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研究目的探讨枢椎四皮质椎弓根螺钉置钉策略的解剖可行性,并检测其固定强度,为临床应用枢椎四皮质椎弓根螺钉提供影像学及生物力学依据。主要研究目的包括:1.观测枢椎椎弓根水平横轴位MRI图像中枢椎椎弓根内侧壁切线与脊髓、硬膜切线的距离等参数,评估枢椎椎弓根水平椎管内脊髓及硬膜外安全空间的大小,并探讨枢椎四皮质椎弓根螺钉置钉理论的解剖可行性与置钉策略。2.检测并比较枢椎四皮质椎弓根螺钉与双皮质椎弓根螺钉的最大垂直轴向拔出力强度,为枢椎四皮质椎弓根螺钉固定有效性提供生物力学依据。材料与方法利用PACS系统调阅颈椎磁共振图像,在颈椎磁共振T1加权像上,确定横断面在枢椎椎弓根水平面后,制定测量标准及方法(图1.1所示)。确定并标示枢椎椎弓根中轴线(线a),枢椎正中矢状线(线e),与椎弓根中轴线平行的椎弓根内侧壁切线(tangent of pedicle medial wall,TPMW),与椎弓根中轴线平行的硬膜切线(tangent of dura mater,TDM)及脊髓切线(tangent of spinal cord,TSC),与矢状面平行的椎管内侧壁切线(tangent of spinal canal medial wall,TSCMW)、TDM及TSC。测量脊髓横径(L1)及矢状径(L2),椎管横径(L3)及矢状径(L4),TSC与TPMW间距离(L5),TDM与TPMW间距离(L6),TSC与TSCMW间距离(L7),TDM与TSCMW间距离(L8),枢椎双侧均进行测量,每个数据由两名医师测量3次后取平均值。所测参数均为计量资料,记录为均数±标准差(sx±),采用SPSS19.0统计软件对数据进行统计分析,检测数据正态性及方差齐性后,男女之间采用独立样本t检验,同一椎体左右两侧参数采用配对样本t检验,P值设在0.05。选取新鲜颈椎尸体标本6具,排除寰枢椎脱位,颅底凹陷症等影响脊髓与椎管解剖关系的标本。在枢椎一侧置入后路四皮质椎弓根螺钉,要求直径3.5 mm椎弓根螺钉侧壁部分螺纹穿破椎弓根内侧壁或者椎管内侧壁进入椎管,螺钉尖端适度穿破枢椎椎体前缘皮质骨,达到枢椎四皮质椎弓根螺钉的要求;另一侧则置入枢椎双皮质椎弓根螺钉,螺钉尖端适度穿破前缘骨皮质。同法在其他标本上置钉,在生物力学试验机上对双侧螺钉的最大垂直轴向拔出力强度进行测试,比较两种置钉方式所置螺钉的最大垂直轴向拔出力强度是否有差异。研究结果1.影像学参数测量:脊髓横径(男12.47 mm,女12.05 mm),脊髓矢状径(男8.38 mm,女7.91 mm),椎管横径(男26.26 mm,女24.96 mm),椎管矢状径(男17.38 mm,女16.50 mm),不同性别间参数差异有统计学意义。脊髓横径与椎管横径的比值男女均为0.48;而脊髓矢状径与椎管矢状径的比值男性为0.49,女性为0.48,差异无统计学意义(表1.1)。经过统计学分析,同一性别左右两侧参数差异无统计学意义,故将双侧参数合并后计算均值。枢椎椎弓根内侧壁切线与脊髓及硬膜切线间距离的测量结果见(表1.2),男女之间除TDM与TSCMW、TPMW之间的距离无显著差异外,其余参数均有统计学差异,但数值相差均不超过0.5 mm。此外,所有男性枢椎TPMW与TSC间距离均大于5 mm,女性则均大于6 mm;87.8%的男性TPMW与TDM间距离大于4.0 mm,73.3%的女性大于4.0 mm;99%的男性TSCMW与TSC间距离大于5.0 mm,97.7%的女性此值大于5.0 mm;11.22%的男性TDM与TSCMW间距离大于4.0 mm,72.4%大于3.0 mm,女性中有8.1%大于4.0 mm,67.4%大于3.0 mm。2.生物力学实验:枢椎分别进行双皮质椎弓根螺钉及四皮质椎弓根螺钉的抗垂直轴向拔出力实验,其最大垂直轴向拔出力量强度见图表2.1。枢椎双皮质椎弓根螺钉的垂直轴向拔出力强度为(1506.67±478.345)N(914N~1964N),四皮质椎弓根螺钉的拔出力强度为(1393.33±252.350)N(1139N~1755N),统计检验表明两者间的差异无统计学意义(t=0.455,p=0.668)。结论1.在枢椎椎弓根水平,由于椎弓根内侧壁切线、椎管内侧壁切线与脊髓和硬膜切线间距离较大,髓外存在较大的安全空间,因此,枢椎四皮质椎弓根螺钉(即螺钉部分螺纹突破椎弓根内侧壁皮质进入椎管)置钉在理论上可行。置钉时,若采用螺钉方向近似平行于枢椎椎弓根中轴线的进钉策略时,螺钉的微调空间较大,但置钉角度难以把握;若采用近似平行于枢椎矢状面进钉的策略,进钉角度易于控制,但螺钉的微调空间较小,损伤脊髓及硬膜的风险较第一种置钉策略高。2.枢椎四皮质椎弓根螺钉的最大垂直轴向拔出力强度与枢椎双皮质椎弓根螺钉的最大垂直轴向拔出力强度相当,具有一定的临床实用价值,可作为枢椎置钉方法的重要补充,但需根据患者具体情况采用个性化的置钉策略,避免发生严重的脊髓神经损伤的并发症。