断层解剖与影像
基于CT影像的经皮椎间孔镜腰椎体间融合手术入路的解剖学研究
中华解剖与临床杂志, 2018,23(3) : 223-228. DOI: 10.3760/cma.j.issn.2095-7041.2018.03.010
摘要
目的

探讨在椎间孔区域的神经根与邻近组织的CT影像学的解剖学关系,为经皮椎间孔镜腰椎融合手术的应用提供参考。

方法

回顾性分析2017年1—10月天津市天津医院因腰背部不适行腰椎CT检查的110例患者CT影像资料。110例患者均行螺旋CT平扫,图像经AW46图像工作站后处理,行三维重建及测量。选取L2/3~L5/S1节段椎间盘三维重建旋转冠状面可见神经根走行的层面以及相应节段椎间盘横断面图像,对椎间盘上、下缘两个层面出口神经根到脊髓硬膜囊的最短距离(Js、Ji),出口神经根到椎弓根内、中、外侧的距离(Pa、Pb、Pc),以及出口神经根到骨性关节突和关节突关节面的最短距离(Gs、Gi)进行测量分析。

结果

L2/3节段~L5/S1节段,Js和Ji数值均逐渐增大,且Ji均>Js,其中L2/3节段Js的数值最小为(6.71±2.10)mm,L5/S1节段Ji的数值最大为(22.05±3.96)mm;每一节段出口神经根-椎弓根的距离从内侧向外侧逐渐减小,Pb及Pc值逐渐减小,以L5/S1节段为最小(3.86±1.93)mm;下缘层面的Gi均大于上缘层面的Gs。

结论

在L3/4以上节段置入宽度为10 mm的椎间融合器较为困难;术中镜下磨除部分或全部上关节突,可以扩大安全区域,避免损伤神经及周围重要结构,利于融合器的置入。

引用本文: 张凯辉, 徐宝山, 董潇蔓, 等.  基于CT影像的经皮椎间孔镜腰椎体间融合手术入路的解剖学研究 [J] . 中华解剖与临床杂志, 2018, 23(3) : 223-228. DOI: 10.3760/cma.j.issn.2095-7041.2018.03.010.
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腰椎退行性疾病是临床常见病,症状严重者往往需要手术治疗。腰椎椎体间融合术是治疗腰椎退行性疾病的较常用术式,不仅能缓解疼痛、恢复功能、提高患者的生活质量,还能使脊柱获得较好的稳定性,临床效果较好[1]。传统开放腰椎椎体间融合术对小关节、椎旁肌肉和软组织损伤较多,进而可能引起术后腰背部肌肉力量减弱、慢性腰背痛等诸多术后并发症。近年来,脊柱内镜技术取得了革命性的进步,其具有手术创伤小、效果确切的特点,得到广泛认可,并逐步发展到在脊柱内镜下行腰椎椎体间融合术[2,3,4,5]。经皮椎间孔镜下腰椎体间融合术,需要对神经根与周围解剖结构的距离和影像学特点有更仔细的了解,本课题组在前期已通过MRI对经皮椎间孔镜手术入路进行了相关的研究[6],但仍不够完善。本研究旨在通过CT影像测量在椎间孔区域出口神经根与周围结构的距离,为内镜下腰椎间融合术的应用提供指导和参考。

1 资料与方法
1.1 一般资料

纳入标准:(1)既往无脊柱手术病史的腰椎CT检查者;(2)无解剖变异畸形、腰骶移行椎、脊柱侧凸畸形、骨质增生、椎间盘突出、椎间隙塌陷。排除标准:脊柱炎症、结核、肿瘤、外伤及骨病等。

采用回顾性横断面分析方法,收集2017年1月—10月因腰背部不适于天津市天津医院行腰椎CT检查的110例CT影像资料。其中男49例,女61例;年龄20~79(45.6±16.0)岁。

1.2 影像学检查方法

纳入研究的患者均使用GE Discovery CT750 HD扫描仪进行。患者标准仰卧位,头先进,身体长轴与扫描平面垂直。扫描条件:螺旋扫描模式,扫描基线与椎体平行。扫描范围自L1~S3,层厚3 mm,间距3 mm,管电流220 mA,管电压120 kV。应用专业图像工作站(AW46, GE)进行图像后处理及相关测量。

1.3 CT图像测量指标及测量方法

选取110例患者的L2/3到L5/S1节段椎间盘CT影像资料,对相关数值进行左右两侧测量分析。由2名天津市天津医院放射科高年资医生在AW46图像工作站上进行相关数据测量,取其平均值。

1.3.1 旋转冠状面测量指标

通过图形工作站,在轴位上定位垂直于椎弓根长轴的旋转冠状层面,在这些层面中,选取可见神经根走行层面的CT图像进行测量分析。(1)通过冠状位以及矢状位图像定位椎间盘上下缘层面,在椎间盘上缘层面上,测量出口神经根到脊髓硬膜囊的横向距离(Js);在目标椎间盘下缘层面上,测量出口神经根到脊髓硬膜囊的横向距离(Ji)。(2)通过轴位图像,定位椎弓根的内、中、外三点,在可见神经根走行的冠状层面,测量出口神经根到椎弓根内侧缘的纵向垂直距离(Pa)、出口神经根到椎弓根内外侧缘连线中点处的纵向垂直距离(Pb)、出口神经根到椎弓根外侧缘的纵向垂直距离(Pc)。见图1,图2,图3

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图1
目标椎间盘上、下缘层面冠状面上测量Js和Ji的示意图(1A) 及CT图(1B)
图2
目标椎间盘冠状面上测量Pa、Pb、Pc的示意图(2A) 及CT图(2B)
图3
轴位和冠状位CT图像上定位椎弓根的根内侧缘(3A)、椎弓根中部(3B)、椎弓根外侧缘(3C)
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注:Js为在目标椎间盘上缘层面上出口神经根到脊髓硬膜囊的横向距离;Ji为在目标椎间盘下缘层面上出口神经根到脊髓硬膜囊的横向距离;Pa为出口神经根到椎弓根内侧的垂直距离;Pb为出口神经根到椎弓根内外侧缘连线中点处的垂直距离;Pc为出口神经根到椎弓根外侧的垂直距离

图1
目标椎间盘上、下缘层面冠状面上测量Js和Ji的示意图(1A) 及CT图(1B)
图2
目标椎间盘冠状面上测量Pa、Pb、Pc的示意图(2A) 及CT图(2B)
图3
轴位和冠状位CT图像上定位椎弓根的根内侧缘(3A)、椎弓根中部(3B)、椎弓根外侧缘(3C)
1.3.2 横断面测量指标

选取目标椎间盘横断面图像进行测量分析。(1)在目标椎间盘上缘层面上,测量出口神经根到骨性关节突的最短距离(Gs)。(2)在目标椎间盘下缘层面上,测量出口神经根到关节突关节面的最短距离(Gi)。见图4图5

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图4
目标椎间盘上缘层面测量Gs的示意图(4A) 及轴位CT图像(4B)
图5
目标椎间盘下缘层面测量Gi的示意图(5A) 及轴位CT图像(5B)
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注:Gs为出口神经根到骨性关节突的最短距离;Gi为出口神经根到关节突关节面的最短距离

图4
目标椎间盘上缘层面测量Gs的示意图(4A) 及轴位CT图像(4B)
图5
目标椎间盘下缘层面测量Gi的示意图(5A) 及轴位CT图像(5B)
1.4 统计学方法

应用SPSS 20.0统计学软件对所有数据进行分析。服从近似正态分布的计量资料采用±s表示,不同节段双侧观测指标比较采用单因素方差分析及SNK-q检验,左右两侧比较采用配对t检验。2名医生测量数据的一致性采用组内相关系数(intraclass correlation coefficient, ICC)表示,ICC<0.40一致性差,0.40≤ICC≤0.75一致性中等,ICC>0.75一致性良好。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果
2.1 一致性检测结果

两个层面各个参数的ICC为0.796~0.916,表明测量数据的组内一致性良好。对测量的数据取其平均值进行分析。

2.2 L2/3~L5/S1节段Js、Ji和Pa、Pb、Pc的变化及左右侧比较

在旋转冠状面可见神经根走行的层面中,L2/3~L5/S1节段的Js和Ji均逐渐增大,且Ji均大于Js,其中L2/3节段的Js数值最小为(6.71±2.10) mm,L5/S1节段的Ji数值最大为(22.05±3.96)mm。L2/3~L5/S1节段,每一节段出口神经根到椎弓根的距离从内侧至外侧Pa、Pb、Pc逐渐减小,其中L5/S1节段的Pa值最大为(20.40±3.56)mm,L5/S1节段的Pc值最小为(3.86±1.93)mm;自L2/3节段至L5/S1节段,随着节段逐渐向下,Pa值逐渐增大,Pb值逐渐减小,Pc值呈下降趋势,以L5/S1节段为最小。L4/5的Pb和Pc、L5/S1的Ji和Pb侧别间差异均有统计学意义(P值均<0.05)外,其余各测量指标侧别间比较差异均无统计学意义(P值均>0.05)。见表1

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表1

110例患者不同节段腰椎CT可见神经根走行层面旋转冠状面相关指标测量值及侧别间比较(mm, ±s)

表1

110例患者不同节段腰椎CT可见神经根走行层面旋转冠状面相关指标测量值及侧别间比较(mm, ±s)

节段及侧别椎数JsJiPaPbPc
L2/3      
 双侧1106.71±2.1011.89±2.5518.62±2.509.05±1.827.15±2.27
 左侧1106.78±2.0911.97±2.4518.80±2.399.13±1.727.33±2.17
 右侧1106.65±2.1211.82±2.6618.45±2.618.97±1.936.96±2.36
L3/4      
 双侧1107.10±2.24a12.17±2.62a19.56±2.75a7.92±1.93a4.69±2.39a
 左侧1107.08±2.0212.27±2.5919.80±2.888.03±2.014.71±2.29
 右侧1107.12±2.4412.08±2.6619.32±2.617.80±1.864.66±2.49
L4/5      
 双侧11010.27±2.82ab17.97±3.50ab19.63±2.40a7.81±2.14a5.02±2.31a
 左侧11010.41±2.8317.72±3.3219.67±2.418.34±2.155.39±2.27
 右侧11010.13±2.8218.22±3.6719.58±2.397.28±2.01d4.64±2.29d
L5/S1      
 双侧11013.37±4.09abc22.05±3.96abc20.40±3.56ac7.56±2.41a3.86±1.93abc
 左侧11013.29±3.8622.47±3.8620.71±3.477.89±2.483.88±2.05
 右侧11013.46±4.3221.64±4.04d20.08±3.647.23±2.31d3.84±1.81
F 124.866255.8517.24911.02343.346
P <0.01<0.01<0.01<0.01<0.01

注:Js、Ji分别为目标椎间盘上、下缘层面的出口神经根到脊髓硬膜囊的距离;Pa、Pb、Pc分别为目标椎间血的出口神经根到椎弓根内侧、中部和外侧的垂直距离;双侧平均值SNK-q检验示,与L3/4比较aP<0.01,与L4/5比较bP<0.01,与L5/S1比较cP<0.01;配对t检验示,与左侧比较dP<0.05

2.3 L2/3 ~L5/S1节段Gi和Gs的变化及左右侧比较

L2/3~L5/S1节段,Gs、Gi数值呈逐渐增大趋势,且在下缘层面的Gi均大于上缘层面的Gs,其中Gs值以L5/S1节段最大(10.60±3.16)mm,L3/4节段最小(7.94±2.01)mm;Gi值,以L5/S1节段最大(20.15±3.65)mm,L3/4节段最小(13.81±2.42)mm。左右两侧数值比较差异均无统计学意义(P值均>0.05)。见表2

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表2

110例患者腰椎CT横断面不同测量指标的测量值及左右两侧的比较(mm, ±s)

表2

110例患者腰椎CT横断面不同测量指标的测量值及左右两侧的比较(mm, ±s)

侧别椎数GsGi
L2/3   
 双侧1109.13±2.2015.15±2.54
 左侧1109.24±2.2415.18±2.45
 右侧1109.01±2.1715.12±2.64
L3/4   
 双侧1107.94±2.01a13.81±2.42a
 左侧1107.99±2.0513.86±2.54
 右侧1107.89±1.9713.76±2.31
L4/5   
 双侧1108.47±2.39a16.69±2.65ab
 左侧1108.58±2.3816.88±2.68
 右侧1108.35±2.4116.50±2.63
L5/S1   
 双侧11010.60±3.16abc20.15±3.65abc
 左侧11010.58±3.0020.10±4.01
 右侧11010.62±3.3320.21±3.25
F 23.7295100.645
P P<0.01P<0.05

注:Gs、Gi分别为目标椎间盘上、下缘层面出口神经根到骨性关节突的最短距离;SNK-q检验示,与L3/4比较aP<0.01,与L4/5比较bP<0.01,与L5/S1比较cP<0.01

3 讨论

经皮椎间孔镜下腰椎椎体间融合术是近年来在经皮内镜腰椎间盘摘除术的基础上发展的一种手术方式,其优势在于对骨骼、肌肉损伤小、出血量少、住院时间短。该手术要求在内镜下摘除突出的椎间盘组织,达到良好减压效果,进而刮除终板,置入椎间融合器[7];其入路是基于Kambin三角的经椎间孔后外侧入路[7,8]。由于腰椎椎间孔内有神经根走行,且出口神经根与硬膜囊之间的工作区域较小,此为内镜下融合手术的一个挑战,如术中不能准确操作,则会造成神经根损伤、cage移位以及难以达到理想融合等并发症[9]。因此,熟知此工作区域的解剖结构以及相关数据尤为关键。

本课题组在前期的研究中,已较为详细的测量了经皮椎间孔镜手术入路的相关数据[10]。在临床上行融合手术时要仔细分析患者影像学资料,结合病史体征,准确定位目标椎间盘,进行较为准确的穿刺定位、减压、终板准备以及置入椎间融合装置。文献对椎间孔区域神经根的测量报道大多为尸体标本测量[11],而尸体标本大都经过固定处理,在测量相关数据之前,需要暴露相关区域,难免破坏椎间孔、神经根周围组织的解剖关系,从而造成了相关测量数值存在不同程度的误差[12]。本研究通过在CT上测量相关数据,避免了对神经根的走行造成干扰。

本研究测量的Js、Ji、Pa和Pb、Pc指标选取的层面为垂直于椎弓根长轴可见神经根走行的旋转冠状位层面,在此层面中能观测到完整的出口神经根以及硬膜囊等结构,使数据测量标准更加统一、可靠。在椎间盘上下缘层面,出口神经根到脊髓硬膜囊的距离(Js、Ji)自L2/3节段至L5/S1节段逐渐增大,且下缘层面距离大于上缘层面。Guan等[13]通过在MRI上测量了在目标椎间盘下缘层面脊髓硬膜囊到出口神经根内侧缘的横向距离,与本研究测量的结果相比较,在L2/3节段和L3/4节段数值相差不大,而在L4/5节段与L5/S1节段则有差异,其原因可能为MRI测量选取的是解剖学前后冠状面,而本研究选取则是垂直于椎弓根长轴可见神经根走行的旋转冠状位层面。由于椎弓根长轴与矢状面存在一定角度,即椎弓根内倾角[14],L2/3节段和L3/4节段椎弓根内倾角较小,而在L4/5节段与L5/S1节段较大,因此,造成了Guan等[13]的研究结果与本研究存在差异。国内学者顾昕等[15]在尸体上测量了椎间盘上下终板层面神经根与硬膜囊的距离,其下位椎体上终板神经根到硬膜囊的距离较本研究大,可能与尸体标本在解剖过程中干扰神经根实际位置有关。根据本研究测量结果,在L3/4节段以上椎间盘上缘水平神经根距离硬膜囊的距离较小,因而在进行内镜下腰椎椎体间融合术置入宽度为10 mm的椎间融合器时,易触碰出口神经根,术者要注意此解剖距离。出口神经根到椎弓根的垂直距离,自L2/3节段至L5/S1节段每一节段均为内侧向外侧逐渐减小,且出口神经根到椎弓根中部、外侧缘的距离自L2/3节段至L5/S1节段随节段增加,距离逐渐减小,尤其在L4/5及L5/S1节段出口神经根至椎弓根外侧的距离较小,平均值最小为3.86 mm,安全工作区域较小,这一解剖特点使得术中进行工作套管以及椎间融合器置入等操作时易损伤出口神经根,应引起手术医师的注意。本研究中,测量的数据左右两侧在L2/3、L3/4节段差异无统计学意义,而在L4/5及L5/S1两个节段存在部分差异,可能与本研究选取的样本为就诊患者并非正常志愿者且样本年龄范围较大有关。本研究在CT上的测量数值与本课题组通过在MRI冠状面上测量的出口神经根到椎弓根内侧的平均距离存在一定差异[10],原因可能为MRI测量选取的测量层面和测量基准点与本研究有差异。

在腰椎椎间孔中,上部空间较大,是神经根出口的位置;下部因小关节的存在造成空间较为狭小,但此区域无重要组织结构,因此,在进行内镜操作时,可以磨除部分上关节突前外侧缘,获得更充足的操作空间,便于工作套管以及椎间融合器的安放,减少对神经根的损伤[16]。本课题组前期研究已在MRI横断面上测量了在椎间盘上下缘两个层面,其中,L2/3节段至L5/S1节段的神经根到上关节突外侧缘的距离,最大值为6.41 mm[6]。本研究在CT上测量横断面上出口神经根到关节突关节面的距离,即相当于术中磨除整个上关节突,其中L2/3节段至L5/S1节段在椎间盘下缘层面的出口神经根到关节突关节面的最短距离(Gi)均大于上缘层面距离(Gs);在L3/4节段,Gs测量值最小,平均约为8 mm,因此在磨除上关节突后可以安全置入8 mm工作通道,但对10 mm工作通道的置入有一定的困难,需要选取恰当的置入位置,从而影响到更大尺寸cage的置入。在进行经皮椎间孔镜下腰椎融合术时,可以适当磨除上关节突,扩大安全操作空间,减少对出口神经根的损伤。

Osman等[7]于2012年报道了对退行性椎间盘疾病及腰椎滑脱病人行经皮经椎间孔内窥镜下经椎间孔减压、椎间融合及经皮椎弓根螺钉固定手术(ETDIF),认为:该手术方式是内镜下微创椎间盘切除的自然发展,患者的术后效果较好;尽管手术步骤相对简单,但是由行走神经根与出口神经根围成的较小的手术操作空间是其进一步广泛应用的制约因素,因而需要进一步行前瞻性随机对照试验来证实该术式的合理性。Yao等[17]认为经皮内镜下腰椎融合术手术学习曲线陡峭,需要术者对椎间孔周围神经解剖结构非常熟悉以及能熟练安全地进行内镜下操作。Jacquot等[9]进行了同样的经皮椎间镜下椎间融合术,其术后并发症(神经根损伤、较高的cage迁移率以及达到融合的时间较长等)的发生率为36%,并认为除非有重大的技术改进,否则不推荐此手术方式。

本研究中测量的出口神经根至周围结构的相关距离选取的测量层面同实际椎间孔镜下行融合手术仍存在一定差异,但此结果仍能为术前规划提供一定参考。然而,此次CT测量数据的患者来源年龄范围较大,可能会导致测量的误差。同时由于CT上神经根的密度同周围组织密度有时分辨不确定,同样可能会导致测量误差。

总之,本研究中CT测量的出口神经根到周围组织结构的距离为临床上行经皮椎间孔镜下腰椎椎体间融合术可置入的椎间融合器的大小提供了一定的参考;L3/4以上节段置入宽度为10 mm的椎间融合器较为困难;磨除部分上关节突,可以扩大安全区域,避免损伤神经及周围重要结构,利于融合器的置入。因此,术者应深刻理解此区域的神经根走行以及解剖结构,从而安全有效地行经皮椎间孔镜下腰椎间融合术。

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