脊柱侧凸中脊椎旋转的影像学测量及临床意义

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脊柱侧凸中脊椎旋转的影像学测量及临床意义

脊柱侧凸是一种在三维空间发生和发展的畸形，脊椎的轴向旋转是脊柱侧凸的基本畸形之一, Adams[1]在1865年就指出脊柱后突伴一侧旋转是脊柱侧凸的主要发生机理。Someerville[2]及Roaf[3]也认为脊椎的轴向旋转是脊柱侧凸的首要因素。 Dickson[4]和Archer[5]更提出脊柱前柱生长快于后柱造成的不平衡必然导致脊柱旋转，后者可能是脊柱侧凸发生的始动因素。虽然脊椎旋转在脊柱侧凸的发病机理中的具体机制还不十分清楚，但肯定的是脊柱侧凸的进展、胸廓的继发畸形及外观的改变都与脊椎的旋转有着重要的关系。因此定量评估脊椎旋转制定治疗方案及评估预后具有重要意义。本文对目前常用的脊柱旋转评定方法各自的优缺点作一概述。

1   X线平片评估脊柱旋转

1969年Nash和Moe[6]根据椎弓根投照在脊柱上的位置和脊椎的关系来评估脊柱旋转的程度，把脊柱旋转分成五级，这是目前最常用的方法，但只能粗略评估脊椎的旋转。鉴于Nash-Moe法的不精确性，Perdriolle[7]设计了一种新的测量方法，他用一种特制的模板测量椎弓根的位移并用一系列的数值计算得出脊柱旋转的度数。虽然Perdriolle法量化了脊椎旋转的程度，但模板的制作中含有基于正常脊椎解剖的复杂理论计算，而事实上脊柱侧凸的脊椎并不同于正常的脊椎，因此Perdriolle法精确性仍是有限的。在国内，高铁军及张光铂研制了一种脊柱旋转测量尺[8]，测量尺由定尺和动尺组成，两尺零点重合，并与椎体X片上凸侧缘垂线和下终板水平线交点重合，旋转动尺并使尺准线通过椎弓根投影的中点，即可读出旋转角的度数，该方法简便快捷，精度为5度，较上述方法高，但它只适于旋转度数不大（60度以内）的脊柱侧弯。

由于术前术后椎弓根的自身角度与X线的投照方向很难完全一致，使得常规X线平片对脊椎旋转评估的价值十分有限。椎弓根的形态学变异和有时难于对椎弓根轴线进行定位进一步增加它的不准确性，尤其是脊椎旋转度数较大时椎弓根的定位更为困难。而且在术后椎弓根常被经线方向上的金属植入物影所覆盖，使术后测量成为不可能。

2   CT扫描评估脊柱旋转

由于脊柱侧凸时脊柱的旋转主要发生于水平面，CT又能较好地显示骨性标志，80年代后脊椎的CT轴向扫描被用来更客观地评估脊柱旋转[9]。

2.1 RAsag角

Aaro提出用CT检查台的垂线和脊椎轴线的夹角（RAsap）来界定脊椎的旋转角。但Peter[10]认为脊椎的轴线往往很难精确定位，尤其在脊椎不对称时，这是该法测量误差的主要来源。同时病人在CT台上的位置不同也会带来测量误差，尤其是剃刀背畸形的程度可明显影响测量精确性[10,11]，如术后患者剃刀背畸形的减轻会使得患者在CT台上相对术前向凸侧转动，因而相对增加了见RAsag角，这给人手术加重旋转畸形的错误印象。

2.2 RAml角

为了避免剃刀背畸形引起的误差，Peter[10]提出了用RAml角测量脊柱旋转。RAml角不同于RAsag角，它采用椎管背侧中央点与胸骨中点的连线作参照，这样脊椎轴的界定便确定了脊柱旋转的测量值。事实上RAml角由两个因素来确定：脊椎的旋转及脊柱偏离中轴的移位[10]。因此使用该方法测量脊柱旋转时脊柱偏离中轴的距离也影响RAml角的测量值，使得RAml角最终仍然不能真正反应脊椎的旋转程度。

2.3 角平分线法

为减少脊椎轴线定位不精确造成旋转角的测量误差，Fros[12,13]采用了下面的方法：患者取仰卧位平躺在CT桌上，第一次CT扫描线切割在顶椎中心并与下终板平行，接着的CT切面都与第一次平行并包括尽可能多的椎弓根及椎体，然后在所得的图象上界定两椎板的交汇点O，两椎板与椎弓根的交接点a及c，角cOa的角平分线OX（与CT检查台垂线OY的夹角即为脊椎的旋转角（如图2）。Fros发现这种方法重复性好，因而与Aaro法比较有更好的可信度，且测量者间和测量者内的差异可以忽略，这是由于这种方法比Aaro法有更精确的骨性标志。在与Nash-Moe法进行的比较研究中，他们发现Nash-Moe法所确定的0级有时并非绝对中立位，可有高达11度的旋转角，在Nash－Moe法所确定的同样是I级、II级旋转的脊椎中，实施旋转角在胸椎明显大于腰椎实际旋转角。

2.4  相对旋转角

以上三种CT测量方法所获得的脊椎旋转角，反应的均为所测脊椎相对原正常脊椎中矢状轴的旋转程度，即脊椎绝对旋转角，但没有真正反应脊椎相对躯干的旋转程度。Aaro等[14,15]认为对侧凸的脊椎，以骨盆为参考来观察脊椎与骨盆的相对旋转更有意义，于是引进了脊椎相对旋转的概念。它的测量方法就是把旋转脊椎的CT图像与骨盆的CT图像叠加，旋转脊椎的矢状轴与骨盆的矢状轴的夹角即为脊椎的相对旋转角。这种测量方法消除了病人**、剃刀背畸形及即脊椎偏离中轴的距离对测量值的影响。

3  超声和MRI测量

Shigeo等[16]发现超声可显示棘突及椎板的外形，因此可用于测量脊椎的轴向旋转。方法为病人俯卧，两肩用束带固定，双膝轻度下垂，使脊柱尽量水平，并使骨盆与地面平行（这很重要，否则会导致椎板旋转的低估），标出横突--在患者背部体表皮肤上画与椎体上下终板相平行的线。传感器放在该线上，测量时横突及椎板显示在超声显示屏上，这时旋转脊椎的椎板在超声显示屏上的位置往往不会水平，接着倾斜传感器直到推板在屏幕上水平，传感器的倾角即为椎板的转角。他们后来用这种方法来测量神经肌原性脊椎侧凸的三维畸形[17]，发现该法比用X平片测量要精确，基本上与CT测量相近，但不易受剃刀背畸形的影响。它的优点是安全无辐射。另外Mrcp等[18]用核磁共振测量了特发性脊柱侧凸的脊椎旋转，其方法基本与角平分线法一样，只不过用的是MRI而不是CT，测量的精度与CT亦差不多，优点是无X辐射线。

5．脊椎旋转测量的临床意义

脊柱侧凸是三维空间的畸形，脊椎旋转是脊柱侧凸的基本畸形，几乎所有的脊柱侧凸都有不同部位程度的脊椎旋转，而且脊椎旋转的程度越大，外观畸形一般会越重，高度旋转的脊椎必然伴随严重剃刀背畸形、胸廓变形、躯干横移，严重影响心肺功能，甚至发生肺不张，因此精确了解脊椎的旋转对于全面了解脊柱侧凸是必须的[6,7,8]。脊椎旋转评估对于估计脊柱侧凸的鉴别诊断还有一定的价值；特发性脊柱侧凸的椎体一般向凸侧旋转，而后份向凹侧旋转，如旋转方向相反应考虑为非特发性脊柱侧凸[6,19,20]。脊椎旋转的评估对于估计脊柱侧凸进展很有帮助，国内有人在研究椎骨旋转与特发性脊柱侧凸的关系时发现，在一定范围内，特发性脊柱侧凸的脊椎旋转、Cobb角及剃刀背的高度有明显的内在联系和线形关系[21,22]，脊椎旋转越厉害则脊柱侧凸进展的可能性和进展的速度就越大[19,20]。在治疗方面，它有助于手术融合水平的选择，Marchesi的测量表明顶椎区的相对旋转只有1度左右，而端椎区为10度[20]，一般说来，脊椎的绝对旋转在顶椎最明显，但邻椎间的相对旋转在端椎区更明显，使得在双大弯时两个弯的交界区成为不稳区，可在矢状位呈现交界性后突，因而在手术时该区常需被融合[23,24]，在Thompson的研究中，King II型脊柱侧凸病人CD矫形手术后失代偿的发生率达75％，而King III的失代偿发生率则很低，他认为这与脊柱侧凸的分型无关，而与脊椎的旋转密切相关，在King II型中交界区的相对旋转度数较大[24]。另外，融合终椎术后残留的旋转越多，术后发生远期矫正丢失、交界性后突及融合远端的退变等可能性越大，而对于未成年的脊柱侧凸后路矫形术，术后残留旋转越多，发生曲轴效应的可能性越大[24,25]。

脊椎旋转的测量是脊柱侧凸诊治中的重要部分，目前常用的Nash-Moe法虽然简单快捷，但精确性差，且术后由于金属植入物的影响而无法测量。CT测量是目前所有方法中精度最高的，在所有的CT测量方法中又以用骨盆作参照的系统误差最小，最好是结合角平分线法从而使精度进一步提高。CT测量不但可测得顶椎相对于躯干的绝对旋转，还可测量椎间的相对旋转[24,25]。但Wafa[19]发现，若使脊椎侧倾10度，CT测量也可有2度左右的误差，当旋转不只是发生在水平时，则不精确性更高，因此有待进一步研究和寻找更精确的能三维测量脊椎旋转的方法。

参考文献

[1] Adams W. Lectures on the Pathology and Treatment of Lateral and Other Forms of Curvature of the

    Spine[M]．London，John Churchill and Sons．1865．

[2]Somerville EW. Rotational lordosis．The development of the single curve[J]． J Bone and Joint Surg，

    1952，34-B(3)：421-427．

[3] Roaf R. The basic anatomy of scoliosis [J]. J Bone Joint Surg, 1966,48-B(6):786-795

[4] Dickson RA and Archer IA. Biomechanics of spinal deformity. In proceedings of the British Scoliosis Society [J]. J Bone and Joint Surg, 1986,69-B(4):682-687

[5] Dickson RA and Archer IA. Surgical treatment of late-onset idiopathic thoracic scoliosis. The Leeds Procedure [J]. J Bone and Joint Surg, 1987,69-B(5):709-714

[6] Nash CL and Moe JH. A study of vertebral rotation [J]. J Bone Joint Surg, 1969,51-A(3):223-230

[7] Perdriolle R and Vidal J. Thoracic idiopathic scoliosis curve evaluation and prognosis [J], Spine,1985,10(9):785-792

[8] 高铁军，张光铂，史振才，等. 脊柱旋转测量尺的研制及意义[J]. 中华外科杂志，1994，32(8):466-469

[9] Drerup B. Improvement in measuring vertebral rotation from the projections of the pedicles [J]. J Biomech, 1985,18(4):369-376Sample Text