颈椎椎弓根螺钉置入内固定的生物力学变化及其临床特性

背景：颈椎椎弓根钉由于其独特的三维稳定性,越来越多的学者对其进行更加广泛的研究。目的：综述颈椎椎弓根解剖特点及椎弓根螺钉置钉的安全性和临床应用。方法：应用计算机检索1994-01/2010-09CNKI及PubMed数据库相关文章,中文检索词为＂颈椎弓根螺钉＂,英文检索词为＂cervicalpediclescrews＂,共检索到文献292篇,最终纳入符合标准的文献43篇。结果与结论：通过文献检索获得目前一致的观点认为颈椎弓根内固定由于是三维固定,因此可以获得良好的生物力学。但是,由于颈椎弓根周围毗邻部特殊的解剖结构,潜在血管、神经根和颈髓损伤的危险性,置入内固定风险及难度大,所以临床应用要做到个体化置钉。     

以CT三维重建技术测量颈椎椎弓根螺钉的置入参数

背景:因颈椎椎弓根细小,走行方向复杂,个体变异大,椎弓根钉置入时易误伤脊髓、椎动脉及神经根,颈椎节段椎弓根螺钉固定技术的应用和推广受到限制,术前测量椎弓根螺钉置入参数的准确度有待提高.目的:应用CT三维重建技术模拟颈椎椎弓根螺钉置入,获取预植螺钉的椎弓根三维定量解剖数据及置钉参数的方法.方法:将颈椎16排CT扫描的Dicom数据导入Mimics软件和GE后处理工作站,进行颈椎三维重建和图像处理,测量在置入椎弓根螺钉情况下的置钉参数.结果与结论:应用CT三维重建技术可以获得清晰颈椎三维图像,使用软件测量功能可精确地获取预置螺钉的椎弓根管宽度、轴线长度、α及β角;在颈椎椎弓螺钉置入情况下,可测量置钉的水平角度安全范围.通过本方法可模拟手术过程,进行常规方法难以完成的三维测量,获取椎弓根螺钉置入个体化数据,为研究颈椎椎弓根螺钉置入的安全性提供了一种可靠的研究方法.     

颈椎椎弓根螺钉置入内固定的生物力学变化及其临床特性

背景:颈椎椎弓根钉由于其独特的三维稳定性,越来越多的学者对其进行更加广泛的研究.目的:综述颈椎椎弓根解剖特点及椎弓根螺钉置钉的安全性和临床应用.方法:应用计算机检索1994-01/2010-09 CNKI及PubMed数据库相关文章,中文检索词为"颈椎弓根螺钉",英文检索词为"cervical pedicle screws",共检索到文献292篇,最终纳入符合标准的文献43篇.结果与结论:通过文献检索获得目前一致的观点认为颈椎弓根内固定由于是三维固定,因此可以获得良好的生物力学.但是,由于颈椎弓根周围毗邻部特殊的解剖结构,潜在血管、神经根和颈髓损伤的危险性,置入内固定风险及难度大,所以临床应用要做到个体化置钉.     

不同年龄寰枢椎椎弓根的数字化测量

背景：CT重建技术能够提供寰枢椎内部结构的数字化模型,并利用相关软件在模型上进行手术设计及相关参数的测量,为椎弓根螺钉的安全、有效置入提供可靠数据。目的：综述寰枢椎数字化测量的研究进展,为椎弓根螺钉技术在寰枢椎疾患治疗应用中提供理论依据。方法：应用计算机检索1994至2012年PubMed数据库、维普数据库及万方数据库中有关CT重建在寰枢椎椎弓根测量中应用的文献。中文检索词为寰椎椎弓根,枢椎椎弓根,计算机辅助设计,数字化,成人,儿童。英文检索词为atlaspedicle,axispedicle,digitization,computer-aideddesign,children。初检得到110篇文献,40篇文献最终进入结果分析。结果与结论：应用CT重建技术可获得清晰的颈椎图像,应用现代数字技术直接建立椎弓根进钉通道,根据通道的位置来确定螺钉的定位点、进钉方向及长度,该方法更直接更具体更精确,能够为临床个体化置钉提供指导。国内外对成人寰枢椎椎弓根的研究已经获得了许多重要的科学数据,但关于儿童寰枢椎椎弓根研究的报道较少见。相信随着医学技术的发展和对儿童寰枢椎椎弓根进行较精准的数字化测量,儿童寰枢椎椎弓根螺钉固定技术将更加安全、准确。     

多层螺旋CT三维重建国人下颈椎椎弓根的临床解剖学意义

背景：因颈椎解剖结构复杂以及个体化差异较大,导致颈椎弓根钉置入内固定技术应用受到很大限制。目的：应用螺旋CT三维重建国人的下颈椎椎弓根,并对重建图像进行测量评估。方法：对60例需行颈椎CT扫描的患者C3～C7进行颈椎CT扫描,使用Syngo应用软件对原始CT图像进行所需面的重建,测量CT重建后的椎弓根各项指标。结果与结论：颈椎绝大部分椎弓根峡部的宽度小于高度,男性高度和宽度C4～C7逐渐增大,女性则从C3开始逐渐增大。C3～C7椎弓根侧块投射点到上关节突下缘的距离并无规律性,而到侧块外缘的距离从头端到尾端是不断增大的。男性与女性的椎弓根水平角在C7均最小。结果提示,国人女性患者的C3及C4椎体行经颈椎椎弓根内固定应谨慎,大部分国人的C5到C7椎体是适合行椎弓根内固定的,但考虑到颈椎弓根个体的差异较大,内固定前颈椎弓根的CT扫描及重建后的评估是必要的。     

多层螺旋CT三维重建国人下颈椎椎弓根的临床解剖学意义

背景:因颈椎解剖结构复杂以及个体化差异较大,导致颈椎弓根钉置入内固定技术应用受到很大限制。目的:应用螺旋CT三维重建国人的下颈椎椎弓根,并对重建图像进行测量评估。方法:对60例需行颈椎CT扫描的患者C3～C7进行颈椎CT扫描,使用Syngo应用软件对原始CT图像进行所需面的重建,测量CT重建后的椎弓根各项指标。结果与结论:颈椎绝大部分椎弓根峡部的宽度小于高度,男性高度和宽度C4～C7逐渐增大,女性则从C3开始逐渐增大。C3～C7椎弓根侧块投射点到上关节突下缘的距离并无规律性,而到侧块外缘的距离从头端到尾端是不断增大的。男性与女性的椎弓根水平角在C7均最小。结果提示,国人女性患者的C3及C4椎体行经颈椎椎弓根内固定应谨慎,大部分国人的C5到C7椎体是适合行椎弓根内固定的,但考虑到颈椎弓根个体的差异较大,内固定前颈椎弓根的CT扫描及重建后的评估是必要的。     

本期专题：计算机辅助技术在脊柱外科椎弓根置钉和三维有限元建模中的应用

1三维虚拟图像导航技术在脊柱椎弓根螺钉固定中的应用 李书纲（中国医学科学院北京协和医院骨科，北京市100730）推荐理由：文章评估置入前CT扫描三维虚拟图像导航技术在脊柱椎弓根螺钉固定中的应用价值。与传统解剖标志定位法相比，应用置入前CT扫描三维虚拟图像导航技术置入椎弓根螺钉的精度无明显差异，且延长了手术时间，其在脊枉椎弓根螺钉固定中的应用价值有限。见2009年13卷17期3365页。     

个体化改良Abumi椎弓根螺钉置入技术在下颈椎的应用效果

目的 探讨个体化改良Abumi椎弓根螺钉置入技术在下颈椎临床应用的效果.方法 对9例须行下颈椎后路椎弓根固定术的患者,术前行薄层三维CT检查,并对图像进行分析、测量,确定手术椎体椎弓根进钉的投影点及角度;采用改良的Abumi椎弓根螺钉置入技术置入颈椎椎弓根螺钉;术后再行三维CT扫描,观察每个椎体椎弓根螺钉置入的准确性.结果 9例患者下颈椎共置入48枚椎弓根螺钉;术后CT复查优37枚,良6枚,差5枚,成功率89.6％,无并发症发生.结论 利用个体化改良Abumi椎弓根螺钉置入技术在下颈椎徒手置入颈椎椎弓根螺钉安全、可靠,适合于在临床推广应用.     

利用图像存储传输系统数据库构建下颈椎椎弓根模型及其临床意义

背景：下颈椎椎弓根钉内固定技术具有良好的生物力学强度、三维稳定性和植骨融合率。然而,由于下颈椎解剖结构复杂且个体差异性大,常导致螺钉置入困难,复位风险高。目的：利用图像存储传输系统结合64排CT片及X射线片于内固定前精确测量下颈椎后方解剖学结构,指导下颈椎内固定过程中椎弓根置钉。方法：51例下颈椎疾患病例利用图像存储传输系统测量定位法行颈椎椎弓根内固定。同时对比同期开展治疗的两种不同方案的颈椎内固定患者：解剖置钉法26例,管道疏通法17例。以Andrew椎弓根螺钉CT位置分级标准评价3组患者的置钉准确率。结果与结论：图像存储传输系统测量定位组置钉准确率显著高于其他两组（P〈0.05）,图像存储传输系统测量定位组病例均未发现脊髓、椎动脉、神经等组织损伤。提示应用图像存储传输系统结合64排CT及X射线片内固定前测量,能够指导内固定过程中安全置入颈椎椎弓根螺钉,置钉效果明显强于传统的解剖置钉法及管道疏通法。     

颈椎椎弓根螺钉置入内固定:影像学测量与临床应用

目的:评价椎弓根螺钉置入内固定技术修复脊柱骨折影像学测量参数和临床应用情况,寻找合理的技术方法.方法:采用电子检索的方式,在万方数据库、Medline数据库中检索2000-01/2010-06有关椎弓根螺钉置入内固定技术应用于脊柱骨折的研究文章,关键词为"颈椎椎弓根,螺钉,置入参数,cervical pedicle,cervical pedicle,set screw,parameter".排除重复研究、普通综述或Meta分析类文章,筛选纳入20篇文献进行评价.结果:椎弓根螺钉大小的选择应依据术前影像学测量所得到的事实参数,选择合适的螺钉.通过椎弓根螺钉贯穿前、中、后三柱,对整个脊柱都有固定作用,而且两侧椎弓根相互成近似直角,这种立体结构是后路椎弓根螺钉置入内固定具有较强的抗侧弯和轴向扭转作用,此即颈椎椎弓根螺钉固定的生物力学基础.术前传统的普通X射线片测量手段已经被目前的CT三维扫描替代.随着计算机和材料工程技术的发展,越来越精细的三维成像技术辅助了内固定的发展.结论:虽然计算机导航系统指导的颈椎置钉效果较好,但在国内尚难普遍开展应用,这就要求临床医生有丰富的置钉经验,选择合适的置钉方法和完善的术前计划减少并发症.     

CT多平面三维重建条件下颈椎椎弓根置钉减少偏差的应用价值

背景：颈椎椎弓根解剖结构变异大,周围毗邻重要神经血管,若置钉偏差可能损伤周围的神经血管,因此提高下颈椎椎弓根置钉的准确性是根内固定技术成功的关键所在.目的：探索CT多平面及三维重建条件下颈椎椎弓根置钉减少偏差的应用价值.方法：回顾性分析在内蒙古医科大学第二附属医院进行下颈椎椎弓根置钉的颈椎椎弓根疾病（椎弓根正常）患者12例,共置入椎弓根螺钉52枚,分为CT多平面和三维重建下置钉的螺旋CT组,以及X射线透视引导下置钉的X射线透视组,对比分析2种方法置钉的准确性.结果与结论：螺旋CT组患者置入的28枚椎弓根螺钉中,螺钉位置满意的一类螺钉27枚（96％）,二类螺钉1枚;X射线透视组患者置入的24枚螺钉中,一类螺钉21枚（88％）,二类共3枚,螺旋CT组置钉准确率明显高于X射线透视引导组（P＜0.05）.提示CT三维重建条件下颈椎椎弓根置钉准确率高、立体感强,有重要的临床应用价值.     

计算机3D模型在模拟寰椎椎弓根钉最佳进钉方向中的应用

背景：寰枢椎解剖结构特殊,同胸腰椎相比,置钉点缺乏固定的解剖标志,而且椎弓根结构变异较大,目前一致的观点是建议个体化的置钉方案。骨科数字软件技术的发展为术前设计提供了新的技术手段。 目的：原创设计出3D矩阵模型,观察寰椎椎弓根通道、置钉安全区,测量最佳置钉方案,简化寰椎椎弓根螺钉进钉方案的术前设计。 方法：将三峡大学人民医院影像归档和通信系统中12例健康成人的寰椎CT连续断层扫描数据导入Mimics 10.01软件,其中男7例,女5例;年龄30-65岁,平均45岁,三维重建后利用.dwg文件导入3dmax2009。确定三维参照坐标和进钉点,用3dmax中参考建模命令建立17×17×2,间距2.5°,水平面角0°-40°,矢状面角0°-40°,共578个元素模拟椎弓根螺钉阵列模型,通过透视图观察直径为3.5 mm,长度为22 mm模拟螺钉在椎弓根通道中的情况,从而确定安全区,测量最佳置钉方案及螺钉角度。 结果与结论：12例受试者矩阵研究元素总数目为17×17×2×12,共6936个元素单位。其中175个元素符合进钉要求,左、右侧椎弓根内螺钉数目比较,差异无显著性意义（P〉0.05）。提示利用数字3D建模技术能有效、简单、精确的进行寰椎椎弓根置钉的术前设计。     

腰椎骨折治疗中置入螺钉内固定系统的安全性评价

背景：腰椎骨折后经椎体椎弓根植入螺钉内固定技术在临床上应用越来越广泛,但其安全性及有效性仍存在争论。目的：评价腰椎骨折治疗中置入螺钉内固定系统的安全性及其并发症发生情况。方法：采用电子检索的方式,在万方数据库（http：//www.wanfangdata.com.cn/）中检索2000-01/2011-12有关置入螺钉内固定系统治疗腰椎骨折的研究文章,关键词为＂腰椎骨折,螺钉,内固定＂。排除重复研究、普通综述或Meta分析类文章,筛选纳入31篇文献进行评价。结果与结论：置入螺钉内固定系统治疗腰椎骨折的不安全性主要存在于：错位固定、椎弓根定位错误、复位欠佳、骨折过度复位、神经损伤。内固定后并发症包括：螺钉断裂、连杆断裂、假关节形成、矫正度丢失、切口裂开。术者具有良好的脊柱解剖知识及脊柱外科手术经验,熟练掌握器材的性能及使用技术要求,椎弓根螺钉的准确定位及准确置入是内固定成功的关键;内固定后配带支具及扶拐功能锻炼,恰当的植骨技术,可减少断钉率及提高植骨融合率。由于椎弓根螺钉系统在力学结构上的合理性,加上在设计、材质、工艺及操作技巧的不断改进与完善,以及影像学技术及计算机导航系统的不断发展,其置入安全性将明显提高。     

计算机重建技术辅助胸椎椎弓根钉置入的准确性

背景：由于椎骨周围组织关系复杂,使得胸椎椎弓根钉置入成功率不是很理想。随着更精密的成像设备的出现,骨科术前检查变得更清晰,准确。借助数字化成像设备势必要提高椎弓根钉置入准确性。目的：比较分析螺旋CT计算机三维重建辅助指导技术与传统徒手技术置入胸椎椎弓根钉成功率及准确性的差异。方法：纳入56例胸椎损伤患者,内固定前根据患者意愿选择置钉方式,三维重建辅助组及传统徒手组各28例。置钉前三维重建辅助组患者全部采用128排高分辨率CT对胸椎进行扫描,得到的数据输入计算机数据库,根据软件生成的三维立体图像,模拟手术路径和置钉参数。传统徒手组患者行普通X射线和CT检测,不应用三维重建辅助组的重建和模拟功能。所有病例记录置钉成功率,内固定后再次进行螺旋CT扫描评估置钉准确性。结果与结论：与传统徒手组比较,三维重建辅助组置钉成功率显著提高（P〈0.05）,椎弓根穿破率显著降低（P〈0.05）。提示利用螺旋CT三维重建技术辅助胸椎椎弓根钉内固定,可以明显提高椎弓根钉置入的成功率和准确性。     

胸椎椎弓根螺钉置入CT评价：基于SCI数据库的文献分析

背景：胸椎椎弓根螺钉置入前后CT扫描评价可以提高螺钉置入的准确性,并且避免螺钉置入时对周围神经血管损伤引起的严重并发症。 目的：对胸椎椎弓根螺钉置入的CT评价应用进行深入分析,为提高改进椎弓根螺钉置入技术以及CT扫描存该领域的研究应用提供相关参考信息。     

腰椎椎弓根螺钉置入内固定前三维测量的临床应用

背景：椎弓根是连接椎体与椎板之间最坚强的骨性结构,通过椎弓根进行螺钉固定为重建脊柱稳定提供了可靠的力学基础。 目的：对腰椎椎弓根的三维模拟进钉的测量参数进行分析,提高椎弓根螺钉内固定临床应用的准确性和稳定性。 方法：分析椎弓根螺钉治疗脊柱（L1-L5）相关疾病患者的原始CT资料,利用Mimics软件建立三维多平面重建成像模型,通过Mimics软件对腰椎行三维重建并预测钉长、直径、水平面角及矢状面角度,并与临床置钉内固定后实际数据进行统计学比较。 结果与结论：病例分析可见内固定后置钉位置及长度均良好,未出现螺钉偏移、断裂等。内固定前模拟预测的椎弓根螺钉长、直径及水平面角与螺钉内固定后实际数据的差异无显著性意义（P〉0.05）,只有部分节段矢状面角度模拟值小于实际测量值（P〈0.05）。说明通过Mimics软件对腰椎进行三维重建模拟置钉并制定置钉参数,能比较精确的指导内固定中实际置钉,提高椎弓根螺钉的置钉安全。     

数字化导航模板辅助儿童胸椎椎弓根螺钉置钉的准确性

背景：目前国内外学者已将椎弓根螺钉内固定技术应用于儿童脊柱损伤治疗中,儿童胸椎椎弓根细小,解剖结构变异大、毗邻关系复杂,如将以成人数据为依据的椎弓根螺钉技术简单地应用于处于不断生长发育的儿童,手术风险极大,提高置钉的准确性和降低失误率成为儿童椎弓根内固定技术能否深入开展的关键所在。目的：利用计算机辅助设计与快速成型技术为儿童胸椎椎弓根螺钉置入提供一种个性化、精确化的定位方法。方法：对4例儿童尸体标本CT 扫描后将原始数据利用软件进行三维重建,将标本随机分为2组：一组采用传统椎弓根内固定法,另一组采用逆向工程原理及快速成型技术设计并制造出个体化导航模板,利用个体化导航模板在标本上辅助置入腰椎椎弓根螺钉,随后分别根据CT 扫描评价椎弓根螺钉置钉位置。结果与结论：传统椎弓根内固定法置钉准确率为58%;而个体化数字导航模板法的置钉准确率为81%,置钉成功率优于传统手术组,且经过卡方检验两者之间差异有显著性意义（P〈0.05）。提示个体化导航模板辅助儿童胸椎椎弓根螺钉置入具有较高的准确率,充分体现了置钉个体化原则,为儿童胸椎椎弓根螺钉的准确置入提供了一种新的可行的方法。