Uno studio anatomico del processo spinoso della settima vertebra cervicale basato sulla ricostruzione tridimensionale della tomografia computerizzata

Introduzione

Abbassando la testa, il processo spinoso (SP) della settima vertebra cervicale (C7) dell’uomo si protende verso la pelle e forma un’importante eminenza sul retro del collo. La C7 è solitamente identificata da una SP lunga, a forma di clava e non ramificata (1-3), chiamata vertebra prominens (4). La C7 rappresenta la parte inferiore della colonna vertebrale cervicale e si collega con la parte superiore della colonna toracica, T1, per formare la giunzione cervico-toracica, chiamata anche C7-T1. Così, la C7 segna il livello di transizione dal segmento dinamico cervicale al segmento toracico relativamente inflessibile della colonna vertebrale (1). Inoltre, è il punto in cui la lordosi cervicale si trasforma in cifosi toracica, rendendo la C7 anatomicamente unica (5). Di tutte le lesioni cervicali, il 9% si verifica nel segmento C7, e la morfologia della C7, che presenta variazioni interregionali, interetniche e individuali, può influenzare gli approcci chirurgici (6). Quindi, la morfologia della C7 è un’area clinicamente significativa di interesse nella pratica clinica (1).

Inoltre, la C7-SP è di vitale importanza per gli esami clinici, gli interventi diagnostici e terapeutici e vari tipi di chirurgia che coinvolgono il collo. Per esempio, la C7-SP è usata come punto di riferimento per determinare il livello di inserimento dei cateteritepidurali dagli anestesisti, e un livello C7-T1 di ingresso è raccomandato per l’iniezione di steroidi epidurali interlaminari cervicali (7). Inoltre, a causa del complesso attaccamento dei muscoli nucali al processo spinoso, la SP dovrebbe essere preservata per ridurre l’incidenza di dolore assiale postoperatorio (8). Per la maggior parte, le decisioni riguardanti il trattamento chirurgico fatto dal medico areaffected dalle caratteristiche anatomiche di C7-SP. Per esempio, quando si eseguono interventi chirurgici cervicali posteriori, i chirurghi spesso si basano sulla morfologia della C7-SP se l’operazione coinvolge solo la zona cervicale inferiore. Tuttavia, se il paziente ha una C7-SP bifida, questo può disorientare i chirurghi, il che può portare a risultati indesiderati(2). Inoltre, a causa della deviazione interindividuale della C7-SP, l’identificazione di approcci adeguati per l’inserimento delle viti quando si esegue una fissazione posteriore del collo è difficile. Alcuni studi hanno sottolineato che una nuova vite peduncolare dovrebbe essere inserita in base alla ricostruzione tridimensionale (3D) e all’individualizzazione (9). Anche se numerosi studi hanno valutato le strutture della C7-SP, la maggior parte di loro si è concentrata sulle dimensioni e le angolazioni del peduncolo, la condizione bifida e i modi accurati di localizzare la C7 (10-13).Tuttavia, le caratteristiche anatomiche dettagliate della C7-SP sono rimaste da chiarire.

Solo pochi rapporti hanno valutato la variazione interindividuale della C7-SP. Nel presente studio, le caratteristiche anatomiche della C7-SP sono state misurate preliminarmente sulla base della ricostruzione 3D della tomografia computerizzata (CT), uno strumento di imaging che è stato convalidato in una varietà di applicazioni per la pratica della chirurgia della colonna vertebrale (14). L’obiettivo del presente studio era quello di esplorare le caratteristiche anatomiche di C7-SP, che può facilitare la diagnosi e il trattamento di condizioni che coinvolgono la colonna vertebrale cervicale.

Pazienti e metodi

Soggetti

Un totale di 245 soggetti sono stati arruolati da gennaio 2016 ad agosto 2017 presso l’Affiliated Traditional Chinese MedicineHospital della Southwest Medical University (Luzhou, Cina). Prima dell’inizio dello studio, l’approvazione è stata ottenuta dal Comitato di controllo etico dell’Ospedale di Medicina Tradizionale Cinese Affiliato dell’Università Medica del Sud-Ovest, che ha rinunciato alla richiesta di consenso informato a causa della natura retrospettiva.I dati CT della C7 sono stati raccolti presso il Dipartimento di Radiologia dell’Ospedale di Medicina Tradizionale Cinese Affiliato dell’Università Medica del Sud-Ovest. Tutti i pazienti erano cinesi Han e >18 anni di età al momento della TAC. La maggior parte dei pazienti era stata sottoposta a un esame sanitario, e il resto è stato sottoposto a un esame speciale della colonna vertebrale, in quanto erano caduti prima del reclutamento o avevano subito impatti accidentali, che possono influire negativamente sulla colonna vertebrale. Sono stati esclusi gli individui con malformazione spinale congenita, patologia spinale (tra cui spondilolistesi, retrolistesi o collasso dello spazio discale), variazione spinale e coloro che avevano subito interventi chirurgici sottospinali.

CT a ricostruzione 3D

È stato utilizzato uno scanner CT a spirale (Somatom Emotion; Siemens AG, Monaco, Germania) con le seguenti condizioni di scansione: tensione, 130 kV; corrente, 180 mA; spessore, 0,75 mm; e dimensione della matrice, 512×512. Inoltre, la tecnica CARE Dose 4D è stata utilizzata nell’esame. Tutti i pazienti sono stati tenuti in posizione supina durante la scansione. Le immagini 3D sono state memorizzate sul Picture ArchivingCommunication System (PACS versione 4.0; DJ HealthUnion SystemsCorporation, Shanghai, Cina). Questo era un sistema per la registrazione e l’archiviazione di immagini radiografiche, permettendo la memorizzazione di un gran numero di immagini e consentendo l’accesso da qualsiasi stazione in rete. Oltre a queste strutture di archiviazione, il PACS incorporava anche uno strumento di misurazione sensibile. Dopo la ricostruzione 3D, il C7 è stato analizzato individualmente. Le immagini C7 tipiche sono state acquisite regolando la posizione e le dimensioni, aumentando il contrasto e facendo altre regolazioni dell’immagine sulla stazione di lavoro CT prima di misurare.

Misurazione dei parametri C7-SP

Tutte le misurazioni sono state eseguite da treeradiologi che avevano eseguito in CT-associato lavoro per >5 anni presso il Dipartimento di Radiologia del Affiliated TraditionalChinese Medicine Hospital di Southwest Medical University. Gli aspetti laterali, superiori e posteriori delle immagini C7 sono stati salvati separatamente nel PACS. Prima della misurazione, la C7 è stata posta su piani indifferenti per ogni parametro. La distanza minima era di 0,01 cm e l’angolo minimo era di 1°. La distanza tra i bordi del processo trasverso destro o sinistro e la punta della SP nell’aspetto superiore (DLTS o DRTS), e la distanza tra la punta della C7-SP e il punto mediale della parte posteriore del canale spinale nell’aspetto laterale, chiamato lunghezza della SP (LSP), sono stati determinati. L’angolo della deviazione SP (∠α) è stato misurato come l’angolo tra la longaxis di SP e la linea mediana della vertebra nell’aspetto superiore. ∠β è stato definito come l’angolo tra l’asse lungo della SP e la linea che attraversava le punte dei processi trasversali bilaterali. ∠γ è stato misurato come l’angolo tra l’asse verticale e l’asse lungo del PS nell’aspetto laterale. Tutte le misure di cui sopra sono indicate nella Fig. 1. Tutti i soggetti del presente studio sono stati raggruppati secondo la direzione di deviazione della C7-SP: deviazione a destra (gruppo DR), deviazione a sinistra (gruppo DL) e nessuna deviazione (gruppo ND) (Fig.2).

Analisi statistica

L’analisi statistica è stata eseguita utilizzando SPSS, versione 20.0 (IBM Corp., Armonk, NY, USA). Le quantità di maschi e femmine in ogni gruppo sono stati espressi come frequenze e percentuali e sono stati analizzati dal test χ2. L’età e i parametri di C7 sono stati espressi come media ± deviazione standard. Per determinare la distribuzione normale, sono stati eseguiti i test Kolmogorov-Smirnov e Shapiro-Wilktest. L’analisi della varianza a una via è stata usata per confrontare l’età e i parametri di C7 tra i tre gruppi, e il test di Student-Newman-Keuls è stato il test post hoc. P<0,05 è stato considerato per indicare una differenza statisticamente significativa.

Risultati

Nel presente studio sono stati arruolati 245 soggetti, e il numero di pazienti nel gruppo DL era 94, che comprendeva 43 maschi (17,55%) e 51 femmine (20,82%), e l’età media era 47,23±12,78 anni (range, 21-80 anni). Il gruppo DR consisteva di 133 pazienti con un’età media di 47,95±14,27 anni (range, 19-89 anni), e comprendeva 64 maschi (26,12%) e 69 femmine (28,16%). Il gruppo ND comprendeva 18 soggetti, compresi 5 maschi (2,04%) e 13 femmine (5,31%) con un’età media di 47,95±14,27 anni (range, 25-86 anni). Non è stata determinata alcuna differenza statisticamente significativa nell’età e nel rapporto maschi-femmine tra i tre gruppi (Tabella I).

Tabella I.

Numero di maschi e femmine, e l’età nei tre gruppi.

Si è osservata una differenza statisticamente significativa nel DLTS tra i gruppi DL e ND (4.69±0.53 contro 4.41±0.54cm; P<0.05). Inoltre, il DRTS nel gruppo DR era significativamente diverso da quello del gruppo ND (4.72±0.47 vs.4.44±0.45 cm; P<0.05). Rispetto al gruppo ND, la ∠α nei gruppi DL e DR era significativamente diversa (0 contro 4,30±2,96 e -5,17±3,35°; P<0,05); inoltre, la ∠α nel gruppoDL era significativamente diversa da quella del gruppo DR (P<0,05). Ancora più importante, la ∠β era significativamente diversa tra i gruppi DL, DR e ND (93,09±3,39, 86,30±3,70 e 89,72±2,02°, rispettivamente; P<0,05). Le differenze nel LSP e ∠γ tra i tre gruppi non erano significative (P>0.05; Tabella II).

Tabella II.

Misurazioni nei tre gruppi.

Discussione

L’accuratezza nell’identificazione della C7 usando la palpazione manuale da parte dei clinici è limitata a causa della variazione interindividuale nella morfologia della C7-SP (15-19).Mentre diversi studi hanno valutato le strutture anatomiche della C7-SP, la maggior parte di essi si concentra sui meccanismi delle malattie che la colpiscono (8,20,21). LaSP si estende dalla parte posteriore dell’arco vertebrale per fornire punti di connessione per i muscoli che si estendono dal collo, compresi i muscoli trapezio e spinale. L’estremità del legamento nucale, che sostiene i muscoli del collo e collega l’osso occipitale del cranio alla vertebra C7, si attacca alla punta del processo spinoso. Secondo vari studi, la conservazione della C7-SP ha un ruolo cruciale nella prevenzione dei sintomi assiali (22-25). Questa è una forma di dolore intorno al collo e alle spalle e spesso rimane una preoccupazione importante per diversi anni dopo l’intervento, anche in pazienti con un eccellente recupero neurologico (26,27). Inoltre, la protezione della C7-SP e delle strutture anatomiche intorno alla colonna cervicale, compresi i muscoli attaccati al processo spinoso, così come i legamenti sovraspinosi e interspinosi, fornisce risultati migliori per quanto riguarda il range di movimento e il dolore assiale cervicale (28). Inoltre, è stato riportato che una conoscenza adeguata della morfologia di C7 è necessaria per lo spinalsurgeon al fine di evitare danni alle arterie vertebrali, al midollo spinale o alle radici nervose durante gli interventi di fissazione che coinvolgono la colonna cervicale posteriore (29). La giunzione cervico-toracica è una transizione anatomica impegnativa per la chirurgia di ispirazione. Rispetto a tutte le altre vertebre cervicali, C7 ha lamine relativamente più ampie, pedicelli più grandi, piccole masse laterali e un lungo processo spinoso non bifido. Queste caratteristiche permettono una varietà di metodi chirurgici da eseguire per applicare una strumentazione rigida posteriore sotto forma di diversi tipi di viti, tra cui massa laterale, peduncolo, transfacet e viti intralaminari (1).

Nel presente studio, tutti i soggetti sono stati raggruppati secondo l’angolo di deviazione SP. Rispetto a quello del gruppo ND, l’∠α dei gruppi DL e DR era significativamente diverso. Era indicato che esisteva una deviazione della C7-SP, e che era possibile raggruppare preliminarmente tutte le C7 secondo il loro ∠α. Inoltre, dato che l’età e il rapporto maschio-femmina non differivano significativamente tra i gruppi, il raggruppamento non era influenzato dall’età e dal rapporto maschio-femmina.

Dopo il raggruppamento, non si notavano differenze significative in ∠γ e LSP tra i tre gruppi (P>0.05). Numerosi altri studi sono stati eseguiti per misurare la LSP. Bazaldua etal (30), hanno studiato la morfometria delle vertebre cervicali C3-7 in una popolazione del Messico nord-orientale e hanno misurato la distanza dal bordo superiore alla punta del PS nel piano sagittale per determinare un valore medio di 29,12±5,86 mm, che era in accordo con i risultati del presente studio. Tuttavia altri studi hanno ottenuto misure di 22,19±2,02 e 22,78±2,03 mm (31,32), che era più piccolo del risultato del presente studio. Queste discrepanze possono essere il risultato dei vari criteri di misurazione, delle differenze interregionali o etniche e degli errori statistici.

Inoltre, nel presente studio, la differenza nella DLTS tra i gruppi DL e ND era statisticamente significativa (4,69±0,53 contro 4,41±0,54 cm; P<0,05). È stata anche osservata una differenza statisticamente significativa nel DRTS tra i gruppi DR e ND (4,72±0,47 contro 4,44±0,45 cm; P<0,05). Questo indicava che l’orientamento in cui la SP deviava aveva una distanza maggiore tra il processo trasversale e la SP. Questo può essere dovuto alla rotazione del corpo vertebrale. Metodi di misurazione più rigorosi devono essere formulati per ridurre questi errori. Più importante, le differenze statisticamente significative sono state osservate anche in ∠β tra i tre gruppi (P<0.05). Questo parametro riflette l’angolo tra il processo trasverso e lo SP, ed è di vitale importanza per gli interventi chirurgici che coinvolgono l’esposizione della parte postero-laterale della C7. Inoltre, è stato riportato che il tipo più efficace di fissazione posteriore alla giunzione cervico-toracica era una fissazione con vite peduncolare a causa delle caratteristiche specifiche della C7 (7,33-36).Kajino et al (37), hanno studiato l’anatomia chirurgica per il posizionamento della vite peduncolare nella colonna cervicale. Hanno confermato che l’ingresso posteriore ideale per l’inserimento delle viti era di 2,5 mm mediale al margine laterale della colonna laterale, l’angolo di inserimento corretto era di ~45° e il valore critico della profondità di inserimento era di 13-14 mm. Lee et al (38), hanno studiato la fattibilità anatomica del posizionamento della vite peduncolare cervicale posteriore nei bambini con l’analisi CT, sostenendo che la possibilità di fissazione laterale subassiale della vite di massa deve essere studiata con un metodo più su misura. In questo studio, prima della misurazione, tutti gli obiettivi hanno accettato la CTscan. Il valore della CT nell’individuazione delle fratture spinali è ben noto. A differenza dell’analisi a raggi X convenzionale, la scansione CT fornisce immagini dettagliate di numerosi tipi di tessuto, così come le ossa e i vasi sanguigni. Così, CT è stato utilizzato in campi clinici tra cui diagnosi di malattie e analisi anatomica (39-41).Secondo la Food and Drug Administration, la scansione CT è una procedura rapida e offre una valutazione accurata dei tessuti ossei e mostsoft. Utilizzando l’attrezzatura più recente, la colonna vertebrale può essere visualizzata in più piani e le immagini 3D possono essere ricostruite. Nel presente studio, le immagini della scansione sono state ricostruite in modelli 3D.Rispetto alle immagini convenzionali 2D, le immagini 3D possono fornire un maggiore progresso nella clinica. Inoltre, queste immagini CT sono state prese da CT elicoidali, che hanno fornito dati adeguati per la creazione di immagini 3D.

Il presente studio ha avuto alcune limitazioni. In primo luogo, i parametri della C7-SP sono stati misurati sul PACS, in cui le punte o le parti mediali delle strutture sono state determinate da treeradiologi. Uno strumento di misurazione più avanzato è necessario per fornire risultati accurati. Inoltre, solo il C7-SP di pazienti cinesi dell’Ospedale Affiliato di Medicina Tradizionale Cinese della Southwest Medical University sono stati valutati, e i pazienti di età inferiore a 18 anni sono stati esclusi; ulteriori studi possono essere eseguiti in altri ospedali per altre popolazioni/etnie e soggetti di età inferiore. Inoltre, nessuno studio cadaverico della C7-SP è stato eseguito nel presente studio, che può essere lo scopo di uno studio futuro.

In conclusione, basato sulla CT 3D, diversi parametri della C7-SP sono stati misurati con precisione. È stato identificato che nonostante la diversa età e sesso dei pazienti, è stato possibile raggruppare preliminarmente tutti loro secondo la deviazione della C7-SP. Questi risultati possono supportare diagnosi e trattamenti futuri e ridurre l’incidenza di diagnosi errate. Inoltre, il presente studio può fornire una base per ulteriori studi su C7. A parte la deviazione di C7-SP, rimane da determinare se c’è un’associazione con qualsiasi altro parametro, quindi è necessario un ulteriore studio per valutare l’associazione tra C7-SP, le strutture ossee e i tessuti che lo circondano.

Acknowledgements

Non applicabile.

Finanziamento

Questo lavoro è stato supportato dal progetto Academician WorkstationConstruction di Luzhou (Luzhou, Cina; sovvenzione n.20180101).

Disponibilità di dati e materiali

I set di dati analizzati generati durante lo studio sono disponibili dall’autore corrispondente su ragionevole richiesta.

Contributi degli autori

Lo studio è stato progettato da LZ. I pazienti sono stati reclutati da ZL, HW, LR, FY, TG e SF. Le misurazioni di imaging sono state effettuate da ZL, LR e FY. L’analisi statistica è stata condotta da LZ e HW. LZ, ZL, TG e SF hanno scritto il manoscritto.

Approvazione etica e consenso a partecipare

Tutte le procedure sono state approvate dal Comitato Etico dell’Ospedale Affiliato di Medicina Tradizionale Cinese della Southwest Medical University (Luzhou, Cina; no.SWMCTCM2017-0810) e registrato come studio clinico (ChiCTR-BOC-17012270), e sono state eseguite in conformità con la dichiarazione di Helsinki del 1964 e le sue successive modifiche o norme etiche comparabili. Il consenso informato è stato ottenuto da tutti i singoli partecipanti inclusi nello studio.

Consenso alla pubblicazione