前路颈椎弓根钉板系统(anterior cervical pedicle screw plate system，ACPS)始于2004年，2008年予以报道^[1]。螺钉沿椎弓根轴(pedicle axis，PA)置入时钉道有效宽度(available trajectory width，ATW)最大，等于椎弓根外宽度(outer pedicle width，OPW)。颈椎弓根(cervical pedicle，CP)的OPW小，选用3.5 mm直径螺钉完全沿颈椎弓根轴(cervical pedicle axis，CPA)置入，CP壁亦有穿破风险。CPA与椎体正中线(midline of vertebral body，MVB)成角约45°，其与椎体前缘交点即ACPS的最佳进钉点(optimal entry point，OEP)多紧邻或在MVB对侧^[2]；ACPS沿CPA置钉多只能单侧固定^[1]。从生物力学角度讲，双侧ACPS固定对称施力更优，近年也逐渐出现了双侧ACPS相关实验^[3]及其临床应用^[4]。此时调整后的进钉点(adjusted entrance point，AEP)在MVB同侧，钉道外倾角(trajectory transverse angle，TTA)及ATW分别小于颈椎弓根外倾角(pedicle transverse angle，PTA)及OPW，且CP壁穿破率明显增加^[5]。此时ACPS置入是否安全？我们试图通过CT及MRI图像测量与分析给出答案。

收集2016年2月至2017年1月于海军总医院行颈椎CT检查且排除骨性畸形的50例男性的影像资料，年龄28~56(37.5±8.6)岁。其中38例同时行MRI检查，年龄30~56(38.8±7.4)岁。

CT扫描采用美国GE公司256排螺旋CT。患者仰卧位，身体长轴与检查床长轴一致，以层厚5 mm自上而下连续容积扫描下颈椎。扫描条件：管电压100~120 kV，管电流150~200 mA，扫描周期1.2 s。以0.625 mm间隔、内插法重建获得原始横断面数据。原始数据输入Advantage Workstation工作站观察：(1)若原始图像显示下颈椎横断面满意(两侧椎弓根对称显露)，以Dicom格式存盘；(2)骨性结构异常或扫描平面与椎体横断面不平行者，排除。

MRI扫描采用GE公司3.0 T磁共振成像仪。扫描时体位与CT扫描相同。矢状位T₁WI、T₂WI及横轴位T₂WI扫描，横轴位加扫椎弓根平面。T₂WI条件：重复时间(repetition time，TR)为2 600 ms，回波时间(echo time，TE)为96~100 ms，扫描野300 mm×300 mm。选定的图像以Dicom格式存盘。

用ImageViewer软件打开源图像，CT图像选择骨窗，窗位200~400 HU，窗宽2 000 HU(图 1)；MRI图像TE及TR扫描时已定，选定测量区域另存为JPG格式^[6]。

图 1 颈椎弓根参数测量 A: CT图像上自然参数测量. a：椎体正中线(MVB); b：最佳进钉点(OEP); c：椎弓根中轴线(CPA); d：椎弓根外宽度(OPW); e：椎弓根外倾角; f：OEP距MVB距离(DOM). B：CT图像上钉道调整后参数测量. a: MVB; b:调整后的进钉点(AEP); c:实际钉道长度; d:钉道有效宽度; e:钉道外倾角; f: AEP在颈椎弓根同侧距MVB水平距离. C：MRI图像上参数测量. a:脊髓-椎弓根距离; b:椎动脉-椎弓根距离; c:椎动脉直径

将JPG图像作为光栅图像在AutoCAD-2007打开，选择“绘图”菜单中“直线”选项，绘制需测量值的相应线段，利用“对齐标注”功能进行数据测量，精度0.1 mm。

长度测量：在CT图像上测量自然参数CPA、OEP至MVB水平距离(distance between optimal entry point and midline of vertebral body，DOM；在CP对侧为正值，同侧为负值)、OPW (图 1A)。钉道调整后测量实际钉道(actual screw trajectory，AST)长度、ATW(图 1B)，AEP在CP同侧距MVB水平距离(distance between adjusted entrance point and midline of vertebral body，DAM)为－2.5 mm(根据3.5 mm直径螺钉的螺帽半径为2.25~2.50 mm得出)。在MRI图像上测量椎动脉内界与CP外界间距离(distance between vertebral artery and cervical pedicle，DAP)、脊髓外缘与CP内界间距离(distance between spinal cord and cervical pedicle，DCP)、椎动脉直径(diameter of vertebral artery，DVA)，见图 1C。

角度测量：选用CT图像使用“角度标注”测量PTA、TTA，精度0.1°(图 1A、1B)。

采用SPSS 18.0软件进行数据处理，呈正态分布的计量资料以x±s表示。同序列左、右侧的同一测量值行配对t检验，若P>0.05时则合并。CPA与AST、OPW与ATW及PTA与TTA的比较采用配对t检验；不同序列间同一测量值行随机单位组设计资料的方差分析。检验水准(α)为0.05。

所有CT及MRI图像均符合要求。C_3~7同一序列的DOM、CPA、OPW、AST长度、ATW、PTA、TTA、DCP左、右侧测量结果进行配对t检验，P值分别为0.073~0.234、0.081~0.216、0.132~0.311、0.075~0.178、0.069~0.158、0.246~0.365、0.083~0.108、0.146~0.249，C_3~6同一序列的DAP和DVA左、右侧测量结果行配对t检验，P值分别为0.146~0.198和0.080~0.134，差异均无统计学意义，故将同序列同一参数的左、右侧测量值的数据予以合并进行后续分析。

C₃、C₄、C₅、C₆分别有20%、18%、17%、8%的OPW＜4.5 mm，70%、64%、38%及29%的ATW＜4.5 mm；C₇的OPW及ATW均>4.5 mm。DOM在C_3~5均为正值，在C₆有11%为负值，但绝对值均＜2.5 mm；在C₇均为负值，其中73%绝对值≥2.5 mm。同侧同一测量值行随机单位组设计资料的方差分析，C₇的DOM与C_3~6相比差异均有统计学意义(P均 < 0.05)；C_5~6的OPW大于C_3~4(P < 0.05)，C₇的OPW大于C_3~6(P < 0.05)。C₆的AST长度大于C_3~4(P < 0.05)，C₇的AST长度大于C_3~6(P < 0.05)；C_5~6的ATW大于C_3~4(P < 0.05)，C₇的ATW大于C_3~6(P < 0.05)。同序列CPA与AST长度、OPW与ATW分别行配对t检验，在C_3~6 CPA大于AST长度(P < 0.05)，OPW大于ATW(P < 0.05)；在C₇ OPW大于ATW(P < 0.05)，AST长度略大于CPA但差异无统计学意义(P > 0.05)。见表 1。

表 1 (Tab 1)

表 1 CT横断面长度测量结果 l/mm, n=50, x±s 颈椎序列 DOM OPW AST长度 ATW CPA C3 2.1±2.4 4.7±1.1 30.3±2.8 4.2±1.2□ 34.7±2.6▼ C4 2.5±3.1 4.8±1.2 30.8±3.5 4.3±1.1□ 35.3±2.8▼ C5 2.6±1.1 5.4±1.1*△ 31.1±3.0 5.0±1.3*△□ 35.2±2.8▼ C6 2.6±1.8 5.5±2.1*△ 32.0±3.5*△ 5.0±2.2*△□ 35.4±2.9▼ C7 -4.3±2.2*△▲▽ 7.1±1.9*△▲▽ 35.1±3.4*△▲▽ 6.9±2.6*△▲▽□ 34.4±2.7 DOM:最佳进钉点距椎体正中线水平距离；OPW：椎弓根外宽度；AST：实际钉道；ATW：钉道有效宽度；CPA：椎弓根轴线长度. *P < 0.05与C3比较; △P < 0.05与C4比较; ▲P < 0.05与C5比较; ▽P < 0.05与C6比较; ▼P < 0.05与同序列AST长度比较; □P < 0.05与同序列OPW比较

表 1 CT横断面长度测量结果

配对t检验示C_3~6的PTA大于TTA (P < 0.05)，C₇的PTA小于TTA (P < 0.05)，其中C₇有27%的PTA大于TTA。随机单位组设计资料的方差分析示C_5~6的PTA大于C_3~4(P < 0.05)，C₇的PTA小于C_3~6(P < 0.05)；C₇的TTA小于C_3~6(P < 0.05)。见表 2。

表 2 (Tab 2)

表 2 CT横断面角度测量结果 θ/(°), n=50, x±s 颈椎序列 PTA TTA C3 49.2±3.0 38.3±3.5▼ C4 49.6±2.2 37.6±3.7▼ C5 46.3±4.4*△ 38.6±3.6▼ C6 45.8±2.2*△ 37.6±3.3▼ C7 33.6±2.9*△▲▽ 35.3±3.5*△▲▽▼ PTA:椎弓根外倾角; TTA:钉道外倾角. *P < 0.05与C3比较; △P < 0.05与C4比较; ▲P < 0.05与C5比较; ▽P < 0.05与C6比较; ▼P < 0.05与同序列PTA比较

表 2 CT横断面角度测量结果

C₇横突孔不存在椎动脉，无DAP及DVA数据。在C_3~6 DAP最小为1.4 mm，在C_3~7 DCP最小为4.4 mm。随机单位组设计资料的方差分析示C₄及C₆的DAP大于C₃ (P < 0.05)，C_6~7的DCP小于C_3~5(P < 0.05)。见表 3。

表 3 (Tab 3)

表 3 MRI横断面长度测量结果 l/mm, n=38, x±s 颈椎序列 DAP DCP DVA C3 1.8±2.6 6.7±2.0 3.6±2.7 C4 2.0±2.1* 6.8±2.8 3.6±2.8 C5 1.9±2.5 6.5±2.9 3.7±3.0 C6 2.1±3.1* 5.3±3.1*△▲ 3.8±3.1 C7 5.1±2.9*△▲ DAP:椎动脉-椎弓根距离; DCP:脊髓-椎弓根距离; DVA:椎动脉直径. *P < 0.05与C3比较; △P < 0.05与C4比较; ▲P < 0.05与C5比较

表 3 MRI横断面长度测量结果

椎弓根钉固定时，如螺钉AST与PA重合，TTA=PTA，ATW=OPW，OPW充分利用，AST最佳。但临床实际应用中AST极少与PA完全重合，有时TTA=PTA，但AST与PA不重合，进针点不在OEP，此时ATW为AST距偏向侧椎弓根壁距离的2倍(图 2A)；有时AST与PA成角，TTA≠PTA；或两者同时出现(图 2B)；此时，ATW均小于OPW。在胸腰椎OPW大，即使ATW明显小于OPW，仍明显大于椎弓根螺钉直径，置入安全。

图 2 腰椎椎弓根钉内固定 A：实际钉道内移，钉道外倾角=颈椎弓根外倾角；B：实际钉道内移，钉道外倾角＜颈椎弓根外倾角. a：椎体正中线；b：颈椎弓根轴线；c：实际钉道；d：椎弓根外宽度；e：实际钉道距椎弓根内界距离；f：钉道有效宽度；g：椎弓根外倾角(PTA)；h：钉道外倾角(TTA)；i：PTA与TTA差值

ACPS主要使用3.5 mm直径螺钉，按OPW比螺钉直径大1 mm的标准，颈椎OPW至少为4.5 mm^[7]。本组C₃~C₆分别有20%、18%、17%及8%的CP不满足此要求。即使OPW≥4.5 mm，如AST与CPA有成角和(或)位移致ATW < 4.5 mm，CP仍可能穿破^{[1, 7]}(图 3)。

图 3 AST与CPA不重合致CP外壁穿破(OPW>4.5 mm，ATW < 4.5 mm) a：AST外移；b：TTA减小；c：CP外壁穿破. AST：实际钉道；CPA：椎弓根轴线长度；CP：颈椎弓根；OPW：椎弓根外宽度；ATW：钉道有效宽度

AST与CPA完全重合时CP都有穿破风险；双侧ACPS时AEP移至CP同侧，PTA与TTA形成夹角，使ATW < OPW。

我们在C₃~C₇选择DAM=－2.5 mm发现，C₇的OPW≥5.8 mm，ATW≥5.6 mm，OEP位于CP同侧，且DOM绝对值多>2.5 mm，故可行双侧ACPS，CP穿破概率小。而在C₃~C₆分别有70%、64%、38%及29%的ATW < 4.5 mm，一旦置入3.5 mm螺钉，CP穿破风险明显增加。这样双侧ACPS钉板系统还有应用前景吗？我们认为这需要从CP穿破是否会发生临床并发症考虑。

CP内邻脊髓、上下邻神经根、外邻VA，理论上CPS穿破CP上述结构可能损伤。但复习文献发现CP穿破后多无临床症状^{[1, 4, 8]}。遂有了CP非严重穿破和严重穿破的概念，前者CPS偏移 < 2 mm，后者> 2 mm，前者无临床症状^[9]。

Neo等^[10]报道13枚后路CPS偏外≥2 mm VA连续性完好；Abumi等^[11]报道10枚后路CPS偏外(含≥2 mm)，均无临床症状。分析原因可能是从颈椎MRI横断面见VA并未占满横突孔，DAP为1.4~4.3 mm：(1)如CPS偏外只占据DAP区，VA不受压；(2)VA呈圆柱状，当CPS进一步偏外但仍在VA轴心内侧，VA会被挤向外侧；DVA为3.0~5.4 mm，DVA/2+DVP≥ 2.9 mm，CPS在向外偏移2.9 mm内VA安全；(3)横突孔外界只是下部有骨性结构，中上部VA可向外躲避；(4)VA本身有承受压力，轻度受压未超出其承受阈值，可无症状^[8]。

CP内壁厚，但有时CPS也会穿破。Ugğr等^[12]报道21例CPS向内移位(含≥2 mm)，均无临床症状。分析可能原因：(1)硬膜囊与椎弓根内壁相贴，但颈脊髓未占满硬膜囊，DCP为4.4~8.9 mm，如果CPS内偏 < 4.4 mm，仅压迫或穿破硬膜囊，未触及脊髓；(2)脊髓本身逃逸机制；(3)CPS穿破硬膜囊后周径和硬膜囊紧贴，可无脑脊液漏出现；(4)颈神经根从脊髓发出平行向外贴CP上缘走行，CP内侧无神经根，不会受压(图 4)。

图 4 颈椎弓根非严重穿破 a：椎弓根外壁穿破，椎动脉未受压；b：椎弓根内壁穿破，脊髓未受压

因此，在C_3~6行双侧ACPS固定时选DAM=－2.5 mm，29%~70%的CP有穿破风险。但在上述偏移范围内可无临床症状。但CP侧壁穿破后，ACPS固定强度会否明显下降，有待进一步研究。

如有其他替代内固定方案，我们不推荐随意扩大在颈椎实施双侧ACPS。一旦决定，术前一定要仔细测量影像数据，明确个体ATW、DAP及DCP的具体数值，了解个体CP穿破的概率及容许偏移范围，由有丰富经验的医师实施操作以尽可能避免并发症的发生^[13]。

Zhang等^[4]设计的ACPS，钢板供ACPS通过的区域为槽状，容许AEP大范围调整。AEP可在CP对侧与OEP重合；也可在CP同侧，行双侧ACPS；如两侧OPW不一，AEP也可不必对称于MVB，可适当调整使两侧ATW相等(TTA不相等)，且均大于4.5 mm。实际也可对AEP做适当调整，不一定对称于MVB，仅一侧ATW满足要求，可在单侧经AEP行ACPS，而对侧置入椎体钉。在矢状面上AEP靠头端，在槽状结构尾端，有孔状结构供再植入椎体钉加固。

综上所述，CP细小，行双侧ACPS固定时由于ATW减小，CP壁穿破风险明显增加。CP外壁与椎动脉间、CP内壁与脊髓间存在空隙，且CP内侧无神经根通过，ACPS穿破CP后如与椎动脉或脊髓不接触，或仅轻度压迫VA可无临床症状；在适宜病例行双侧ACPS固定，发生无症状的CP穿破率会明显增加。