枢椎后路改良侧块螺钉钉道的CT测量

刘 磊，廖文波， 范红松，孔维军 ，覃建朴

(遵义医学院附属医院 脊柱外科，贵州 遵义 563099)

临床经验交流

枢椎后路改良侧块螺钉钉道的CT测量

刘 磊，廖文波， 范红松，孔维军 ，覃建朴

(遵义医学院附属医院 脊柱外科，贵州 遵义 563099)

目的 通过对国人正常枢椎CT数据的研究，测量枢椎后路改良侧块螺钉的钉道长度以及进钉方向，为该螺钉的植入方法提供理论依据。方法 对30例(其中男16例，女14例)正常成年人行颈椎CT平扫，收集扫描数据的DICOM格式，并用Mimics 15.0打开，以枢椎下关节突与椎板交界处下缘向上3 mm处为进钉点，向横突孔外侧缘进钉，测量该螺钉钉道的长度、外倾角及尾倾角。结果 入选人群的平均年龄为(37.13±7.68)岁，钉道平均长度为(16.49±0.29)mm。外倾角平均角度为(13.10±0.20)°，尾倾角平均角度为(48.23±0.37)°。左右两侧及男女性对比差异均无统计学意义(P>0.05)。结论 本研究表明枢椎后路改良侧块螺钉可应用于我国成年人，根据测量结果可指导该螺钉的植入，避免螺钉进入椎管及损伤横突孔等严重并发症，是枢椎椎弓根细小、椎动脉高拱合并椎板损伤时的另一种安全候补术式。

枢椎；侧块；内固定；CT扫描

寰枢关节具有独特的解剖结构，且寰枢椎之间的旋转活动范围是颈椎各关节中最大的，但创伤、肿瘤及类风湿等疾病都会影响寰枢关节的稳定性。目前，枢椎内固定技术有多种固定方式，主要包括：后路钢丝内固定术、经关节突关节螺钉、枢椎椎弓根螺钉、枢椎椎板螺钉及枢椎侧块螺钉[1-6]，其中后路钢丝内固定术，融合率较低且术后需带halo支具固定；经关节突关节螺钉，提高了融合率[7-12]，且术后无需halo支具固定，但该螺钉技术难度大，且容易损伤椎动脉，有文献报道损伤椎动脉的概率约为8.2%[7-9，13-14]。鉴于以上风险，Harms等学者提出了枢椎椎弓根内固定系统[15]，但有相关文献报道，枢椎椎弓根螺钉同样易损伤椎动脉，且概率与寰枢椎关节突关节螺钉相当[16-17]，当枢椎椎弓根细小、椎动脉高拱时，导致进行枢椎椎弓根螺钉固定困难，危险性增大，甚至不能完成固定。此时的候补固定方式是枢椎椎板螺钉及侧块螺钉，当枢椎椎板同样有损伤时，椎板螺钉欠可靠。此时需行枢椎侧块内固定，目前文献报道的枢椎侧块螺钉有以下两种：① HoH DJ等论述的C-2 pars interarticularis 螺钉[5]；②马向阳等论述的枢椎侧块螺钉[6]。本课题旨在研究另一种枢椎改良侧块螺钉，与上述两种枢椎侧块螺钉不同，该螺钉向枢椎横突孔外侧缘进钉，减少了植入椎管及损伤椎动脉的风险，并通过Mimics软件测量该螺钉钉道的进钉长度、外倾角及尾倾角，指导临床应用，此螺钉可作为当枢椎椎弓根细小、椎动脉高拱合并椎板损伤的另一种安全候补术式。

1 材料与方法

1.1 研究对象 数据来源：2016年2月～6月遵义医学院附属医院颈椎CT扫描影像数据，并征得患者知情同意。纳入标准：除外颈椎疾病而行颈椎CT扫描患者的影像资料，选出颈椎无明确病变者的原始扫描数据，年龄在21～50岁之间，发育正常，性别与身高不限。排除标准：患有上颈椎畸形、骨折、炎症、肿瘤及退行性疾病，或既往有上颈椎手术史的患者。本研究共选取满足上述各项条件的颈椎CT扫描数据30例，其中男性16例，女性14例；年龄25～50岁，平均(37.13±7.68)岁。

1.2 扫描设备 Siemens/Somatom Sensation 16层螺旋CT扫描，扫描参数：100 kV，120 M，螺距0.75，扫描层厚5 mm，并行1.0 mm 层厚的重建间隔薄层图像。

1.3 扫描体位 中立位扫描：被检者仰卧位，颈椎自然伸直，避免头过伸或过屈，双肩水平对称，头矢状位与扫描床垂直，垂直矢状正中定位线通过鼻梁及喉结，两外眦线与扫描平面平行。

1.4 测量参数

1.4.1 进钉点及进钉通道的确定 以枢椎下关节突与椎板交界处下缘向上3 mm处为进钉点，向横突孔外侧缘进钉。

1.4.2 钉道的相关测量 ①钉道的进钉长度(L)：钉道沿外上方进钉，进钉点至横突孔外缘的距离。②钉道的外倾角(α)：按以上方向进钉，钉道与枢椎正中线的夹角。③钉道的尾倾角(β)：按以上方向进钉，钉道与枢椎横断面的夹角。

1.5 测量方法 将收集的国人颈椎CT连续扫描数据集导入Mimics 15.0软件中，操作区显示四个视口，分别为冠状面、水平面、矢状面及3D视口(见图1)，利用Mimics 15.0的重新切割项目(Reslice project)以冠状面视口中双侧枢椎横突孔上壁连线为重新切割线(L1)(见图2a)，重建横断面(见图2b)，形成新的体数据子集，输入子集切片的层距为0.1 mm，生成新的Mimics项目。

在Mimics软件中再次导入重新切割的体数据子集，在横断面视口中，勾画正中线(L2)，以枢椎下关节突与椎板交界处确定横断面进钉方向(L3)，使该直线位于横突孔外侧缘，测量该直线与后正中线的夹角，为钉道外倾角(α)(见图2b)。利用Mimics 15.0的重新切割项目(Reslice project)以横断面进钉方向(L3)为重新切割线，重建矢状面(见图2c)，形成新的体数据子集，输入子集切片的层距为0.1 mm，生成新的Mimics项目。

在Mimics软件中再次导入重新切割的体数据子集，在矢状面视口中，勾画枢椎横断面水平线，以枢椎下关节突下缘向上3 mm确定进钉点(a)，斜向上勾画矢状面进钉方向(L4)，使该直线位于横突孔外侧缘，测量进钉长度(L)，该直线与水平线夹角为钉道的尾倾角(β)(见图2c)。

1.6 统计学分析 利用SPSS 16.0对测量各数据进行统计学处理，计算各测量数据的均值及标准差，并对左右侧样本进行配对样本t检验，性别样本进行独立样本t检验，P<0.05为差异有统计学意义。

图1 颈椎CT的原始图像数据导入Mmimcs 15.0显示不同方位的视图

A：重建后冠状位示重新切割线(L1)；B：重建后横断位示正中线(L2)，横断位进钉方向(L3)，外倾角(α)；C：重建后矢状位示进钉点(a)，矢状位进钉方向(L4)，尾倾角(β)。图2 颈椎CT的原始图像数据导入Mimics 15.0软件中重建后视图

2 结果

测得30例对象的钉道长度平均值为(16.49±0.29) mm、外倾角平均值为(13.10±0.20)°、尾倾角平均值为(48.23±0.37)°。左、右两侧和男、女性的平均值及比较的统计学数据见表1～2。各测量指标的均数在左、右两侧和男、女性间比较，差异均无统计学意义(P>0.05)。

测量指标左侧右侧tP钉道长度(mm)16.44±0.3116.54±0.261.3620.178外倾角(°)13.14±0.2213.07±0.171.3890.170尾倾角(°)48.14±0.4648.32±0.221.9340.060

测量指标男性女性tP钉道长度(mm)16.50±0.3116.48±0.260.2970.767外倾角(°)13.08±0.2113.14±0.181.2150.229尾倾角(°)48.17±0.3748.30±0.371.2710.209

应用以上测得数据，本院脊柱外科已行枢椎改良侧块螺钉内固定2例(见图3)，术后及远期随访无手术并发症发生。

A：正位片；B：侧位片。 图3 43岁男患枢椎植入改良侧块螺钉

3 讨论

3.1 枢椎侧块的特点 在解剖学上，将颈椎的上、下关节突及其间的连接部称为侧块，将相邻两颈椎的侧块构成的关节称为侧块关节，即关节突关节。枢椎作为人体的第二颈椎，具有独特的解剖结构，缺乏上关节突，其上关节面类似于C3～7的上关节突，可视作枢椎的上关节突[6]。枢椎侧块(即峡部)由枢椎横突后结节与下关节突组成[18]。椎动脉及椎静脉伴行于颈椎横突孔内，椎动脉位置较深，位于椎静脉的后内侧[19]

3.2 枢椎改良侧块螺钉固定的解剖学研究 目前对脊柱钉道置钉参数的解剖学研究，大多数应用尸体标本观测，均存在标本来源困难等问题。本课题通过对枢椎原始影像学数据的研究，应用Mimics软件对置钉各参数进行测量，方法及影像学数据收集简易。

枢椎侧块螺钉固定指螺钉全程位于侧块内的固定方法。目前文献报道的枢椎侧块螺钉有以下两种：①C-2 pars interarticularis 螺钉[5]，该螺钉以枢椎下关节突下缘上3 mm为进钉点，穿过枢椎峡部，停于枢椎椎弓根，该文献报道99%的病例可容纳大小约14 mm螺钉，但在临床应用较少，主要因为螺钉尖端正对横突孔，当螺钉长度太长时，置入横突孔风险较高，可能出现灾难性椎动脉损伤；②枢椎侧块螺钉[6]，此螺钉的进钉点为枢椎下关节突内下缘的外、上各2 mm，枢椎上关节面后缘出钉，螺钉内斜5°，上斜(55～60)°，置钉的平均长度为18.33 mm。但当为双皮质固定时，螺钉突入椎管可能性加大，可能会引起严重临床并发症。介于以上风险，本课题组提出了另一种枢椎侧块螺钉，简称为枢椎改良侧块螺钉，该螺钉以枢椎下关节突与椎板交界处下缘向上3 mm处为进钉点，向横突孔外侧缘进钉，进钉需外倾(13.10±0.20)°，尾倾(48.23±0.37)°，平均钉道长度为(16.49±0.29)mm，钉道止于横突孔外侧缘，植入椎管及横突孔风险较小。另外，如上所述，椎动脉位于椎静脉后内侧，而该螺钉向枢椎横突孔外侧缘进钉，理论上损伤椎动脉的概率进一步降低。当枢椎椎弓根细小、椎动脉高拱合并椎板损伤时该枢椎改良侧块螺钉可为另一种安全补救术式。上述测量数据仅对临床置钉方式起指导作用，术中实际植入外倾角度、尾倾角度及进钉长度，需结合患者颈椎CT影像资料。术者术中应用神经剥离子可探及横突孔外侧缘，并结合本课题测量外倾角及尾倾角角度，可快速置入该枢椎侧块螺钉，同时降低了椎动脉、脊髓损伤风险，可作为备选的固定方案，也可作为基层医院的常规固定方案。

通常上颈椎侧块至少需14 mm螺钉固定才可获得有效的生物力学强度[5]，通过本课题测得枢椎改良侧块螺钉平均钉道长度为(16.49±0.29)mm，介于C-2 pars interarticularis螺钉及枢椎侧块螺钉之间，其中所测钉道长度均大于14 mm，初步估计固定可靠，但仍需行生物力学试验验证该结论。

3.3 本研究不足之处 本研究各数据是在Mimics 15.0软件下，通过CT扫描影像资料测得，再测量过程中，可能存在部分偏差，且测量样本较少，后期研究需增加测量样本；虽该术式已在临床上应用数例，但该螺钉拔出强度，仍需在尸体标本上与其他枢椎螺钉对比，该研究本课题组已在进行。

通过本研究表明枢椎后路改良侧块螺钉可应用于我国成年人，根据测量结果可很好的指导螺钉的置入，避免进入椎管及损伤横突孔等严重并发症，是当枢椎椎弓根细小、椎动脉高拱合并椎板损伤时的另一种安全补救术式。

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[收稿2017-01-12;修回2017-03-08]

(编辑：王福军)

Computered tomography morphometric analysis for the posterior improved lateral mass screw fixation on axis

LiuLei,LiaoWenbo,FanHongsong,KongWeijun,QinJianpu

(Department of Orthopaedics,Affiliated Hospital of Zunyi Medical University, Zunyi Guizhou 563099, China)

Objective To evaluate the morphology of C2 posterior improved lateral mass screws for Chinese by measuring the length, and directions based on computered tomography (CT) data.Methods The cervical vertebrae of 30 patients were measured on CT scans. The CT scanning image data was input into the Mimics 15.0. Using an entry point 3-mm rostral to the junction of the C2 inferior aspect and lamina, the trajectory was direct toward the exterior border of the transverse foramen. The length and the angle of C2 improved lateral mass screw trajectory were evaluated.Results The mean patient age was (37.13 ± 7.68) years old. The average length of the screw trajectory was (16.49 ± 0.29)mm, 90% of which had a length above 15.99 mm. The mean lateral and downward inclination angle of the screw trajectory were (13.10 ± 0.20)° and (48.23 ± 0.37)°, respectively. There were no statistical differences between the left and the right sides, and among the sexes (P>0.05).Conclusion It is feasible to place C2 posterior improved lateral mass screws in Chinese patients. The results could guide the implantation of the screws and avoid the screws implanting into the spinal canal and the transverse foramen. It is a supplementary technique for the patients with a narrow pedicle, an enlarged high-riding VA and combining with injury of the lamina.

axis;lateral mass; fixation; CT scans

贵州省科技合作计划项目(NO：黔科合LH字[2015]7495)。

R687.3

B

1000-2715(2017)02-0200-04