基于2D-3D配準(zhǔn)技術(shù)評(píng)估可調(diào)式頸托對(duì)椎間孔形態(tài)學(xué)參數(shù)的影響及其測(cè)試精度的研究.pdf

1、神經(jīng)根型頸椎病的主要病因是椎間孔狹窄壓迫脊神經(jīng)，其發(fā)病率約占各型頸椎病總數(shù)的50～60％，是臨床最常見(jiàn)的頸椎病[1，2]。造成椎間孔狹窄的原因常見(jiàn)于骨贅擠壓、急性外傷、小關(guān)節(jié)錯(cuò)位、慢性勞損及椎體異位等骨性和軟組織因素，導(dǎo)致椎間孔變小。從而出現(xiàn)神經(jīng)根受壓的炎癥反應(yīng)，包括水腫和粘連等，進(jìn)而引發(fā)一系列的臨床癥狀。其中，判斷椎間孔是否狹窄的一項(xiàng)重要指標(biāo)就是椎間孔面積的大小。很多頸椎病臨床治療及評(píng)價(jià)方法均與椎間孔面積變化有很大關(guān)聯(lián)。
　　頸

2、椎牽引技術(shù)作為治療神經(jīng)根型頸椎病的常用技術(shù)，是一種可控制的軸性牽引方法，該方法于1929年就已開(kāi)始用于臨床，是治療頸椎病的公認(rèn)方法之一，其療效確切。頸椎牽引技術(shù)是運(yùn)用機(jī)械手段牽拉頸椎，分離關(guān)節(jié)面，使周?chē)浗M織得到牽伸，使其發(fā)生相對(duì)伸長(zhǎng)，同時(shí)改變骨性結(jié)構(gòu)之間的角度等，其主要目的之一就是增大椎間孔面積，減少神經(jīng)根壓迫，從而達(dá)到相應(yīng)的治療效果。然而，對(duì)于不同牽引角度對(duì)椎間孔面積大小的影響，相關(guān)的報(bào)道和研究較少，主要原因是局限于頸椎角度模擬以及

3、測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確等，因而，無(wú)法得到確切的形態(tài)學(xué)參數(shù)。
　　對(duì)已知的三維結(jié)構(gòu)通過(guò)二維平面圖像進(jìn)行位置配準(zhǔn)，再現(xiàn)三維結(jié)構(gòu)的位置關(guān)系，簡(jiǎn)稱(chēng)2D/3D配準(zhǔn)技術(shù)。頸椎斜位X線(xiàn)片檢查價(jià)格便宜，操作簡(jiǎn)便，輻射量少，患者也比較容易接受，是目前臨床上最常用的檢查方法。但是，X線(xiàn)影像僅能顯示部分椎間孔，部分椎間孔無(wú)法顯示，且椎間孔周?chē)泄琴|(zhì)重疊現(xiàn)象，對(duì)頸椎間孔顯像較差，所測(cè)得的椎間孔形態(tài)學(xué)參數(shù)準(zhǔn)確度低。而三維CT檢查放射劑量大，而MR檢查存在檢查時(shí)間長(zhǎng)

4、，價(jià)格昂貴，病人依從性要求高，且存在一定的禁忌癥，同時(shí)CT、MRI檢查大多采用平臥位，受到體位的限制等不足。而本研究采用2D/3D配準(zhǔn)技術(shù)進(jìn)行測(cè)量，可以很好的避免上述不足，獲得不同位置的頸椎三維模型。葉強(qiáng)[3]等研究表明，2D/3D配準(zhǔn)技術(shù)可用于獲得椎間孔參數(shù)的精確數(shù)據(jù)，但并未對(duì)該方法的精度做進(jìn)一步研究。因此，本實(shí)驗(yàn)利用拍攝頸椎標(biāo)本的X線(xiàn)片，同時(shí)拍攝頸椎CT，根據(jù)CT數(shù)據(jù)獲得頸椎三維模型，通過(guò)2D/3D配準(zhǔn)技術(shù)將頸椎正側(cè)位X線(xiàn)平片還原至

5、攝片時(shí)頸椎的三維形態(tài)，進(jìn)一步探討基于2D/3D配準(zhǔn)技術(shù)測(cè)量離體標(biāo)本頸椎間孔形態(tài)學(xué)的精度。進(jìn)而以正常人為研究對(duì)象，利用可調(diào)式頸托調(diào)節(jié)不同頸椎牽引角度，準(zhǔn)確直觀的評(píng)價(jià)不同角度牽引對(duì)椎間孔形態(tài)學(xué)參數(shù)的影響，為神經(jīng)根性頸椎病的牽引治療提供科學(xué)依據(jù)，為頸椎牽引技術(shù)的改進(jìn)提供更多的理論依據(jù)。
　　目的:
　　本實(shí)驗(yàn)將驗(yàn)證基于2D/3D配準(zhǔn)技術(shù)測(cè)量離體頸椎標(biāo)本椎間孔形態(tài)學(xué)的參數(shù)，探討該方法測(cè)量的精準(zhǔn)度。同時(shí)，結(jié)合可調(diào)式頸托技術(shù)，探討不同角

6、度牽引對(duì)椎間孔形態(tài)學(xué)參數(shù)的影響。
　　方法:
　　1.收集16具頸椎防腐標(biāo)本，其中15具標(biāo)本為C2-C7椎體，1具標(biāo)本為C2-C6椎體，進(jìn)行CT掃描，通過(guò)三維重建獲得頸椎離體標(biāo)本的三維模型。改變標(biāo)本體位并固定，分別拍攝各具離體標(biāo)本正側(cè)位X線(xiàn)平片，應(yīng)用2D/3D配準(zhǔn)技術(shù)還原拍攝平片時(shí)頸椎的三維位置，并獲得相應(yīng)的三維模型，保持標(biāo)本的體位再進(jìn)行第二次CT掃描，重建獲得標(biāo)本的三維模型作為配準(zhǔn)前對(duì)照組。利用Rapidform XOR3

7、軟件測(cè)量配準(zhǔn)前與配準(zhǔn)后C2/3至C6/7雙側(cè)的椎間孔面積、前后徑和上下徑，兩組進(jìn)行比較，從而驗(yàn)證基于2D/3D配準(zhǔn)技術(shù)測(cè)量離體標(biāo)本頸椎間孔形態(tài)學(xué)的精度。
　　2.精度驗(yàn)證完成后，然后測(cè)量正常人不同頸椎牽引角度對(duì)椎間孔形態(tài)學(xué)參數(shù)的影響。首先，召集健康志愿者7人，進(jìn)行頸椎CT掃描，利用三維重建軟件Mimics將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行三維重建，獲得各節(jié)段三維模型(C2-C6)。同時(shí)，利用可調(diào)式頸托調(diào)整頸椎位置:中立位、后伸10°、前屈10°及前屈

8、20°，并拍攝X線(xiàn)，利用2D/3D配準(zhǔn)技術(shù)，準(zhǔn)確還原出頸椎在中立位、后伸10°、前屈10°及前屈20°時(shí)的三維模型?；诓煌恢玫娜S模型，分別測(cè)量C2/3至C5/6頸椎椎間孔面積、前后徑和上下徑，并進(jìn)行相關(guān)統(tǒng)計(jì)分析。
　　結(jié)果:
　　1.共測(cè)得椎間孔的面積、前后徑和上下徑各158個(gè)，其中，準(zhǔn)確度方面，椎間孔面積為96.77％、前后徑為94.35％、上下徑為96.14％。而精確度方面，椎間孔面積為(1.27±1.16)mm2

9、，前后徑為(0.30±0.27)mm，上下徑為(0.32±0.28)mm。椎間孔的面積、前后徑、上下徑配準(zhǔn)后與配準(zhǔn)前相比較，采用配對(duì)樣本t檢驗(yàn)，結(jié)果無(wú)顯著性差異(P＞0.05)。
　　2.共測(cè)得椎間孔的面積、前后徑和上下徑差值各224個(gè)，當(dāng)頸椎處于前屈20°時(shí)，所有頸椎節(jié)段的椎間孔面積、前后徑的差值及增長(zhǎng)率均大于其它牽引角度。采用單因素方差分析，前屈20°與中立位0°比較，差值及增長(zhǎng)率的P值均小于0.05，結(jié)果具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。而上

10、下徑方面，前屈20°時(shí)所有頸椎節(jié)段的差值均大于其它角度，而增長(zhǎng)率則無(wú)明顯差異。經(jīng)單因素方差分析，各牽引角度的差值及增長(zhǎng)率比較，P值均大于0.05，結(jié)果無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。
　　結(jié)論:
　　1.應(yīng)用2D/3D配準(zhǔn)技術(shù)測(cè)量頸椎間孔的形態(tài)學(xué)參數(shù)具有較高的準(zhǔn)確度和精確度。
　　2.應(yīng)用2D/3D配準(zhǔn)技術(shù)結(jié)合可調(diào)式頸托技術(shù)，能反映不同牽引角度對(duì)椎間孔形態(tài)學(xué)參數(shù)的影響。
　　3.前屈20°牽引可以更有效的增大頸椎椎間孔面積及前后徑