[发明专利]一种腰椎三维测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种腰椎的三维测量方法，具体涉及，基于CT扫描技术和三维重建技术对椎骨进行测量的方法。

背景技术

生物力学实验证明，只有螺钉沿椎弓根唯一的解剖长轴通道准确置入并达理想深度，才能保证钉棒系统的稳定性和理想的临床疗效，这个唯一性导致使手术的操作难度增大。为提高椎弓根螺钉置入的准确度，国内外学者对进钉位置、角度、深度进行了很多相关研究。

Panjabi等通过对椎弓根三维空间形态及内部结构的研究发现椎弓根在外部形态、长轴方向、内部结构方面均有很大的变异性。不同种族，不同个体，不同节段，甚至同一节段的不同侧别，均存在具有统计学意义的差异。其他研究人员的研究结果也显示椎弓根自身形态存在较大的变异性是置钉失误率大的最重要原因之一。因此，椎弓根螺钉置入手术前获取椎弓根三维解剖数据，即椎管前后径、椎弓根横径、长度、水平夹角，对提高椎弓根螺钉置入的准确性，减少椎弓根内固定手术并发症的发生率具有重要意义。

精密测量腰椎椎体及椎弓根峡部相关解剖结构参数对于提高脊柱手术技术极为重要[ROY-CAMILLE R，SAILLANT G，MAZEL C.Internal fixation of the lumbar spine with pedicle screw plating.Clinical Orthopaedics and Related Research，1986(203)：7-17]。从解剖学上讲，腰椎椎弓根呈类椭圆形且低位腰椎的椎弓根与矢状面有明显的倾斜角度[SUGISAKI K，AN H-s，ESPINOZA O A，et al.In vivo three-dimensional morphometric analysis of the lumbar pedicle isthmus.Spine，2009，34(24)：2599-2604]。

然而，实体解剖测量的方法繁多，结果相对准确，它的缺点是比较繁琐，而且需要尸体标本，成本较高，不方便临床工作[ISLAM C，M B，SAKUL B.Clinical importance of the minimal cancellous diameter of lower thoracic and lumbar vertebral pedicles.Clinical Anatomy(New York，N.Y.)，1996，9(3)：151-154]。X线测量存在较大的放大率，测量结果往往大于实际数值，加大了椎管狭窄症的诊断范围[ZINDRICK M R，WILTSE L L， DOORNIK A，et al.Analysis of the morphometric characteristics of the thoracic and lumbar pedicles.Spine，1987，12(2)：160-166]。CT测量操作简单、图像直观、便于测量和诊断而且CT放大率极小，所以能够得出腰椎椎管相对准确的数值[NOJIRIK，MATSUMOTOM，CHIBAK，et al.Comparative assessment of pedicle morphology of the lumbar spine in various degenerative diseases.Surgical and Radiologic Anatomy：SRA，2005，27(4)：317-321]。不过，CT断层图像上的测量实质上还是属于二维平面测量，往往我们在研究过程中需要测量的长度或角度并不在同一水平面上，因而此种测量方法受到很多局限和制约。

三维重建的脊椎模型中，根据立体几何相关原理，可以通过两个空间平面定义一条线，再通过两条相交线定义一个点，或者用鼠标直接拾取三维坐标点等方法来定义解剖特征点，并测量空间两点间的直线距离及其在另一基准平面上的投影长度，此外，还可以很方便的测量空间线线成角和线面成角等，由此可见，三维重建测量与其他测量工具相比在精度方面有明显的优势。但由于人体脊椎骨骼是一个复杂而多变的特殊结构，三维重建模型同样很难确切的依据某些解剖特征点来量化和制定测量规范，因此，对于复杂且目前无法用数学函数度量的人体骨骼三维图像的测量，仍然是三维测量中的一个热点和难点。

通过对脊椎三维重建模型的测量，可以为脊柱和脊椎的相关外科医学研究和手术模拟提供科学依据和参考数据，从而为脊柱和脊椎的定量描述奠定基础。

发明内容