腰椎峡部参数解剖、影像测量及在椎弓根、皮质骨螺钉中的临床应用解剖研究

摘要

目的： (1)测量腰椎峡部侧缘与椎弓根轴心线之间的夹角A (2)测量腰椎峡部侧缘切点与腰椎椎弓根内侧缘切线间的垂直距离值D1 (3)测量腰椎峡部侧缘切点与横突下缘之间的垂直距离D2及衍生的D3(D2数值减去1mm的计算值) (4)建立及验证基于腰椎峡部角度A及距离参数D1、D2、D3在内的一系列恒定解剖标志或关系,按钉道的先后,依次作为解剖靶向目标引导置钉的新理念 (5)探讨腰椎峡部角度参数A及距离参数D1、D2、D3,在传统椎弓根及改良皮质骨螺钉技术中的临床应用价值 方法： 计算机辅助和人工相结合的方法,分别测量25件腰椎干性解剖标本,及经过初步筛选的120例成人正常腰椎X线正侧位片,用游标卡尺、量角器、电脑测量软件等测量工具对峡部角度参数A,峡部距离参数D1、距离参数D2及D3(D2数值减去1mm计算值)进行解剖学、影像学测量及对比研究. 另外,设计角度与距离测定调查问卷,依据腰椎椎弓根螺钉和皮质骨螺钉水平面置入中,最常使用的3个角度,即：5°、10°和20°,而测试距离则采用本研究中距离参数D1、D2、D3值的变化范围选取2mm、4mm及6mm.将上述角度及距离参数随机画在同一张白纸上,选取骨科中心40位主治医师以上(包括主治医)不同级别的临床医师进行调查,并对上述问卷调查结果进行统计学研究. 依据上述峡部参数解剖和影像测量结果的平均数值,脊柱外科年轻住院医师在6件腰椎解剖湿性标本(其中男性标本3件,女性标本3件),进行传统椎弓根螺钉的置钉操作.医师先在解剖标本的一侧进行操作,而后在学习本研究提出的腰椎峡部角度参数A及距离参数D1后,并依据先前25例解剖干性标本及120例X线标本各参数的测量的平均值,在标本的另一侧再置钉.通过对置钉后的标本行X线片、CT扫描,在矢状面置钉角度采用唐天驷螺钉角评价标准,而在水平面置钉采用Xu氏评价标准,研究该系列峡部参数能否为临床传统椎弓根螺钉,安全有效置钉提供参考及实践意义. 最后,为节约宝贵的解剖标本资源并先获得一定的皮质骨螺钉置钉经验,研究者先在完整的腰椎干性标本4件,然后再在腰椎湿性标本6件(其中男性标本3件,女性标本3件)进行置钉操作.同样以先前25例解剖干性标本及120例X线标本参数D1及D3的测量平均值,以腰椎峡部切点为参照(或坐标原点),向椎体中线平移D1距离,再垂直向上D3距离坐标位置处作为置钉点,进行皮质骨螺钉的置钉操作.通过对标本行肉眼观察,X线、CT扫描及按Xu等提出的标准,对上述100个皮质骨钉道进行评价,验证峡部参数在皮质骨螺钉置入的实用性、准确性、安全性. 结果： 本研究得出腰椎峡部角度参数A结果,25件解剖干性标本测量结果为93±1.1°,94.1±1.1°,97.0±1.8°,99.6±1.7°,104.0±1.9°;120例X线夹角从L1至L5分别为92.6±1.1°,93.7±1.5°,97.2±1.8°,99.8±2.2°,103.9±1.3°;解剖及影像各节段间有显著差异(P<0.05),但X线与解剖同一节段无差异(P>0.05).性别之间L1、L2、L3无统计学差异(P>0.05),L4和L5存在统计学差异(P<0.05),女子度数比男子大. 本研究得出峡部参数D1结果,在解剖标本上所测L1椎体1.92±0.12mm,L2椎体2.06±0.09mm,L3椎体3.36±0.24mm,L4椎体4.38±0.15mm,L5椎体5.54±0.24mm;在影像学上所测D1的结果为L1椎体2.1±0.13mm,L2椎体2.3±0.13mm,L3椎体3.6±0.33mm,L4椎体4.4±0.36mm,L5椎体5.7±0.36mm;解剖、影像各节段间有显著差异(P<0.05),但解剖学标本与X线D1相同节段测量结果之间,除了L4节段外在腰椎其他节段均有统计学差异(P<0.05). 本研究得出峡部参数D2结果,在解剖标本上所测L1椎体4.84±0.86mm,L2椎体5.98±0.77mm,L3椎体5.26±0.84mm,L4椎体3.76±0.40mm,L5椎体2.20±0.36mm;影像学上D2的结果为L1椎体5.0±0.83mm,L2椎体6.19±0.84mm,L3椎体5.38±0.86mm,L4椎体3.66±0.42mm,L5椎体2.30±0.37mm;解剖及影像各不同节段间有显著差异(P<0.05),但解剖学标本与X线D2同一节段测量结果之间,无统计学差异(P>0.05). 本研究得出的D3值并不是测量结果,是将解剖学标本及影像学中D2的测量结果减去1mm数学计算所得的数值.因此D3与D2的统计学分析相一致. 本研究中的角度与距离判定调查问卷统计学分析结果,角度判定的偏离度平均为105.5%,而对距离判定的偏离度为平均为14.33%,前者明显高于后者.临床医师估计值与真实值统计比较中可以发现,在对最小距离2mm判定上两者之间不存在明显的统计学差异(P>0.05),而在其他角度及距离的判断上存在统计学差异(P<0.05). 在传统椎弓根螺钉矢状面置钉结果,按照唐天驷螺钉角评价标准,住院医师置钉偏差率仅在L5学习前、后有统计学意义,而整体置钉优率在学习前、后结果比较,具有统计学意义(P<0.05).在水平面置钉结果,按照Xu提出的标准进行评价,住院医师由学习前置钉优良率只有37.5%,提升至学习后的86.7%,两者之间的差别具有统计学意义. 研究者应用皮质骨螺钉在干性标本4件,然后在腰椎湿性标本6件(其中男性标本3件,女性标本3件),共获得皮质骨螺钉钉道100个,行肉眼观察,探针触探,X线和CT检查及采用评价钉道.其中6件湿性标本60个钉道中穿破椎弓根侧壁骨质7例,优良率为88.7%(53/60).4件干性标本40个钉道中,穿破椎弓根侧壁骨质2例,优良率为95%(38/40). 结论： (1)为减少医、患术中接受X线辐射的剂量,术者可以通过腰椎峡部角度参数A及距离参数的D1、D2、D3作为依据,并在此基础上应用解剖靶向引导置钉技术,准确、安全置钉,是对传统依据角度置钉技术的有益补充,且不受患者术中体位、年龄、退变等因素的影响.该参数系统简单、实用、易掌握,并在椎弓根、皮质骨螺钉两种类型内固定解剖参照系统中可相互借鉴,实现手术微创、精准操作,减少医患术中X线辐射剂量. (2)腰椎峡部侧缘与椎弓根轴心线所成的夹角为峡部角度参数A.在解剖标本和X线测量中该夹角,从L1至L5同样呈逐渐递增的趋势.L1,L2递增趋势不明显,但从L3开始,递增明显,根据该夹角数值可以把腰椎分为两大类：其中L1和L2可归为一类,暨属于上腰椎范畴;而L3、L4和L5,则属于下腰椎.在置钉中上腰椎以直角或稍大于直角的角度置钉,而下腰椎则以100左右置钉.该夹角在L4和L5节段男、女之间存在性别间的差异(P<0.05). (3)腰椎峡部侧缘切点与椎弓根内侧壁切线与之间的距垂直离为峡部参数D1.该距离参数从上腰椎至下腰椎呈逐渐递增趋势,从L1椎体的2mm,至L5椎体的5.5mm左右;可以简单的概括其变化规律为L1和L2为"2"mm,L3为"3"mm,L4为"4"mm,L5为"6"mm.结合临床及解剖实践,D1之的安全范围应控制在2.5mm至6m之间,男性比女性可以取值更大一些,但绝不超过6mm. (4)腰椎峡部侧缘两侧切点与横突下缘之间的垂直距离是峡部参数D2.从L1至L5呈现先增后减的趋势.在上腰椎的L1为5mm,L2为6mm,呈递增的趋势.但从下腰椎的L3节段开始出现递减为5mm,L4为4mm左右,L5为2mm,L1和L3数值较一致. (5)腰椎峡部参数D3并不是一个测量值,D2数值-1mm=D3.其变化规律及统计分析差异性同D2.可以归纳为D3的值为：L1节段为"4"mm,L2为"5"mm,L3为"4"mm,L4为"3"mm,L5为"1"mm.相比于皮质骨螺钉传统的腰椎横突下缘1mm作为参照,依据峡部参数D3值置入的螺钉,将比前者在进钉点及角度的把握上,将更加整齐、对称,符合临床医师对脊柱内固定术后影像学复查的审美要求. (6)临床医师对距离具体判定及把握上,特别是小距离判断上相比对角度而言,要更加准确,结合本研究住院医师置钉操作,改变传统的角度引导,进一步验证置钉靶向引导技术.即在置钉过程中的重要环节(一般在起始、中间及终末)设定一系列不同的靶向指定目标(即固定的解剖参照),从而更加准确的控制钉道、避让邻近的神经、血管组织,进一步提高置钉安全性、减少手术并发症. (7)腰椎传统椎弓根螺钉在矢状面参照椎弓根轴心线与峡部侧缘所成的夹角A,而在水平面参照椎弓根内侧壁切线与峡部侧缘切线之间的距离D1值置入,置钉开始时以D1/2为参照,最终钉头的位置是在棘突与峡部侧缘的中垂直平分线上. (8)对皮质骨螺钉置钉解剖参照及进钉点予以改良,改良后的皮质骨螺钉进钉点以腰椎峡部侧缘切点为解剖参照并作为坐标原点,水平向内D1的距离,再垂直向上D3的位置作为新的进钉点.矢状面尾倾角度参照棘突的下缘切迹,外展角度紧贴棘突的边缘,以经过人字棘的顶点及副突嵴尾端平行于峡部侧缘的平面,分别作为椎弓根外侧骨皮质和椎体上外侧缘投影界面(靶向引导目标),控制置钉的具体方向.

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