應(yīng)用不同影像學(xué)檢查方法評估椎弓根螺釘位置的研究

1、應(yīng)用不同影像學(xué)檢查方法評估椎弓根螺釘位置的研究        【摘要】     目的 研究X線片、CT和MRI對術(shù)后胸腰椎椎弓根螺釘位置的影像判斷特點，選擇判斷椎弓根螺釘位置準確性的最佳方法。方法 選取6具正常成人尸體脊柱標本(T9L5)，分別將108個鈦合金的椎弓根螺釘植入標本椎弓根，然后分別攝X線片、CT和MRI掃描。隨后由不知情的第三者閱片判斷各個椎弓釘位置，再逐個軸位橫斷解剖脊柱標本以檢查螺釘?shù)膶嶋H植入位置。最后，評估各種評判方案的準確度。結(jié)果 X線片組、C

2、T組、MRI組和X線片加CT加MRI聯(lián)合組的判定靈敏度分別是93.68、95.79、93.68和97.89。其判定特異度分別是23.08、53.85、46.15和69.23。其陽性預(yù)測值分別是89.90、93.81、92.70和95.88。陰性預(yù)測值分別是33.33、63.64、50.00和81.82。綜合判定X線片組、CT組、MRI組和X線片加CT加MRI聯(lián)合組的準確度分別是85.19、90.74、87.96和94.44。結(jié)論 對于常規(guī)胸腰椎術(shù)后患者，單純應(yīng)用X線片判定術(shù)后椎弓根螺釘位置準確性是比較可靠的，但對于術(shù)后出現(xiàn)神經(jīng)癥狀者應(yīng)聯(lián)合應(yīng)用X線片加CT加MRI，以提高準確性。  &

3、#160;  【關(guān)鍵詞】  椎弓根螺釘；螺釘位置；準確性；影像方案            Evaluation of the Position of Thoracolumbar Pedicle Screw with Different Image Method after the OperationLI Chong，SHEN Yixin1.Department of Orthopaedics，the First Hospital of Kunshan Ci

4、ty，Kunshan 215300，China；2.Department of Orthopaedics，the Second Affiliated Hospital of Suzhou University，Suzhou 215300，China    Abstract：Objective  To study the imaging characteristics of Xray，CT and MRI on determining of postoperative pedicle screw placement，and choose the optim

5、al proposal for judging of pedicle screw positions.Methods  108 titanium pedicle screws were inserted in six normal adult cadaverspine specimens (T9L5) respectively.The Xray，CT and MRI were obtained，then read by the third parties and judged each pedicle screw position.The spines were then disse

6、cted to examine screw location.Finally，evaluated the accuracy of each proposal.Results  The sensitivity of Xray，CT，MRI and XrayCTMRI is 93.68，95.79，93.68 and 97.89，respectively.the specificity of them is23.08，53.85，46.15and 69.23，respectively.The positive predictive value is 89.90，93.81，92.70 a

7、nd 95.88，respectively.The negative predictive value is 33.33，63.64，50.00 and 81.82，respectively.The accuracy of Xray，CT，MRI and XrayCTMRI is equal to 85.19，90.74，87.96and 94.44 respectively.Conclusion  Routine evaluation of patients status post pedicle screw fixation can be reliable obtained wi

8、th Xray.however，for the Patients who present with significant complaints of neurologic deficits，the optimal determination of pedicle screw positions is with the combination Xray，CT and MRI. Key words：pedicle screw；pedicle screw positions；accuracy；imaging methods    椎弓根螺釘?shù)膽?yīng)用在脊柱外科學(xué)

9、具有劃時代的意義。目前，椎弓根螺釘技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到脊柱的骨折、脫位、退行性疾病和惡性腫瘤疾病的手術(shù)治療。脊柱后入路經(jīng)椎弓根螺釘內(nèi)固定手術(shù)的一個生物力學(xué)優(yōu)勢是改進了融合率和減少了堅強固定所需的脊椎節(jié)段數(shù)量。此手術(shù)成敗的關(guān)鍵在于螺釘?shù)臏蚀_植入。螺釘植入位置將直接影響到手術(shù)效果及并發(fā)癥等，一旦螺釘位置錯誤將可能導(dǎo)致嚴重術(shù)后并發(fā)癥。在臨床中，我們在判定椎弓根螺釘植入位置的準確性時經(jīng)常用到正側(cè)位X線片、CT掃描或MRI等。盡管這些影像技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到臨床上判定螺釘植入情況，但關(guān)于它們的判斷準確度方面，鮮有論著問世。本實驗設(shè)計就是通過經(jīng)處理后的尸體標本成像來評估研究X線片、CT、MRI對術(shù)后胸腰椎椎弓

10、根螺釘位置準確性的影像判斷特點。1  資料和方法1.1  實驗材料 6具成人尸體的脊柱標本，經(jīng)X線檢查排除骨骼畸形和先天發(fā)育不良。標本剔除椎旁肌肉及周圍骨骼，僅保留脊柱相關(guān)關(guān)節(jié)韌帶。預(yù)植螺釘均為樞法模TSRH椎弓根鈦合金螺釘，直徑4.06.5 mm，長度3.54.5 cm。植入螺釘直徑和長度的選擇按標本椎弓根實際情況決定。1.2  研究方法 在標本T9L5節(jié)段的每個椎體左右兩側(cè)分別鉆入椎弓根螺釘。每具標本植入18枚螺釘，6具尸體標本共植入108個椎弓根螺釘。螺釘進釘點采用Magerl1和Roycamille2制定的進釘標準，即橫突中點水平線與上

11、關(guān)節(jié)突外緣垂線的交點。實驗步驟為先在進釘點用開路錐打孔后用錐子以適當(dāng)角度鉆入椎弓根。然后用椎弓根探針探測椎弓根釘?shù)乐燎胺阶刁w以確保無骨皮質(zhì)破裂，探測無誤后擰入預(yù)植椎弓根螺釘。    重復(fù)上述過程擰入每個預(yù)植螺釘后，攝正側(cè)位X線片，并行CT(2 mm斷層軸位標準胸腰椎掃描)和MRI掃描。三種影像方式分別成像后將圖像資料與具體節(jié)段各螺釘依次對應(yīng)編號記錄。在雙盲的前提下，另請不知情的高年資骨科副主任醫(yī)師依據(jù)相關(guān)文獻方法35，分別閱覽X線片、CT和MRI并給出其對每個椎弓根螺釘位置正確與否的判斷。    最后，緊貼椎弓根螺釘上緣沿軸向自后向前

12、鋸開后、中、前柱及硬膜，解剖每具脊柱標本并直視下觀察每個螺釘?shù)奈恢煤脡?。螺釘實際植入位置的失敗標準為螺釘偏離椎弓根，即螺釘貫穿椎弓根周圍骨皮質(zhì)。1.3  觀察指標 為了便于評估，我們引入四個觀察指標。a)敏感度就是真陽性率，它的意義在于表明了該成像方法在這些實際位置正確的螺釘里鑒別出一個位置正確螺釘?shù)母怕?；b)特異度就是真陰性率，它的意義在于表明該成像技術(shù)在這些植入失敗的螺釘里鑒別出一個失敗螺釘?shù)母怕?；c)陽性預(yù)測值就是該成像技術(shù)判定為正確螺釘而實際也確是正確螺釘?shù)谋壤?)陰性預(yù)測值就是該成像技術(shù)判定為失敗螺釘而實際也確是失敗螺釘?shù)谋壤?.4  統(tǒng)計學(xué)處理所有

13、數(shù)據(jù)采用SPSS12.0軟件包進行處理，四組影像數(shù)據(jù)分別與解剖組實際數(shù)據(jù)對照行非參數(shù)2檢驗。P0.01為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。2 結(jié) 果    本實驗6具尸體標本，共打入了108個胸腰椎椎弓根螺釘。最后水平面解剖直視驗證，實際95個螺釘(88)是在正確的位置，13個螺釘是失敗的植入，其中僅2 例為穿破椎弓根外側(cè)皮質(zhì)，其余均為穿破椎弓根內(nèi)側(cè)皮質(zhì)，無穿破椎體前緣及上下終板記錄。通過X線片能鑒別出實際13個失敗螺釘中的3個是位置失準。CT掃描鑒別出7個。MRI鑒別出6個。聯(lián)合X線片加CT加MRI組則鑒別出9個失敗植入螺釘(見圖16)。   

14、除了記錄每種成像方法鑒定螺釘位置的準確率外，我們也記錄不準確率。X線片錯誤地報道了10個螺釘是正確位置和6個螺釘是不恰當(dāng)?shù)奈恢?。相?yīng)的，CT掃描錯誤地報道了6個正確螺釘和4個穿破椎弓根皮質(zhì)的不當(dāng)螺釘。MRI則誤報了7個正確螺釘和6個錯誤螺釘。當(dāng)聯(lián)合應(yīng)用三種成像判定時，有4個螺釘被錯誤地判定為正確位置和2個螺釘被錯誤地認為是不當(dāng)位置(見表1)。四種不同評判方案的敏感度、準確度、陽性/陰性預(yù)測值和準確率()見表2。表1  四種不同評判方案的對應(yīng)各參數(shù)值(略)表2  四種不同評判方案的敏感度、準確度、陽性/陰性預(yù)測值和準確率(略)3 討 論    經(jīng)

15、胸腰椎椎弓根內(nèi)固定是治療臨床脊柱疾病的常用方法，而T9L5節(jié)段是最常見的部位。就椎弓根解剖特點來說，下胸椎要比中上胸椎更加接近于腰椎6，尤其是下腰椎神經(jīng)根緊貼椎弓根走形的解剖特點，臨床上更易出現(xiàn)神經(jīng)根癥狀7。所以，利用T9L5節(jié)段更加有利于統(tǒng)一評判標準，臨床意義更大。    通過表2的統(tǒng)計學(xué)參數(shù)，我們可以看到四種評判方案里，敏感度最高的是聯(lián)合組的97.89，而敏感度最低的X線片與MRI評判法也高達93.68。說明在常規(guī)情況(螺釘植入正確率高達88)下，三種影像方式鑒定出位置正確螺釘?shù)哪芰Χ挤浅８?。基于?jīng)濟因素考慮，我們建議常規(guī)腰椎術(shù)后患者，單純應(yīng)用X線片判定術(shù)后椎

16、弓根螺釘位置準確性就足夠了。    在計算特異度的結(jié)果中，我們發(fā)現(xiàn)，評判出螺釘植入位置錯誤的最佳方案應(yīng)該是聯(lián)合組(69.23)。相對比單純應(yīng)用X線片(23.08)、CT(53.85)、MRI(46.15)，聯(lián)合應(yīng)用三種影像方式綜合評判，將會大大增加檢出位置不當(dāng)螺釘?shù)母怕省５?，我們也發(fā)現(xiàn)植入位置錯誤的螺釘仍有高達30的概率可能被成像漏檢。究其原因，我們認為和三種影像技術(shù)的成像特點及閱片者的主觀判斷有很大關(guān)聯(lián)。X線片作為一種單純平面的二維成像方式，是骨骼和周圍軟組織的復(fù)合圖像，難以全面體現(xiàn)椎弓根植入螺釘周邊復(fù)雜的三維脊柱解剖結(jié)構(gòu)。而CT和MRI作為分辨率高且是多方位

17、多參數(shù)的成像方式，則能較為全面的反映椎弓根軸位螺釘位置及其周圍的骨骼組織解剖結(jié)構(gòu)。Fisher等8也報道了軸位CT的螺釘植入位置錯誤檢出率是X線片的10倍，但是，CT和MRI也并不能做到百分之百的準確率，這是因為CT和MRI存在偽影現(xiàn)象，妨礙了其軸位片的直觀判斷。在本實驗中，我們研究發(fā)現(xiàn)聯(lián)合判斷組中假陽性的4個螺釘都為貫穿椎弓根皮質(zhì)小于2 mm，這說明在螺釘偏離尺度很小的情況下，CT和MRI還是不能做出準確的判斷。    相應(yīng)的，陽性預(yù)測值和陰性預(yù)測值這兩組數(shù)值也同樣表明，聯(lián)合組無論是判定正確的位置螺釘還是判斷錯誤的位置螺釘，其判斷成功率都要明顯高于其他組。尤其是

18、陰性預(yù)測值，聯(lián)合組優(yōu)勢明顯，表明對于一個聯(lián)合法判定為位置錯誤的螺釘，將有高達81.82的可能性確實為失敗螺釘。    本研究實驗的四組成像評判方法在判定椎弓根螺釘位置準確性方面各存在著優(yōu)缺點。a)就X線片來說，雖然經(jīng)濟實用，但是其準確率尤其是特異度仍然相對很低。另外，在判定胸椎螺釘時，易受周圍肋骨、肩胛骨遮擋，從而影響成像致判斷失誤。b)CT在判斷螺釘位置方面，其敏感度和特異度都相對較高，可以較為準確的反映螺釘與椎管的關(guān)系。但是其仍然擺脫不了偽影的影響，尤其對于穿透椎弓根皮質(zhì)在0.52 mm范圍內(nèi)的失敗螺釘，仍然無法明確診斷。此外，CT對于術(shù)后螺釘周圍的軟組織損傷

19、狀況也評估不佳。c)MRI的最大成像特點是可以很好地反映軟組織損傷情況，特別是對于硬膜外瘢痕增生、腦脊液漏等術(shù)后并發(fā)癥診斷以及脊柱腫瘤術(shù)后復(fù)查等有其獨特優(yōu)勢9。但是MRI只能局限于鈦合金內(nèi)固定裝置，對于磁性金屬植入物的患者不適用。d)聯(lián)合組在敏感度、特異度等方面均具有明顯優(yōu)勢，可以全面評估椎弓根螺釘植入后的位置準確性及手術(shù)預(yù)后等。但是，其設(shè)備條件的高要求和醫(yī)療資金的高花費仍然限制了此法在中下級醫(yī)院的普及應(yīng)用。    總之，對于常規(guī)胸腰椎術(shù)后患者，單純應(yīng)用X平片判定術(shù)后椎弓根螺釘位置準確性是比較可靠的。但對于術(shù)后出現(xiàn)神經(jīng)癥狀者應(yīng)聯(lián)合應(yīng)用X線片加CT加MRI。需要特別

20、注意的是，大量文獻表明椎弓根螺釘?shù)闹踩胧?dǎo)致的相關(guān)神經(jīng)、血管、內(nèi)臟并發(fā)癥發(fā)生率只有不到110。因此，我們對于大部分無神經(jīng)血管等并發(fā)癥狀的腰椎術(shù)后患者，僅僅行常規(guī)的單純X線片檢查，可能導(dǎo)致部分植入失敗螺釘?shù)穆z。    【參考文獻】  1Magerl FP.Stabilization of the lower thoracic and lumbar spine with external skeletal fixationJ.Clinical Orthopaedics & Related Research，1984，10(189)：12

21、5141.2RoyCamille R，Saillant G，Mazel C.Internal fixation of the lumbar spine with pedicle screw platingJ.Clinical Orthopaedics & Related Research，1986，2(203)：717.3殷渠東，鄭祖根，蔡建平，等.對X線圖像評價椎弓根螺釘水平面位置的探討J.中國脊柱脊髓雜志，2003，13(5)：300303.4Sim E.Location of transpedicular screws for fixation of the lower thoracic and lumbar spine.Computed tomography of 45 fracture casesJ.Acta Orthopaedica Scandinavica，1993，64(1)：28