一、研究背景及目的寰枢关节位于枕颈移行部,形态结构复杂,功能特殊,是整个脊柱最灵活、最薄弱,同时也是最危险的运动节段。因其邻近颈髓、椎动脉和颈神经等重要结构,此区的畸形与病损常导致严重的临床后果。又因其部位深在及生物力学性质独特,其病损的诊断和治疗相对复杂和棘手,一直是脊柱疾患的难点之一。国内外对于寰枢关节的研究报道较多,从解剖学到生物力学方面对寰枢关节的骨性结构、韧带及周围相邻结构如椎动脉等进行了一定的研究。寰枢关节半脱位是寰枢关节部位的常见疾病,自1907年由Corner首先报道,1968年Wortzman正式命名为“寰枢关节旋转半脱位及固定”以来,对于其定义及诊断一直存有争论。而推拿作为治疗本症的常用手段,应用的理论基础就是张口位X线片上齿状突与两侧块间距不等,即寰枢关节有半脱位。在实施颈椎旋转手法过程中,文献及推拿专著中描述通过触诊寰椎横突一侧突(隆)起,一侧凹陷而判定为有旋转错位的存在。这种简单化的诊疗方式,没有考虑到寰枢椎的解剖学变异、骨关节周围软组织病变及不同病因病理所造成的齿状突偏歪。在没有明确因果关系的情况下就盲目使用各种推拿手法,包括带有一定危险性的颈椎扳法,这样势必会带来很多问题。研究指出在正常人群中存在齿突侧块间距不对称,其中有一部分是由于齿状突解剖变异所致。而横突尖两侧不对称在正常人中也可发生。如果不考虑到这些变异因素,就容易引起误诊。尽管近年来对颈椎旋转手法的作用及其机理做了大量的研究,但是对于通过手法触摸颈椎棘突或横突有无偏歪的方法来判断有无椎体的半脱位存有争议。临床使用颈椎旋转手法而造成的医源性损害的报道屡见不鲜,其原因多是诊断不明或手法使用不当。以往文献对于寰枢椎的解剖学研究多局限于骨性标本的解剖学观测,而对临床意义较大的寰枢椎解剖学变异的系统观测尚未见报道。由于寰枢椎在颈椎旋转复位手法的定位诊断及治疗中起着重要的作用,因而对寰枢椎解剖学变异的研究显得尤为重要。本课题通过对寰枢椎干燥标本的解剖学观测,明确寰枢椎不同解剖变异的类型及发生率,从而为寰枢关节疾病的诊断提供解剖学依据。此外通过对正常人颈椎不同旋转角度下寰枢关节CT扫描及Mimics软件中寰枢关节三维几何模型的重建,研究寰枢关节旋转运动学规律,为寰枢关节半脱位的诊断提供理论依据。二、材料与方法1.寰椎解剖学变异的研究：标本来源于南方医科大学解剖学教研室提供的成人完整干燥寰椎标本共100例,出生地域、性别及年龄不详。测量采用游标卡尺(误差为0.02mm)及量角器(精确度数为1°)。①双侧寰椎横突不对称的测量：将寰椎用软性粘泥固定在带有纵横坐标系的测量板上,沿寰椎的前后结节作一直线(即寰椎中央管的平分线),并与测量板上的纵坐标线相重合；再沿寰椎两侧横突尖作一连线,观察此连线与测量板上的横坐标线是否重合,若重合则双侧横突无不对称,若不能重合则存在不对称。②寰椎后弓左右半不对称的测量：测量寰椎后结节至寰椎两侧块后缘的垂直距离,若两侧距离相等则无不对称,若两侧距离不相等则存在不对称。③寰椎前后结节及椎孔不对称的测量：按上述方法将寰椎固定在测量板上,观察前后结节是否有偏心发育,若有偏心发育,则定为前后结节不对称；然后沿寰椎前后结节作一直线并与测量板上的纵坐标线相重合,测量此线与寰椎两侧块内后缘的垂直距离,若两侧距离相等,则无椎孔不对称,反之则存在不对称。④椎动脉沟环不对称的测量：双侧椎动脉沟的形态观察,将椎动脉沟的形态分为浅沟、深沟、半环及全环。观察两侧椎动脉沟是否存在不对称。⑤寰椎上关节面解剖变异的测量。2.枢椎解剖学变异的研究：标本来源于南方医科大学解剖学教研室提供的成人完整干燥枢椎标本共100例,出生地域、性别及年龄不详。测量采用游标卡尺(误差为O.02mm)及量角器(精确度数为1°)。①齿突偏歪的观测：沿枢椎椎体轴线作一垂线,沿齿突轴线作一直线,观察两线与水平线是否垂直。若两线与水平线垂直,并且相重合,则无偏歪；若齿状突轴线与水平线不垂直,并与枢椎椎体垂线存在夹角,则依据夹角的方向判定为向左或向右偏歪。②棘突轴线偏歪的观测观察枢椎棘突轴线与中央管平分线的关系,若两线在一条直线上则棘突无偏歪；若两线存在夹角,则依据夹角的方向判定为向左或向右偏歪。③棘突分叉的观测观察棘突有无分叉,并且测量左右分叉的长短,并统计出各自的比例。④枢椎横突尖至下关节面距离：用游标卡尺测量左右枢椎横突尖与下关节面下缘前方的距离。3.寰枢关节运动学研究：①CT扫描对象的选择,健康男性志愿者1名,年龄38岁,身高166cm,体重65.3kg,志愿者选择要求：A、发育正常,排除颈部畸形,特别是寰枢椎畸形,齿突严重倾斜等；B、无上颈椎外伤手术史、无相关头颈部疾病、无颈部活动受限、手及上肢麻木或疼痛等症状；C、无上呼吸道、颈部严重感染病史；D、排除相关系统性疾病：如风湿性关节炎、类风湿性关节炎、强直性脊柱炎等；E、体检：上颈椎棘突及棘突旁、枕大神经走行区均无压痛。F、平片检查包括前后张口位、侧位、过伸过屈位均未见异常。②数据采集：16排多层螺旋CT(广州武警医院CT室提供：Biograph 16 HR型,西门子公司,德国)对志愿者进行轴位(水平面)连续扫描,扫描范围从枕骨粗隆上缘至枢椎椎体下缘。共行颈椎中立位、颈椎主动旋转10°、30°、60°及颈椎旋转至极限五种运动状态下CT扫描,每周行一种体位扫描,共五次完成所有的颈椎CT扫描。中立位扫描：被检者平卧,头矢状面与扫描床垂直,两外眦线与扫描平面平行,避免头过伸或过屈,做侧位定位像,扫描线与齿状突垂直,从枕骨大孔扫到枢椎椎体下缘。颈椎旋转体位扫描：使用大号量角器,测量颈椎主动旋转时头矢状面与正中矢状面的夹角,确定颈椎旋转角度后行CT扫描。③寰枢关节不同旋转角度下的三维几何模型重建：将寰枢关节CT扫描的图像数据导入Mimics软件,由此得到寰枢关节的二维断层扫描的数字化图像文件。利用Mimics软件中的阈值分割功能,初步分离软组织与骨结构。使用编辑工具对每层图像进行编辑处理,使用区域生长工具进行编辑区域的延伸,同时将图片编辑过程中可能产生的离散杂点去掉。按照此法依次分割出寰椎、枢椎和部分枕骨的图片。对编辑好的图片进行3D计算和表面光滑处理,生成三维几何模型,依次建立C1、C2三维几何模型。④图像及模型数据测量：A、寰椎旋转角(C1°)：利用Mimics软件的测量菜单,测量寰椎矢状轴与正中线的夹角；B、枢椎旋转角(C2°)：在轴位像上测量枢椎矢状轴与正中线的夹角；C、枕骨旋转角(Oc°)：在轴位像上测量枕骨矢状轴和正中线的夹角；D、寰枢椎相对旋转角(C1C2°)：利用Mimics软件的3D角度测量菜单,在寰枢关节3D模型上,作寰椎前弓后弓中点联线a,枢椎齿状突和棘突的联线b,a线与b线之间的夹角即为寰枢椎的相对旋转角；E、枕骨与寰椎相对旋转角(OcC1°)：寰椎旋转角与枕骨旋转角的差值即为枕骨与寰椎的相对旋转角；F、寰齿前间隙(Atlanto-Dental Interval,ADI):测量矢状位图像上齿突前缘至寰椎前弓后缘的垂直距离；G、齿突侧块间隙(the Lateral Atlanto-Dental Space, LADS):测量冠状位图像上齿突腰部到左右侧块内缘的垂直距离。三、结果1.100例寰椎干燥标本中,观测到左右横突在横轴上不对称者15例(15%)；寰椎左右后弓不对称10例(10%)；寰椎前后结节在纵轴上不对称者5例(5%)；椎孔不对称者11例(11%)；椎动脉沟环不对称者9例(9%)。依据寰椎上关节面的形态,大致可将其分为肾形、椭圆形、哑呤形及不规则形四种类型。其中以肾形关节面居多,占全部寰椎的32%；椭圆形次之,占27%；不规则形占23%；最少的为哑呤形关节面,占18%。2.100例枢椎标本中观测到齿突偏歪者14例(14%)；棘突轴线偏歪者3例(3%)；棘突分叉者96例(96%),其中棘突分叉左右两侧相等者56例(56%),左侧长于右侧者21例(21%),右侧长于左侧者19例(19%)；横突尖至下关节面距离,左侧17.61±2.48mm(11.2～23.7),右侧17.90±2.52mm(12.7～23.60)。3.重建出正常志愿者颈椎不同旋转角度下的寰枢椎三维几何模型,并测得颈椎中立位至旋转极限五种体位下的枕骨旋转角(Oc°)分别为：1.2°、9.2°、34°.9°、61.2°、90.5°；寰椎旋转角(C1°)为：2.2°、10.3°、36.7°、63.7°、92.7°；枢椎旋转角(C2°)为：2.2°、2.1°、2.7°、18.7°、47.0°；寰枢椎相对旋转角(C1C2°)为：0°、8.2°、34.0°、45.0°、45.7°；枕骨与寰椎相对旋转角(OcC1°)为：1.0°、0.9°、1.8°、2.5°、2.2°；寰齿前间隙分别为：2.09mm、1.97mm、2.97mm、2.28mm、1.60mm；齿突侧块间隙(左侧分别为3.18mm、3.81mm、4.78mm、4.20mm、3.08mm,右侧分别为2.58mm、2.62mm、2.06mm、2.50mm、4.03mm)。四、结论1.寰椎解剖学变异中以寰椎双侧横突在横轴上不对称者多见,因此临床触诊时不应将此正常的解剖学变异视为异常,更不能将此作为寰枢关节半脱位的征象及确诊依据。寰椎前后结节及椎孔不对称可能会导致寰枢关节部位肌肉筋膜的应力改变,从而有可能影响寰枢关节的稳定性或引发临床症状。而椎动脉沟环不对称是否影响椎动脉的血流尚不明确,有待进一步研究。2.枢椎的解剖学变异以齿状突偏歪较为常见,因此临床X线检查时应考虑到其解剖学变异因素,不能片面以张口位齿突侧块间隙不对称而诊断为寰枢关节半脱位。由于存在棘突偏歪,因此以C2棘突偏歪来判断寰枢关节半脱位的旋转方向不一定准确。对于临床采用较多的C2定点旋转复位手法,在使用时需考虑到可能的解剖学变异。3.寰枢关节的旋转运动从寰椎发起,在旋转运动早期(0°～30°),枢椎不参与旋转；到中期(30°～60°),枢椎参与旋转,但是旋转速度慢于寰椎；后期(60°至至旋转极限),寰枢椎旋转已达极限,产生的头部旋转运动主要来自于颈椎枢椎以下的运动节段。此外在整个旋转运动过程中,寰枕关节运动幅度极小,最大不超过2.5°。从中立位到向右侧旋转极限时,寰齿前间隙(ADI)的变化范围较小；而左右侧齿突侧块间隙变化明显,从中立位到旋转60°,左侧齿突侧块间隙大于右侧,而当颈椎旋转至极限时,右侧齿突侧块间隙要大于左侧。4.本研究的不足之处及未来展望：本研究对于寰枢椎的解剖学变异测量是基于干燥的骨性标本,因此对于其产生变异的原因及可能造成的临床后果缺乏在体研究。今后应从在体研究上探讨寰枢椎产生变异的原因及相关的临床后果,从而为临床诊治提供更加确切的指导。对寰枢关节旋转运动的研究是基于单个样本的观察,今后的研究应尽可能采取大样本观察,并且将研究深入到影响寰枢关节运动的韧带结构,从而全面探讨寰枢关节的运动学规律,为临床诊治寰枢关节疾病提供理论依据。