者术后并发症发生风险，提高手术安全性，可推广应用。

综上所述，椎弓根内固定的标准化三维重建及测量可作为评估依据，有效量化并开展个性化术前计划提供指导，提高手术安全性，降低患者手术风险，确保手术顺利成功。