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编号:10398203
颈胸段椎弓根螺钉内固定的解剖学及影像学研究
http://www.100md.com 《中华现代临床医学杂志》 2003年第7期
     【摘要】 目的 通过体外实验,研究国人颈胸段(C 6 ~T 3 )椎弓根的形态特征,探讨其在椎弓根螺钉内固定中的临床意义。方法 (1)取30具成人C 6 ~T 3 标本,测量椎弓根的线性指标,包括椎弓根高度、宽度及长度。(2)在X线片上,测量椎弓根的角性指标,包括椎弓根轴线与矢状面及水平面的夹角(α和β)。(3)确定颈胸段椎弓根螺钉的进钉点及进钉方向。(4)在脊柱标本上用椎弓根螺钉固定,并拍摄X线片及CT观察。结果 (1)椎弓根高度及长度从C 6 ~T 3 逐渐递增,而椎弓根的宽度从C 6 ~T 1 缓慢增加,从T 1 ~T 3 又逐渐缩小。各节段高度均大于宽度。(2)椎弓根与矢状面的成角α自C 6 ~T 3 逐渐缩小,而其与水平面的成角C 6 ~T 1 相近,T 2 向尾侧成角最小。(3)确定了颈胸段椎弓根螺钉的进钉点及进钉方向。结论 颈胸段椎弓根较小,个体差异大,尤其椎弓根轴线与矢状面成角的变化大,给置钉带来困难。术中解剖结构的确认及X线C臂机透视非常重要,如能在计算机支持的导航系统下置钉则更安全可靠。
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    关键词 脊柱 颈胸段 椎弓根 椎弓根螺钉 解剖学 影像学

    【文献标识码】 A 【文章编号】 1726-7587(2003)09-0774-04

    Morphologic study on the features of Chinese cervicothoracic

    vertebra and its transpedicular strew fixation

    Xia Jun,Wei Yibing,Huang Huangyuan

    Huashan Hospital of Fudan University,Shanghai200042.

    【Abstract】 Objective To observe the morphologic features of the Chinese cervicothoracic pedicles(C 6 ~T 3 )in vitro and discuss it’s clinical significances in transpedicular screw fixation.Methods (1)The linear dimension of pedicles including the height,width and length were measured using a slide gaud in30adult specimens(C 6 ~T 3 ).(2)All specimens were taken X-ray films in the axis,positive and lateral position.We measured the angular dimension of pedicles with an angle protractor in the X-ray films,including the angle between pedicle axes and sagittal section and transverse section(αandβ).(3)The entrance point and angle of the transpedicular screwwas confirmed.(4)We took X-ray films and CT scans respectively on the dissection and intact cervicothoracic specimens after transpedicular screw fixation,and then observed the relationship between the pedicles and screws.Results (1)The height and length of the pedicles were increased gradually from C 6 to T 3 ,the width of the pedicles were increased slowly from C 6 -T 1 and decreased gradually fromT 1 to T 3 .The height was larger than the width in every pedicles;(2)The angles beˉtween pedicle axes and sagittal section(α)were decreased gradually from C 6 to T 3 ,the angles between pedicle axes and transverse section(β)were not changed significantly from C 6 to T 1 and the minimums angleβwas in T 2 .(3)The enˉtrance point and angle of the transpedicular screw was confirmed.Conclusion The cervicothoracic pedicles is quite small and the individual difference is large,especially the variation of the angle between pedicle axes and the sagittal section and transverse section is large,so it is quite difficult to put the transpedicular screw.The confirmation of the anatomic structures and X-ray perspective at surgery are also quite important,the security will be enhanced remarkˉably under the computer aided navigation system.
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    Key words spine cervicothoracic vertebra transpedicular screw anatomy radiology

    自从Michele和Krueger [1] 对椎弓根的解剖特点和螺钉可从后路通过椎弓根进入椎体的研究报道以来,对椎弓根螺钉内固定的认识不断深入,在胸腰段的临床应用已十分成熟,其良好的生物力学稳定性得到广泛认同,并且其复位及矫正畸形方面更具有其它脊柱内固定系统无法比拟的优势 [2,3] 。但由于颈胸段椎弓根小,椎弓根的角度变异很大,解剖个体差异大,椎弓根与脊髓、神经根及椎动脉关系密切,对于颈胸段椎弓根螺钉的置入技术要求很高。尽管椎弓根螺钉在颈胸段已有了一些临床应用 [4,5] ,但由于上述原因而无法普及。很多学者对颈椎和胸椎的椎弓根进行了形态学的研究 [6~11] ,着重于颈胸段,但颈-胸椎移行部的椎弓根研究较少。Stephan等 [13] 对颈胸段(C 5 ~T 5 )椎弓根的研究较为深入,他们发现椎弓根高度和长度从C 5 ~T 5 逐渐增大,而椎弓根宽度从C 5 ~T 1 递增,从T 1 ~T 5 又逐渐缩小。椎弓根轴线与矢状面成角从C 5 锐减至T 1 ,从T 1 ~T 5 缓慢减小。这些都为椎弓根螺钉的置入提供了解剖学依据。另外一些学者 [6,8,9,11,12] 在各自对颈椎或胸椎的椎弓根研究中提出了螺钉置入方法。本研究的目的就是要通过对国人颈胸段(C 6 ~T 3 )椎弓根的解剖学及影像学的研究,确定椎弓根螺钉正确的进钉点及进钉方向,期望有助于提高临床应用中置钉的准确性和安全性。
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    1 材料与方法

    (1)标本:按照对平均数作抽样调查时计算样本大小的公式n=〔t a S/δ〕 2 ,其中t a 取1.96,δ是允许误差,即样本均数和总体均数相差所允许的限度,计算出至少需26具标本。本实验选取21具成人福尔马林浸泡尸体及9具新鲜尸体的C 6 ~T 3 段作为解剖标本,共计150个椎体。仔细观察并摄X线片排除脊柱先天异常及曾行手术者。剔除肌肉、韧带等软组织,充分显露各骨性结构:棘突、椎板、椎弓根、关节突、椎间孔、横突孔及椎体。(2)用游标卡尺(最小刻度0.1mm)测量颈胸段椎弓根的线性指标(见图1):①椎弓根高度(PH):椎弓根上下侧皮质外缘之间的最短距离;②椎弓根宽度(PW):椎弓根内外侧皮质外缘之间的最短距离;③椎弓根长度(PL):椎弓根后缘沿椎弓根轴线至椎体后缘皮质的距离。以上三个线性指标分别测量左、右侧取平均值。(3)用X线机拍摄颈胸段标本侧位片及上、下轴位片,在X线片上用角度测量器(最小刻度为1°)测量角性指标(见图1):①在轴位片上测量椎弓根轴线与矢状面的夹角α;②在侧位片上测量椎弓根轴线与水平面(上终板)的夹角β。以上α角分别测量左、右侧,取平均值。β角向头侧成角为负,向尾侧成角为正。(4)计算各节段之线性和角性指标的平均数和标准差,数据采用SPSS10.0软件用ANOVA方法进行方差分析,用Q检验(显著性设为P<0.05)做组间多重比较。(5)根据以上数据在颈胸段标本上确定椎弓根螺钉的进钉点和进钉方向(见图2)。置入直径3.5mm的椎弓根螺钉(C 6,7 选取24
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    mm,T 1~3 选取30mm长螺钉),摄X线侧位及轴位片观察。(6)另选一具未分解的颈胸段完整的尸体标本,用上述方法确定的进钉点和进钉方向置入C 6 ~T 3 椎弓根螺钉共10枚,摄X线正、侧位片及CT扫描,观察置钉的正确性。

    2 结果

    30具标本,共150个椎体。(1)颈胸段椎弓根线性指标:高度、宽度和长度,见表1。(2)颈胸段椎弓根相关角度:α和β角,见表2。(3)从以上数据可以看出,椎弓根高度及长度从C 6 ~T 3 逐渐递增,而椎弓根的宽度从C 6 ~T 1 缓慢增加,T 1 ~T 3 又逐渐缩小。各节段高度均大于宽度。椎弓根与矢状面的成角α自C 6 ~T 3 逐渐缩小,而其与水平面的成角C 6 ~T 1 相近,T 2 向尾侧成角最小。(4)进钉点、进钉方向:根据以上数据,本实验进钉点及进钉方向为:C 6~7 进钉点位于侧块中垂线略偏外与上一节段下关节突下缘交界处,与矢状面成角30°~40°,向尾侧成角5°左右进钉(见图2);T 1~2 进钉点位于关节突背面中垂线与横突嵴相交处,而T 3 则位于横突嵴略偏上,与矢状面成角20°~30°,向尾侧成角0°~5°进钉(见图2)。(5)在一具未分解的颈胸段完整的尸体标本上,用上述方法确定的进钉点和进钉方向置入C 6 ~T 3 椎弓根螺钉共10枚,摄X线正侧位片及CT扫描,CT显示其中8枚螺钉位置好,2枚螺钉穿破外侧皮质(C 6 、T 3 各1枚)。
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    3 讨论

    颈胸段脊柱是颈椎和胸椎的移行部分,一般指C 6 、C 7 、T 1 、T 2 四个脊柱,上、下可扩展至C 5 和T 5 。颈胸段移行部生理前突向生理后突转化,加上相对固定的胸髓,脊髓的生物学应力集中,外伤及畸形易导致脊髓受压。以往该节段多

    A.下颈椎略

    B.上胸椎略

    图1 颈胸段椎弓根的线性及角性指标测量示意图略

    图2 下颈椎(上图)和上胸椎(下图)椎弓根螺钉的进钉点和进钉方向示意图略

    以棘突钢丝、椎板下钢丝、棘突钢板、侧块钢板螺钉、椎板钩等固定,但是由于C 7 以下,侧块(关节突)变薄,骨量减少,侧块螺钉抗拔强度明显减小,而其它几种固定方法仅固定后柱,固定牢度不够,因而颈胸段椎弓根螺钉固定具有其它内固定系统无法比拟的优势[4] 。但由于该节段的椎弓根小,椎弓根角度个体差异大,且与脊髓、神经根及椎动脉关系密切,而在临床上,术中C臂X线机透视侧位时有肩胛骨遮挡,故椎弓根螺钉置入风险较大。Kramen [15] 用三种方法行颈椎弓根螺钉固定:(1)盲置法:根据术前放射学资料及术中后路骨性结构,置入椎弓根螺钉,其椎弓根穿破率较高,不安全;(2)开窗椎弓根探查法:椎板切除开窗在椎弓根探查下进行置钉,可提高置钉准确率;(3)计算机支持导航系统下置钉法:为最安全方法,可大大提高置钉准确率。基 于以上原因,对于椎弓根的形态学特征及周围解剖关系的正确认识非常重要,对于手术医生在术中的置钉准确性和安全性是至关重要的。
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    表1 颈胸段椎弓根高度、宽度和长度 (略)

    表2 颈胸段椎弓根相关角度 (略)

    本实验只涉及椎弓根的解剖及螺钉置入技术,而与钢板螺钉的选择及生物力学无关。

    颈胸段椎弓根截面为椭圆形,其横径决定能接受的螺钉直径大小,而椎弓根长度决定螺钉的长度。本组结果与Stephan [13] 和An [12] 的结果相近,因而我们建议,除去椎弓根宽度的皮质厚度,颈胸段可接受的螺钉直径以3~3.5mm为宜,而螺钉长度在C 6~7 以25mm,T 1~3 以30mm为宜。

    根据本组观察的结果,将进钉点及进钉方向定为:C 6~7 进钉点位于侧块中垂线略偏外与上一节段下关节突下缘的交界处,与矢状面成30°~40°,与水平面即上终板成5°左右进钉;T 1~2 进钉点位于关节突背面中垂线与横突嵴相交处,T 3 则可于横突嵴略偏上方进钉,与矢状面成20°~30°,与水平面成0°~5°进钉。从我们观察的结果,椎弓根轴线与矢状面成角在各节段的变化最为显著,也即个体差异最大,如果一成不变选用单一角度置入椎弓根螺钉必将发生椎弓根皮质的穿破,因而在术前对于要置钉的椎弓根进行CT扫描显得尤为重要。有很多学者在选择进钉点及进钉方向上提出了自己的观点:(1)下颈椎进钉点及进钉方向:Jeanneret等 [6] 选择在侧块背面中垂线上,上一关节突下缘3mm处,Abumi [14]等将进钉点定在侧块背面中垂线偏外与上一关节突下缘交点处,与矢状面成30°~40°,平均于上终板进钉,王东来等 [7] 在C 3~6 与矢状线成40°~45°,C 7 成30°~40°,C 6~7 向尾侧成0°~10°进钉;(2)上胸椎进钉点及进钉方向:Vaccaro [8] 和Panjabi [9] 根据横突与关节突的关系来确定进钉点,而An [12] 发现C 7 ~T 3 椎弓根轴线与椎板后面成角88°~90°,几乎成直角,因而他建议以椎板和椎弓根成角作为参考平面,来决定进钉方向。
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    自从Abumi等 [14] 1994年报道将椎弓根钉应用于颈椎 以来,陆续有关于椎弓根螺钉在颈胸段内固定应用的报道。Jens [4] 报道了23例由于骨折、肿瘤等引起C 7 ~T 4 节段脊柱不稳患者采用AO重建钢板行椎弓根螺钉内固定,取得满意疗效;Todd [5] 报道了21例C 7 ~T 3 节段脊髓压迫症患者行椎弓根内固定术,未发现神经并发症发生。但Richard[10] 报道颈椎弓根螺钉固定,盲置法的置钉并发症为47.3%,开窗椎弓根探查法置钉并发症为25%。虽然已有一些临床应用的报道,结果令人满意,但国内此类报道较少,因而对国人颈胸段椎弓根的解剖的了解尤为重要。就现有技术而言,尤其是该节段椎弓根的显著的个体差异,置钉难度大,神经血管并发症的危险性高,因而有待于对该节段的进一步深入的研究。

    参考文献
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    作者单位:200042上海复旦大学华山医院骨科

    (收稿日期:2003-09-06)

    (编辑 刘娜), 百拇医药(夏军)