劉新峰, 王榮品, 錢寧, 曾憲春, 王玉權(quán), 吳曙光*

(1.貴州省人民醫(yī)院放射科，貴陽550002；2.貴陽中醫(yī)學(xué)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物研究所，貴陽550002)

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多層螺旋計(jì)算機(jī)斷層掃描測(cè)量成年貴州小型豬腰椎正常數(shù)據(jù)

劉新峰1, 王榮品1, 錢寧2, 曾憲春1, 王玉權(quán)1, 吳曙光2*

(1.貴州省人民醫(yī)院放射科，貴陽550002；2.貴陽中醫(yī)學(xué)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物研究所，貴陽550002)

目的 通過測(cè)量成年貴州小型豬腰椎椎體及附件各種徑線值，建立貴州小型豬腰椎正常數(shù)據(jù)。方法選取健康成年貴州小型豬10頭(雄性5頭，雌性5頭)，采用西門子雙源計(jì)算機(jī)斷層掃描儀(CT)對(duì)其進(jìn)行薄層軸位掃描，經(jīng)Aquarius iNtuition 4.4進(jìn)行圖像重建，在橫斷位椎體正中層面測(cè)量椎體、椎管橫徑及縱徑，椎弓根的寬度及骨性通道，在矢狀位測(cè)量椎體、椎弓根高度，并對(duì)椎弓根寬度、椎弓根骨性通道與體質(zhì)量做相關(guān)性分析。結(jié)果 腰1～腰5椎體、椎管橫徑逐漸變大，而椎體、椎管縱徑及椎弓根寬度、高度變化不明顯，腰3椎弓根寬度及高度均最大，分別為9.81 mm±0.65 mm，17.77 mm±0.46 mm。椎弓根寬度與體質(zhì)量均呈顯著正相關(guān)(rL1=0.96，rL2=0.97，rL3=0.86，rL4=0.73，rL5=0.85；P<0.05)。椎弓根骨性通道也與小型豬體質(zhì)量均呈顯著正相關(guān)(rL1=0.97，rL2=0.90，rL3=0.89，rL4=0.52，rL5=0.65；P<0.05)。結(jié)論 多層螺旋CT及其后處理軟件可以準(zhǔn)確測(cè)量貴州小型豬腰椎及附件影像資料，為建立小型豬腰椎病理模型提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

貴州小型豬；腰椎；計(jì)算機(jī)斷層掃描

小型豬與人的基因純和度達(dá)95%，在解剖、組織學(xué)及生理方面與人類十分相似(張賀等，2012)。因此，相對(duì)于其他實(shí)驗(yàn)動(dòng)物(小鼠、兔等)，小型豬在基礎(chǔ)研究中充當(dāng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ透邇?yōu)勢(shì)。我國具有豐富的小型豬資源，如巴馬小型豬、五指山小型豬及貴州小型豬等。貴州小型豬由貴陽中醫(yī)學(xué)院經(jīng)30余年早熟化、小型化選育培育，具有體型小、耐受性強(qiáng)、性情溫順、成熟早、遺傳穩(wěn)定、易飼養(yǎng)等特點(diǎn)，且在解剖、生理方面與人相似，被公認(rèn)為是重要的實(shí)驗(yàn)用小型豬品種之一。經(jīng)過30多年實(shí)驗(yàn)研究積累了一定解剖、生理及生化方面的資料，但缺乏其正常腰椎的椎體影像資料。本研究旨在對(duì)健康成年貴州小型豬進(jìn)行雙源計(jì)算機(jī)斷層掃描(computed tomography, CT)及腰椎數(shù)據(jù)測(cè)量，豐富腰椎椎體解剖參數(shù)，為建立實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ吞峁﹨⒖肌?/p>

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及實(shí)驗(yàn)儀器

健康成年貴州小型豬10頭(雄性5頭，雌性5頭)，由貴陽中醫(yī)學(xué)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物研究所提供，12～16月齡，體質(zhì)量17.05～30.8 kg，排除脊柱畸形、脊柱腫瘤等影響測(cè)量結(jié)果的疾病(鄭欣等,2012)。全價(jià)顆粒飼料喂養(yǎng)(吳曙光等,2013)，飼養(yǎng)環(huán)境按國家標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物環(huán)境及設(shè)施執(zhí)行(劉云波等，2010)。實(shí)驗(yàn)儀器采用由貴州省人民醫(yī)院放射科提供的西門子雙源CT(Siemens SOMATOM Definition)。研究方案經(jīng)貴陽中醫(yī)學(xué)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

掃描前15～20 min對(duì)實(shí)驗(yàn)豬進(jìn)行肌注復(fù)合麻醉(劑量：3%戊巴比妥鈉0.55 mL·kg-1，速眠新Ⅱ0.11 mL·kg-1)。麻醉起效后將實(shí)驗(yàn)豬放于特制實(shí)驗(yàn)用具后再固定在CT掃描床上進(jìn)行掃描。掃描參數(shù)：管電流148 mAs，管電壓100 kV，旋轉(zhuǎn)時(shí)間0.33 s，重建間隔1.5 mm，層厚2 mm，掃描螺距0.5，探測(cè)器準(zhǔn)直器32×0.6 mm，卷積函數(shù)10f。

1.3 數(shù)據(jù)處理

掃描結(jié)束后將原始圖像傳輸?shù)紸quarius iNtuition 4.4中進(jìn)行腰椎三維重建及數(shù)據(jù)測(cè)量。采用多平面重組及容積再現(xiàn)在腰椎椎體橫斷位正中層面測(cè)量椎體橫徑、椎體縱徑和椎弓根寬度(圖1)、椎弓根骨性通道(即椎弓根置釘通道，測(cè)量經(jīng)椎弓根后緣中點(diǎn)達(dá)椎體前1/3距離)(胡海剛，譚倫，2014)、椎管橫徑及縱徑(圖2)，在矢狀位重建圖像上測(cè)量椎體高度、椎弓根高度(圖3)。以上數(shù)據(jù)均測(cè)量2次取平均值。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 13.0對(duì)椎體橫徑、椎體縱徑、椎弓根骨性通道、椎弓根寬度、椎管橫徑及縱徑、椎體高度、椎弓根寬度計(jì)算平均值及標(biāo)準(zhǔn)差，并就椎弓根寬度、椎弓根骨性通道與小型豬體質(zhì)量做相關(guān)性分析。P<0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

圖1 成年貴州小型豬椎體軸位正中層面

1.椎體橫徑測(cè)量徑線, 2.椎體縱徑測(cè)量徑線, 3.椎弓根寬度測(cè)量徑線。

1.Measurement line of the transverse diameter of vertebral body, 2.Measurement line of longitudinal diameter of vertebral body, 3.Measurement line of the width of pedicle.

圖2 成年貴州小型豬椎體軸位正中層面

4.椎管橫徑測(cè)量徑線, 5.椎管縱徑測(cè)量徑線, 6.椎弓根骨性通道測(cè)量徑線。

4.Measurement line of the transverse diameter of spinal canal, 5.Measurement line of the longitudinal diameter of spinal canal, 6.Measurement line of the osseous channel of pedicle.

2 結(jié)果

2.1 貴州小型豬腰椎形態(tài)、結(jié)構(gòu)

貴州小型豬腰椎計(jì)數(shù)為5個(gè)，與人一致。雙源CT儀可以清晰顯示椎體、椎弓根、椎管、棘突等及周圍肌肉組織。椎體粗壯，椎管腰1～腰3基本呈圓形，以腰3最接近圓形，腰4～腰5椎管呈橢圓形，椎弓根腰3寬度最寬，棘突均較短。雙源CT可以重建出完整椎體輪廓及清楚顯示腰椎曲度(圖4，圖5)。

2.2 貴州小型豬腰椎數(shù)據(jù)

貴州小型豬腰椎各種徑線數(shù)據(jù)見表1，數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。腰椎自腰1～腰5椎體橫徑、椎管橫徑逐漸變大，而椎體縱徑、椎管縱徑變化不明顯，分別為12 mm、11 mm左右；椎弓根寬度、高度均變化不大，腰3椎弓根寬度及高度均最大，分別為9.81 mm±0.65 mm、17.77 mm±0.46 mm，椎弓根骨性通道以腰3～腰4最長。椎弓根寬度與體質(zhì)量均呈顯著正相關(guān)(rL1=0.96，rL2=0.97，rL3=0.86，rL4=0.73，rL5=0.85；P<0.05)。椎弓根骨性通道與體質(zhì)量均呈顯著正相關(guān)(rL1=0.97，rL2=0.90，rL3=0.89，rL4=0.52，rL5=0.65;P<0.05)。

圖3 成年貴州小型豬椎體矢狀位正中層面

7.椎體高度測(cè)量徑線, 8.椎弓根高度測(cè)量徑線。

7.Measurement line of the height of vertebral body, 8.Measurement line of the height of pedicle.

圖4 成年貴州小型豬腰椎曲度圖

Fig.4 Lumbar curvature figure of adult Guizhou miniature pig

圖5 成年貴州小型豬骨骼三維重建圖

表1 成年貴州小型豬腰椎形態(tài)學(xué)參數(shù)(平均值±標(biāo)準(zhǔn)差, 單位： mm)

3 討論

腰椎主要功能是維持脊柱的穩(wěn)定，保持身體靈活性，并將重力傳至下肢。脊柱畸形、腰椎椎管狹窄、椎體滑脫、外傷引起腰椎骨折等疾病的發(fā)病率較高，這些疾病大多需要采用手術(shù)治療，手術(shù)成功的關(guān)鍵是螺釘?shù)臏?zhǔn)確植入。隨著影像設(shè)備的發(fā)展和內(nèi)固定器材的改進(jìn)，腰椎各種新興手術(shù)近年來開展越來越多。如在CT引導(dǎo)下對(duì)椎弓根骨折行傷椎置釘術(shù)(胡海剛，譚倫，2014)、導(dǎo)航導(dǎo)板椎弓根螺釘置入技術(shù)(張強(qiáng)等，2013)、經(jīng)椎間孔腰椎椎間融合術(shù)(顏文濤等，2013)等。然而，要順利做好腰椎手術(shù)，骨科醫(yī)生尤其是醫(yī)學(xué)生更需要在動(dòng)物模型上進(jìn)行各種術(shù)式練習(xí)，才能保證手術(shù)在人體中得以安全順利實(shí)施。因此準(zhǔn)確掌握椎弓根及椎體解剖、進(jìn)針角度及深度是螺釘植入成功的關(guān)鍵。

目前，利用影像設(shè)備對(duì)小型豬的研究已有一些報(bào)道。陳吳興等(2009)利用螺旋CT對(duì)離體豬肺掃描，后解剖豬肺并與前者對(duì)比，研究表明CT圖像可以很好地識(shí)別5～6級(jí)豬肺的動(dòng)靜脈，相應(yīng)的測(cè)量血管徑值與解剖測(cè)量值也無差異。蘇雪娟等(2010)采用CT仿真內(nèi)窺鏡技術(shù)對(duì)小型豬空腸占位模型研究也取得了良好的效果。王玉瑋等(2003)對(duì)小型豬顳下關(guān)節(jié)解剖斷面與核磁共振影像對(duì)比指出，其解剖學(xué)結(jié)構(gòu)形態(tài)具有較好的一致性。本課題組在之前的研究中應(yīng)用CT已準(zhǔn)確測(cè)量貴州小型豬的腎臟數(shù)據(jù)(劉新峰等，2013)。為豐富貴州小型豬數(shù)據(jù)資料，更好地為腰椎各種手術(shù)開展動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，我們采用雙源CT對(duì)貴州小型豬進(jìn)行掃描，研究小型豬腰椎形態(tài)、曲度，測(cè)量腰椎各種徑線數(shù)據(jù)，為腰椎病變手術(shù)模型建立提供重要依據(jù)。

雙源CT具有薄層容積掃描、采集速度快、圖像質(zhì)量高、圖像重建方法多等優(yōu)勢(shì)，在Aquarius iNtuition 4.4中進(jìn)行多平面重組，易于對(duì)臟器各種徑線進(jìn)行測(cè)量，清晰顯示與周圍組織關(guān)系，對(duì)骨骼的顯示具有極好的分辨率，可清楚顯示腰椎椎體及附件形態(tài)、結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)確測(cè)量椎體及附件各種徑線，是活體腰椎形態(tài)學(xué)檢查的最佳方法。本組研究表明，小型豬腰椎形態(tài)、解剖結(jié)構(gòu)與人體腰椎非常相似，計(jì)數(shù)為5個(gè)。腰椎由前方的椎體及后方的附件組成。椎板內(nèi)緣呈弓形，椎弓與椎體后緣圍成椎孔，椎管由椎體后緣、椎弓根、椎板及棘突圍成，內(nèi)有脊髓及神經(jīng)通過。貴州小型豬腰椎自腰1～腰5椎體橫徑逐漸變大，腰3椎弓根高度及寬度最大，腰3～腰4椎弓根骨性通道最長。貴州小型豬的腰椎椎弓根高度均大于其寬度，這與人體椎弓根形態(tài)具有高度一致性，因此，貴州小型豬是腰椎病理動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷淖罴堰x擇。

椎弓根被稱之為“力核”，是連接椎體與附件最強(qiáng)點(diǎn)，也是維持脊柱穩(wěn)定的關(guān)鍵。如果螺釘植入的角度和深度不當(dāng)，可能會(huì)導(dǎo)致脊髓或神經(jīng)損傷的嚴(yán)重后果；如果螺釘直徑偏小，會(huì)對(duì)椎體穩(wěn)定把持不足；螺釘直徑偏大，會(huì)導(dǎo)致椎弓根內(nèi)壁膨脹內(nèi)移；進(jìn)針方向的選擇不對(duì)，也會(huì)影響螺釘?shù)陌殉至?，甚至引起并發(fā)癥。本研究對(duì)椎體及椎管橫徑、椎管縱徑、椎弓根高度及寬度進(jìn)行了測(cè)量，為腰椎內(nèi)固定的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭新葆數(shù)倪x擇、進(jìn)針方向及深度提供了客觀依據(jù)，對(duì)防止螺釘偏移、誤傷脊髓或神經(jīng)有重要意義，因而對(duì)提高治療腰椎疾病新技術(shù)的成功率具有重要意義。本研究發(fā)現(xiàn)，貴州小型豬椎弓根寬度、椎弓根骨性通道均與體質(zhì)量呈顯著正相關(guān)，說明貴州小型豬生長越快，椎弓根寬度越寬，椎弓根骨性通道越長。因此，采用成年貴州小型豬建立實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，成功幾率?huì)越大。

本研究不足之處是貴州小型豬CT圖像的數(shù)據(jù)測(cè)量未與尸體解剖進(jìn)行對(duì)照，但是大量研究已表明螺旋CT在活體圖像上測(cè)量的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性是可靠的(王玉瑋等,2003；陳吳興等2009；鄭欣等，2012；胡海剛，譚倫，2014)，且所得數(shù)據(jù)可以重復(fù)利用，避免了資源的浪費(fèi)?？傊?，多層螺旋CT可清晰顯示貴州小型豬腰椎形態(tài)、結(jié)構(gòu)及其與周圍組織結(jié)構(gòu)的關(guān)系，準(zhǔn)確測(cè)量椎體及附件各種徑線值，為腰椎各種手術(shù)模型的建立提供了基礎(chǔ)支持。

陳吳興, 紀(jì)建松, 趙中偉, 等. 2009. 豬肺動(dòng)、靜脈的螺旋CT觀察及應(yīng)用解剖[J]. 解剖學(xué)雜志, 32(2): 243-245.

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劉新峰, 王榮品, 錢寧， 等. 2013. 多層螺旋CT測(cè)量成年貴州小型豬活體腎參考數(shù)據(jù)[J]. 中國實(shí)驗(yàn)動(dòng)物學(xué)報(bào), 15(5): 697-698.

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Lumbar Spine Data of Adult Guizhou Miniature Pigs Measured by Multislice Spiral Computed Tomographyinvivo

LIU Xinfeng1, WANG Rongpin1, QIAN Ning2, ZENG Xianchun1, WANG Yuquan1, WU Shuguang2*

(1.Department of Radiology, Guizhou Provincial People’s Hospital, Guiyang 550002, China;2.Institute of Laboratory Animals，Guiyang College of Traditional Chinese Medicine, Guiyang 550002, China)

Objective To establish normal data of lumbar spine of adult Guizhou miniature pig.Methods Ten healthy adult Guizhou miniature pigs (5 males, 5 females) were tested by measuring the diameters of the lumbar spine in this study.The miniature pigs were scanned by SIEMENS dual source computed tomography (CT) scanner, and the raw data were conducted for multiplanar reconstruction using Aquarius iNtuition 4.4.The transverse and longitudinal diameters of vertebral body and spinal canal, the widths of pedicle and osseous channel were measured at the median transverse plane of the vertebral bodies.The heights of vertebral body and pedicle were measured at the maximum sagittal section.The correlations between the width of the pedicle, osseous channel and the weight of miniature pig were analyzed.Results From lumbar 1 to 5, the transverse diameter of vertebral body and spinal canal increased gradually.No significant difference was found in the longitudinal diameter, spinal canal, width and height of vertebral body.The widest (9.81 mm±0.65 mm) and highest (17.77 mm±0.46 mm) pedicle was lumbar 3.A positively significant correlation was found between the width of pedicle and the weight of miniature pig (rL1=0.96,rL2=0.97,rL3=0.86,rL4=0.73,rL5=0.85；P<0.05), as well as between the osseous channel and the weight of miniature pig (rL1=0.97,rL2=0.90,rL3=0.89,rL4=0.52,rL5=0.65；P<0.05).Conclusions Multislice spiral CT and its post-processing software can accurately measure various data of the lumbar spine of Guizhou miniature piginvivo, and therefore provide normal reference for setting up lumbar pathological model.

Guizhou miniature pig; lumbar spine; computed tomography

2015-11-02 接受日期：2016-01-30

貴州省科技計(jì)劃項(xiàng)目(黔科合中藥字[P2012]LKZ7001號(hào)，黔科合SY字[2011]3057號(hào))

劉新峰(1983—), 男, 碩士, 住院醫(yī)師, E-mail：379771752@qq.com

*通信作者Corresponding author, E-mail：wxsg126@126.com

10.11984/j.issn.1000-7083.20150344

Q959.8

A

1000-7083(2016)03-0431-04