腰椎管狭窄症患者动力位下CT3D椎管容积变化研究

施玉森 李茂弘 涂 蓉

海南医学院第一附属医院放射科(海南 海口 570102)

腰椎椎管狭窄症(lumbar spine stenosis，LSS)常见于中老年人群，由多种原因导致，临床中LSS常见的是退行性LSS[1-2]。近年来，LSS在人群中发病率有上升趋势，目前已成为65岁以上人群脊柱手术的主要原因之一，LSS病因复杂，以长期反复腰腿痛和间歇性跛行为主要表现，严重影响患者生活、工作，症状加重还可导致行走困难[3-4]。迄今为止，X线平片、CT、MRI和脊髓造影等影像学检查仍是诊断LSS的主要手段，其中以CT检查在判断椎间孔狭窄与侧隐窝狭窄方面更具优势，但只能获取仰卧位解剖信息，而动力位信息只能以患者站立平片观察，由于重叠效应，难以达到临床要求[5]。动力位信息是脊柱外科所需重要信息，如何根据三维CT(three-dimensional CT，CT3D)技术展示LSS的几何学和形态学信息，成为了挑战。目前众多学者认识到3D观察、测量椎管结构能更全面、立体反映硬膜囊受压情况，CT容积扫描、3D重建对临床帮助越发明显，利用椎管造影与CT3D技术结合对动力位下LSS的研究报道少见。基于此，本文旨在分析运用CT3D技术分析LSS患者动力位下椎管容积变化情况，以期揭示疾病内在机制，为临床提供全面、直观、丰富的影像学信息。具体报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料选取2019年2月至2020年12月海南医学院第一附属医院收治的30例LSS患者为研究对象，其中男性12例、女性18例，年龄27～75(59.1±13.1)岁，病程1～180(69.8±61.9)个月，体质指数18～26(22.36±2.31)kg/m2，椎管矢状径5.5～10.8(7.26±0.31)mm，单节段狭窄3例，多节段狭窄27例，L1节段狭窄3例、L211例、L36例、L46例、L54例，L1/2节段狭窄7例、L2/313例、L3/422例、L4/526例、L5/S119例，腰痛27例，右下肢疼痛8例，左下肢疼痛6例，双下肢疼痛15例，间歇性跛行18例。本研究经海南医学院第一附属医院医学伦理委员会批准。

纳入标准：符合《脊柱畸形截骨矫形学》[6]中LSS的诊断标准；症状：背部疼痛、会阴区麻木、双下肢胀痛、间歇性跛行；直腿抬高试验阳性；CT、磁共振检查显示椎管横径或纵径＜13mm；患者既往无腰椎外伤骨折病史、腰椎手术史；患者签署知情同意书，积极配合检查。排除标准：患者存在精神类疾病，无法配合完成检查；脊柱侧弯及其他脊柱疾病；存在恶性肿瘤患者。

1.2 方法

1.2.1 CT扫描检查 所有患者均进行CT扫描检查，使用美国EG 64排CT扫描腰椎，扫描前排除患者身上影响CT扫描的物质，如金属首饰、手机、钥匙等，嘱咐患者扫描时不可随意乱动，保持正常平静呼吸。扫描卧位包括仰卧位、动力位，动力位又包括过屈位(侧卧位双手抱膝、屈颈，同时腰背部弓起，双膝关节近靠头部)、过伸位(仰卧时于L3水平加入枕垫，根据患者耐受程度加减)，扫描范围包括L1椎体上缘～S1椎体上缘，见图1，设置扫描参数管电压、电流分为为100kV、40mAs，螺距1.5mm、层厚5mm，矩阵512×512，扫描完成后将层厚5mm的图像拆薄为0.625mm，传送至GE AW4.6 工作站。

图1 L1椎体上缘¯S1椎体上缘（腰椎管硬膜囊）总体容积测量范围。图2 仰卧位腰椎管硬膜囊总体容积，图2A：冠状位VR图像，图2B：矢状位VR图像。图3 过屈位腰椎管硬膜囊总体容积，图3A：冠状位VR图像，图3B：矢状位VR图像。图4 过伸位腰椎管硬膜囊总体容积，图4A：冠状位VR图像，图4B：矢状位VR图像。图5 腰椎间盘中心层面和各腰椎体中心层面硬膜囊二维面积测量。图6 腰椎管硬膜囊横径/矢状径（白箭头所指）一维经线测量。

1.2.2 3D容积测量 所有LSS患者均进行椎管造影，造影剂为碘海醇注射液(国药准字H20053799，北京北陆药业股份有限公司，规格：按碘(I)计20mL：7g)，剂量约16mL，造影完成后尽最大努力让患者行水平仰卧位、前屈位、后伸位CT扫描椎管容积，获得图像后将图像拆薄为0.625mm，传至GE AW4.6 工作站行3D重建。

1.2.3 容积测量 测量仰卧位、过屈位、过伸位腰椎管硬膜囊总体容积，见图2～图4，在矢状位图像上，利用最大密度投影和多平面重建技术准确找到本研究实验测量范围(L1椎体上缘～S1椎体上缘)和L1～L5椎体中心层面(腰椎间盘上一椎体中心点至下一椎体中心点)，将容积VR图像分割为各节段图像，测量容积，见图5～图7。

1.2.4 面积测量 各腰椎间盘中心层面和各腰椎体中心层面硬膜囊二维面积利用GE AW4.6 工作站测量工具测量，测量方法见图8。

1.2.5 径线测量 包括硬膜囊最狭窄节段横径、矢状径及最狭窄节段硬膜囊前缘至骨性椎管前缘距离、最狭窄节段硬膜囊后缘至骨性椎管后缘距离，使用一维测量，测量方法见图9。以上容积、面积测量均由两名放射科医师在经验丰富的医师指导下测量完成，两名医师测量结果具有较高相关性。

1.3 观察指标对30例LSS患者进行检查后，比较不同体位下腰椎管硬膜囊总体容积、各节段腰椎管硬膜囊总体容积，各节段腰椎间盘中位和各腰椎体中位硬膜囊横截面积，最狭窄节段硬膜囊径线、最狭窄节段距离。

1.4 统计学分析采用SPSS 25.0统计分析软件。计量资料用()表示，比较用F检验和t检验；计数资料用%表示，以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 CT3D测量不同体位下腰椎管硬膜囊总体容积比较仰卧位下腰椎管硬膜囊总体容积为(27.4±4.8)cm3、过屈位下腰椎管硬膜囊总体容积为(30.3±5.2)cm3、过伸位下腰椎管硬膜囊总体容积为(23.8±4.1)cm3；过屈位下总体容积最高，过伸位下总体容积最低。不同体位下腰椎管硬膜囊总体容积比较，差异有统计学意义(F=14.267，P<0.05)。

2.2 不同体位下各节段腰椎管硬膜囊总体容积比较由表1可知，仰卧位和过屈位下L1/2、L2/3、L3/4、L4/5腰椎管硬膜囊总体容积高于过伸位，同时过屈位高于仰卧位(P<0.05)；不同体位下随腰椎节段升高，腰椎管硬膜囊总体容积减少，差异有统计学意义(P<0.05)。

表1 不同体位下各节段腰椎管硬膜囊总体容积比较

2.3 不同体位下各节段腰椎间盘中位硬膜囊横截面积比较由表2可知，仰卧位与过屈位、过伸位各节段腰椎间盘中位硬膜囊横截面积比较无差异(P>0.05)；过屈位下各节段腰椎间盘中位硬膜囊横截面积高于过伸位(P<0.05)；同时L3/4、L4/5、L5/S1段腰椎间盘中位硬膜囊横截面积低于L1/2、L2/3，L2/3、L3/4低于L1/2，L3/4低于L2/3(P<0.05)。

表2 不同体位下各节段腰椎间盘中位硬膜囊横截面积比较

2.4 不同体位下各腰椎体中位硬膜囊横截面积比较由表3可知，仰卧位与过屈位、过伸位下各腰椎体中位硬膜囊横截面积比较无差异(P>0.05)；不同体位下随腰椎体中位升高，腰椎体中位硬膜囊横截面积减少，且L4、L5腰椎体中位硬膜囊横截面积低于L1、L2、L3，同时L2、L3低于L1，L3低于L2(P<0.05)。

表3 不同体位下各腰椎体中位硬膜囊横截面积比较

2.5 不同体位下最狭窄节段硬膜囊径线比较由表4可知，仰卧位与过屈位、过伸位下腰椎管硬膜囊最狭窄节段横径、矢状径比较无差异(P>0.05)。

表4 不同体位下最狭窄节段硬膜囊径线比较

2.6 不同体位下最狭窄节段距离比较由表5可知，仰卧位与过屈位、过伸位下腰椎管最狭窄节段骨性椎管前缘至硬膜囊前缘距离、硬膜囊后缘至骨性椎管后缘距离比较无差异(P>0.05)。

表5 不同体位下最狭窄节段距离比较

3 讨论

LSS是3D空间背景下的疾病，起病多隐匿，病程缓慢，病因复杂，患者常表现为腰骶部疼痛、下肢渐进性无力、麻木，间歇性跛行，行走困难，严重影响患者生活质量，增加社会负担[7-9]。LSS症状严重，保守治疗疗效不理想时最佳治疗方法为手术治疗，微创手术治疗LSS已成为当前脊柱外科的主要治疗手段[10-11]。脊柱影像学研究是脊柱微创外科的基础，微创手术实施前，外科医生需对LSS患者椎管、硬膜囊容积充分了解，有助于制定更加合理手术方案，提高治疗效果，促进患者尽早康复[12-13]。而脊柱的静态研究不能让医生全面了解硬膜囊运动状态下受压情况，无法揭示LSS患者动态下椎管容积变化[14]，而3D动态的研究是对其影响学研究的重要补充，可有效为患者的手术方案提供全面的数据参考，为手术方案的制定和术后疤痕增生对椎管容积的影响提供指导。

CT在LSS中的应用较广，无论是内镜治疗、面积测量、诊断鉴别，还是疗效评估均有明显优势，孙腾飞[15]研究表明，CT3D不仅具备CT扫描检查优势，通过横截面可显示椎体旋转、关节突增生、侧隐窝狭窄、“真空征”等，冠状位可显示椎间隙狭窄导致的椎弓根位置变化、神经根受压情况，矢状位可显示硬膜形态变化原因、受压部位及神经根是否受压，而3D重建可整体显示椎管下崽部位、范围、程度，可定位诊断、指导手术治疗。以往CT3D测量椎管容积多以患者仰卧位测量，在动力位下难以对椎管容积进行测量[16]。本次研究以30例身材匀称LSS患者在椎管造影后进行CT仰卧位、动力位扫描，获得高质量、高清晰动力位椎管图像，并在椎管内注入对比剂后再次扫描进行3D重建，利用各种技术重建出准确直观腰椎硬膜囊3D图像，经验丰富医师指导完成数据测量，研究发现，仰卧位、动力位下腰椎管硬膜囊总体容积差异显著，容积以过屈位最大，过伸位最小，不同体位下随腰椎节段升高，腰椎管硬膜囊总体容积减少，具有一定规律和趋势，提示在临床中，LSS患者过伸位下可使其疼痛加重，过屈位则减轻患者疼痛，腰椎节段越高，神经受压越严重这一现象。本次面积测量发现，仰卧位与动力位下各腰椎体中位硬膜囊横截面积比较无显著差异，但过屈位下各节段腰椎间盘中位硬膜囊横截面积高于过伸位，同时L3/4、L4/5、L5/S1段腰椎间盘中位硬膜囊横截面积低于L1/2、L2/3，L2/3、L3/4低于L1/2，L3/4低于L2/3，表明过屈位至过伸位硬膜囊横截面积具有逐级减小的规律，而仰卧位与动力位下各腰椎体中位硬膜囊横截面积比较无显著差异，可能是椎体中位层面无椎间盘和黄韧带影响导致面积无明显变化的原因，但不同体位下随腰椎体中位升高，腰椎体中位硬膜囊横截面积减少，且L4、L5腰椎体中位硬膜囊横截面积低于L1、L2、L3，同时L2、L3低于L1，L3低于L2，提示体位变化导致硬膜囊面积与症状严重程度变化主要由腰椎间盘层面硬膜囊受压导致。本研究测量径线，仰卧位与动力位下腰椎管硬膜囊最狭窄节段横径、矢状径以及腰椎管最狭窄节段骨性椎管前缘至硬膜囊前缘距离、硬膜囊后缘至骨性椎管后缘距离差异不明显，但径线仍遵循由过屈位至过伸位逐级减小这一规律，田慧超等[17]研究表明，LSS患者硬膜囊矢状径较横径狭窄更明显。本次研究中虽然不同体位下矢状径与横径差异不明显，但也不难发现本次纳入LSS患者的矢状径较横径小。本研究将3D容积测量、二维面积测量、一维径线测量比较，发现3D容积测量相比传统一维、二维测量径线和面积更能为临床提供准确全面的影像学数据，与郑文鑫[18]在LSS术前术后椎管个阐述的研究得出相同结论。

综上所述，LSS患者在椎管造影下行CT3D可更加准确全面且立体地测量动力位下活体硬膜囊容积数据，LSS患者椎管容积及各节段容积与体位有关，其大小规律以过屈位最高，过伸位最低，硬膜囊横截面积、径线均遵循此规律，CT3D测量椎管容积优于二维面积和一维经线测量。但本研究仍存在不足之处：由于疫情、部分患者症状严重无法配合检查、部分患者对椎管造影的造影剂代谢块，导致样本量较小，后续研究需扩大样本量、多维度的进一步研究。