CT三维重建技术辅助治疗下颈椎多节段椎管狭窄并创伤性不稳

【摘要】  ［目的］探讨多层螺旋CT三维重建技术辅助治疗下颈椎多节段椎管狭窄合并创伤性颈椎不稳(multilevel degenerative stenosis with traumatic instability MDSTl)的方法。［方法］ 自2006年9月到2007年8月，本科应用颈椎椎弓根钉固定加双开门椎管成形术治疗9例MDSTI患者，结合螺旋CT扫描、VR及MPR重建辅助术前诊断、计划及测量以指导手术，术后MPR重建量化螺钉穿破情况、椎管矢状径及椎管横切面积增加情况。［结果］9例置入颈椎椎弓根钉44枚，按Richter穿破分级法，1级72.7%(32／44)，2级27.3%(12／44)，无3级穿破及医源性损伤发生；双开门椎管成形42个节段，术后椎管矢状径及横切面积较术前显著增加(P<0.05)，增加均值可信区间分别为前者23.43～40.65 mm，后者23.18～42.07 mm2；术后6个月76.2%的节段(32／42)植骨完全融合，23.8%(10／42)植骨部分吸收，所有节段双侧开槽部均完全融合；随访6个月至1年(平均7.8个月)，比较术前、术后的ASIA评分，2例上升2级，5例上升1级，2例与术前一致，无低于术前水平病例。［结论］CT三维重建技术辅助手术治疗MDSTI可以提高安全性及手术效果。

【关键词】  多层螺旋CT； 三维重建； 下颈椎； 创伤性不稳； 多节段椎管狭窄； 椎管成形术； 椎弓根钉固定(PSF)

    Multi-Spiral CT 3D reconstruction technique to assist the procedure of multilevel degenerative stenosis with traumatic instability in lower cervical spine∥HE Fei, HE Bo, ZHANG Chun-qiang, et al.The First Affiliated Hospital of Kunming Medical College,Kunming 650032, China

    Abstract: ［Objective］To study the method of multi-spiral CT (MSCT) 3D reconstruction technique assisting cervical pedicle screw fixation (PSF) and double-door laminoplasty in the treatment of multilevel degenerative stenosis with traumatic instability (MDSTI) of lower cervical spine. ［Method］From September 2006 to August 2007, PSF combined with double-door laminoplasty were performed in 9 patients with MDSTI of lower cervical spine. MSCT 3D reconstruction techniques, including volume rendering (VR) and multi-planar reconstruction (MPR), were used to assist preoperative diagnosis, plan and measurement to guide procedure.Postoperative MPR was used again: through coronal format, the degree of screws perforation was measured precisely and the different positions of pedicle screws were divided into three grades according to Richter's method; through axial format, the increase in sagittal diameter and canal area of every laminoplasty level were measured precisely. A comparison between pre- and postoperative ASIA scores was used to present neural function recovery.［Result］Nine patients with MDSTI of lower cervical spine underwent PSF and total 44 screws. According to the classification of Richter, grade 1 were 72.7% (32/44), grade 2 were 27.3% (12/44). No screw perforation occurred (grade 3) and no screws revision resulted from misplacement. No iatrogenic damage occurred. Double-door laminoplasty was performed in total 42 volumes. The postoperative cervical spinal canal sagittal diameter and traverse area were significantly improved (P<0.05). The confidence intervals of mean increased values were from 23.43 mm to 40.65 mm in former and 23. 18 mm2 to 42.07 mm2 in later, respectively. At 6th month after laminoplasty, based on MSCT axial format, complete union between “open door” and allograft bone were obtained in 76.2% volumes (32/42), and allograft bone were absorbed partly in 23.8% (10/42). A solid union in bilateral gutters was obtained in all. Follow up was from 6 months to 1 year, mean 7.8 months. Two case improved 2 ASIA grade, 5 cases improved 1 grade, and 2 cases still were same as preoperative grade. No case became lower than preoperative score.［Conclusion］Assisted by MSCT 3D reconstruction technique, PSF combined with double-door laminoplasty can be performed safer and more effective to treat patients with MDSTI of lower cervical spine.

    Key  words：multi-spiral CT 3D reconstruction;  lower cervical spine;  traumatic;  stenosis;  double-door laminoplasty;  pedicle screws fixation (PSF)

    颈椎管狭窄通常是颈椎骨性结构及软组织退变的结果，此类疾病在50岁以上的人群中发病率在50%以上。因脊髓在狭窄的椎管内缓冲余地极小，当颈椎遭受创伤甚至是轻度暴力致伤时，即可导致神经损伤甚至完全性四肢瘫痪等严重后果。此外，该类损伤常无明显的骨折移位征象，创伤后的脊髓神经损伤与原有的椎管狭窄症相关神经症状体征相混淆，导致临床诊断困难。当前分别应用颈椎椎弓根钉固定治疗创伤性不稳，双开门椎管成形术治疗多节段颈椎管狭窄症，已有许多文献报道了令人满意的结果［1］，而将两种技术结合用于治疗多节段椎管狭窄合并创伤性颈椎不稳的报道还较少。由于颈椎的结构复杂，在减压及固定过程中潜在的硬脊膜及血管神经损伤的风险仍然是目前关注的问题［2］，因此，颈椎外科医生始终致力于提高颈椎椎弓根钉置入的准确性、减少并发症，在稳定脊柱的同时有效减压并量化评价治疗结果。

    本科于2006年9月至2007年8月期间应用多层螺旋CT(MSCT)三维重建技术辅助颈椎椎弓根钉置入及双开门椎管成形术，治疗9例下颈椎多节段椎管狭窄合并创伤性颈椎不稳(multilevel degenerative stenosis with traumaticinstabilityMDSTl)的患者，通过应用该技术提高诊断、术前设计及测量的准确性，指导颈椎椎弓根钉置入并为治疗结果提供量化评价。

    1  资料及方法

    1.1  一般资料

    9名下颈椎MDSTI患者，男6例，女3例；年龄为47～67岁，平均55.44岁。损伤原因分别为高处坠落伤5例，交通事故3例，击打伤1例。下颈椎损伤分型为后柱损伤5例，小关节损伤2例，前柱损伤2例。创伤性不稳的节段为C4、5 2例，C4、6 1例，C5、62例，C6、7 3例，C6～T1 1例。应用MSCT三维重建技术进行诊断、个体化术前设计及测量及术后评价，指导颈椎椎弓根钉固定及双开门椎管成形术。共置入颈椎椎弓根钉44枚，双开门椎管成形共42个节段，6例减压范围为C3～7，3例为C3～6。手术时间从伤后16 h～21 d。

    经询问颈椎病病史，患者伤前症状包括头颈部疼痛、行走不稳、上肢放射痛及四肢肌力减退，但无括约肌功能障碍。神经功能检查包括感觉、运动及反射，以ASIA分级记录神经功能状态，A级2例，B级3例，C级4例。

    所有的病例均拍摄前后位、侧位及张口位的X线片以了解伤后颈椎的整体形态，为了明确诊断，部分病人加摄了左右斜位片。慎用颈椎前屈后伸动态片。

    术前的MRI(GE，1.5 T，America)明确椎管狭窄范围均超过3个节段。椎体、椎间盘及软组织的损伤在T2加权像呈高信号表现。(图1)

    应用多层螺旋CT扫描及三维重建技术(Philips，MX8000 MSCT，America)以200 mAs／120 kv，3.0 mm层厚扫描，0.625 mm层厚重建，主要采用容积重建(VR volume rendering)确定术前椎管减压范围，多层重建(MPR multi-planar reconstructions)测量颈椎椎弓根置钉的入点、角度及椎弓根的形态学参数。(图2)  图1术前的MRI影像，多个退变的椎间盘压迫颈脊髓，颈椎管明显狭窄  图2MPR技术测量椎弓根的大小，椎弓根钉入点的位置及角度    测量指标包括：

    1.椎弓根的轴向长度

    2.椎弓根的水平角度

    3.钉入点到侧块边缘的距离

    4.颈椎管矢状径

    5.颈椎管横切面积

    6.椎弓根矢状面角度

    7.入点至关节突下缘的距离

    8.椎弓根内径宽度

    9.椎弓根内径高度

    1.2  手术方法

    全身麻醉后患者俯卧位。固定颈部于轻度屈曲位(10°～20°)。采用后正中切口由寰枕部至颈胸结合部，暴露颈椎后方结构，侧方暴露至关节突外缘。用游标卡尺测量出术前CT测量的入点至侧块边距及入点至关节突下缘的距离，两者的交点即为入点，以直径3.5 mm的磨钻在入点处磨去皮质骨，深度大约5 mm。椎弓根穿刺由直径为2.7 mm手钻开道，深度约为15～20 mm，用量角器根据术前测量值校正置钉的角度，同时结合术中透视实时监视确保入钉角度的准确，根据术前测定的椎弓根的长度、宽度及高度选择适合尺寸的螺钉置入。内固定安置完成后，再次行术中透视确定内固定物置入是否准确及颈椎力线是否恢复正常。

    用高速磨钻在双侧椎板与小关节结合处开槽，深度需注意保留后方骨皮质作为“门轴”。用薄刃的椎板咬骨钳咬除顶端及尾端的黄韧带，通常在C2、3和C7／T1间隙。用高速摆锯沿后正中线劈开C3～6或C3～7的棘突，深度为接近后方骨皮质，剩余的骨质由薄刃椎板咬骨钳咬除。当所有节段操作完成后，用神经剥离器小心的分离硬脊膜，逐步完成棘突及椎板的开门，在劈开的棘突间放入植骨块并用粗丝线固定。如必要，可在椎弓根内置入锚钉，将固定骨块的丝线系于锚钉，以防植骨块吸收开门角度再丢失。

    1.3  影像学结果分析方法

    术后再次使用螺旋CT扫描及三维重建来评价手术效果，冠状面MPR重建可精确的测量螺钉的穿破程度。参照Richter法将穿破分为3级［3］，与边缘接触者为可疑，归入低一级别。(图3)

    1级：没有穿破或穿破<1 mm。

    2级：穿破>1 mm但无需校正螺钉位置。

    3级：穿破>1 mm，产生脊髓或神经根的损伤或激惹或影响生物力学的稳定性而需校正椎弓根钉的位置。

    椎管成形术后各节段的椎管矢状径及横切面积由轴位MPR重建进行测量。(图4)

    术后MRI显示颈椎管及脊髓减压的效果。(图5)

    1.4  临床评价及统计分析方法

    临床神经功能恢复由ASIA损伤评分进行评价［4］。统计结果应用SPSS 11.0软件进行分析，数据以均值(标准差)表示。术前及术后椎管矢状径及横切面积的差异采用配对t检验进行，以P<0.05为差异显著性标准。  图3C7左侧椎弓根钉发生0.6 mm的外侧穿破，但没有血管、神经及内脏损伤。其余椎弓根钉均为无穿破  图4轴位MPR技术测量C4椎体术前及术后椎管矢状径及椎管面积的对比，VR重建技术显示了整个操作的效果  图5术后MRI显示椎管减压充分，椎管矢状径及椎管横切面积增加明显

    2  结果

    2.1  统计学结果

    结果见表1。9名MDSTI患者接受了颈椎椎弓根钉固定(共44钉)及双开门椎管成形术(共42个椎体)。无发生与器械置入相关的医源性损伤。置钉的穿破情况1级穿破为72.7%(32／44)，2级穿破为27.3%(12／44)，无3级穿破及需要重置螺钉的情况。表1  椎弓根钉置入数据患者编号创伤性结果见表2。术前及术后的椎管矢状径及椎管横切面积有显著改善(P<0.05)。通过术后6个月的MPR重建，76.2%的椎体(32／42)的植骨块达到完全融合，23.8%(10／42)部分融合，所有椎节双侧开槽部位均达到了骨性融合。表2  术前术后椎管矢状径 平均增加值的可信区间为：椎管矢状径(23.43 mm，40.65 mm)椎管横切面积(23.18 mm2，  42.07 mm2)。

    2.2  临床结果

    结果见表3。术后随访6个月～1年，平均7.8个月。ASIA评分2例提高2级，5例提高1级，2例与术前一致，无低于术前水平的病例。表3  椎管成形术节段及ASIA评分患者编号椎管狭窄

    3  讨论

    3.1  下颈椎多节段颈椎管狭窄合并创伤性不稳的诊断

    骨赘、颈椎间盘突出及后纵韧带骨化引起的颈椎退变是导致退变性颈椎管狭窄的常见原因。退变可使一个或多个节段的脊髓受压。当脊髓受压超过3个节段就被认为是多节段椎管狭窄；当先天性椎管狭窄(Pavlov比例<0.8)时，由于脊髓受压而继发颈椎病的风险将更大，此类病人通常表现为平衡及步态的改变、颈肩部及上肢的疼痛、四肢肌力的减弱、腱反射亢进及长束征。

    多节段退变性椎管狭窄的患者下颈椎损伤时，脊髓损伤的风险将明显增高，甚至头颈部仅受到轻微外力即损伤脊髓造成灾难性后果，因暴力不大，病人可表现严重的临床神经症状体征而没有明显X线片及CT等影像资料提示骨折、脱位，由此评估创伤性不稳的难度增大。

    伴有颈痛但无明显骨折脱位影像学证据的患者，颈椎的前屈-后伸位片仍然是诊断韧带源性不稳的“金标准”［5］。然而，由于可能导致脊髓的继发损伤，临床应用动态位片仍有争议。当前White和Panjabi的评分及MRI脂肪抑制呈像技术，可用于评估创伤性下颈椎不稳。根据Holdsworth的颈椎两柱理论，稳定性损伤通常只包括一柱的损伤，而不稳定的损伤则包括了两柱的损伤，损伤区域MRI的高信号表现可以提示损伤的区域在前柱、后柱还是两柱均有损伤。结合White和Paniabi评分，分值总和大于或等于5分提示颈椎存在临床不稳。

    3.2  多节段颈椎管狭窄合并创伤性不稳的治疗

    MDSTI的治疗目的是：保护脊髓免受进一步损伤；神经组织减压为神经功能恢复创造环境；提供一个长期稳定、无痛的颈椎。治疗包括：局部制动，稳定全身情况，恢复颈椎力线，脊髓减压及稳定脊柱。早期的脊髓减压及稳定是减小脊髓损伤的有效手段。但脊髓损伤时的其他并发症及高龄等因素会影响早期手术干预，尤其是不全性或完全性四肢瘫引起的呼吸功能障碍，因此，首先需要稳定患者的全身情况。

    后路手术常用于颈椎形态基本正常、颈痛不明显的多节段颈椎管狭窄颈椎病。其优点是运动功能丧失较少，避免植骨块并发症，术后不需长时间使用外固定支具，去除后方的压迫因素为脊髓提供间接减压。后路椎管成形术能在扩大椎管容积的同时不切除后方的骨性结构，使颈部后方的肌肉能够重新附着，降低椎板切除术后远期的颈椎后突畸形的发生。

    颈椎椎弓根钉固定技术是唯一能提供颈椎两柱固定的后路技术。椎弓根钉有较强的抗拔出力，能够对抗轴向负荷的剪切应力，也可以为椎体前方损伤所致前柱支撑力丧失的患者提供长期的稳定性。此外在双开门椎管成形时，极外侧的椎弓根钉入点可以保证实施椎管成形术有足够的空间。

    3.3  螺旋CT三维重建技术辅助手术

    自Abumi开展颈椎弓根钉技术以来，经过不断改进，目前形成三种主要方法：依靠解剖标志法、暴露椎弓根法以及计算机导航辅助法。尽管文献报道了一些应用上述技术取得了令人满意的结果，但是由于置钉过程中潜在的神经、血管及脏器损伤的风险，颈椎外科医师仍致力于减小椎弓根钉的不当置入。近年来，计算机辅助骨科手术的技术显示出了极高的安全性和精度［6］，但设备昂贵的价格、复杂的操作程序及手术时间延长等问题制约了它的推广及应用［7、8］，同时这项技术有报道存在18%～87.5%的椎体穿破率［9］。

    作者将CT三维重建技术结合普通X线及MRI用于MDSTI的诊断、术前计划、手术指导及效果评价，通过螺旋CT三维重建技术可以获得直观、三维和高质量的图像，通过VR成像直观显示损伤区域。必要时通过图像切割技术单独分离“兴趣区”进行独立动态的观察并计划手术入路。同时，MPR成像可模拟椎弓根钉置入，并精确测量角度，指导手术。据此颈椎外科医生可以在术前准确分型、显示解剖结构细节、术前设计以及个体化测量，特别当椎弓根有解剖变异、闭塞或较小时，该方法更具指导意义。医生在手术过程中可根据测量的数据作为“路标”指导操作。当确定了个体化的入点及正确的置钉方向后，手术就不再仅仅是依赖个人的手感和经验，成功置入螺钉将有更大的可能性。

    3.4  双开门椎管成形术

    长期以来前路的减压融合术和后路的椎板切除术是治疗脊髓型颈椎病的两种标准术式。

    前路手术存在植骨并发症、融合节段毗临节段的后期不稳、声带麻痹、食道穿破、潜在的椎动脉损伤等风险。因此主要用于单节段或两节段的病例。

    除颈椎有后突畸形的病例不宜采用外，后路手术是治疗多节段颈椎管狭窄的较好方式。但传统的椎板切除术可继发后突畸形、鹅颈畸形以及节段不稳。Hirabayashi等在1978年介绍了扩大开门椎管成形术。Kurokawa于1982年报道了改进后的双开门椎管成形术，通过纵向劈开棘突并在棘突间植骨扩大椎管容积，其特点为：后方对称的重建结构将使脊髓在理论上具有对称的减压空间，通过植骨在每个节段均形成闭合的拱形骨性结构，使脊髓能有充分的容纳空间。

    本研究，作者在不稳定节段应用颈椎椎弓根钉固定来提供稳定性和预防潜在后突畸形的同时，结合应用双开门椎管成形术来扩大椎管容积和减少前路手术所致的颈椎节段运动功能丧失，取得了令人满意的结果。

    4  结论

    以MSCT3D重建技术辅助颈椎椎弓根钉固定及双开门椎管成形术是治疗下颈椎多节段椎管狭窄合并创伤性颈椎不稳的安全和有效的方法。

【参考文献】
  ［1］ Zhi L,Tian-sheng S,Shu-qing L, et al. Surgical treatment of severe lower cervical fracture by one stage anterior and posterior approach［J］. Chin J Orthop Trauma, 2004，6: 158-161.

［2］ Abumi K, Shono Y, Ito M, et al. Complications of pedicle screw fixation in reconstructive surgery of the cervical spine［J］. Spine, 2000,25:962-969.

［3］ Richter M, Mattes T, Cakir B. Computer-assisted posterior instrumentation of the cervical and cervico-thoracic spine［J］. Eur Spine， 2004,13:50-59.

［4］ Waters RL, Adkins RH, Yakura JS. Definition of complete spinal cord injury［J］. Paraplegia, 1991,9:573-581.

［5］ Anonomyous. Radiographic assessment of the cervical spine in symptomatic trauma patients［J］.Neurosurgery, 2002,50:36-43.

［6］ Richter M, Amiot L P, Neller S, et al. Computer assisted surgery in posterior instrumentation of the cervical spine: an in-vitro feasibility study［J］. Eur Spine, 2000, 9:65-70.

［7］ Gebhard F, Weidner A, Liener UC, et al.Navigation at the spine［J］. Injury, 2004,35：35-45.

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［9］ Ludwig SC, Kramer DL, Balderston RA, et al.Placement of pedicle screws in the human cadaveric cervical spine［J］.Spine, 2000, 25:1655-1667.

作者单位：（1.昆明医学院第一附属医院骨科；2.昆明医学院第一附属医院影像中心，昆明 650032）