64層螺旋CT在先天性脊柱側彎矯形術前的應用價值

肖振芹 李政軍 劉海龍 張瑞英 王建雙

脊柱側彎是青少年常見的脊柱先天發育異常，側彎嚴重的患者需手術治療，因此術前對畸形椎體的解剖學信息的詳細了解對手術方案的確定尤為重要。多層螺旋CT三維重建對本病的價值國內外已有較多研究［1－3］，但多為對側彎脊柱的整體顯示，對涉及直接影響手術效果的側彎椎體椎弓根的完整顯示及測量研究較少。本研究應用64層螺旋CT，針對與手術密切相關的椎弓根平面成像的技術及測量方法進行探索。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選擇我院收治的脊柱側彎患者45例，欲行脊柱側凸后路矯形內固定+植骨融合術，男25例，女20例;年齡 6～20歲，平均年齡14歲;臨床表現主要為脊柱不同程度后凸、側曲，兩肩不等高，胸廓畸形及呼吸功能障礙等。

1.2 掃描方法 采用Siemens Somatom Sensation Cardiac 64層螺旋CT機，仰臥位，掃描范圍根據X線平片或定位像確定。掃描方式:螺旋，層厚5 mm(大范圍掃描采用10 mm)，螺距0.75，準直器寬度64 ×0.6 mm。

1.3 重建技術 掃描完成后將原始數據減薄重建，重建層厚采用1.0 mm，50%間隔(0.5 mm)，采用骨算法(osteo)，卷積函數(kernel)為 B20s smooth，重建后的薄層軸位圖像傳至LEONARDO工作站行后處理。應用表面遮蓋重建(SSD)或容積再現(volume rendering，VR)后處理技術獲得脊柱整體三維圖像，在三維圖像上通過旋轉調整不同角度，再采用多平面重組(multiplanar reconstruction MPR)，重建雙側椎弓根橫軸面圖像，使重建出的軸位圖像顯示椎弓根最完整層面(圖1、2)。

圖1 重建的椎弓根層面軸位像

圖2 VR三維重建像用于MPR重建定位

1.4 測量指標 (1)椎弓根橫徑(AB)，即椎弓根兩側壁間的距離，由此決定植入螺釘的寬度;(2)椎弓根深徑(CD)，沿椎弓根縱軸方向測量關節突關節間隙下緣至椎體前緣距離，決定植入螺釘的長度;(3)椎管橫徑(EF)，即兩側椎弓根內緣寬度;(4)椎弓根長軸與椎體、棘突縱軸夾角，決定進針角度(圖3～5)。

圖3 椎弓根橫徑(AB)

圖4 椎弓根深徑(CD)，椎管橫徑(EF)

圖5 椎弓根縱軸與椎體、棘突縱軸角度

圖6 SSD重建顯示胸11～腰1椎體分節不良

2 結果

45例掃描原始圖像經三維圖像旋轉定位，MPR重建后均能完整顯示椎弓根軸位，并能同時顯示椎體畸形及椎管情況，對椎弓根的橫徑、深徑、椎管橫徑及椎體旋轉角度等參數均能準確測量。本組病例Cobb角38°～120°，旋轉角度Ⅰ～Ⅳ度。除不同程度的脊柱側彎外，其他發育異常包括椎體發育不良(半椎體、椎體分節不良、蝴蝶椎、椎體楔狀變形、椎弓裂等);椎管內骨性分隔;肋骨發育畸形等(圖6～8)。其中25例同時做MRI檢查，MRI發現的畸形包括脊髓栓系綜合征、脊髓空洞、椎管內分隔、二分脊髓、骶管囊腫。

圖7 椎管內骨性分隔及棘突發育異常

圖8 MPR冠狀面重建顯示椎體發育異常(蝴蝶椎)

3 討論

3.1 64層螺旋CT對椎弓根的掃描及重建 脊柱側彎是一種復雜的三維平面的畸形，手術目的是矯正該畸形，力爭達到冠狀面矯形、矢狀面恢復生理曲度及軸位消除旋轉這三個目標［4］。因此，術前必須了解椎體、椎弓根、椎管等各項參數，以利于選擇螺釘的寬度、深度及植入角度。國外學者通過對不同手術入路模型的測量以評價不同檢查方法的準確性，結果發現CT是最準確的［5］。常規CT由于硬件的限制，時間分辨力及Z軸空間分辨力較低，不能產生高質量的后處理圖像，基本局限于橫斷面圖像的觀察，使術前對側彎的全面準確了解受到限制。常規CT掃描是根據定位像傾斜掃描角度，力圖使掃描層面通過椎弓根層面，并與所要掃描的椎體平行，該種方法在單純性脊柱側彎即椎體無旋轉畸形并且Cobb角小于60°時基本能夠達到測量各種參數的目的。由于常規CT掃描機機架側傾角度最大在正負30°左右，因此，當脊柱側彎的Cobb角大于50°～60°時，同一椎體的椎弓根往往不能顯示在同一層面，使測量出現誤差。當合并椎體旋轉時，該方法常常僅可顯示一側的椎弓根，不能同時顯示椎弓根的寬度、長度以及椎體與矢狀面、冠狀面的角度，所得到的椎弓根層面多為斜位圖像，因此，得到的測量參數不夠準確，影響手術效果。

多層螺旋CT(multiple slice CT，MSCT)具有快速大范圍覆蓋掃描技術、優秀的Z軸空間分辨率和強大的后處理軟件，可在短時間內行大范圍掃描，重組出全脊柱的完整立體圖像，在三維圖像上可任意角度旋轉、調整，根據脊柱側位側彎的程度，重建出所需椎體的橫斷位圖像，顯示出最佳椎弓根軸位圖像。此時的橫斷位圖像與患者身體的矢狀位、冠狀位及橫斷位均呈不同的角度，真正反映了側彎椎體椎弓根的全貌。本研究結果表明，只有在三維的SSD或VR的重組圖像上才能進行不同角度的旋轉，得到最佳的椎弓根軸位圖像，進而才能準確測量椎弓根釘道的長度、寬度、進釘點和進釘角度，為脊柱側凸手術的矯形部位、矯形方向、矯正程度和矯形器械的尺寸等提供精確的影像學依據。

3.2 64層螺旋CT對脊柱側彎掃描及后處理的技術參數 對脊柱側彎患者，術前椎體、椎弓根及椎管各種參數的準確性是決定矯形手術精確性的最重要因素，因此重建后的圖像質量至關重要。各種重建技術的出現均是在斷層的原始數據上進行的后處理，因此提供高質量的橫斷面圖像數據是保證良好后處理的關鍵。64層螺旋CT為各向同性容積掃描，最薄重建厚度可達0.6 mm。陳海松等［6］應用64層螺旋CT研究長骨掃描和后處理參數與圖像質量的關系，認為重組間隔50%為最佳間隔。本研究采用5 mm層厚螺旋掃描，1 mm層厚、0.5 mm間隔重組的掃描機后處理組合模式，重建的椎弓根圖像能滿足測量要求，同時又適當減少了重組的數據量，提高了重組速度。本研究結果提示64層螺旋CT對脊柱側彎患者術前測量的最佳技術參數為:準直器寬度0.6 mm ×64、螺距0.75、重組層厚1 mm、重組間隔0.5 mm、骨算法(osteo)重組SSD或VR圖像，此參數組合即兼顧縮短掃描時間、降低X線球管損耗、減少患者接受射線量、減少重組后的數據量，又保證了圖像滿足診斷和測量的要求。

本研究應用64層螺旋CT對脊柱側彎患者進行術前掃描，利用三維成像及多平面重組技術，能準確提供手術需要的椎體、椎弓根及椎管的各種參數，對提高矯形手術的成功起到了極其重要的作用。

1 彭蕓，張寧寧，張學軍，等.16層螺旋CT多平面重組對兒童先天性脊柱側彎的評價.中華放射學雜志，2006，40:297-300.

2 賈寧陽，肖湘生，王晨光，等.脊柱病變多層螺旋CT的應用價值.放射學實踐，2003，18:587-589.

3 Newton PO，Hahn GW，Fricka KB，et al.Utility of three-dimensional and multiplanar reformatted computed tomography for evaluation of pediatric congenital spine abnormalities.Spine，2002，27:844-850.

4 李明，侯鐵勝主編.脊柱側凸三維矯形理論與技術.第1版.上海:第二軍醫大學出版社，2001.213.

5 Mac-Thiong JM，Aubin CE，Dansereau J，et al.Registration and geometric modeling of the spine during scoliosis surgery:a comparison study of different pre-operative reconstruction techniques and intra-operative tacking systems.Med Biol Eng Comput，1999，37:445-450.

6 陳海松，柳澄.64層CT長骨掃描和后處理參數與圖像質量的相關性研究.中華放射學雜志，2006，40:144-147.