Experimentelle und therapeutische Medizin

Einführung

Beim Absenken des Kopfes wölbt sich der Dornfortsatz (SP) des siebten Halswirbels (C7) des Menschen bis zur Haut vor und bildet eine deutliche Vorwölbung auf der Rückseite des Halses. Der C7 ist in der Regel durch einen langen, keulenförmigen und unverzweigten SP(1-3) gekennzeichnet, der als vertebra prominens(4) bezeichnet wird. Der C7 stellt das untere Ende der Halswirbelsäule dar und verbindet sich mit dem oberen Ende der Brustwirbelsäule, T1, um die zervikothorakale Verbindung zu bilden, die auch als C7-T1 bezeichnet wird. C7 markiert somit den Übergang vom dynamischen zervikalen Segment zum relativ unflexiblen thorakalen Segment der Wirbelsäule (1) und ist zudem der Punkt, an dem die zervikale Lordose in eine thorakale Kyphose umschlägt, was C7 anatomisch einzigartig macht (5). Von allen Verletzungen der Halswirbelsäule treten 9 % im C7-Segment auf, und die Morphologie von C7, die interregionale, interethnische und individuelle Variationen aufweist, kann chirurgische Ansätze beeinflussen (6). Daher ist die Morphologie des C7-Segments in der klinischen Praxis von großem Interesse (1).

Darüber hinaus ist das C7-SP von entscheidender Bedeutung für klinische Untersuchungen, diagnostische und therapeutische Eingriffe und verschiedene Arten von Operationen im Halsbereich. So wird der C7-SP beispielsweise von Anästhesisten als Referenzpunkt für die Bestimmung der Einführungsebene von Epiduralkathetern verwendet, und für die zervikale interlaminäre epidurale Steroidinjektion wird eine Eintrittsebene von C7-T1 empfohlen(7). Darüber hinaus sollte der SP aufgrund der komplexen Befestigung der Nackenmuskeln am Dornfortsatz erhalten bleiben, um das Auftreten von postoperativem Achsenschmerz zu verringern (8). Die Entscheidungen des Arztes hinsichtlich der chirurgischen Behandlung werden größtenteils von den anatomischen Merkmalen des C7-SP beeinflusst. So verlassen sich Chirurgen bei Operationen an der hinteren Halswirbelsäule häufig auf die Morphologie des C7-SP, wenn die Operation nur den unteren Halswirbelbereich betrifft. Wenn der Patient jedoch einen bifiden C7-SP hat, kann dies die Chirurgen in die Irre führen, was zu unerwünschten Ergebnissen führen kann(2). Darüber hinaus ist es aufgrund der interindividuellen Abweichung des C7-SP schwierig, geeignete Ansätze für das Einbringen der Schrauben bei einer posterioren Fixation des Halses zu finden. In einigen Studien wurde betont, dass eine neue Pedikelschraube auf der Grundlage der dreidimensionalen (3D) Rekonstruktion sowie der Individualisierung eingebracht werden sollte(9). Obwohl zahlreiche Studien die Strukturen der C7-SP untersucht haben, konzentrierten sich die meisten von ihnen auf die Abmessungen und Winkelungen des Pedikels, den bifidalen Zustand und die genauen Möglichkeiten zur Lokalisierung von C7 (10-13).

Die detaillierten anatomischen Merkmale der C7-SP sind jedoch noch nicht geklärt. In der vorliegenden Studie wurden die anatomischen Merkmale des C7-SP anhand einer 3D-Computertomographie (CT)-Rekonstruktion vorläufig vermessen, einem bildgebenden Instrument, das in einer Vielzahl von Anwendungen für die Wirbelsäulenchirurgie validiert wurde (14). Ziel der vorliegenden Studie war es, die anatomischen Merkmale von C7-SP zu erforschen, die die Diagnose und Behandlung von Erkrankungen der Halswirbelsäule erleichtern können.

Patienten und Methoden

Probanden

Insgesamt 245 Probanden wurden von Januar 2016 bis August 2017 am Affiliated Traditional Chinese MedicineHospital of Southwest Medical University (Luzhou, China) aufgenommen. Vor Beginn der Studie wurde die Zustimmung der Ethikkommission des angeschlossenen Krankenhauses für Traditionelle Chinesische Medizin der Southwest Medical University eingeholt, die aufgrund des retrospektiven Charakters auf eine informierte Zustimmung verzichtete. Die CT-Daten des C7 wurden in der Radiologieabteilung des angeschlossenen Krankenhauses für Traditionelle Chinesische Medizin der Southwest Medical University erhoben. Alle Patienten waren Han-Chinesen und zum Zeitpunkt der CT-Untersuchung >18 Jahre alt. Die meisten Patienten wurden einer Gesundheitsuntersuchung unterzogen, die übrigen einer speziellen Wirbelsäulenuntersuchung, da sie vor der Einstellung gestürzt waren oder unfallbedingte Stöße erlitten hatten, die sich nachteilig auf die Wirbelsäule auswirken können. Personen mit angeborenen Wirbelsäulenfehlbildungen, Wirbelsäulenpathologie (einschließlich Spondylolisthesis, Retrolisthesis oder Bandscheibenkollaps), Wirbelsäulenvariationen und Personen, die an der Wirbelsäule operiert worden waren, wurden ausgeschlossen.

3D-Rekonstruktions-CT

Ein Spiral-CT-Scanner (Somatom Emotion; Siemens AG, München, Deutschland) wurde mit folgenden Scanbedingungen verwendet: Spannung, 130 kV; Stromstärke, 180 mA; Dicke, 0,75 mm; und Matrixgröße, 512×512. Darüber hinaus wurde bei der Untersuchung die CARE Dose 4D-Technik verwendet. Alle Patienten wurden während des Scannens in Rückenlage gelagert. Die 3D-Bilder wurden auf dem Picture Archiving Communication System (PACS Version 4.0; DJ HealthUnion Systems Corporation, Shanghai, China) gespeichert. Dabei handelt es sich um ein System zur Aufzeichnung und Speicherung von Röntgenbildern, das die Speicherung einer großen Anzahl von Bildern und den Zugriff von jeder vernetzten Station aus ermöglicht. Zusätzlich zu diesen Speichermöglichkeiten enthielt das PACS auch ein empfindliches Messgerät. Nach der 3D-Rekonstruktion wurde das C7 individuell analysiert. Vor der Messung wurden typische C7-Bilder aufgenommen, indem die Position und Größe angepasst, der Kontrast erhöht und andere Bildeinstellungen am CT-Arbeitsplatz vorgenommen wurden.

Messung der C7-SP-Parameter

Alle Messungen wurden von drei Radiologen durchgeführt, die seit >5 Jahren in der Radiologieabteilung des angeschlossenen Krankenhauses für traditionelle chinesische Medizin der Southwest Medical University in der CT tätig waren. Die lateralen, superioren und posterioren Aspekte der C7-Bilder wurden separat im PACS gespeichert. Vor der Messung wurde das C7 in verschiedenen Ebenen für jeden Parameter platziert. Der Mindestabstand betrug 0,01 cm und der Mindestwinkel 1°. Der Abstand zwischen den Rändern des linken bzw. rechten Querfortsatzes und der Spitze des SP im oberen Aspekt (DLTS bzw. DRTS) sowie der Abstand zwischen der Spitze des C7-SP und dem medialen Punkt des hinteren Wirbelkanals im seitlichen Aspekt, die so genannte Länge des SP (LSP), wurden bestimmt. Der Winkel der SP-Abweichung (∠α) wurde als der Winkel zwischen der Längsachse der SP und der Medianlinie des Wirbels in der Superioraspekt gemessen. ∠β wurde definiert als der Winkel zwischen der langen Achse des SP und der Linie, die die Spitzen der bilateralen Querfortsätze kreuzt. ∠γ wurde gemessen als der Winkel zwischen der vertikalen Achse und der langen Achse des SP im lateralen Aspekt. Alle vorgenannten Messungen sind in Abb. 1 dargestellt. Alle Probanden der vorliegenden Studie wurden nach der Abweichungsrichtung des C7-SP gruppiert: nach rechts abweichend (DR-Gruppe), nach links abweichend (DL-Gruppe) und keine Abweichung (ND-Gruppe) (Abb.2).

Statistische Analyse

Eine statistische Analyse wurde mit SPSS, Version 20.0 (IBM Corp., Armonk, NY, USA) durchgeführt. Die Anzahl der männlichen und weiblichen Tiere in jeder Gruppe wurde als Häufigkeit und Prozentsatz ausgedrückt und mit dem χ2-Test analysiert. Das Alter und die Parameter von C7 wurden als Mittelwert ± Standardabweichung ausgedrückt. Um die Normalverteilung zu bestimmen, wurden der Kolmogorov-Smirnov- und der Shapiro-Wilktest durchgeführt. Die einseitige Varianzanalyse diente dem Vergleich des Alters und der Parameter von C7 in den drei Gruppen, und der Student-Newman-Keuls-Test war der Post-Hoc-Test. P<0,05 wurde als Hinweis auf einen statistisch signifikanten Unterschied gewertet.

Ergebnisse

In der vorliegenden Studie wurden insgesamt 245 Probanden eingeschlossen, und die Zahl der Patienten in der DL-Gruppe betrug 94, darunter 43 Männer (17,55 %) und 51 Frauen (20,82 %), und das Durchschnittsalter betrug 47,23±12,78 Jahre (Spanne 21-80 Jahre). Die DR-Gruppe bestand aus 133 Patienten mit einem Durchschnittsalter von 47,95±14,27 Jahren (Spanne 19-89 Jahre), darunter 64 Männer (26,12 %) und 69 Frauen (28,16 %). Die ND-Gruppe umfasste 18 Personen, darunter 5 Männer (2,04 %) und 13 Frauen (5,31 %) mit einem Durchschnittsalter von 47,95±14,27 Jahren (Spanne 25-86 Jahre). Es wurde kein statistisch signifikanter Unterschied im Alter und im Verhältnis von Männern zu Frauen zwischen den drei Gruppen festgestellt (Tabelle I).

Ein statistisch signifikanter Unterschied in der DLTS zwischen der DL- und ND-Gruppe wurde beobachtet (4,69±0,53 vs. 4,41±0,54cm; P<0,05). Darüber hinaus unterschied sich das DRTS in der DR-Gruppe signifikant von dem der ND-Gruppe (4,72±0,47 vs. 4,44±0,45 cm; P<0,05). Verglichen mit der ND-Gruppe unterschied sich das ∠α in der DL- und DR-Gruppe signifikant (0 vs. 4,30±2,96 und -5,17±3,35°; P<0,05); außerdem unterschied sich das ∠α in der DL-Gruppe signifikant von dem der DR-Gruppe (P<0,05). Noch wichtiger ist, dass sich das ∠β signifikant zwischen der DL-, DR- und ND-Gruppe unterschied (93,09±3,39, 86,30±3,70 bzw. 89,72±2,02°; P<0,05). Die Unterschiede im LSP und ∠γ zwischen den drei Gruppen waren nicht signifikant (P>0,05; Tabelle II).

Diskussion

Die Genauigkeit bei der Identifizierung von C7 mittels manueller Palpation durch Kliniker ist aufgrund der interindividuellen Unterschiede in der Morphologie des C7-SP begrenzt (15-19).Während mehrere Studien die anatomischen Strukturen des C7-SP untersucht haben, konzentrieren sich die meisten von ihnen auf die Mechanismen von Krankheiten, die es betreffen (8,20,21). Der SP erstreckt sich vom hinteren Teil des Wirbelbogens bis zu den Verbindungspunkten für die Muskeln, die vom Nacken ausgehen, einschließlich der Trapezius- und Spinalis-Muskeln. Das Ende des Nackenbandes, das die Nackenmuskulatur stützt und das Os occipitale des Schädels mit dem C7-Wirbel verbindet, setzt an der Spitze des Dornfortsatzes an. Verschiedenen Studien zufolge spielt die Erhaltung des C7-SP eine entscheidende Rolle bei der Vorbeugung von Achsensymptomen (22-25). Dabei handelt es sich um eine Form von Schmerzen im Nacken- und Schulterbereich, die oft noch mehrere Jahre nach der Operation ein großes Problem darstellen, selbst bei Patienten mit ausgezeichneter neurologischer Genesung (26,27). Darüber hinaus führt der Schutz des C7-SP und der anatomischen Strukturen rund um die Halswirbelsäule, einschließlich der am Dornfortsatz befestigten Muskeln sowie der supraspinösen und interspinösen Bänder, zu besseren Ergebnissen in Bezug auf den Bewegungsumfang und die zervikalen Achsenschmerzen (28). Darüber hinaus wurde berichtet, dass angemessene Kenntnisse der Morphologie von C7 für den Wirbelsäulenchirurgen erforderlich sind, um bei Fixierungseingriffen an der posterioren Halswirbelsäule Schäden an den Wirbelarterien, dem Rückenmark oder den Nervenwurzeln zu vermeiden (29). Der Hals-Thorax-Übergang ist ein schwieriger anatomischer Übergang in der Chirurgie. Im Vergleich zu allen anderen Halswirbeln hat C7 relativ breitere Laminae, größere Pedikel, kleinere laterale Massen und einen langen, nicht bifiden Dornfortsatz. Diese Eigenschaften ermöglichen eine Vielzahl von chirurgischen Methoden, um eine posteriore starre Instrumentierung in Form verschiedener Schraubentypen anzubringen, einschließlich lateraler Masse, Pedikel, Transfacet und intralaminärer Schrauben (1).

In der vorliegenden Studie wurden alle Probanden nach dem Winkel der SP-Abweichung gruppiert. Verglichen mit derND -Gruppe war das ∠α der DL- und DR-Gruppen signifikant unterschiedlich. Dies deutet darauf hin, dass eine Abweichung des C7-SP vorliegt und dass es möglich ist, alle C7 vorläufig nach ihrem ∠α zu gruppieren. Da sich außerdem das Alter und das Verhältnis von Männern zu Frauen nicht signifikant zwischen den Gruppen unterschieden, wurde die Gruppierung nicht durch das Alter und das Verhältnis von Männern zu Frauen beeinflusst.

Nach der Gruppierung wurden keine signifikanten Unterschiede im ∠γ und LSP zwischen den drei Gruppen festgestellt (P>0,05). Zahlreiche andere Studien wurden zur Messung des LSP durchgeführt. Bazaldua etal (30) untersuchten die Morphometrie der Halswirbel C3-7 in einer Population aus dem Nordosten Mexikos und maßen den Abstand von der oberen Begrenzung bis zur Spitze des SP in der Sagittalebene, um einen Mittelwert von 29,12±5,86 mm zu ermitteln, der mit den Ergebnissen der vorliegenden Studie übereinstimmte. Andere Studien ergaben jedoch Werte von 22,19±2,02 und 22,78±2,03 mm (31,32), die kleiner waren als die Ergebnisse der vorliegenden Studie. Diese Abweichungen können auf unterschiedliche Messkriterien, interregionale oder ethnische Unterschiede und statistische Fehler zurückzuführen sein.

Außerdem war in der vorliegenden Studie der Unterschied in der DLTS zwischen der DL- und ND-Gruppe statistisch signifikant (4,69±0,53 vs. 4,41±0,54 cm; P<0,05). Auch bei der DRTS wurde ein statistisch signifikanter Unterschied zwischen der DR- und ND-Gruppe festgestellt (4,72±0,47 vs. 4,44±0,45 cm; P<0,05). Dies deutet darauf hin, dass die Orientierung, in die SP abweicht, einen größeren Abstand zwischen dem Querfortsatz und SP aufweist. Dies könnte auf die Rotation des Wirbelkörpers zurückzuführen sein. Um diese Fehler zu reduzieren, müssen strengere Messmethoden formuliert werden. Noch wichtiger ist, dass auch beim ∠β statistisch signifikante Unterschiede zwischen den drei Gruppen festgestellt wurden (P<0,05). Dieser Parameter spiegelt den Winkel zwischen dem Querfortsatz und dem SP wider und ist von entscheidender Bedeutung für Operationen, bei denen der posterolaterale Teil von C7 freigelegt werden muss. Darüber hinaus wurde berichtet, dass die effektivste Art der posterioren Fixierung am zervikothorakalen Übergang aufgrund der spezifischen Eigenschaften von C7 eine Pedikelschraubenfixierung ist (7, 33-36).Kajino et al. (37) untersuchten die chirurgische Anatomie für die Platzierung von Pedikelschrauben an der Halswirbelsäule. Sie bestätigten, dass der ideale posteriore Zugang für die Schraubeninsertion 2,5 mm medial zum lateralen Rand der Lateralmassen liegt, der korrekte Insertionswinkel ~45° beträgt und der kritische Wert für die Insertionstiefe bei 13-14 mm liegt. Lee et al. (38) untersuchten die anatomische Durchführbarkeit der posterioren zervikalen Pedikelschraubenplatzierung bei Kindern mit Hilfe der CT-Analyse und vertraten die Ansicht, dass die Möglichkeit einer subaxialen lateralen Masseschraubenfixierung mit einer besser angepassten Methode untersucht werden muss. In dieser Studie wurde vor der Messung für alle Ziele ein CT-Scan akzeptiert. Der Wert der CT bei der Erkennung von Wirbelsäulenfrakturen ist hinlänglich bekannt. Im Gegensatz zur herkömmlichen Röntgenanalyse liefert die CT detaillierte Bilder zahlreicher Gewebearten sowie der Knochen und Blutgefäße. Daher wird die CT in klinischen Bereichen wie der Krankheitsdiagnose und der anatomischen Analyse eingesetzt (39-41). Nach Angaben der Food and Drug Administration ist die CT ein schnelles Verfahren, das eine genaue Beurteilung von Knochen und den meisten Weichteilen ermöglicht. Mit den neuesten Geräten kann die Wirbelsäule in mehreren Ebenen dargestellt und 3D-Bilder können rekonstruiert werden. In der vorliegenden Studie wurden die Scan-Bilder in 3D-Modellen rekonstruiert.Im Vergleich zu herkömmlichen 2D-Bildern können 3D-Bilder in der Klinik mehr Vorteile bieten. Außerdem wurden diese CT-Bilder von Helical-CTs aufgenommen, die ausreichende Daten für die Erstellung von 3D-Bildern lieferten.

Die vorliegende Studie hatte gewisse Einschränkungen. Erstens wurden die Parameter des C7-SP mit dem PACS gemessen, wobei die Spitzen oder medialen Teile der Strukturen von drei Radiologen bestimmt wurden. Um genaue Ergebnisse zu erzielen, ist ein fortschrittlicheres Messinstrument erforderlich. Darüber hinaus wurden nur die C7-SP chinesischer Patienten aus dem Affiliated Traditional Chinese Medicine Hospital der Southwest Medical University untersucht, und Patienten im Alter von <18 Jahren wurden ausgeschlossen; weitere Studien können an anderen Krankenhäusern für andere Bevölkerungsgruppen/Ethnien und minderjährige Probanden durchgeführt werden. Darüber hinaus wurde in der vorliegenden Studie keine Kadaverstudie des C7-SP durchgeführt, was das Ziel einer zukünftigen Studie sein könnte.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass auf der Grundlage der 3D-CT mehrere Parameter des C7-SP präzise gemessen wurden. Es wurde festgestellt, dass es trotz des unterschiedlichen Alters und Geschlechts der Patienten möglich war, sie vorläufig nach der Abweichung des C7-SP zu gruppieren. Diese Ergebnisse können zukünftige Diagnosen und Behandlungen unterstützen und die Häufigkeit von Fehldiagnosen verringern. Abgesehen von der Abweichung des C7-SP ist noch zu klären, ob es einen Zusammenhang mit anderen Parametern gibt. Daher sind weitere Studien erforderlich, um den Zusammenhang zwischen dem C7-SP, den knöchernen Strukturen und den umgebenden Geweben zu untersuchen.

Danksagung

Keine Angabe.

Finanzierung

Diese Arbeit wurde vom Academician WorkstationConstruction Project of Luzhou (Luzhou, China; grant no.20180101).

Verfügbarkeit von Daten und Materialien

Die analysierten Datensätze, die während der Studie generiert wurden, sind auf Anfrage beim entsprechenden Autor erhältlich.

Beiträge der Autoren

Die Studie wurde von LZ konzipiert. Die Patienten wurden von ZL, HW, LR, FY, TG und SF rekrutiert. Die bildgebenden Messungen wurden von ZL, LR und FY durchgeführt. Die statistische Analyse wurde von LZ und HW durchgeführt. LZ, ZL, TG und SF verfassten das Manuskript.

Ethische Genehmigung und Einwilligung zur Teilnahme

Alle Verfahren wurden von der Ethikkommission des angeschlossenen Krankenhauses für Traditionelle Chinesische Medizin der Southwest Medical University (Luzhou, China; Nr. SWMCTCM2017-0810) genehmigt und als klinische Studie (ChiCTR-BOC-17012270) registriert und in Übereinstimmung mit der Erklärung von Helsinki aus dem Jahr 1964 und deren späteren Änderungen oder vergleichbaren ethischen Standards durchgeführt. Von allen in die Studie einbezogenen Teilnehmern wurde eine informierte Zustimmung eingeholt.

Zustimmung zur Veröffentlichung

Nicht zutreffend.

Konkurrierende Interessen

Die Autoren erklären, dass sie keine konkurrierenden Interessen haben.

Glossar

Abkürzungen

Abkürzungen:

C7	Siebter Halswirbel
SP	Dornfortsatz
3D CT	Dreidimensionale Computertomographie
DL	nach links abweichend
DR	nach rechts abweichend
ND	keine Abweichung
DLTS	Abstand zwischen dem linken Querfortsatz und Dornfortsatz
DRTS	Abstand zwischen dem rechten Querfortsatz und Dornfortsatz
LSP	Länge des SP
PACS	Picture Archiving Communication System

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