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【摘要】揭示正常成人下颈椎椎体、椎体间隙、椎弓根、钩突、椎间孔及横突孔各解剖结构随年龄增长的形态学变化规律及椎间孔与椎体间隙、钩突、椎弓根之间,横突孔与钩突之间的直线相关关系,为影像诊断及临床诊治提供影像解剖学资料。
【关键词】成人颈椎;多排螺旋CT;增龄变化;应用解剖学
doi:10.3969/j.issn.1006-1959.2010.05.325文章编号:1006-1959(2010)-05-1319-03
颈椎病是中老年常见病,严重影响患者的身体健康和生活质量。其发病率约3.8-17.6%。1992年第二届全国颈椎病专题座谈会121明确了颈椎病定义,即颈椎椎间盘组织退行性改变及其继发病理改变累及其周围组织结构(神经根、脊髓、椎动脉、交感神经等),出现相应的临床表现。随着人们的工作性质及生活习惯的改变,颈椎病的发病率呈不断增长及年轻化趋势。
目前认为,颈椎间盘的退行性改变及其继发性椎间关节退变是颈椎病的发病基础,由于颈椎的活动度比胸、腰椎大,因而更易发生慢性重复性劳损,最终导致椎间盘退变,椎间关节韧带松弛、椎间不稳、骨质增生等病理性改变。所以对颈椎的测量和正常参数的建立,可以揭示不同年龄正常人的椎体各解剖形态结构的变化规律,为更深刻的认识颈椎退变性疾病提供帮助。但现有的报道多集中于干燥骨标本的解剖形态学测量,其与活体的真实形态尚存在一定差异。影像学测量可以收集到大样本资料,反映的是活体情况,测量早期主要以X光片为主,随着CT的普及和发展,被愈来愈多地用于颈椎形态的测量和研究,它可以清晰地显示椎体、椎间盘及附件的细微结构。
多排螺旋CT和计算机三维图像技术的出现,则提供了比常规CT更多有意义的诊断信息,其具有扫描速度快、密度及空间分辨率高、图象显示清晰、射线量低等优点,尤其是64排螺旋CT采用了飞焦点扫描,实现了扫描图象数量的翻倍,在不增加X线剂量的前提下极大地提高了空间分辨率和图象质量。它的最大优势是拥有强大的图像后处理功能,使三维重建的图像几乎达到了真实的效果。重建的三维图像精细度高,是活体组织在自然状态下获得的,可保证各组织结构及相关位置解剖信息的完整性。本研究通过64排螺旋CT重建方法测量,获得正常成人下颈椎钩突、椎体、椎体间隙、椎间孔及横突孔大小的数据资料,分析颈椎在不同年龄个体中的形态学分布规律及其相互关系。
1.材料与方法
通过64排螺旋CT设备,从2008年6月至12月间,选择门诊就诊的无外伤、无明显神经症状和体征的受检者200人,其中男性100例,女性100例;按性别、年龄不同各分成5组(如下表)。
分组年龄人数男女
125-35402020
236-45402020
346-55402020
456-65402020
566-402020
2.仪器设备
美国GE公司LightspeedVCT(64排螺旋CT),hPWorkstationxw8200工作主机,图像后处理工作站Advantage Workstatinn,图像分析软件Aw4.3_4sd。
3.方法
3.1 受检者进行CT扫描收集原始数据。
3.1.1 受检者取中立仰卧位,头先进床,身体的长轴与机床平行,两肩下垂,颈椎尽量取水平位,两上肢紧贴身体两旁。
3.1.2 定位扫描范围从眼外毗至胸廓上口,扫描线平行于受试者正中线,行颈椎侧位标绘,扫描线尽量与椎间隙及椎体平行。
3.1.3 行连续螺旋CT扫描,准直器宽度4Omm,扫描范围为CZ椎体下部至T:椎体上部。
3.1.4 扫描结束后立刻行2.smm层厚、2.smln间隔、"small"视野、BonePlus重建参数的图像重建。
3.1.5 将重建图像传至三维CT图像后处理工作站进行图像后处理。
3.2 测量方法及数据的获得。在计算机工作站上对获得图像进行三维重建,参考邵象清《人体测量手册》、吴汝康等编著的《人体测量方法》、及龚建平等颈椎CT测量方法,按一定标准截取二维图像,而后在平面图上进行参数的测量,为保证图像截取及测量的同一性,所有工作均由研究者独立进行。测量时CT图像窗位为350Hu,窗宽为2000Hu。
4.统计学处理
将数据录入Excel及SPSS13.0软件进行整理和统计学分析,实验数据用x±s表示。不同参数的男、女性别之间比较选用两样本比较的t检验;配对测量数据比较采用配对t检验;同一测量对象不同年龄组变化的比较采用多样本均数比较的方差齐性检验,多样本均数的两两多重比较选用SNK方差分析;在相关性分析中,对服从正态分布巨方差齐性的数值进行Pearson检验,方差不齐则选择Spearson检验。确立检验水准为a=0.05,p0.05)。(2)椎体间隙:随年龄增长,男、女性椎体间隙前、中高先增大后减小,而后高逐渐减小。CS6、C4-s间隙后高,在女性46-55和男性56-65年龄段较25-35年龄组显著降低(p0.05),高度无明显变化。(4)钩突:钩突基底宽,在男性随年龄变化无统计学差异(P>0.05),女性C4、CS、C6在56-65年龄组增宽明显(P0.05)。(6)椎间孔:随年龄增长椎间孔的高与宽均有下降趋势,依CS芍、C4-5、C6-7的顺序宽度变化更为明显。(7)椎间孔高与椎体间隙后高、钩突基底宽呈正的直线相关关系,与钩突基底长显著负相关;椎间孔宽与椎体间隙后高正相关,与冠状位钩突高及钩突基底长呈负相关:横突孔的长和宽与冠状位钩突高、钩突基底高、钩突基底长均呈正的直线相关关系。
6.讨论
颈椎病是中老年常见病,是导致颈肩臂痛的最常见原因之一,严重影响着患者的身体健康和生活质量。目前认为,颈椎间盘的退行性改变及其继发性椎间关节退变是颈椎病的发病基础。但颈椎解剖结构复杂,发病机制多变,临床表现多样,其病因及发病机制尚未完全清楚,自上世纪以来就一直是解剖学、影像学及临床医学研究和关注的重点。对颈椎解剖形态学的研究,多集中在干燥骨标本及影像学方面,但二者测量数据间存在一定差异,且差异不是因测量和投照造成的,而是由于干燥骨与活体组织自身的区别,说明影像学测量更接近于真实,临床应用最多的也是影像学资料。目前,多排螺旋CT已逐步应用于临床,但国内外文献鲜有专门通过多排螺旋CT研究人体解剖结构的报道,也缺乏对成人在不同年龄段颈椎形态结构变化的大量、系统的影像解剖学研究。本论文即通过64排螺旋CT扫描获取大量成人下颈椎的影像解剖学数据,并观察分析了不同解剖结构大小的增龄性变化趋势,为临床诊断和治疗提供详实的影象解剖学数据资料。
6.1 椎椎体、椎体间隙、椎弓根的增龄变化及临床意义。椎体是椎骨负重的主要部分,它承载着躯干的载荷分布及传递,头颈部的负荷则主要由颈椎椎体承载并传递。本研究测量结果显示:随椎体序列自上而下的增加,颈椎的横径(C7>C6>CS>C4>C3)、矢径(C6>C7>CS>C4>C3)逐渐增大,而高度渐减小(C7>C3>C4>CS>C6)。此变化趋势符合椎体由上而下负重递增的要求。椎体宽度的逐渐变大和高度的逐渐变小,有利于颈部较灵活的侧屈运动,也符合颈椎稳定的生物力学需要。在同一椎体内,下矢径大于上矢径,但下横径却小于上横径,这是由于平椎体下缘的下横径位于椎体钩突关节面斜坡的下份,故较上横径明显变小。
Frobin等研究认为,男性椎体高度与年龄无明显关系,而女性椎体高度随年龄逐渐变小。我们的研究结果显示,椎体的高度和宽度(横径)与年龄变化无关,可能与测量人群不同有关。我们的结果同时表明,矢径随年龄变化有增大趋势,尤其C5、C6椎体在40岁左右时即出现增大趋势。可能是由于C5、C6位于颈椎曲度的顶端,在任何年龄段均处于载荷中心,且参与颈椎的前屈、后伸及侧屈运动。正如schiege所言,体重随年龄增加必然导致前向剪力加大,对下位椎体上关节面的压力增加,关节面顺应其所受应力而发生形态上的变化,表现为关节面矢径的加长。上关节面承受上一椎体向前的剪力,随着节段不同,所受剪力也不同,由于剪力对关节面的作用导致了关节面的适应性变化,表现为自上而下关节表面积逐渐增大。
同样承受传导压力的还有椎体之间的椎间盘。椎间盘的主要功能是通过固定相邻的椎体而稳定脊柱,同时维持椎体之间的运动并具有灵活性。随年龄的增长,椎间盘经历了体积、形状、结构及组成的巨大变化,发生退变,椎间隙及脊柱生理曲度发生变化,改变了脊柱的力学特性,使椎体之间的运动能力降低。为观察椎间盘随年龄变化趋势,我们在骨窗闽值视野下,采用侧量上下相邻椎体相对面的椎体间隙高度宽窄变化,从而间接推断椎间盘退变程度。
观测结果表明,椎体间隙前高、中高男、女性随年龄增长表现为先升高后降低的趋势,而男性椎体间隙后高随年龄增长逐渐降低,女性椎体间隙后高先增大,46-55岁开始减小,男、女性都以C4-5、CS石变化明显。从颈椎的生理曲度而言,弧度顶点在C4、C,之间,在正常情况下颈椎由过伸到过屈位的运动过程中负荷最大压力,应力水平变换于C4名和C6-7之间,c,的应力最大。下颈椎屈伸活动主要是在中段,CS;活动度最大,特别是在矢状面上。侧屈与旋转活动则是愈往下愈小。C5-6、C6-7在半屈一中立一半伸范围内的活动度明显大于C3-4、C4-5,而这一活动恰好在日常生活中使用最多,这或许可解释C5-6、C6-7退变发生的最早、最重。椎间盘的退变在各年龄段均有不同程度的发生,正常椎间盘在青春期含水量约占80%以上,随着年龄的增长,其水分逐渐减少,自18岁起至60岁,椎间盘水分降低8%一加%;髓核的脱水导致椎间盘体积减小,椎间隙变窄,20岁以后开始出现椎间盘退变程度的增加,随着年龄的增大,椎间盘退变程度逐渐加重,下颈椎的椎间盘退变程度明显高于上颈椎,其中以C5-6椎间盘退变最严重,C4-5,C6-7次之,这和本组研究结果相符合。椎骨由椎体和椎弓两部分构成,上下椎骨的椎体及椎弓相连形成脊柱的前后两柱。椎弓根作为连接脊柱前后两柱间的三维性坚强钳夹,对载荷的传递起杠杆平衡作用。椎弓根的变化主要在宽度上,表现为C4、CS的宽度较其他椎体明显增宽,并随年龄的增长有增宽的趋势,但60岁左右时有所下降。椎弓根的形态与脊柱的生理弯曲和承受重量及力的传递有关,在颈椎,C3承受应力较小,C4、CS承受应力最大,且处于颈曲度的最顶端,但中老年由于激素水平下降,随年龄增长骨钙丢失明显加快,出现骨质疏松,这可能是60岁左右时椎弓根宽度下降的原因之一。XuRI等学者对加具尸体标本进行研究,结果发现,椎弓根高度和宽度有性别差异,男性较大,与本组实验相符。
椎体对颈椎病的影响在于它的稳定性,椎体边缘的增生与颈椎病发生密切相关,因为椎体的宽度影响着钩突的大小,椎体的高度还对CS至C7钩突的大小产生影响。如颈椎间隙变窄,致颈生理曲度改变,椎间失稳,周围韧带过度牵拉,使椎体上下缘及钩突骨刺形成,突入椎管、椎间孔、横突孔,压迫脊髓、神经、血管,而产生一系列临床症状。椎弓根则是颈椎病手术治疗时后路内固定术的解剖基础,力学强度是所有颈椎内固定中最好的。但颈椎椎弓根宽度小于高度,所以在临床上选用螺钉直径因以宽度为准。
6.2 钩突的增龄变化及临床意义。钩突是每个颈椎椎体自后外侧突起的骨性边缘,即C3至C:颈椎椎体上面侧方的峭状隆起。钩椎关节由上位椎体侧下缘的斜坡和下位椎体钩突上缘构成,也称为Luschka关节。钩椎关节是由于适应颈椎运动功能的发展,由直接连结向间接连结组织分化的结果。钩突主要功能是引导和控制椎体的矢状运动,同时钩突与椎体上面之间形成约1000左右的夹角,有限制椎体向侧方移动的作用。本研究对钩突基底宽、基底长、冠状位高、基底夹角及钩突尖间距进行了测量。男、女性椎体钩突增龄性变化基本保持一致,同一椎体钩突随年龄增大,高度增加,基底长增大并逐渐向椎体矢状面靠拢,钩突尖间距由于包夹于上位椎体下缘的两侧,所以其变化趋势与椎体横径相同。但是由于女性更年期出现内分泌功能的紊乱,上述一些趋势的变化常较男性提前。例如冠状位钩突基底宽,在男性各椎体钩突冠状位基底宽随年龄变化无统计学差异,但女性C4、CS、C6在56-65年龄组却增宽明显,随后在66-年龄段显著下降。又如,男、女性各椎体冠状位钩突高随年龄变化逐渐增高,56-65年龄组达峰值,而后略有下降。但男性仅C5、C6在56-65年龄组较25-35组升高显著,而女性在同一年龄段,C5较此前各年龄段均显著升高,同时,C4、C6亦较25-35、36-45年龄组有显著性差异。此外,从钩突基底夹角及基底长度的变化也可以看出,随年龄增长,钩突逐渐从椎体侧后方向前伸长,包绕于椎体两侧,几近矢状位,使椎体的活动受限。从测量结果看,在高年龄组C4到C6钩突径线较其它年龄组及椎体的钩突大,故在集中受力情况下,易出现钩突的增生和退变。与Ebralle如1201等人报道的钩突在C4-C6时较大,所以剪切力主要作用在C5-C6水平,引起钩突增生变尖的结果相一致。鞠晓华在有钩突骨质增生的标本上观察到,从C3至Tl钩突均见骨质增生,其中以C4-C6出现率最高,分别为1.7%,3.2%,2.8%。杨阳明l的实验结果表明,钩椎关节的退行性变及增生的次序为CS、C6、C4,均与本组结果相符。钩突的变化可对神经根和椎动脉产生影响,钩突尖部过高、过大,可直影响到横突孔的下口,导致横突孔继发性狭窄,椎动脉受压;钩突在外侧背部增生时可突入椎间孔。骨质增生的部位以钩突后缘多见。在有钩突骨质增生的标本上,可见增生的骨赘多向后外侧突起,使椎间孔变窄,故通过部分钩突的切除可达到对椎动脉、神经根的减压。
7.结论
(l)多排螺旋CT应用广泛,可为影像学诊断及临床应用提供详实数据;(2)颈椎的形态学变化在不同程度上受年龄因素的影响,椎体间隙、钩突、椎间孔影响较大,椎体、横突孔受影响较小;(3)椎体间隙与钩突是影响椎间孔、横突孔的重要因素。
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