Klippel-Feil综合征寰枕融合和/或C2/3融合致枕颈交界区生物力学变化的有限元分析

目的:比较Klippel-Feil综合征(Klippel-Feil syndrome,KFS)中寰枕融合、C2/3融合及二者同时存在时枕颈交界区局部好生物力学变化。方法:选取1名44岁健康成年男性志愿者行颈椎薄层CT扫描,利用Mimics19、Geomagic Studio、SolidWorks及ANSYS 17.0软件提取并建立正常C0-C3上颈椎三维有限元模型(intact upper cervical spine model,INT模型)并进行有效性对比验证,在此基础上通过修改接触及属性的方式建立C2/3融合模型(C2-3模型)、寰枕融合模型(model of occipitalization of the atlas,OA模型)以及二者同时存在的Sandwich模型(Sandwich deformity model,SD模型)。比较4组模型在生理载荷(1.2Nm,1.5Nm,1.8Nm及2.1Nm)下C0-C1、C1-C2、C2-C3节段以及C0-C3活动度改变、横韧带及寰枢关节在各运动状态下的最大Von Mises应力。结果:与INT模型相比,KFS模型(包括SD模型、OA模型、C2-3模型)的C0-C3整体活动度在4种生理载荷下均有下降,其中SD模型前屈活动度下降41.2%~49.2%、后伸活动度下降39.8%~48.2%、旋转活动度下降20.7%~28.0%、侧弯活动度下降50.8%~56.1%,OA模型前屈活动度下降33.8%~42.9%、后伸活动度下降29.5%~35.1%、旋转活动度下降10.4%~20.3%、侧弯活动度下降40.8%~51.9%,C2-3模型前屈活动度下降14.6%~19.2%、后伸活动度下降16.3%~30.4%、旋转活动度下降17.3%~34.2%、侧弯活动度下降23.2%~42.6%。与INT模型比较,横韧带及双侧寰枢关节应力以SD模型增加最为显著,在前屈状态下分别增加65.5%和123.1%,其次为OA模型,分别增加45.5%和38.5%,最后为C2-3模型,分别增加18.2%和15.4%。旋转活动下SD模型、C2-3模型及OA模型横韧带应力分别增加24.1%、12.7%以及5.1%,侧弯活动分别增加206.7%、166.7%以及140%;寰枢关节应力在后伸状态下SD模型、OA模型及C2-3模型分别增加193.0%、150.0%、56.0%,旋转状态下分别增加63.5%、39.2%、16.4%,侧弯状态下分别增加204.3%、65.2%、160.8%。结论:KFS中寰枕融合和/或C2/3融合在限制上颈椎活动度的同时可显著增加侧方寰枕关节及横韧带结构应力,不同的融合位置与融合节段的数量对上颈椎生物力学改变不同。

枕骨-齿突角预测C_(2、3) Klippel-Feil综合征患者枕颈融合术后吞咽困难发生的有效性研究

目的 介绍一个新的枕颈角度参数——枕骨-齿突角(occipito-odontoid angle,O-D角),分析其预测C_(2、3) Klippel-Feil(KF)综合征患者枕颈融合术后吞咽困难发生的有效性。方法 以2010年4月—2019年11月符合选择标准的119例患者作为研究对象。其中,男56例,女63例;年龄14~76岁,中位年龄51岁。颅底凹陷44例,寰枢椎脱位75例;其中40例合并C_(2、3) KF综合征。7例行前路减压联合后路枕颈融合术,112例行单纯后路枕颈融合术。手术固定节段:O~C_(2) 36例、 O~C_(3) 51例、O~C_(4) 25例、O~C_(5) 7例。术后随访时间21~136个月,中位时间79个月。于术前及末次随访时颈椎侧位X线片,测量枕骨-C_(2)角(occipital to C_(2) angle,OC_(2)角)、枕骨-外耳道枢椎角(occipital and external acoustic meatus to axis angle,O-EA角)、枕外隆突-齿突角(occipital protuberance to axial angle,Oc-Ax角)、O-D角和最狭窄口咽气道直径(the narrowest oropharyngeal airway space,nPAS),计算上述参数末次随访时与术前差值(记为dO-C_(2)角、dO-EA角、dOc-Ax角、dO-D角、dnPAS)。根据患者术后是否发生吞咽困难,分为吞咽困难组和无吞咽困难组,比较两组临床资料以及上述参数差异;分析40例合并C_(2、3) KF综合征患者的枕颈角度参数与nPAS相关性,以dO-D角≤-5°作为标准,评价其预测枕颈融合术后吞咽困难发生的灵敏度和特异度。结果 枕颈融合术后31例(26.1%)患者发生吞咽困难(吞咽困难组),其中10例为C_(2、3) KF综合征者;88例未发生该并发症(无吞咽困难组)。两组患者年龄、随访时间、固定节段、类风湿性关节炎构成比、寰枢椎脱位构成比、合并C_(2、3) KF综合征构成比比较,差异均无统计学意义(P>0.05);吞咽困难组女性患者构成比高于无吞咽困难组(χ^(2)=7.600,P=0.006)。两组术前O-C_(2)角差异有统计学意义(t=2.528,P=0.014),O-EA角、Oc-Ax角、O-D角、nPAS差异无统计学意义(P>0.05);dO-C_(2)角、dO-EA角、dOc-Ax角、dO-D角和dnPAS比较,差异均有统计学意义(P<0.05)。40例合并C_(2、3) KF综合征患者的dO-C_(2)角、dO-EA角、dOc-Ax角、dO-D角均与dnPAS成正相关(r=0.604,P<0.001;r=0.649,P<0.001;r=0.615,P<0.001;r=0.672,P<0.001)。以dO-D角≤-5°为标准,预测合并C_(2、3) KF综合征患者术后吞咽困难发生的灵敏度和特异度分别为80.0%(8/10)和93.3%(28/30)。结论 dO-D角可以预测C_(2、3) KF综合征患者枕颈融合术后吞咽困难发生。