CT三維重建指導(dǎo)青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸椎弓根置釘?shù)难芯?pdf

1、研究背景： 在過去的十年來，椎弓根釘?shù)膽?yīng)用越來越廣泛，先是在腰椎中使用，而后在胸椎、頸椎中應(yīng)用，因為他能夠為脊柱提供穩(wěn)定的三柱固定的效果。脊柱側(cè)凸的矯形手術(shù)，經(jīng)歷數(shù)十年的發(fā)展到今日，后路椎弓根釘固定矯形已成為常規(guī)術(shù)式之一。這種矯形方式可以獲得更好的冠狀面、矢狀面以及旋轉(zhuǎn)矯形，并有較低的假關(guān)節(jié)發(fā)生率及固定失敗率。盡管已經(jīng)有大量文獻驗證了在腰椎以及胸椎置入椎弓根釘?shù)陌踩?，但是脊柱?cè)凸患者椎弓根解剖形態(tài)的變異仍然給脊柱外科醫(yī)生安全置

2、釘提出很大的挑戰(zhàn)。此類患者中胸腰椎椎弓根的變形，大小的異常以及椎體、椎弓根旋轉(zhuǎn)角度的變化，都給置釘帶來很大的不確定因素，按照常規(guī)方法來確定置釘點，及其容易導(dǎo)致置釘不準確，從而損傷周圍的椎管、血管、神經(jīng)根甚至內(nèi)臟。因此在脊柱側(cè)凸患者中，做到對每個個體，每個椎弓根個體化設(shè)計置釘點，可以大大減少誤置的風(fēng)險。大量的文獻都提出了指導(dǎo)置釘?shù)姆椒ǎ缏┒芳夹g(shù)、表面標志技術(shù)、術(shù)中C臂檢測及導(dǎo)航、CT導(dǎo)航等。在他們當中，不是不能提供術(shù)前的置釘評估，就是不

3、能做到個體化評估。在臨床工作中發(fā)現(xiàn)脊柱側(cè)凸病椎的椎弓根置釘點常與正常椎體有較大差異，在正常脊柱和中度特發(fā)性脊柱側(cè)凸中使用傳統(tǒng)的方法指導(dǎo)確立置釘點有較好的通用性，但在中重度乃至重度特發(fā)性脊柱側(cè)凸中因病椎的差異顯著可有較大誤差。同時椎弓根的外展角對置釘準確性起著非常重要的作用。在脊柱側(cè)凸患者的胸腰椎因為雙側(cè)發(fā)育不等以及中后柱的變形導(dǎo)致兩側(cè)椎弓根外展角不規(guī)則。按照傳統(tǒng)方法導(dǎo)向置釘容易誤置釘。除外術(shù)中CT導(dǎo)航，前人沒有使用過術(shù)前CT重建來為每個

4、椎弓根制定個體化的置釘點。因此我們提出的研究用常規(guī)的CT掃描后3D重建，來獲得每個椎弓根的置釘點，并為每個椎弓根設(shè)計特異的外展角，以個體化方案置釘。在某些發(fā)育異常導(dǎo)致無法在椎弓根中置釘?shù)墓?jié)段中，這種個體化方案能為其提供“In—Out—In”等獨特的置釘途徑。這不僅能在術(shù)前擬定好置釘方案，增加術(shù)者信心，并能提高置釘速度及準確性。 研究目的： 1.利用常規(guī)的CT掃描后的3D重建來獲得每個椎弓根的個體化最優(yōu)置釘點以及匹配的椎弓

5、根外展角。 2.驗證CT三維重建得出的置釘點與傳統(tǒng)法則所指導(dǎo)的置釘點存在的偏差。 3.研制椎弓根外展角導(dǎo)向器，應(yīng)用重建所得置釘點及外展角導(dǎo)向置釘并驗證準確性。 研究方法： 1.患者資料：2006.6～2008.12年在本科室確診青少年特發(fā)性脊柱側(cè)凸疾病需手術(shù)治療的40名患者，包括中度側(cè)凸患者30名，中重度側(cè)凸患者10名。 第一部分實驗中：從30名中度側(cè)凸患者中隨機抽取10名與另外10名中重度側(cè)凸患

6、者按側(cè)凸程度組成兩組實驗對象。中度側(cè)凸組10名，男女各5名，年齡從13-18歲，平均年齡16.4歲。Cobb's角40°～58°，平均48.2°。中重度側(cè)凸組患者10名，男女各5名，年齡從13-21歲，平均年齡17.3歲。Cobb's角60°～78°平均70.6°。 第二部分實驗中：30名中度側(cè)凸患者中已有10名已行CT掃描重建，再從剩余20名中隨機抽取5名患者加入重建置釘組，行CT掃描重建，剩余15名患者進入傳統(tǒng)置釘組。10名

7、中重度側(cè)凸患者隨機分配到傳統(tǒng)置釘組及重建置釘組。傳統(tǒng)置釘法組20名，男性6名，女性14名，年齡從13-21歲，平均年齡16.4歲。中度側(cè)凸患者15名(Cobb's角42°～57°平均48.2°)，中重度側(cè)凸患者5名(Cobb's角60°～77°平均68.2°)；重建指導(dǎo)法組20名，男性8名，女性12名，年齡從13-21歲，平均年齡17.2歲。中度側(cè)凸患者15名(Cobb's角40°～58°平均47.8°)，中重度側(cè)凸患者5名(Cobb'

8、s角63°～78°平均73°)。 2.掃描參數(shù)：SIMENS公司的SOMATOM Sensation64螺旋CT，120 kV、60 mA；層厚0.64 mm，層距1 mm，螺距比1.375：1；掃描完成后行內(nèi)插重建，層厚0.64mm、層距1 mm。用Syngo Somaris/5(SIMENS，Munich，Germany)軟件以容積再現(xiàn)(Volume Rendering，VR)和多平面重建(Multiple Planar R

9、eformation，MPR)技術(shù)進行重建。 3.置釘點的確定： (1)重建置釘點：在重建的3幅MPR圖像中調(diào)整矢狀、橫切面使其均通過一側(cè)椎弓根中心，兩個個平面相交得一條椎弓根的軸線，軸線與椎板或下關(guān)節(jié)突的交點為重建置釘點，調(diào)整冠狀面通過重建置釘點，以用于測量。 (2)傳統(tǒng)法描繪置釘點：三個脊柱?？漆t(yī)生(Su，Zhang，Du)按照Lenke、Magerl提出的方法描繪胸腰椎弓根置釘點。 (3)測量兩種方

10、法得出置釘點的距離差異，驗證兩種方法指導(dǎo)置釘點的一致性，并分析差異產(chǎn)生的原因。 4.外展角的確定：在通過雙側(cè)椎弓根軸線的椎體橫切面圖像上標出雙側(cè)椎弓根的軸線，軸線與椎板或上關(guān)節(jié)突的交點為置釘點，測量兩側(cè)椎弓根置釘點之間距離。定義椎弓根軸線上從置釘點開始一條長度為6cm線段，測量線段末端到另一側(cè)椎弓根置釘點間距離，精確到0.01cm。在椎體橫切面上，確定了兩個置釘點以及這個三角形的三條邊的長度后，椎弓根的軸線方向就可以固定，置釘外

11、展角方向則沿著椎弓根軸線即6cm線段的方向。 5.外展角導(dǎo)向器的研制：根據(jù)椎體橫切面CT測量外展角結(jié)果的特性，研制一個1：1的椎弓根外展角導(dǎo)向器。導(dǎo)向器主要由一支帶滑動槽的不銹鋼刻度尺以及一支固定6cm長度的不銹鋼條組成。不銹鋼條可以自由旋轉(zhuǎn)開合，以調(diào)整使不銹鋼條與刻度尺的末端之間的距離等于兩預(yù)定置釘點間的距離。 6.術(shù)中應(yīng)用：對傳統(tǒng)組20名患者按照Lenke提出的Free hand置釘技術(shù)進行定位胸椎以及Magerl提

12、出的定位方法定位腰椎，并鉆探漏斗探查椎弓根髓腔，然后置釘。重建指導(dǎo)組20名患者按照術(shù)前CT重建確定的點來確定置釘位置，術(shù)中依據(jù)已測量好的外展角參數(shù)調(diào)整好導(dǎo)向器，準確放置導(dǎo)向器兩支點于置釘點后，沿不銹鋼條方向鉆孔及置釘。統(tǒng)計兩種方法各20名患者的置釘準確性。術(shù)后對患者置釘節(jié)段脊柱行CT平掃，以椎弓根釘軸線越過椎弓根皮質(zhì)外緣為穿破標準，統(tǒng)計螺釘安置的準確率。 7.統(tǒng)計分析： 第一部分實驗：數(shù)據(jù)統(tǒng)計采用裂區(qū)設(shè)計，一級實驗單位為

13、不同患者，二級實驗單位為不同脊柱分段及不同彎側(cè)，三個醫(yī)師作為觀察者，做重復(fù)測量。使用SPSS for windows v16.0.1軟件和Microsoft Office Excel2003軟件進行統(tǒng)計分析以及繪制圖表。分別計算Su、Zhang、Du三位醫(yī)師所描繪置釘點與3D重建法所得點相比的符合率，并統(tǒng)計偏差量在不同個體之間、不同節(jié)段、不同凹凸側(cè)以及不同觀察者之間的差異。 第二部分實驗：分別對兩組的置釘準確率做一般比較，再對不

14、同凹凸側(cè)間、不同側(cè)凸程度間、不同脊柱分段間兩種方法指導(dǎo)置釘?shù)男苓M行卡方檢驗。使用SPSS for windows v16.0.1軟件和Microsoft Office Excel2003軟件進行統(tǒng)計分析以及繪制圖表。 結(jié)論： 1.Lenke以及Magerl法在脊柱胸腰椎椎弓根釘?shù)闹萌脒^程起很好的指導(dǎo)作用，但是脊柱側(cè)凸患者的椎弓根形態(tài)以及內(nèi)徑有很大不同，不同個體，不同節(jié)段椎體以及不同凹凸側(cè)之間的差異大，采用同一種標準來確