成人颈椎关节突关节螺旋CT三维参数的测定*

郭 冲 王秋安 孟 强 袁 峰 吴继彬

(徐州医科大学附属医院骨科，徐州 221000)

颈椎关节突关节常被称为颈椎小关节(cervical facet joints，CFJ)，由相邻颈椎椎体的上、下关节突位置相互对应，共同形成滑膜关节[1,2]，其同前方的椎体以及椎间盘一起维持颈椎的稳定[3]。CFJ与前方的椎体平面形成40°～45°的夹角，活动范围较大，但较不稳定，且易受损伤。颈椎关节突关节的这种解剖学特征是发生退变性改变的解剖学基础[4]。近年来，临床、影像和生物力学等方面的研究显示，颈椎关节突关节的退行性改变是引起颈椎失稳和神经压迫症状的重要原因之一[5～7]。退变性颈椎疾病所致椎管狭窄引起的神经根压迫症状最安全有效的治疗方式是手术。随着对颈椎小关节界面间撑开器研究的不断深入，曾辉等[8]认为颈椎小关节界面间撑开器是目前治疗退变性颈椎疾病更为理想的方式之一。由于该方法需要在术中将颈椎小关节撑开器直接置入关节突关节的间隙内，需要匹配每个不同的颈椎节段的关节突关节，由于颈椎关节突关节解剖形态比较复杂，加上个体差异较大，在手术中常不容易对其进行全面而细致的观察。此前对颈椎关节突关节的研究多局限在尸体解剖学和生物力学的观察[9,10]，三维立体全面的描述报道较少。我们利用64排三维螺旋CT重建后的颈椎三维图像以及我院影像归档和通信系统(Picture Archiving and Communication Systems，PACS)，从矢状面、横断面、冠状面对颈椎关节突关节的各个参数进行测量，为后期个性化制作不同规格的颈椎小关节界面撑开器提供详细可靠的数据资料，现报道如下。

1 材料与方法

1.1 一般资料

选取2019年9月～2020年5月于我院急诊及体检中心行颈椎三维CT检查200例(男女各100例)，选择标准：无颈部手术治疗史，螺旋CT图像显示无明显骨质增生、椎管狭窄、椎间盘突出、感染以及肿瘤。年龄18～40岁(平均年龄男32.1岁，女31.2岁)。测量C2～3、C3～4、C4～5、C5～6、C6～75个节段共2000个关节突关节的三维参数。

1.2 颈椎关节突关节的观察、测量方法

患者行颈椎三维CT检查后，利用三维螺旋CT强大的图像后处理功能重建图像后将薄层数据传输至我院PACS。本研究所有参数是在PACS影像系统窗口界面手工进行的测量，分别在颈椎三维螺旋CT的矢状面、横断面和冠状面测量以下各指标。①颈椎关节突关节前后径：选取PACS中颈椎三维CT矢状面上下关节突关节面接触最大切面进行测量(图1)；②颈椎小关节间隙间距：选取颈椎三维CT横断面进行参数测量(图2)，由于关节突关节个人差异比较大，且关节间隙常不等宽，本研究选取关节间隙最宽处测量；③颈椎关节突关节左右径：选取颈椎三维CT冠状面关节突关节接触面最宽的平面测量(图3)。利用PACS自身的测量功能依次测量C2-3、C3～4、C4～5、C5～6、C6-7双侧关节突关节前后径、关节间隙间距以及左右径，2次测量取平均值，数值精确到0.01 mm。所有参数的测量、读数及记录均由第一作者独立在我院PACS上完成，测量时选取同样的窗宽、窗位、放大率。

图1 矢状面关节前后径测量 图2 横断面关节间隙间距测量 图3 冠状面关节左右径测量

1.3 统计学处理

2 结果

2.1 矢状面上、下关节突关节前后的测量结果

颈椎关节突关节前后径男性为8.5～13.0 mm、女性为8.0～12.0 mm，C2～3～C6～7各节段由上至下逐渐增大，其中C6～7节段最大，男性为(11.619±1.337)mm，女性为(10.916±1.316) mm。C2～3～C6～7各节段前后径男、女间差异有统计学意义，均为男性明显大于女性 (表1) 。

表1 各节段颈椎关节突关节前后径男、女比较mm

2.2 横断面关节突关节间隙间距的测量结果

各节段颈椎关节突关节间隙间距男、女之间差异有统计学意义，小关节间隙间距男性为0.7～1.5 mm，女性为0.5～1.2 mm，各个节段参数均为男性明显大于女性。各节段参数自上而下逐渐增宽， C6～7节段最宽，男性为(1.288±0.274) mm，女性为(1.125±0.164) mm，见表2。

表2 各节段颈椎关节突关节间隙间距男、女比较mm

2.3 冠状面关节突关节左右径的测量结果

CFJ左右径男性为9.0～13.5 mm，女性为8.0～12.5 mm, 各节段参数随颈椎节段向下而逐渐增大，各个节段男、女左右径参数的差异有统计学意义，均为男性参数明显大于女性参数，其中C6-7左右径最大，男性为(12.348±1.076)mm，女性为 (11.536±1.137) mm，见表3。

表3 各节段颈椎关节突关节左右径男、女比较mm

3 讨论

本研究利用我院影像科三维螺旋CT对纳入标准的样本颈椎CT图像进行三维立体重建得到矢状面、横断面、冠状面后，通过我院PACS自带的测量工具进行参数测量并记录。考虑到颈椎的关节突关节从40 岁开始发生退行性改变，到60岁以后颈椎小关节的退行性改变是普遍存在的[11]。因此，本研究选取40岁以下样本，排除因年龄增长引起的退行性改变对关节突关节各参数测量的影响。此前对CFJ的观察和测量多局限于尸体标本解剖的研究，对颈椎关节突关节的影像学的研究较少，主要集中在X线和常规CT[12,13]，但X线图像是一维的，而常规颈椎CT检查只能提供横断位图像，如三维螺旋CT将扫描图像进行重建后在三维状态下充分显示颈椎关节突关节的形态。近年来，三维螺旋CT实现真正的容积数据采集，不仅保证扫描图像的质量，而且提高空间分辨率以及对扫描图像的后处理功能，可以将扫描的原始数据二次处理完成三维立体重建，获得更加精细的三维立体图像，不仅可以多角度、多平面显示骨骼系统及其周围结构的形态，而且可以立体、直观地再现其空间解剖关系，还可以利用PACS自带的测量功能更加方便的对颈椎关节突关节在矢状面、横断面、冠状面进行精细准确的解剖学测量，克服X线片和常规CT只能通过单一角度观察关节突关节的局限性，提高观测的准确性[14～16]。本研究对不同性别、不同节段，利用三维螺旋CT将扫描的原始图像进行三维立体重建后，按上述方法分别在三维平面上针对性地对关节突关节进行全面细致精确的观察和参数测量。通过测量全部颈椎节段CFJ三维参数能比较全面地反映颈椎关节突关节对颈椎整体稳定性及活动度的影响。

自1983年Denis[17]首次提出脊柱的“三柱理论学说”以来，很多学者已研究证实关节突关节是脊柱后柱的重要骨性结构[18,19]，对维持颈椎整体稳定性和正常生理活动有十分重要的意义[20，21]。颈椎关节突关节的上关节突的关节面朝上，偏向后方，枢椎的关节面近于水平，下关节突的关节面朝下，偏于前方，使其与前方椎体平面形成40°～45°夹角。此外，颈椎小关节的关节囊薄且比较松弛，可以滑动，加之颈椎横突间缺乏韧带固定，基于其特殊的解剖学关系，故颈椎的活动性较好，稳定性比较差，容易受到损伤。本研究结果显示横断面在C2～3、C3～4、C4～5、C5～6、C6～7各节段关节突关节间隙的间距自上而下逐渐增宽，其中C6～7节段间距最宽，各节段参数均为男性明显大于女性，男、女差异有统计学意义，此结果与 Yoganandan等[1]在尸体上的研究结果类似。在矢状面颈椎C2～3、C3～4、C4～5、C5～6、C6～7节段，关节突关节的上下径参数男、女间差异有统计学意义，所有参数均为男性明显大于女性；在冠状面关节突关节左右径的情况十分相似，关节突关节的左右径随着颈椎向下而依次增大，各节段左右径参数同样是男性明显于女性，男、女间差异有统计学意义，与黄袁迟等[22]的研究结果稍有差异。我们考虑这种差异可能与测量方法及测量平面选取方法不同有一定关系。我们认为不管是颈椎关节突关节形态的异常，还是颈椎关节突关节前后径、间隙间距以及左右径参数的异常都可能是影响颈椎整体稳定性及活动度的一个重要因素。

退变性改变是人体生长发育停止后随之出现的自然现象，无法避免，其中椎间盘是人体最先发生退行性改变的组织，其退行性改变可能会和颈椎小关节以及其周围韧带的退行性改变同时发生或相继出现。Stemper等[23]的研究表明，颈椎椎间盘退行性改变导致相应节段椎间隙高度减低，进而引起关节突关节承受的压力显著增加，造成颈椎小关节发生退行性改变，久而久之可引起“颈椎关节突关节痛”。另外，CFJ构成颈椎椎间孔的后壁，前方脊神经根相邻,关节突关节的退变性改变，可导致颈椎椎间孔狭窄，造成脊神经根受压，并产生一系列临床症状。本研究显示同一个体同一节段的左右2个关节突关节的形态和测量参数往往也存在差异，这种差异是否与颈椎关节突关节的退行性改变有关尚需进一步研究。

目前，解除退变性颈椎病变导致的神经根压迫症状最有效的是通过手术操作扩大椎间孔，最常用的2种方式：一种是将病变节段椎间孔后侧关节突关节界面间的间隙增大；另一种是恢复相对应的节段上下椎体间的高度[24]。以上2种方式多采取传统开放性手术，切口较大，组织破坏多，术中出血较多，术后恢复时间长。更为理想的方式是通过颈椎后路微创手术利用颈椎小关节界面撑开器水平纵向撑开颈椎关节突的关节间隙，直接的扩大椎间孔空间，使受压的神经根可以得到充分而有效的减压，最终缓解临床症状。微创手术方式较传统开放性手术的优势是手术切口小，对颈部组织破坏较少，术后恢复快，对术后颈椎稳定性影响较小。本研究通过对颈椎关节突关节三维参数的测量和分析，主要是希望为后期颈椎小关节界面撑开器的个性化制作提供详细可靠的数据资料，为以后颈椎后路微创手术治疗的成功提供保证。本研究仅测量正常人群的颈椎关节突关节数据，并不能代表病变人群数据，样本量并不是很多且均来自徐州地区，希望通过多中心、多地区、大样本的测量，同时与实体标本解剖学测量进行对照研究，增加测量参数的真实性及可靠性。