基于2D-3D配準技術評估可調式頸托對椎間孔形態(tài)學參數(shù)的影響及其測試精度的研究.pdf

1、神經根型頸椎病的主要病因是椎間孔狹窄壓迫脊神經，其發(fā)病率約占各型頸椎病總數(shù)的50～60％，是臨床最常見的頸椎病[1，2]。造成椎間孔狹窄的原因常見于骨贅擠壓、急性外傷、小關節(jié)錯位、慢性勞損及椎體異位等骨性和軟組織因素，導致椎間孔變小。從而出現(xiàn)神經根受壓的炎癥反應，包括水腫和粘連等，進而引發(fā)一系列的臨床癥狀。其中，判斷椎間孔是否狹窄的一項重要指標就是椎間孔面積的大小。很多頸椎病臨床治療及評價方法均與椎間孔面積變化有很大關聯(lián)。
　　頸

2、椎牽引技術作為治療神經根型頸椎病的常用技術，是一種可控制的軸性牽引方法，該方法于1929年就已開始用于臨床，是治療頸椎病的公認方法之一，其療效確切。頸椎牽引技術是運用機械手段牽拉頸椎，分離關節(jié)面，使周圍軟組織得到牽伸，使其發(fā)生相對伸長，同時改變骨性結構之間的角度等，其主要目的之一就是增大椎間孔面積，減少神經根壓迫，從而達到相應的治療效果。然而，對于不同牽引角度對椎間孔面積大小的影響，相關的報道和研究較少，主要原因是局限于頸椎角度模擬以及

3、測量結果不準確等，因而，無法得到確切的形態(tài)學參數(shù)。
　　對已知的三維結構通過二維平面圖像進行位置配準，再現(xiàn)三維結構的位置關系，簡稱2D/3D配準技術。頸椎斜位X線片檢查價格便宜，操作簡便，輻射量少，患者也比較容易接受，是目前臨床上最常用的檢查方法。但是，X線影像僅能顯示部分椎間孔，部分椎間孔無法顯示，且椎間孔周圍有骨質重疊現(xiàn)象，對頸椎間孔顯像較差，所測得的椎間孔形態(tài)學參數(shù)準確度低。而三維CT檢查放射劑量大，而MR檢查存在檢查時間長

4、，價格昂貴，病人依從性要求高，且存在一定的禁忌癥，同時CT、MRI檢查大多采用平臥位，受到體位的限制等不足。而本研究采用2D/3D配準技術進行測量，可以很好的避免上述不足，獲得不同位置的頸椎三維模型。葉強[3]等研究表明，2D/3D配準技術可用于獲得椎間孔參數(shù)的精確數(shù)據(jù)，但并未對該方法的精度做進一步研究。因此，本實驗利用拍攝頸椎標本的X線片，同時拍攝頸椎CT，根據(jù)CT數(shù)據(jù)獲得頸椎三維模型，通過2D/3D配準技術將頸椎正側位X線平片還原至

5、攝片時頸椎的三維形態(tài)，進一步探討基于2D/3D配準技術測量離體標本頸椎間孔形態(tài)學的精度。進而以正常人為研究對象，利用可調式頸托調節(jié)不同頸椎牽引角度，準確直觀的評價不同角度牽引對椎間孔形態(tài)學參數(shù)的影響，為神經根性頸椎病的牽引治療提供科學依據(jù)，為頸椎牽引技術的改進提供更多的理論依據(jù)。
　　目的:
　　本實驗將驗證基于2D/3D配準技術測量離體頸椎標本椎間孔形態(tài)學的參數(shù)，探討該方法測量的精準度。同時，結合可調式頸托技術，探討不同角

6、度牽引對椎間孔形態(tài)學參數(shù)的影響。
　　方法:
　　1.收集16具頸椎防腐標本，其中15具標本為C2-C7椎體，1具標本為C2-C6椎體，進行CT掃描，通過三維重建獲得頸椎離體標本的三維模型。改變標本體位并固定，分別拍攝各具離體標本正側位X線平片，應用2D/3D配準技術還原拍攝平片時頸椎的三維位置，并獲得相應的三維模型，保持標本的體位再進行第二次CT掃描，重建獲得標本的三維模型作為配準前對照組。利用Rapidform XOR3

7、軟件測量配準前與配準后C2/3至C6/7雙側的椎間孔面積、前后徑和上下徑，兩組進行比較，從而驗證基于2D/3D配準技術測量離體標本頸椎間孔形態(tài)學的精度。
　　2.精度驗證完成后，然后測量正常人不同頸椎牽引角度對椎間孔形態(tài)學參數(shù)的影響。首先，召集健康志愿者7人，進行頸椎CT掃描，利用三維重建軟件Mimics將原始數(shù)據(jù)進行三維重建，獲得各節(jié)段三維模型(C2-C6)。同時，利用可調式頸托調整頸椎位置:中立位、后伸10°、前屈10°及前屈

8、20°，并拍攝X線，利用2D/3D配準技術，準確還原出頸椎在中立位、后伸10°、前屈10°及前屈20°時的三維模型?；诓煌恢玫娜S模型，分別測量C2/3至C5/6頸椎椎間孔面積、前后徑和上下徑，并進行相關統(tǒng)計分析。
　　結果:
　　1.共測得椎間孔的面積、前后徑和上下徑各158個，其中，準確度方面，椎間孔面積為96.77％、前后徑為94.35％、上下徑為96.14％。而精確度方面，椎間孔面積為(1.27±1.16)mm2

9、，前后徑為(0.30±0.27)mm，上下徑為(0.32±0.28)mm。椎間孔的面積、前后徑、上下徑配準后與配準前相比較，采用配對樣本t檢驗，結果無顯著性差異(P＞0.05)。
　　2.共測得椎間孔的面積、前后徑和上下徑差值各224個，當頸椎處于前屈20°時，所有頸椎節(jié)段的椎間孔面積、前后徑的差值及增長率均大于其它牽引角度。采用單因素方差分析，前屈20°與中立位0°比較，差值及增長率的P值均小于0.05，結果具有統(tǒng)計學差異。而上

10、下徑方面，前屈20°時所有頸椎節(jié)段的差值均大于其它角度，而增長率則無明顯差異。經單因素方差分析，各牽引角度的差值及增長率比較，P值均大于0.05，結果無統(tǒng)計學差異。
　　結論:
　　1.應用2D/3D配準技術測量頸椎間孔的形態(tài)學參數(shù)具有較高的準確度和精確度。
　　2.應用2D/3D配準技術結合可調式頸托技術，能反映不同牽引角度對椎間孔形態(tài)學參數(shù)的影響。
　　3.前屈20°牽引可以更有效的增大頸椎椎間孔面積及前后徑