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Computed Tomography–Based Morphometric Analysis of the Pediatric Craniovertebral Junction for Posterior C1–C2 Fixation: Age- and Sex-Related Variations and Screw Feasibility Assessment

本研究利用对240例儿科患者进行的CT形态学分析，旨在证明虽然C1侧块尺寸在所有儿科年龄组中通常都适合进行后路螺钉固定，但C2椎弓根形态需要显著的成熟过程，且最佳的螺钉可行性通常在生命中的第一个十年后才能实现。

原作者： Taner Engin, Tezcan Caliskan, Tamer Tunckale, Mahir Alpay

发布于 2026-08-24

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原作者： Taner Engin, Tezcan Caliskan, Tamer Tunckale, Mahir Alpay

原始论文采用 CC BY 4.0 许可（https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/）。 ✨ 这是对下方论文的AI生成解释。它不是由作者撰写或认可的。如需技术准确性，请参阅原始论文。阅读完整免责声明

脊柱顶端是一个处于微妙平衡之地的地方。它是沉重、坚实的颅骨与灵活、扭转的颈椎交汇之处。这个被称为“寰枢关节”的区域，既是脑干的门户，也是主要血管的通道。这个区域必须足够强壮以支撑头部，同时又要足够灵活，使我们能够左右看、向上看和向下看。当这一区域因受伤或疾病而变得不稳定时，外科医生通常需要用螺钉将前两节颈椎骨固定在一起，以恢复安全性和稳定性。然而，儿童的骨骼并不简单地只是成年人骨骼的缩小版。它们仍在生长、改变形状并硬化，其解剖结构使得五岁儿童与十五岁青少年的结构有着本质的不同。由于骨骼如此细小且容错空间极窄，外科医生不能依赖成年人的测量数据来指导手术。他们需要一张随着孩子成长而变化的地图。

土耳其的一个研究团队致力于绘制这样一张地图。他们通过分析240名儿童（从婴儿到青少年）的计算机断层扫描图像，来测量脊柱顶部骨骼的确切大小和形状。他们的目标是确定何时可以安全地在这些发育中的骨骼中植入螺钉，以及这些骨骼的大小如何从出生到青春期发生变化。通过分析这些扫描图像，他们发现骨骼在生命的前十年内增长迅速，但第一颈椎骨与第二颈椎骨的生长时机有所不同。他们的工作为何时进行此类手术提供了更清晰的图景，提供了一份超越猜测、基于患者自身骨骼实际尺寸的指南。

研究人员专注于两块特定的骨头：寰椎（atlas），即支撑颅骨的第一颈椎；以及枢椎（axis），即允许头部旋转的第二颈椎。为了将这些骨头固定在一起，外科医生通常会将螺钉置入寰椎侧面的厚实骨块中，以及连接枢椎后部与前部的狭窄骨柱中。该研究检查了不同年龄段儿童这些特定区域的宽度、高度和长度。他们将儿童分为四组：零岁至四岁、五岁至九岁、十岁至十三岁，以及十四岁至十七岁。他们还分别观察了男孩和女孩，以查看其骨骼生长是否存在差异。

结果显示出明显的生长模式。几乎每一项关于颅底开口和颈椎骨的测量值都随着儿童年龄的增长而增加。最剧烈的变化发生在生命的前十年。对于第一颈椎骨（寰椎）而言，其侧面的厚实骨块很早就长得足以容纳螺钉了。事实上，测量结果表明，即使在最年幼的儿童中，该骨骼也足够宽，可以安全地容纳标准螺钉。这一发现对男孩和女孩均成立，尽管男孩的骨骼整体上通常稍大一些。骨骼的形状在生长过程中并没有发生太大变化；相反，整个结构只是单纯地变大了，这使得随着孩子年龄增长，更容易找到安全的螺钉路径。

对于第二颈椎骨（枢椎）来说，情况则有所不同。在这里，外科医生用于植入螺钉的狭窄骨柱在幼儿时期仍然非常细小。研究发现，这些骨柱在儿童进入第二个十年（即十岁以后）时，其高度和宽度都有显著增长。在十岁之前，许多儿童的骨骼尺寸不足以安全地承载手术使用的标准螺钉。直到十岁之后，大多数儿童才表现出适合这些植入物的骨骼维度。这表明，虽然第一块骨头在童年早期就已准备好进行固定，但第二块骨头需要更多时间成熟，才能安全地支撑螺钉。

研究人员还观察了螺钉需要放置的角度。他们发现，虽然骨骼的大小随年龄变化巨大，但螺钉进入的方向保持相对稳定。这意味着，外科医生的主要挑战不在于为每个孩子寻找新的角度，而在于等待骨骼变得足够厚实和宽阔，以至于在植入螺钉时不会穿透侧面或撞击到血管。研究证实，男孩的测量值倾向于比女孩大，但生长模式对两者是一致的。同龄的男孩和女孩会遵循相同的发育路径，即便男孩的绝对尺寸可能略大。

这项工作并不会告诉医生具体何时为某个特定孩子进行手术，也不会保证手术一定会成功。相反，它提供了一套基于儿童实际解剖结构的参考值。它强调了植入螺钉的安全性在很大程度上取决于患者的年龄及其骨骼的具体维度。该研究强化了这样一个观点：儿童的脊柱是一个动态结构，变化极快，适用于青少年的方法对于幼儿可能并不安全。通过了解这些与年龄相关的变化，医疗团队可以更精准地规划手术，确保只有在骨骼准备好承载螺钉时才进行植入。最终的结论是，个体评估仍然是必要的；即使有了这些新的指南，每个孩子的解剖结构依然是独特的，在进行任何手术前，仔细观察其自身的扫描图像仍然是最重要的步骤。

技术摘要：基于计算机断层扫描（CT）的儿童颅椎交界处形态学分析，用于 C1–C2 后路固定术

问题陈述
颅椎交界处（CVJ）包括枕骨、寰椎（C1）和枢椎（C2），是一个生物力学至关重要的区域。对于寰枢椎不稳定症，后路螺钉固定（特别是 Goel–Harlem 结构）是金标准。然而，由于骨骼发育持续进行、骨化不完全以及显著的年龄相关解剖变异，儿科患者面临着与成人截然不同的独特挑战。现有文献主要基于成人形态学或样本量较小的有限儿科研究，且往往侧重于单一结构或缺乏对角度参数及螺钉轨迹的数据。因此，目前缺乏全面的、具有年龄和性别特异性的规范性 CT 数据来指导儿童进行后路 C1–C2 器械植入的安全术前规划，从而增加了皮质突破、神经血管损伤及固定效果不佳的风险。

方法学
本回顾性横断面研究分析了来自 Tekirdağ Namık Kemal 大学 240 例具有正常颅椎解剖结构的儿科患者（0–17 岁）的 CT 检查资料。该队列分为四个年龄组（0–4 岁、5–9 岁、10–13 岁和 14–17 岁），且男女比例均衡（每组 30 名男性和 30 名女性）。

利用薄层 CT 图像（≤1 mm 层厚）和多平面重建（MPR），作者对枕骨大孔、C1 和 C2 进行了全面的形态学评估。测量指标包括：

线性维度： 枕骨大孔直径、C1 侧块宽度/高度/长度、C2 椎体维度以及 C2 椎弓根高度/宽度。
螺钉可行性参数： 估算的 C1 侧块螺钉和 C2 椎弓根螺钉的长度以及横向/矢状面螺钉轨迹角度。
可行性评估： 根据预设阈值（例如，针对 3.5 mm 螺钉，侧块宽度 $\ge$ 5.0 mm；针对 3.5 mm 螺钉，椎弓根宽度 $\ge$ 4.5 mm）评估形态学适用性，以确定每个年龄/性别组中潜在兼容特定螺钉直径的患者百分比。

统计分析使用 R 软件，采用 ANOVA 或 Kruskal–Wallis 检验进行组间比较，并使用 eta 平方 ( $\eta^2$ ) 计算效应量。

关键结果

年龄相关生长： 在男女两性中，枕骨大孔、C1 和 C2 的大多数线性形态学参数均观察到显著的年龄相关性增加（ $p < 0.001$ ）。最显著的发育变化发生在生命前十年（0–9 岁），维度在青春期趋于稳定。
C1 侧块： C1 侧块维度（宽度和高度）随年龄增长大幅增加。在几乎所有年龄组中，3.5 mm 和 4.0 mm 螺钉的形态学适用性均较高，其中 4.0 mm 螺钉的适用性在最年轻组也达到了 $\ge 90\%$ ，并在 5 岁以上儿童中达到 100%。
C2 椎弓根： C2 椎弓根形态表现出明显的年龄依赖性成熟。虽然椎弓根高度显著增加，但椎弓根宽度（尤其是在男性中）的年龄相关变化相对较小。3.5 mm 椎弓根螺钉的适用性从 0–4 岁组的 43.3% 增加到较大儿童的 76.7%–83.3%。4.0 mm 螺钉的适用性从最小组的 13.3%–30.0% 增加到 10 岁及以上患者的 50.0%–76.7%。
轨迹角度： 与线性维度相比，角度螺钉轨迹参数表现出相对有限的年龄相关变异，这表明虽然骨性通道随年龄增长而变宽，但轨迹的空间取向保持相对稳定。
性别差异： 男性通常表现出比女性更大的绝对维度；然而，发育模式和成熟时机在性别之间是相似的。

核心贡献

全面的规范性数据： 本研究提供了一个涵盖全儿科年龄谱（0–17 岁）的大规模（N=240）、平衡的数据集，同时涵盖了枕骨大孔、C1 和 C2。
螺钉可行性量化： 不同于以往的描述性研究，本研究明确量化了不同发育阶段对特定螺钉直径（3.5 mm 和 4.0 mm）的形态学适用性，强调了 C2 椎弓根随年龄增长的成熟过程。
C1 与 C2 的区分： 分析区分了 C1 侧块在所有儿科年龄段中相对有利且一致的形态，以及 C2 椎弓根显著的年龄依赖性限制（特别是在 10 岁以下儿童中）。

意义与主张
作者声称，这些发现提供了具有临床相关性的规范性数据，有助于后路 C1–C2 器械植入的术前规划。研究强调，虽然 C1 侧块固定在大多数儿科年龄组中在形态学上似乎是可行的，但 C2 经椎弓根固定高度依赖于骨骼成熟度，在第一个十年之后适用性显著提高。

论文强调，尽管存在年龄和性别特异性的趋势，但个体患者之间仍存在显著的解剖变异。因此，作者得出结论，基于个体情况的、基于 CT 的术前评估对于安全准确的螺钉放置仍然至关重要，所提供的形态学适用性率应被视为参考值而非确定的临床建议。该研究并不声称取代外科判断，而是旨在完善用于发育中 CVJ 安全轨迹规划所需的解剖学理解。

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