數(shù)字技術(shù)對(duì)胸椎椎弓根進(jìn)釘通道外偏方向的研究

數(shù)字技術(shù)對(duì)胸椎椎弓根進(jìn)釘通道外偏方向的研究

脊柱和脊柱板之間有一定的三維角度。外部解剖標(biāo)志結(jié)構(gòu)的應(yīng)用不僅可以精確地觀察點(diǎn)與點(diǎn)之間的距離，而且可以精確測(cè)量線之間的角度，即點(diǎn)的位置。但由于椎骨的不規(guī)則性以及解剖結(jié)構(gòu)變異導(dǎo)致定位的模糊性,因此只能通過大樣本量來減小誤差,結(jié)果較為粗略,且人工測(cè)量難以實(shí)現(xiàn)對(duì)椎弓根的多角度動(dòng)態(tài)分析。在可視化環(huán)境下將數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用于上述研究,可以對(duì)椎弓根的各項(xiàng)參數(shù)與進(jìn)釘通道的變化規(guī)律進(jìn)行動(dòng)態(tài)三維測(cè)量和分析,精確掌握不同節(jié)段椎骨椎弓根進(jìn)釘通道大小、長(zhǎng)度與方向之間的變化關(guān)系,進(jìn)一步了解和比較其內(nèi)在特點(diǎn),為臨床應(yīng)用提供精確的解剖學(xué)依據(jù)。1數(shù)據(jù)和方法1.1掃描數(shù)據(jù)集1例23歲健康成人男性胸腹部CT(美國(guó)GEMedicalSystems/LightSpeed16)連續(xù)掃描數(shù)據(jù)集。掃描條件:電壓120kV,電流150mA,層厚1.25mm,512×512矩陣。1.2確定腰椎骨模型應(yīng)用Mimics10.01三維重建胸椎數(shù)字解剖模型,導(dǎo)入U(xiǎn)GImageware12.0。定位目標(biāo)對(duì)象三維參照坐標(biāo),確定椎骨正中矢狀切面和經(jīng)椎弓根中部水平面為正交平面,0o水平面為0o頭尾偏角參考平面,正中矢狀切面為0o內(nèi)外偏角參考平面。分別導(dǎo)入T2~T12椎骨模型,確定頭尾偏角為0o不變,分析各胸椎左右椎弓根外偏角分別為0o~40o(間隔為5o)共18個(gè)方向的椎弓根進(jìn)釘最大螺釘直徑和通道長(zhǎng)度的變化規(guī)律。1.3統(tǒng)計(jì)分析計(jì)量資料采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差描述。2結(jié)果2.1內(nèi)切圓半徑隨角度大小的變化,分為3.通過對(duì)胸椎椎弓根進(jìn)釘通道內(nèi)切圓半徑的統(tǒng)計(jì)結(jié)果(表1,表2,圖1)分析:在胸椎T2~T12節(jié)段之間,T7內(nèi)切圓半徑最小,各節(jié)段內(nèi)切圓半徑均數(shù)在2.3~4.5mm之間,左2.4~4.5mm,右2.3~4.0mm;胸椎T2~T12角度之間,各角度內(nèi)切圓半徑均數(shù)在2.3~3.5mm之間,左2.5~3.5mm,右2.3~3.5mm,其中0o~20o之間內(nèi)切圓半徑均數(shù)分別為:左3.4~3.5mm,右3.3~3.5mm,相差0.1~0.2mm。內(nèi)切圓半徑隨著角度的增大先逐漸增大而后又逐漸減小。胸椎不同節(jié)段、不同水平面角的內(nèi)切圓半徑各不相同,部分節(jié)段的內(nèi)切圓半徑在左右側(cè)別之間存在差異。2.2腰椎t31和310之間的通道長(zhǎng)度以t93通過對(duì)胸椎椎弓根進(jìn)釘通道長(zhǎng)度的統(tǒng)計(jì)結(jié)果(表3,表4,圖2)分析:在胸椎T2~T12節(jié)段之間,各節(jié)段通道長(zhǎng)度均數(shù)在26.9~47.8mm之間,左26.9~47.8mm,右29.5~45.3mm,T2最小,T9最大;胸椎T2~T12角度之間,各角度通道長(zhǎng)度均數(shù)在23.1~53.2mm之間,左23.1~52.8mm,右24.8~53.2mm,其中0o~20o之間通道長(zhǎng)度分別為:左23.1~39.7mm,右24.8~41.6mm。胸椎椎弓根通道長(zhǎng)度隨著角度的增大而增大,胸椎不同節(jié)段、不同水平面角的通道長(zhǎng)度各不相同,部分節(jié)段的通道長(zhǎng)度在左右側(cè)別之間存在差異。2.4椎弓根的通道可以顯示三維。圖4顯示了t7中不同外角方向上左弓根的釘路3討論3.1內(nèi)切圓半徑的變化規(guī)律眾多研究表明,應(yīng)用數(shù)字技術(shù)三維重建脊柱各部胸椎模型,通過椎弓根進(jìn)釘通道分析方法獲得胸椎不同節(jié)段、不同角度通道內(nèi)切圓和通道長(zhǎng)度的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),進(jìn)而分析各參數(shù)之間的內(nèi)在聯(lián)系,有助于形象、直觀、動(dòng)態(tài)地對(duì)椎弓根各節(jié)段進(jìn)釘通道大小的變化規(guī)律進(jìn)行多角度三維定量分析和比較。從本研究的結(jié)果分析,胸椎各節(jié)段椎弓根進(jìn)釘通道變化具有共同的特征,即通道長(zhǎng)度隨角度的增大而增大(分析原因可能與椎體邊界呈圓弧形有關(guān),當(dāng)達(dá)到一定角度時(shí)通道將經(jīng)過椎體中部到達(dá)椎體對(duì)側(cè)),內(nèi)切圓半徑的大小隨著角度的增大逐漸增大而后又逐漸減小。結(jié)合圖1,3和4可以看出,T2~T12從0o~40o各節(jié)段內(nèi)切圓變化各有不同,其變化規(guī)律與各節(jié)段椎弓根、椎體之間呈不同角度相關(guān)。通過這一變化規(guī)律重點(diǎn)觀察各節(jié)段內(nèi)切圓最大值對(duì)應(yīng)的角度,可以從不同側(cè)面顯示椎弓根內(nèi)切圓的大小變化特征,清晰反映其變化過程。圖3,4更加直觀,能夠準(zhǔn)確地獲得各角度最大螺釘大小、位置,充分體現(xiàn)了三維數(shù)字技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和個(gè)體化特征。統(tǒng)計(jì)資料亦顯示,部分節(jié)段的通道長(zhǎng)度、內(nèi)切圓半徑在左右側(cè)別之間存在差異,提示臨床上需要根據(jù)各節(jié)段的具體情況進(jìn)行具體分析,由于椎弓根內(nèi)固定是雙側(cè)固定技術(shù),因此應(yīng)充分考慮不同側(cè)別通道長(zhǎng)度和螺釘大小的不同。通過對(duì)胸椎椎弓根進(jìn)釘通道數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行分析,綜合考慮內(nèi)切圓半徑與通道長(zhǎng)度兩方面因素,T2~T12左右側(cè)0o~20o水平面角之間是內(nèi)切圓半徑相對(duì)較大而通道長(zhǎng)度相對(duì)較短的進(jìn)釘區(qū)域,25o~40o則相反。我們認(rèn)為,椎弓根中部水平面的確定能夠更直接、準(zhǔn)確地顯示椎骨的位置,尤其是在椎體出現(xiàn)楔形改變、缺失及其他畸形改變的情況下,故本組研究的三維參照坐標(biāo)選擇以椎骨正中矢狀切面和經(jīng)椎弓根中部水平面為0o正交平面。3.2點(diǎn)、方向與進(jìn)釘通道的對(duì)應(yīng)關(guān)系椎弓根作為重要的手術(shù)通道,鉆孔置釘時(shí)手術(shù)器械和內(nèi)置物不允許突破其外表面,以免傷及毗鄰的神經(jīng)血管等重要組織或器官,因此準(zhǔn)確把握該通道的三維空間特點(diǎn)和規(guī)律是確保手術(shù)成功的前提。通過我們對(duì)進(jìn)釘通道的數(shù)字化模擬分析,發(fā)現(xiàn)通道與角度變化是密切相關(guān)的,在一定角度范圍內(nèi),任何一個(gè)三維方向的椎弓根內(nèi)部空間均對(duì)應(yīng)著一個(gè)正投影通道,只是隨著角度的不同通道參數(shù)亦發(fā)生相應(yīng)的變化,因此在一定角度范圍內(nèi)選擇進(jìn)釘點(diǎn)需要將點(diǎn)與通道中心軸相對(duì)應(yīng),這種對(duì)應(yīng)是由通道的參數(shù)特征所決定的,如果不遵循具體情況具體分析的客觀實(shí)際,就會(huì)出現(xiàn)偏差,這也是實(shí)際應(yīng)用中最難把握的問題。臨床醫(yī)生在實(shí)際應(yīng)用中提出了個(gè)體化原則,但我們認(rèn)為,在對(duì)患者施行個(gè)體化方案時(shí)如何將點(diǎn)、方向與進(jìn)釘通道相互對(duì)應(yīng)更為重要,也更需加以重視。需要指出的是,本研究?jī)H僅選擇一定范圍內(nèi)的方向角度,并未對(duì)所有角度進(jìn)行測(cè)量和分析,僅從理論上分析推斷,椎弓根內(nèi)部空間投影沿著0o水平面改變其內(nèi)外偏角大小,在最大的內(nèi)外水平角其投影區(qū)、通道長(zhǎng)度均為零。此外,本研究只對(duì)1例健康成人的解剖學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量,分析胸椎椎弓根通道在水平面角的變化特征,其在矢狀面的變化特征有待