枢椎体前表面顶棒系统相关解剖学数据测量及临床意义

张帅，王清，段毅，王高举，杨进，徐双

(西南医科大学附属医院脊柱外科，四川 泸州 646000)

Hangman骨折为上颈椎常见损伤，占颈椎骨折的4%～8%，占枢椎损伤的20%～22%[1-2]。对于不稳定Hangman骨折的手术入路选择一直争议不断，近年来越来越多的学者报告了颈椎后路椎弓根螺钉固定的优越性，故多数学者更倾向于颈椎后入路治疗Hangman骨折[3-7]。王松等[4]对我院2008年到2014年总共21例诊断为不稳定Hangman骨折的患者采用C2半螺纹拉力螺钉+C3侧块(或椎弓根螺钉)技术，本技术在达到稳定骨折、神经减压、恢复脊柱序列的同时使骨折线远近端基本达到解剖复位。为协助C2椎弓根螺钉钉道准备以及螺钉植入，术中首次应用了经口咽顶棒支撑枢椎体前表面协助骨折复位的技术。术中发现，由于对枢椎体前表面解剖结构和形态学认识不足，单一规格顶棒系统不能适应每一位患者，经常发生顶棒滑脱移位，着力点不稳定，需要反复多次操作试验，往往会造成咽后壁的软组织损伤、影响钉道准备及椎弓根螺钉的植入等情况。我院王高举等[8]随后报告了顶棒系统在术中应用的情况，发现术后仍有不少患者出现咽喉壁红肿、咽痛等不适。为了进一步研究顶棒系统与枢椎体前表面的适应性，减少顶棒系统应用中的并发症，我们通过CT三维重建及MPR技术测量了普通人群枢椎体前表面与顶棒系统相关的解剖学数据，对其测量方法、结果及临床应用总结如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选取2013年12月至2016年12月在我院行颈椎CT三维重建的18岁以上患者100例；年龄28～85岁，平均(56.4±6.2)岁；身高150～178cm，平均(161.7±6.6)cm；其中女性49例，男性51例。所有患者均为汉族，具有C1～3脊椎CT薄层平扫及三维重建图像。排除标准：上颈椎骨折伴枢椎前表面破坏、波及枢椎体前表面的肿瘤、代谢性疾病、感染性疾病、风湿类风湿性疾病、枢椎先天畸形等。

1.2 影像学测量 采用美国GE公司Light speed-64排CT机进行薄层扫描，在ADW4.4工作站进行重建，层厚、层距为0.625 mm，窗宽1 300 HU、窗位400 HU，精度0.1 mm。在三维CT重建图像中定位于枢椎前面观(见图1)，测量两侧上关节突内侧与枢椎体移行部之间的距离A(枢椎体前表面上界)，枢椎体前唇的最大宽度C(枢椎体前表面下界)，A线中点与C线中点的距离(枢椎体前表面高度)B。将枢椎体三维重建图像定位于下面观(见图2)，测量枢椎体前表面双侧倾斜凹陷顶点间距离(即双侧椎弓根、上关节突和枢椎体移行处)D，测量枢椎前表面到D线的垂直距离(即枢椎体前表面双侧倾斜凹陷顶点到枢椎前表面的距离)E。

1.4 信度检测 由一位高年资医师和CT技师分别对每份影像学资料进行测量，1个月后所有影像学资料由计算机程序排序随机组合重复测量一次。应用组内相关系数(intraclass correlation coefficient，ICC)判定观察者之间和同一观察者两次测量间一致性。

图1 枢椎体前表面形态学相关参数A、B、C测量示意图

图2 枢椎体轴位像形态学相关参数D、E测量示意图

2 结 果

2.1 测量信度 两名观察者测量结果数据分析ICC为0.84，同一测量者两次测量结果数据分析ICC为0.86，一致性佳，因此，可以将测得的平均值作为上述数据值。

2.2 测量数据结果 A、B、C、D、E五组数据测量结果分别为(12.7±2.1)mm，(14.4±1.3)mm，(15.8±1.5)mm，(19.3±1.6)mm，(5.8±0.6)mm。上述五组数据男、女间比较见表1；身高>160 cm、≤160 cm间上述五组数据间比较见表2。

表1 枢椎前表面顶棒系统男、女解剖学数据比较

表2 身高>160 cm、≤160 cm者解剖学数据比较

3 讨 论

3.1 关于顶棒系统枢椎体前表面解剖学数据测量的必要性分析 Hangman’s骨折或称为创伤性枢椎前滑移，是指波及双侧枢椎椎弓根或者关节突峡部的骨折，伴或不伴C2～3之间脱位，在上颈椎损伤中十分常见[1]。不同学者先后报道，Hangman Ⅰ型骨折采用保守治疗骨折愈合率高，效果好；手术主要针对不稳定Hangman骨折[2，4，6]。关于不稳定Hangman骨折手术入路选择仍然存在争议，颈椎前路手术可以直接处理损伤的C2～3椎间盘，达到脊柱即刻稳定效果，此外具有短节段固定融合、肌肉韧带剥离少、术后早期即可下床活动等优势，同时也面临着解剖入路复杂，显露困难，容易损伤邻近组织器官等风险，尤其是不能行骨折远近端的直接修复和复位，远期可能出现陈旧骨折不愈合，甚至长期慢性颈部疼痛等[9]。自从Roy-Camille描述颈椎后路C2～3钉板系统内固定技术以来，颈椎后路C2～3内固定手术变得越来越流行[10-12]。我院王松教授等对2008年到2014年共21例诊断为不稳定Hangman骨折的患者采用了“C2半螺纹拉力螺钉+C3侧块(或椎弓根螺钉)”技术，在达到稳定骨折、神经减压、恢复脊柱序列的同时使骨折线远近端基本达到解剖复位，克服了骨折线远近端骨折块不能良好复位的难题。术中发现，由于C2关节突峡部骨折以及C2～3椎间盘和周围韧带复合体损伤会使骨折线远近端出现分离移位，甚至使骨折线远近端处于不同漂浮状态[3-4，8]。所以在C2半螺纹拉力螺钉植入过程中，无论是采用大重量颅骨牵引，还是按压C2、C3棘突及钳夹固定寰椎后弓，经常会在钉道准备以及置钉过程中出现骨折线前方C2椎体的活动，常常导致钉道准备失败、反复置钉、复位不全等不良后果。基于此机制，我院在术中首次采用了经口咽顶棒支撑枢椎体前表面协助骨折复位的技术。结果发现，该技术在攻丝和置钉时可稳定C2椎体，有效协助攻丝和置钉，大大减少手术时间和出血量，更重要的是，顶棒系统能协助骨折对位对线，尽早使骨折线远近端基本达到解剖复位。

由于对枢椎体前表面解剖结构和形态学认识不足，且采用了统一规格的顶棒系统，发现该系统不能完全适应每一位患者，术中经常发生顶棒滑脱移位，着力点不稳定，反复多次操作，且顶棒与枢椎体前表面接触面积有限，局部压应力过度集中，这样往往会造成咽后壁的软组织损伤等并发症。分析其原因：a)枢椎体位于枕颈结合部，性质上属于头颈部过渡结构，其形态和功能明显异于普通颈椎，前表面结构明显异于普通颈椎前表面；b)不同性别、不同身高的患者，枢椎体前表面结构存在差异。有学者已经报道过关于枢椎前路钉板内固定系统、钩板内固定系统的应用解剖学研究[13-16]。本研究在此基础上针对性的测量对顶棒系统设计有指导意义的相关数据，同时进一步丰富枢椎体前表面的应用解剖。枢椎解剖结构与其他典型颈椎差异较大，学术界对其命名存在很大分歧[17-19]。尤其是关于枢椎体的定义仍不确切，本文为了方便对枢椎进行测量与描述，将枢椎体前表面定义为：齿状突基底部以下，双侧上关节突与椎弓根移行部以内，枢椎前唇最长横径以上的区域，投影呈一个不规则的五边形。上界为齿状突基底部或者说双侧上关节突内侧缘与枢椎体移行部连线，两侧上方边界为上关节突与枢椎体移行部，下界为枢椎前唇最长横径。

3.2 枢椎前表面解剖学数据对顶棒系统设计的指导意义 结合艾福志、尹庆水等[20]研究发现，枢椎体前表面被颈长肌遮盖的部分并不是如下颈椎椎体前方一样平坦，而是椎体前方双侧向后外侧凹陷，双侧凹陷间有一以前唇为主体的三角形凸起区域。我院设计的顶棒系统头部附着部位主要为枢椎前表面双侧凹陷区(见图3～4)，借助双侧凹陷区域对顶棒系统头部行一定限制作用，避免其发生滑动移位。据统计分析显示，本研究所测得五组数据在男女之间、身高>160 cm和身高≤160 cm者均差异有统计学意义，并且依据Pearson相关性分析显示，上述五组数据与性别和身高存在显著相关性。在枢椎体前表面顶棒系统设计时，需将性别、身高作为参考依据，并结合顶棒系统作用于咽喉壁的力学特点进行设计。顶棒系统需要解决顶棒与枢椎前表面的适应性，同时需尽量减少对咽喉壁的损伤，因此，笔者所在单位设计的顶棒原型尽可能与枢椎前表面相适应。枢椎体前表面顶棒系统包括头、柄、体三部分(见图5)。首先，针对顶棒系统头部：L1视为顶棒系统头部的宽度，L2视为顶棒系统的深度，L3视为顶棒系统厚度，视为顶棒系统头部分叉间夹角。为了使顶棒系统与枢椎体前表面帖附更加紧密，同时尽可能增加局部接触面积，L1应介于枢椎体前表面投影的最短横径与最长横径之间(即数据A与数据D之间)，男性约17.0 mm(14.5～20.0 mm)，女性约15.5 mm(12.5～18.5 mm)为宜。L2对应于枢椎前表面向后外侧倾斜最大深度(即数据E)，男性平均为(6.0±0.6)mm，女性平均为(5.6±0.5)mm为宜。L3对应于枢椎体前表面高度(即数据C)，男性平均为(16.7±1.4)mm，女性平均为(14.9±0.9)mm为宜。结合任俊涛等[15]研究结果显示，角对应于枢椎体前表面结构左右两外侧缘与前正中线的夹角，约60°为宜。其次，针对顶棒系统体部，据尹庆水等[20]研究可知门齿至枢椎体前表面的距离约为(89.0±4.1)mm(81.3～95.3 mm)，为避免存在个体差异而导致的长度不匹配，我院所设计的顶棒系统体部长度在尹庆水等测量的门齿至枢椎体前表面距离基础上增加了20 mm，为110.0 mm。最后，顶棒系统柄部主要便于操作者实际应用，长度适宜，便于握持即可，可不做具体数值限制(见图5～6)。临床上，依据不同性别或者不同身高在术中选择合适型号的顶棒系统，如果性别和身高发生冲突，以满足术中需要进行选择。

图3 顶棒系统在枢椎体前表面作用区域示意图

图4 顶棒系统术中应用简化图 图5 自制顶棒大体照

注：L1-顶棒系统头部的宽度；L2-顶棒系统的深度；L3-顶棒系统厚度；α-顶棒系统头部分叉间夹角

图6 自制顶棒系统头部形态及相关参数示意图

3.3 CT三维重建及图像后处理技术在枢椎体前表面数据测量中的优势 首先，利用三维CT重建技术测得值较干骨尸体标本测得值而言避免了诸如脱水等因素的干扰，使测得值更加接近于活体真实值，三维CT测量方便快捷，克服了大样本干骨标本收集的困难。其次，相对于其它影像学测量手段来讲，X线片是最常用的影像学检查手段，通过颈椎张口位X线片对枢椎体前表面的形态进行初步了解，但上颈椎结构深在，与周围骨组织重叠不清，导致在X线片上图像模糊。MRI能较为清楚地显示神经软组织情况，对骨组织显像结果相对较差，且难以获得立体三位图像。CT三维重建技术具有扫描速度快、空间分辨率高、溶剂性采样以及信息连续等优点，并且扫描后可利用系统工作站对图像进行多角度、多平面三维后处理，很大程度上避免了常规X线片和MRI、普通CT扫描的局限性，提高准确率及清晰度。三维CT能逼真地显示枢椎体的整体结构，立体感强，利用图像后处理技术对三维立体图像行旋转、切割，消除或隐匿非关键部位，突出显示感兴趣的区域，还可以从各个角度细致观察骨性结构。此外，通过设定定点坐标参考，弥补了以往测量方法主观随意性强的不足。

回顾既往文献，不同学者因不同研究目的对枢椎前表面解剖学结构做了大量研究。本文针对枢椎体前表面顶棒系统测量了相关解剖学数据，并结合相关研究结果对顶棒系统的设计提供数据支撑。经笔者单位多年实践证实，枢椎体前表面顶棒系统协助Hangman骨折复位在C2椎弓根置钉过程中，能切实有效地维持C2椎体的稳定，减少了因C2椎体活动带来的诸如置钉失败的风险。本研究中以不稳定Hangman骨折治疗为例介绍了枢椎体前表面顶棒系统的可行性及有效性，同样，如果涉及枢椎的其它疾病，比如颅底凹陷、上颈椎其它类型骨折、上颈椎炎症性及感染性疾病等需要行后路复位内固定手术的病例，如果需要行枢椎椎弓根置钉，顶棒系统同样可以协助困难钉道的准备以及螺钉植入等。此外，本研究进一步丰富了枢椎前表面相关解剖学数据，为枢椎这一特殊椎体的手术操作以及涉及枢椎前表面的手术器械设计提供有价值的参考。

由于地域原因，本研究所测得数据仅仅代表了川西南及周边区域的人群枢椎前表面解剖学特点，不能适用于整体人群。此外，顶棒系统为新近应用于临床的一项新技术，有待长期的观察来证实顶棒系统的优越性及有效性。

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