仰臥位和俯臥位測量青少年特發性脊柱側凸患者胸主動脈與椎體毗鄰關系的差異

姬 勇，肖建如，MILBRANDT Todd A.，ZHAO Chun-feng，LARSON A. Noelle*，賈連順*

1.海軍軍醫大學附屬長征醫院骨科，上海 200003

2.梅奧醫學中心骨科，羅徹斯特 55901

青少年特發性脊柱側凸（AIS）是最常見的脊柱畸形，是一種嚴重的脊柱三維空間畸形［1-2］。脊柱融合矯正手術是治療脊柱側凸的重要手段，其中后路手術應用最為廣泛［3-5］。胸椎前方存在大量重要結構（如主動脈、食管等），因椎弓根置釘不佳造成的主動脈損傷雖不多見，但一旦發生后果嚴重，甚至危及患者生命［6］。相關研究發現，脊柱側凸手術中胸椎螺釘位置不佳的概率為10% ～ 15%［7-8］，置釘穿孔率為1.2% ～ 65.0%［9］，其中螺釘誤置導致主動脈損傷的發生率為0.29% ～ 1.50%［10-11］，主動脈損傷導致的相關死亡率為15% ～ 65%［12］，因而了解椎體與主動脈的毗鄰關系非常重要。通過術前MRI或CT平掃，可以獲得椎體橫斷面影像，進而了解椎體和主動脈的毗鄰關系，但這種影像是在仰臥位獲得的，而后路手術中體位卻是俯臥位。因此，探究不同體位下椎體和主動脈的毗鄰關系具有一定意義。O形臂X線機的應用可輔助術中椎弓根螺釘的安全置入［13］，同時可獲取術中俯臥位下椎體橫斷面影像，為研究2種體位下主動脈位置的變化提供依據。本研究通過術前仰臥位MRI和術中俯臥位O形臂X線影像研究2種體位下主胸彎頂椎和主動脈的毗鄰關系。

1 資料與方法

1.1 一般資料

納入標準：①綜合分析病史、物理檢查結果、術前全脊柱正側位X線和MRI資料，確診為AIS；②均行單純后路（標準俯臥位）切開三維矯形植骨融合內固定術；③術中使用O形臂X線機輔助手術，影像資料齊全；④術中O形臂X線機獲得的椎體橫斷面影像資料中主動脈成像清晰；⑤主胸彎為右彎。排除標準：①先天性、神經源性、椎體結構極端異常、遺傳性疾病、神經系統結構異常、內分泌系統異常或結締組織病導致的脊柱側凸；②年齡＞18歲或＜10歲；③無結構性胸彎的AIS（Lenke 5型）；④主胸彎Cobb角≤40°或≥100°。根據以上標準，共納入2013年4月—2018年7月美國梅奧醫學中心收治的AIS患者18例，其中男3例、女15例，年齡10 ～ 18（13.50±2.12）歲 ；Lenke 1型7例，2型7例，3型2例，6型2例；主胸彎頂椎位于T61例，T74例，T88例，T93例，T102例；主胸彎Cobb角為46.5° ～ 80.7°（60.09°±11.62°）；T5～12后凸角為 7.3° ～52.1°（21.68°±11.36°）。

1.2 測量方法及指標

將患者術前全脊柱仰臥位MRI和術中俯臥位O形臂X線機（美敦力，美國）采集的影像資料處理后上傳至臨床圖像顯示系統（Qreads 5.10），測量以下指標。選擇MRI和O形臂X線機平掃中主胸彎頂椎椎弓根最粗的平面，改良G??en等［14］的方法測量頂椎椎體旋轉角（AVR），原方法通過標記椎體橫斷面兩側椎弓根最后點（X、X’），本研究將其方法進一步改進，X、X’點為通過椎弓根中心的椎弓根軸線與后方骨性結構的交點（可看作椎弓根螺釘左右置釘點），過X、X’點做一條直線（A線），此線與矢狀面的夾角為∠θ，AVR為90°-∠θ，椎體向右旋轉AVR記為負值，向左旋轉記為正值（圖1a，b）；主動脈到椎體距離，即主動脈外壁到椎體的最小距離（a線；圖1c，d）；主動脈到左側椎弓根置釘點距離，即左側椎弓根置釘點X和主動脈中心點的連線與主動脈外壁相交，此交點與X的距離（b線；圖1c，d）；主動脈到椎管垂直距離，即經過主動脈后壁和椎管前壁分別作A線的平行線，兩線間的垂直距離（c線；圖1c，d）；主動脈后壁到椎弓根置釘點連線（A線）的垂直距離（d線；圖1c，d）；主動脈椎體角（AVA），即主動脈中心點和椎體中心點連線與A線平行線間的夾角，在測量時如主動脈中心點和椎體中心點連線在A線平行線前方時為正值，反之為負值（圖1e，f）；左側椎弓根置釘點和主動脈內側切線與椎體中軸線平行線間的夾角（∠α；圖1g，h）；左側椎弓根置釘點和主動脈中心點連線與椎體中軸線平行線間的夾角（∠β；圖1i，j）。

圖1 2種體位下測量脊柱側凸病例主胸彎頂椎與主動脈毗鄰關系的影像學資料Fig. 1 Imaging data of adjacent relationship of apical vertebra of main thoracic curvature with aorta in 2 positions of scoliosis patients

1.3 統計學處理

采用SPSS 25.0軟件對數據進行統計學分析，計量資料采用表示，2種體位數據差異比較采用配對樣本t檢驗，采用Pearson相關分析對數據進行相關性檢驗；以P＜ 0.05為差異有統計學意義。

2 結 果

患者術前仰臥位MRI和術中俯臥位O形臂X線機測量主胸彎頂椎主動脈與椎體毗鄰關系見表1。俯臥位AVR大于仰臥位，平均差值為2.71°，差異有統計學意義（P＜ 0.05）；俯臥位c線大于仰臥位，平均差值為2.24 mm，差異有統計學意義（P＜ 0.05）；俯臥位AVA與仰臥位平均差值為4.45°，差異有統計學意義（P＜ 0.05），數值由負轉正，說明主動脈向椎體右前方移動；俯臥位和仰臥位a線、b線、d線、∠α、∠β差異無統計學意義（P＞ 0.05）。

表1 兩種體位下測量主胸彎頂椎與主動脈毗鄰關系Tab. 1 Measurement of adjacent relationship of apical vertebra of main thoracic curvature with aorta in 2 positions N=18，x±s

俯臥位AVR、a線、b線、c線、d線、AVA、∠α、∠β與仰臥位相應指標均呈正相關（r=0.531、0.624、0.761、0.742、0.700、0.675、0.609、0.699）。俯臥位∠β與主胸彎Cobb角呈正相關（r=0.682），與俯臥位及仰臥位AVR均呈負相關（r=-0.526、-0.575）；俯臥位d線與主胸彎Cobb角呈負相關（r=-0.583），與俯臥位及仰臥位AVR呈正相關（r=0.624、0.480）。

3 討 論

AIS手術矯正治療中使用椎弓根螺釘，由于胸椎和胸主動脈的位置比較接近，螺釘位置不佳會發生胸主動脈損傷，后果嚴重［9，15-16］。正常脊柱主動脈在T4水平向下形成降主動脈，位于椎體左前方，大約在T12水平穿過膈肌進入腹腔。脊柱側凸導致的椎體變形、旋轉、移位都伴隨著主動脈位置變化。Sucato等［17］的研究發現，脊柱側凸患者主動脈的位置較正常人更偏向外側和后方，提示脊柱側凸患者后路手術置釘時，較無脊柱側凸患者發生主動脈損傷的可能性增加。此外，各患者畸形情況不同，側凸或后凸角度不同，主動脈的位置變化也不一致［18］。MRI和CT檢查時患者處于仰臥位，而患者手術時多為俯臥位，體位變化時椎體的畸形會發生部分變化，主動脈相對于椎體的毗鄰關系也將發生變化，因此，用術前仰臥位的影像指導俯臥位手術可能存在一定偏差。獲知術中實際體位下椎體畸形情況和主動脈位置信息，可為術中安全置釘提供保障。

O形臂X線機的應用不僅提供了術中安全置釘的3D影像輔助，同時也提供了患者俯臥位狀態下胸椎和胸主動脈的位置毗鄰關系。本研究發現，俯臥位AVR較仰臥位大，平均增加2.71°，提示術中置釘時的外展角度亦適度增大，考慮出現這種現象的原因是仰臥位時“剃刀背”區的肋骨直接受到儀器檢查臺的力量，傳導至椎體時產生向左旋轉的力量，導致AVR在仰臥位時比俯臥位時小；俯臥位主動脈到椎管垂直距離（c線）大于仰臥位，平均差值為2.24 mm，說明主動脈在頂椎水平向前方遠離椎管區；俯臥位AVA時仰臥位的平均差值為4.45°，數值由負轉正，進一步說明主動脈向椎體右前方移動。

本研究相關性分析結果顯示，2種體位下AVR、a線、b線、c線、d線、AVA、∠α、∠β均呈正相關。俯臥位∠β與主胸彎Cobb角呈正相關，俯臥位d線與主胸彎Cobb角呈負相關，說明冠狀面畸形越大，頂椎左側椎弓根進針點在椎體橫斷面上與主動脈的成角越大，左側椎弓根進針點到主動脈外壁的垂直距離越小。俯臥位∠β與AVR呈負相關，俯臥位d線與AVR呈正相關（測量時規定椎體向右旋轉數值為負值），說明頂椎旋轉越明顯，頂椎左側椎弓根進針點在椎體橫斷面上與主動脈的成角越大，左側椎弓根進針點到主動脈外壁的垂直距離越小。

通過本研究的數據分析，同一患者俯臥位對比仰臥位，主動脈會遠離頂椎區。不同患者主胸彎Cobb角越大，主動脈離左側椎弓根進針點垂直距離越小；頂椎椎體旋轉越大，頂椎左側椎弓根進針點在橫斷面上與主動脈成角越大，說明患者頂椎旋轉越大，置釘時只要掌握好置釘外展角度，風險反而降低，損傷主動脈的可能性隨之降低。

綜上所述，相較于仰臥位MRI數據，AIS患者俯臥位時頂椎旋轉度增大，主動脈到椎管垂直距離增大，主動脈向椎體右前方移動。本研究樣本量偏小，因為術中使用O形臂X線機獲得椎體橫斷面影像資料時采用了骨算法進行數據重建，以便為置釘提供骨性結構圖像，導致軟組織分辨率明顯下降，無法區分主動脈和周圍軟組織影，頂椎區主動脈顯影清晰病例資料明顯減少。下一步的研究可針對單一Lenke亞型患者進行分析。