李嚴(yán)兵，謝 叻，陸 聲，周小兵，王愛(ài)平，張韶輝，陳志強(qiáng)，歐陽(yáng)鈞，鐘世鎮(zhèn)

椎弓根與椎體、椎板之間成一定的三維空間角度，利用外在的解剖標(biāo)志結(jié)構(gòu)不僅可以較為準(zhǔn)確地觀測(cè)其點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離如椎弓根縱徑、橫徑，還可對(duì)線與線之間的角度進(jìn)行精確測(cè)量，從而確定進(jìn)釘點(diǎn)位置[1-7]。但由于椎骨的不規(guī)則性以及解剖結(jié)構(gòu)變異導(dǎo)致定位的模糊性，因此只能通過(guò)大樣本量來(lái)減小誤差，結(jié)果較為粗略，且人工測(cè)量難以實(shí)現(xiàn)對(duì)椎弓根的多角度動(dòng)態(tài)分析。在可視化環(huán)境下將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于上述研究，可以對(duì)椎弓根的各項(xiàng)參數(shù)與進(jìn)釘通道的變化規(guī)律進(jìn)行動(dòng)態(tài)三維測(cè)量和分析，精確掌握不同節(jié)段椎骨椎弓根進(jìn)釘通道大小、長(zhǎng)度與方向之間的變化關(guān)系，進(jìn)一步了解和比較其內(nèi)在特點(diǎn)，為臨床應(yīng)用提供精確的解剖學(xué)依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 獲取CT掃描數(shù)據(jù)

1 例23歲健康成人男性胸腹部CT（美國(guó)GE Medical Systems/LightSpeed 16）連續(xù)掃描數(shù)據(jù)集。掃描條件：電壓120 kV，電流150 mA，層厚1.25 mm，512×512矩陣。

1.2 測(cè)量隨胸椎椎弓根外偏角變化的進(jìn)釘通道相關(guān)數(shù)據(jù)

應(yīng)用Mimics 10.01三維重建胸椎數(shù)字解剖模型，導(dǎo)入U(xiǎn)G Imageware 12.0。定位目標(biāo)對(duì)象三維參照坐標(biāo)，確定椎骨正中矢狀切面和經(jīng)椎弓根中部水平面為正交平面，0o水平面為0o頭尾偏角參考平面，正中矢狀切面為0o內(nèi)外偏角參考平面。分別導(dǎo)入T2～T12椎骨模型，確定頭尾偏角為0o不變，分析各胸椎左右椎弓根外偏角分別為0o～40o（間隔為5o）共18個(gè)方向的椎弓根進(jìn)釘最大螺釘直徑和通道長(zhǎng)度的變化規(guī)律。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

計(jì)量資料采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差描述。

2 結(jié)果

2.1 T2～T12左右椎弓根進(jìn)釘通道內(nèi)切圓半徑的變化規(guī)律

通過(guò)對(duì)胸椎椎弓根進(jìn)釘通道內(nèi)切圓半徑的統(tǒng)計(jì)結(jié)果（表1，表2，圖1）分析：在胸椎T2～T12節(jié)段之間，T7內(nèi)切圓半徑最小，各節(jié)段內(nèi)切圓半徑均數(shù)在2.3～4.5 mm之間，左2.4～4.5 mm，右2.3～4.0 mm；胸椎T2～T12角度之間，各角度內(nèi)切圓半徑均數(shù)在2.3～3.5 mm之間，左2.5～3.5 mm，右2.3～3.5 mm，其中0o～20o之間內(nèi)切圓半徑均數(shù)分別為：左3.4～3.5 mm，右3.3～3.5 mm，相差0.1～0.2 mm。內(nèi)切圓半徑隨著角度的增大先逐漸增大而后又逐漸減小。胸椎不同節(jié)段、不同水平面角的內(nèi)切圓半徑各不相同，部分節(jié)段的內(nèi)切圓半徑在左右側(cè)別之間存在差異。

表1 T2～T12椎弓根進(jìn)釘通道內(nèi)切圓半徑（mm，±s）

表1 T2～T12椎弓根進(jìn)釘通道內(nèi)切圓半徑（mm，±s）

節(jié)段T2T3T4T5T6T7T8T9T10T11T12左 右3.8±0.44.0±0.22.6±0.33.1±0.32.5±0.42.9±0.52.8±0.42.3±0.42.7±0.42.5±0.62.4±0.52.3±0.52.6±0.52.5±0.33.3±0.33.0±0.44.1±0.33.9±0.44.5±0.63.9±0.74.2±0.63.9±0.8

表2 T2～T12椎弓根不同水平面角進(jìn)釘通道內(nèi)切圓半徑（mm，±s）

表2 T2～T12椎弓根不同水平面角進(jìn)釘通道內(nèi)切圓半徑（mm，±s）

角度左 右0o3.4±0.93.5±0.85o3.5±0.83.5±0.810o3.5±0.83.5±0.715o3.5±0.83.4±0.720o3.4±0.83.3±0.725o3.3±0.83.1±0.730o3.0±0.82.9±0.735o2.8±0.82.6±0.740o2.5±0.82.3±0.8

圖1 T2～T12左右側(cè)椎弓根進(jìn)釘通道內(nèi)切圓半徑隨水平面角變化規(guī)律

圖2 T2～T12左右側(cè)椎弓根進(jìn)釘通道長(zhǎng)度隨水平面角變化規(guī)律

2.2 T2～T12左右椎弓根進(jìn)釘通道長(zhǎng)度變化規(guī)律

通過(guò)對(duì)胸椎椎弓根進(jìn)釘通道長(zhǎng)度的統(tǒng)計(jì)結(jié)果（表3，表4，圖2）分析：在胸椎T2～T12節(jié)段之間，各節(jié)段通道長(zhǎng)度均數(shù)在26.9～47.8 mm之間，左26.9～47.8 mm，右29.5～45.3 mm，T2最小，T9最大；胸椎T2～T12角度之間，各角度通道長(zhǎng)度均數(shù)在23.1～53.2 mm之間，左23.1～52.8 mm，右24.8～53.2 mm，其中0o～20o之間通道長(zhǎng)度分別為：左23.1～39.7 mm，右24.8～41.6 mm。胸椎椎弓根通道長(zhǎng)度隨著角度的增大而增大，胸椎不同節(jié)段、不同水平面角的通道長(zhǎng)度各不相同，部分節(jié)段的通道長(zhǎng)度在左右側(cè)別之間存在差異。

2.3 椎弓根軸線與冠狀面相交形成一不規(guī)則的椎弓根投影區(qū)，在此投影區(qū)可作內(nèi)切圓，并判斷椎弓根螺釘最大直徑，圖3為T2～T12左右椎弓根通道不同外偏角方向正投影區(qū)內(nèi)邊界及其內(nèi)切圓。

圖3 T2～T12在不同水平面角椎弓根通道投影內(nèi)邊界、內(nèi)切圓

表3 T2～T12椎弓根進(jìn)釘通道長(zhǎng)度（mm，x-± s）

表4 T2～T12不同水平面角椎弓根進(jìn)釘通道長(zhǎng)度（mm，±s）

表4 T2～T12不同水平面角椎弓根進(jìn)釘通道長(zhǎng)度（mm，±s）

角度左右0o23.1±5.124.8±4.85o26.8±5.429.7±4.410o31.5±5.534.7±4.715o36.0±6.338.2±4.520o39.7±6.141.6±5.825o42.9±6.343.8±5.330o45.1±7.846.6±6.235o51.2±7.751.4±7.040o52.8±8.053.2±7.9

圖4 T7不同水平面角椎弓根通道外側(cè)平移

2.4 椎弓根通道可以進(jìn)行三維顯示，圖4為T7不同外偏角方向左右椎弓根進(jìn)釘通道。

3 討論

3.1 胸椎不同水平面角進(jìn)釘通道的特征

眾多研究表明，應(yīng)用數(shù)字技術(shù)三維重建脊柱各部胸椎模型，通過(guò)椎弓根進(jìn)釘通道分析方法獲得胸椎不同節(jié)段、不同角度通道內(nèi)切圓和通道長(zhǎng)度的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，進(jìn)而分析各參數(shù)之間的內(nèi)在聯(lián)系，有助于形象、直觀、動(dòng)態(tài)地對(duì)椎弓根各節(jié)段進(jìn)釘通道大小的變化規(guī)律進(jìn)行多角度三維定量分析和比較[8-10]。從本研究的結(jié)果分析，胸椎各節(jié)段椎弓根進(jìn)釘通道變化具有共同的特征，即通道長(zhǎng)度隨角度的增大而增大(分析原因可能與椎體邊界呈圓弧形有關(guān)，當(dāng)達(dá)到一定角度時(shí)通道將經(jīng)過(guò)椎體中部到達(dá)椎體對(duì)側(cè))，內(nèi)切圓半徑的大小隨著角度的增大逐漸增大而后又逐漸減小。結(jié)合圖1，3和4可以看出，T2～T12從 0o～40o各節(jié)段內(nèi)切圓變化各有不同，其變化規(guī)律與各節(jié)段椎弓根、椎體之間呈不同角度相關(guān)。通過(guò)這一變化規(guī)律重點(diǎn)觀察各節(jié)段內(nèi)切圓最大值對(duì)應(yīng)的角度，可以從不同側(cè)面顯示椎弓根內(nèi)切圓的大小變化特征，清晰反映其變化過(guò)程。圖3，4更加直觀，能夠準(zhǔn)確地獲得各角度最大螺釘大小、位置，充分體現(xiàn)了三維數(shù)字技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和個(gè)體化特征。統(tǒng)計(jì)資料亦顯示，部分節(jié)段的通道長(zhǎng)度、內(nèi)切圓半徑在左右側(cè)別之間存在差異，提示臨床上需要根據(jù)各節(jié)段的具體情況進(jìn)行具體分析，由于椎弓根內(nèi)固定是雙側(cè)固定技術(shù)，因此應(yīng)充分考慮不同側(cè)別通道長(zhǎng)度和螺釘大小的不同。

通過(guò)對(duì)胸椎椎弓根進(jìn)釘通道數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行分析，綜合考慮內(nèi)切圓半徑與通道長(zhǎng)度兩方面因素，T2～T12左右側(cè)0o～20o水平面角之間是內(nèi)切圓半徑相對(duì)較大而通道長(zhǎng)度相對(duì)較短的進(jìn)釘區(qū)域，25o～40o則相反。

我們認(rèn)為，椎弓根中部水平面的確定能夠更直接、準(zhǔn)確地顯示椎骨的位置，尤其是在椎體出現(xiàn)楔形改變、缺失及其他畸形改變的情況下，故本組研究的三維參照坐標(biāo)選擇以椎骨正中矢狀切面和經(jīng)椎弓根中部水平面為0o正交平面。

3.2 應(yīng)用研究分析

椎弓根作為重要的手術(shù)通道，鉆孔置釘時(shí)手術(shù)器械和內(nèi)置物不允許突破其外表面，以免傷及毗鄰的神經(jīng)血管等重要組織或器官，因此準(zhǔn)確把握該通道的三維空間特點(diǎn)和規(guī)律是確保手術(shù)成功的前提[8]。通過(guò)我們對(duì)進(jìn)釘通道的數(shù)字化模擬分析，發(fā)現(xiàn)通道與角度變化是密切相關(guān)的，在一定角度范圍內(nèi)，任何一個(gè)三維方向的椎弓根內(nèi)部空間均對(duì)應(yīng)著一個(gè)正投影通道，只是隨著角度的不同通道參數(shù)亦發(fā)生相應(yīng)的變化，因此在一定角度范圍內(nèi)選擇進(jìn)釘點(diǎn)需要將點(diǎn)與通道中心軸相對(duì)應(yīng)，這種對(duì)應(yīng)是由通道的參數(shù)特征所決定的，如果不遵循具體情況具體分析的客觀實(shí)際，就會(huì)出現(xiàn)偏差，這也是實(shí)際應(yīng)用中最難把握的問(wèn)題。臨床醫(yī)生在實(shí)際應(yīng)用中提出了個(gè)體化原則，但我們認(rèn)為，在對(duì)患者施行個(gè)體化方案時(shí)如何將點(diǎn)、方向與進(jìn)釘通道相互對(duì)應(yīng)更為重要，也更需加以重視[11-12]。需要指出的是，本研究?jī)H僅選擇一定范圍內(nèi)的方向角度，并未對(duì)所有角度進(jìn)行測(cè)量和分析，僅從理論上分析推斷，椎弓根內(nèi)部空間投影沿著0o水平面改變其內(nèi)外偏角大小，在最大的內(nèi)外水平角其投影區(qū)、通道長(zhǎng)度均為零。此外，本研究只對(duì)1例健康成人的解剖學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量，分析胸椎椎弓根通道在水平面角的變化特征，其在矢狀面的變化特征有待進(jìn)一步研究；應(yīng)用數(shù)字技術(shù)方法研究不同人群的共同規(guī)律也是今后需要深入探討的課題之一。

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