颈椎矢状面参数CT影像学测量研究
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患者在行颈椎侧位X线检查时保持舒适的直立，双上肢自然放松，双眼平视前方，投照范围包括眼眶至上胸椎节段，中心在C4～C5水平。行颈椎CT检查时，患者保持自然平卧位，采用西门子SomatomSensation16型螺旋CT扫描，范围包括外耳道至胸骨上缘。由两名研究者分别在获得的颈椎侧位X线片及CT正中矢状位重建图像上进行以下参数的测量(图1)：①C2～C7Cobb角：C2下终板垂线与C7下终板垂线的夹角。②C2～C7Gore角：C2椎体后缘与C7椎体后缘延长线的夹角。③颈椎曲率指数CCI：用比值来代表颈椎前凸的一个指标[4]，计算方法：CCI=[(a+b+c+d)×100%]/L，其中L代表C2椎体后下缘至C7椎体后下缘之间连线的距离，a、b、c、d分别代表C3、C4、C5及C6椎体后下缘至L线所做垂线的距离。④胸廓入口角TIA：T1椎体上终板中点与胸骨上缘连线与经T1上终板中垂线之间的夹角。⑤T1倾斜角T1S：T1上终板延长线与水平线之间的夹角。⑥颈倾斜角NT：T1上终板中点与胸骨上缘连线与垂直线的夹角。分别记录两名研究者测量的数据，取其均值并进行观察者间的一致性分析。
1统计学分析
采用SPSS18.0统计软件，计量资料用x±s表示，经正态性检验符合后，对同一个体两种测量方法的结果对比采用配对t检验。两名研究者之间测量的一致性分析采用组内相关系数(intraclasscorrelationcoefficient,ICC)表示，ICC的值介于0～1之间，ICC<0.4时表示一致性较差，>0.75时表明一致性良好。各对应参数之间的相关性检验采用Pearson相关分析，计算相关系数r。
2结果
本组共67例患者，包括男性32例，女性45例，年龄（37.9±12.5）岁。两种检查方法中各项参数的具体测量结果及一致性分析见表1。颈椎X线片中测量的Cobb角、Gore角及T1S均大于ct图像中的数据，而NT小于CT的测量结果(P<0.05)；两种测量方法的CCI和TIA参数之间的差异无显著性(P>0.05)。观察者间对各参数测量的一致性均为良好，其中X线测量的ICC值在0.81～0.92之间，CT测量ICC值在0.86～0.95之间。各项参数所对应的两种影像学测量数据之间均具有较强的正相关性。Pearson相关分析显示，Cobb角、Gore角、CCI、TIA、T1S及NT的相关系数r分别为0.664、0.624、0.639、0.711、0.507及0.539，P值均<0.05。其中，Cobb角的线性相关公式为Cobb-CT=0.4639×Cobb-X+3.5666。
3讨论
脊柱各个节段的生理曲度需维持相互之间的和谐关系，才能获得从枕骨至骨盆整体的矢状面平衡[6]。既往研究表明，颈椎矢状面的排列情况是影响脊柱畸形患者生活质量的重要因素[7-8]。在具体评估中，由于颈胸交界部位特殊的解剖结构，相当部分的患者在颈椎侧位X线片中无法清晰定位T1椎体[9]，甚至一些个体的C7下终板也存在显示不清的情况[10]。为了克服这一困难，有学者提出了利用CT矢状面重建图像来进行评估的替代方式[5,11]。本研究通过对同一个体同期的颈椎侧位X线片与CT重建图像测量，对比两种方法中矢状面参数的差异与相关性，结果发现：在测量一致性良好的情况下(相关系数均在0.8以上)，颈椎CT图像中的Cobb角、Gore角及T1S小于X线测量数据，而NT大于X线结果；两种方法的TIA和CCI之间的差异无显著性。各项参数所对应两种测量数据之间均存在较强的相关性。测量C2～C7的Cobb角及Gore角均是评估颈椎生理前凸角度常用的方法，特别是Cobb角测量，具有最高的可信度与可重复性[1]。本组中站立位拍摄的侧位X线片Cobb角及Gore角均大于仰卧位扫描的颈椎CT测量结果，其差值为6°～8°；可能主要与人体站立位时头颈部重力的作用加大了颈椎的生理性前凸有关。两种检查结果的Cobb角度之间具有显著的正相关性(r达到0.664)，且可通过线性相关公式来进行预测。颈椎曲率指数CCI是评价颈椎整体曲度及代偿情况的一项指标[4]。与前凸角度的差别不同，X线与CT图像中测量的CCI值并无显著性差异，这说明的改变并未对其产生显著影响。尽管Cobb角有变化，但颈椎各运动节段可能对整体序列产生一定的代偿与适应[1,10]。当然，本组研究对象主要是无明显畸形、生理曲度较好的正常成人个体；对于颈椎存在明显退变甚至是后凸畸形的患者，及重力作用对矢状面角度与CCI的影响尚需进一步探讨。TIA、T1S和NT均是新近提出的几项颈椎矢状面评估参数[1,5,11]。从几何关系上来讲，TIA=T1S+NT，这种关系类似于脊柱-骨盆矢状面平衡中的骨盆入射角(pelvicincidence,PI)=骨盆倾斜角(pelvictilt,PT)+骶骨倾斜角(sacralslope,SS)之和。其中胸廓入射角TIA的定义与骨盆入射角PI十分相似：做为描述胸廓位置的形态学参数，TIA在成年之后保持稳定，不随、姿势与脊柱的退变而改变[5]。本研究结果亦证实了这一点，在X线与CT图像上测量的TIA值相比较无明显差异，且两者之间具有密切相关性(r=0.711)。TIA在同一个体保持恒定的原因在于胸廓的上界是由T1椎体、双侧第一肋骨和胸骨上端相连而成的骨性环状结构，稳定、无活动，类似于双侧骶髂关节相连的骨盆环。本组对象的平均TIA值在72度左右,这与既往报道的测量结果[11]十分相近。T1倾斜角T1S与颈倾斜角NT之和等于TIA。本研究发现同一个体CT图像中的T1S小于X线测量数据，而NT的数值则大于X线结果。这符合两者之间呈此消彼长的关系，也印证了T1S和NT均是可随姿势变化的位置参数：当人体从直立位改为平卧位时，T1S将减小而NT则会增大，以代偿适应局部生理曲度的变化并使TIA保持不变[5]。T1S这一位置参数在脊柱局部与整体矢状面评价中的作用正受到越来越多的重视[2,12]。T1椎体的上终板是整个颈椎的基座，正位于生理性颈椎前凸与胸椎后凸交界处；其下方各节段由于受胸廓限制活动度很小，因而是应力集中的部位。T1的倾斜度与颈椎的前凸角度密切相关：T1S越大的患者所需要的颈椎生理性前凸角度也越大，为了维持平视所消耗的能量也越多[13]。Knott等[9]认为，在缺少脊柱全长X光片情况下，T1S可作为预测脊柱整体矢状面平衡的一个替代参考值。当T1S>25°时预示着C2-C7的矢状面垂直距离可能明显增大，须进一步观察脊柱全长X光片进行合理评估胸腰椎情况。本研究所得出X线上测量的T1S平均值在22°左右，但全部个体均没有明显的矢状面失衡表现。这一结果与韩国学者Park等[11]对一组青年人群的研究结论相似，但与上述Knott等的观点并不完全符合。造成该情况的原因可能与研究对象的选择及种族差异有关，也提示需要对国人颈椎序列的个体化形态做进一步研究。颈椎手术无论是从前路还是后路施行，维持或重建颈椎正常的矢状面生理曲度对促进神经功能恢复、改善力学环境及保证脊柱的长期稳定性均有重要意义[2]。特别是考虑到患者在接受颈椎前路手术时采用的均是平卧位，与进行CT扫描(而非站立位X线片)时的相同。如何兼顾颈椎序列的Cobb角与颈胸交界处的矢状面平衡，是术前评估与术中操作时需特别关注的问题。本研究的局限性包括：1)纳入样本量偏小，且未考虑男女性别的差异，可能导致结果存在一定偏倚。2)研究对象主要为症状轻微、无明显病理状态的“正常成人”，在颈椎明显退变甚至是后凸畸形的患者，不同检查方法与矢状面参数之间的关系尚有待探讨。3)最后，生物力学研究已证实颈椎后部的肌肉、筋膜与小关节结构均是对抗畸形、维持生理前凸的重要因素[1,13]，而无论是X线还是CT测量都仅考虑了骨性结构的相对位置，在矢状面平衡的评估中可能忽视了后方软组织因素的影响。
作者：张奎渤 詹鸿锐 于兵 王建儒 陈涛 黄宗文 单位：中山大学附属第五医院 中山大学附属第一医院脊柱外科