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原创 颅底凹陷症患者术后齿突下移与颅颈交界区容积变化的相关性研

韦葛堇 副主任医师 中国人民解放军第九二三医院 骨科
2016-11-10 180人已读
韦葛堇 副主任医师
中国人民解放军第九二三医院

该论文英文版发表于国际著名骨科杂志JBJS,影响因子5.28分,排名骨科专业第一名。

摘要中国人民解放军第九二三医院骨科韦葛堇

目的 虽然经口前路复位钢板系统(TARP)对于因齿突上移导致脊髓腹侧受压的颅底凹陷症患者是一种较好的手术方式,但仍有部分病人术后神经功能恢复欠佳。因此为了提高TARP手术的疗效,本文对患者术后齿突下移距离和颅颈交界区容积扩大进行了定量化研究。

方法 将20例接受过TARP手术的颅底凹陷患者的颅颈部CT导入Yorktal Bone CT Image Processing  Software。软件将自动分割出椎管轮廓,然后由医生对图像矢状面、冠状面、额状面逐层进行边界确认,最后完成颅颈交界区的三维重建。需要测量术前、术后的颅颈交界区容积,齿突下移距离,计算颅颈交界区容积改善绝对值、颅颈交界区容积改善率。我们用JOA评分来评价颈髓功能。

结果 手术疗效(JOA%)与颅颈交界区容积改善率(V%)、齿突下移、颅颈交界区容积改善绝对值(V)有相关性, Pearson相关系数分别为0.83(P<0.01)、0.80(P<0.01)、0.61 (P<0.01),而与患者年龄、病程、术前joa评分、齿突前移、斜坡齿突角改变值无相关性(p>0.05)。而V%与齿突下移有显著相关性, Pearson相关系数为0.8(P<0.01),与齿突前移、斜坡齿突角改变值无相关性(p>0.05)。

结论 本研究发现齿突下移距离可以在一定程度上预测颅颈交界区容积改善率,而颅颈交界区容积改善率能较好的反应手术疗效,因此通过术前规划齿突下移距离有希望提高TARP手术治疗颅底凹陷患者的疗效。

关键词  TARP 颅颈交界区  容积改善率 齿突下移 疗效

前言

颅底凹陷症是临床常见的颅颈区畸形,其病理改变主要是枕骨大孔周围骨性结构上升向颅腔内陷入导致颅颈交界区容积减小,进而导致延脊髓受压出现相应神经损伤的症状,延脊髓区域内存在呼吸循环中枢等重要结构,其受压得不到有效缓解就可能导致严重的残疾甚至危及生命。14由于颅底凹陷畸形的复杂性,而且往往合并多种骨性畸形,已成为临床上治疗的难题。目前的治疗方案主要有:经口咽入路齿状突切除前路减压,7,11,21在颈椎牵引下一期前路减压二期行后路内固定,4,10,17 TARP手术19等,但是不管何种手术都是通过减压扩大颅颈交界区容积来达到缓解症状的目的。我们在临床工作中发现部分用TARP术治疗的病人术后神经功能恢复欠佳,影像学检查显示这些病人均存在术后齿突位置不理想,大部分病人齿突下移距离不够仍对延脊髓构成压迫。我们认为其最主要原因是术前无法明确齿突下移的目标数值、手术中难以精确控制齿突下移距离。如果能对BI患者齿突下移距离和颅颈交界区容积扩大进行定量化研究,那么就有可能进一步提高TARP手术治疗BI患者的疗效。                                 

病人和方法

病人

我们收集了在2009年8月与2012年8月之间,在我们科室行TARP手术的颅底凹陷患者,所有患者术前、术后均接受体格检查、X线、CT、MRI检查及JOA评分。接受过后路手术如枕骨大孔成形术或后路减压术、颈部肿瘤、颅颈交界区骨性结构畸形严重影响测量需除外。从53个入选的患者中随机抽取20例患者进行分析,男7人、女13人,平均年龄37岁(6-71岁),平均病史时间7年(2个月-30年)。最常见的症状是感觉麻木(13例病人有,占65%),有10例发生共济失调(占50%),有8例出现枕部或者颈部疼痛(占40%),有5例发生偏瘫(占25%)。(表1)所有患者都用JOA评分评估颈髓功能:术前所有患者JOA评分平均为9.3分(4-15分),用JOA改善率来评估手术疗效:JOA改善率=(术后JOA-术前JOA)/(17-术前JOA)×1005,6,16该研究得到医院伦理审查委员会同意,并且所有的参与者都签署了知情同意书。

确定测量范围及计算方法

BI患者手术导致容积变化的主要有两部分:一是齿突位移造成的骨性容积变化(V齿突),即图中红色部分,超过McRae 线的齿突容积;二是齿突位移造成椎管形变的容积变化(V椎管),即图中绿色部分,介于McRae 线与经过枢椎棘突最高点且与枢椎终板相平行的平行线之间的椎管容积。(图1)在颅颈交界区三维模型上分别作出与人体矢状面垂直并且分别经过McRae 线、枢椎下缘的两个平面α、β,然后向上移动平面β使其经过枢椎棘突最高点为平面β’。软件运用体素计算方法计算术前、术后超过McRae 线的齿突容积分别为V术前齿突、V术后齿突,以及两个平面间的椎管容积分别记为V术前椎管、V术后椎管。最后按以下公式计算颅颈交界区容积改善绝对值(V)、颅颈交界区容积改善率(V%):

V =(V术后椎管-V术前椎管)+(V术前齿突- V术后齿突)

V% = V/(V术前椎管+V术前齿突)

颅颈交界区三维模型重建

所有患者术前、术后分别在中心仰卧位的状态下用薄层CT(SOMATOM Definition CT 2012B西门子双源CT)进行扫描,13扫描部位包括头部和颈部。扫描参数:电压120 kV,电流220 mA,层厚2.9mm,扫描宽度1500mm,扫描长度450mm。

将CT薄层的序列图像导入Yorktal Bone CT Image Processing  Software。软件通过阈值分割先将导入的CT薄层序列图像分割出图像区域,再运用区域生长法分割出椎管轮廓。至此介入人工交互,通过影像科医生和脊柱外科医生共同对图像矢状面、冠状面、额状面逐层进行边界分割确认,最终完成三维重建1,3椎管边界确认原则:椎管的边界是根据有效的椎管间隙来界定的。对于骨性椎管,其前界是椎体及齿突的后缘,后界是椎板前缘。对于纤维椎管,其边界是根据椎间盘或韧带的空间来界定,前界是椎间盘后缘,后界是黄韧带前缘。两边以椎弓根内缘为界。如果影像学显示椎管两边都为开放性的,那么神经根的内缘就作为椎管边界。2超过McRae线以上的齿突边界为其骨性边界。

统计分析

所有数据都用平均值±标准差描述,所有统计分析都在SPSS 20.0软件上进行。用Pearson相关系数分析JOA改善率与年龄、病程、术前JOA评分、V、V%、齿突下移、前移、斜坡齿突角改变值的相关性,V%与齿突下移的相关性。P值小于0.05认为有统计学意义。

结果

所有患者术前、术后的测量结果如表2所示。疗效(JOA%)与V%、齿突下移、V有相关性, Pearson相关系数分别为0.83(P<0.01)、0.80(P<0.01)、0.61 (P<0.01),而与年龄、病程、术前joa评分、齿突前移、斜坡齿突角改变值无相关性(P>0.05)。(表3)V%与齿突下移有显著相关性, Pearson相关系数为0.8(P<0.01),与前移、斜坡齿突角改变值无相关性(p>0.05)。(表4)

讨论

TARP手术对于治疗由于齿突上移导致脊髓腹侧受压的颅底凹陷症是一种较好的手术方法,其目的是直接解除脊髓前方的压迫,增加颅颈交界区的容积。19但是目前较为常用的Chamberlain线 、McGregor 线、McRae线等均是在X线的二维平面上进行测量,存在较多骨性重叠,并且有研究表明齿突尖、颅后点(等解剖标志在X线上是模糊的,这不仅会导致其测量的不准确性和可重复性差,还会影响手术医师在透视下对齿突位置的判断。9这些测量方式都难以精确指导手术。因此我们首次提出定量化齿突下移的概念,对齿突位置和颅颈交界区容积进行定量化分析。通过对20例用TARP手术治疗的颅底凹陷病人进行回顾性分析,测量其术前、术后颅颈交界区的容积来预测和评估手术疗效,并且希望能用于指导临床手术提高疗效。

颅颈交界区的三维重建

目前灌注法、有限元模型法等直接测量法是最理想的测量椎管容积的方式,但是都不能用于临床诊断。12,18MRI能够较清晰地显示颈髓以及脑干等软组织结构,然而其扫描层厚至少在2mm、对骨性结构的敏感性远不及CT、扫描时间过长。8,15,20 Fulong Dong2首次通过螺旋CT数据进行三维重建测量颈椎椎管容积,并且验证了该方法的准确性和可重复性。颅颈交界区结构复杂,目前临床上对其容积的测量还处于探索阶段。本文将颅颈部的CT薄层序列图像导入Yorktal Bone CT Image Processing  Software进行颅颈交界区三维重建,然后尝试确定颅颈交界区容积测量范围对其进行测量。

颅颈交界区容积测量范围的确定

从解剖定义颅颈交界区,其包括颅底及上颈椎两部分。颅底的横截面积是上颈椎椎管的数十倍,因为齿突下移导致的颅颈交界区容积变化值很小,如果我们从解剖定义上对颅颈交界区进行容积测量,操作测量的误差可能就是变化值的数十倍,其精确性、可重复性就不高。因此本实验的关键就是确定由于齿突下移导致颅颈交界区容积变化的区域并以此确定测量范围减小误差。通过观察我们发现TARP手术使齿突下移后一方面使得颅腔内陷得到解除,其容积变化就是McRae 线以上齿突变化的体积;另一方面寰枢椎间距离加大引起容积变化,而枢椎以下的骨性结构并没有发生改变,该部分容积也几乎不变,因此这部分容积变化集中在寰枢椎连接处的椎管。

颅颈交界区容积改善率和齿突下移距离与疗效有显著相关性

我们发现JOA%与V%的相关性比V要高(Pearson系数分别为0.83和0.61)。因为个体间正常状态的颈髓容积由于性别、身高、体重等差异是不同的,20也就是说如果手术增加颅颈交界区的容积是相同的,但是不同患者疗效也可能不一样,这使得颅颈交界区容积改善绝对值与疗效相关性降低,而容积改善率由于把自身手术前的容积作为参考能够在一定程度上消除个体差异的影响,所以相比较而言V%能更好的反应疗效。

20个病例中容积改善率小于60%的有8个病例,根据JOA改善率分级其中只有1个疗效为良,其余7个均为可;容积改善率在60%-85%之间的有4个病例,其中只有1个疗效为优,其余3个均为良;容积改善率在85%以上的有8个病例,有7个疗效均达到优,只有1个为良。(图2)这就提示如果能使容积改善率小于60%的这部分病人增加到60%以上甚至85%以上,其疗效可能会达到良或者优。

但是术中并不能直观的估计容积改善率。我们发现V%与齿突下移有显著相关性(R=0.80)(表4),说明齿突下移距离可以在一定程度上反应颅颈交界区容积改善率。而齿突的位置术者可以通过术中透视以及改良的器械来估计,这就为指导临床应用提供了可能。通过对20例病人术后齿突下移距离和V%进行回归分析,得到回归方程:Y=-0.522+0.603lnX(R2=0.63)。(图3)两者的变化规律符合理论推测,当齿突刚开始下移时其引起的容积变化会比较大,而随着齿突不断下降至某一点后容积变化会越来越小,最后容积不再随齿突下移而变化。因此可以通过该定量关系规划齿突下移距离使V%到达理想范围。但是由于病例数量的限制,两者的定量关系存在较大误差,需要有更多的病例进一步修正和验证。TARP系统主要是下移齿状突解除来自脊髓前方齿状突的压迫从而增大颅颈交界区容积。19术中齿突尖的路径为一个向前下方的弧形,齿突既有下移又有前移以及前倾角度的变化,但由于寰椎前弓的阻挡其前移和前倾角度变化不大,所以容积变化主要与齿突下移相关,而与前移和前倾角度变化相关性不大。

Conclusion

齿突下移距离可以在一定程度上预测颅颈交界区容积改善率,而颅颈交界区容积改善率能较好的反应手术疗效,因此通过术前规划齿突下移距离有希望提高TARP手术治疗颅底凹陷患者的疗效。

局限和展望

三维重建时虽然软件会根据阈值自动确定椎管边界,而且还会有一位放射科医生和一位脊柱外科医生同时确认椎管边界的准确性,但是受到经验、主观因素以及CT自身分辨率的影响,结果还是会存在一定的偏差。

由于受到病例数的限制,从图2中仅能看到V%从0.3-1.22之间JOA%的变化趋势,我们预计如果V%继续增大,曲线的变化趋势可能会下降或者一直保持平稳。因为齿突过度下移可能会引起脊髓的牵拉损伤而影响手术效果。需要进行相关的动物实验加以探究。

本研究的结果需要开展前瞻性研究加以完善和论证。为患者制定术前规划来指导手术,然后将手术后的实际齿突下移距离、颅颈交界区容积和神经功能评分这3组参数与术前规划的理论值进行对比研究,验证“齿突位置/颅颈容积”数学模型的可靠性、改良器械定量化下移齿突的精确性、该研究所得理论和实践的科学性,并不断对以上结果进行修正。

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韦葛堇 副主任医师

中国人民解放军第九二三医院 骨科

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