研究背景:(1)寰椎枕化条件下骨性结构存在形态变异,手术置钉存在较大风险,目前文献中仍然缺乏对寰椎枕化寰椎侧块的形态学研究;(2)目前文献中已有较多针对颅颈交界区畸形情况下椎动脉变异的研究,而缺乏对寰椎侧块前方颈内动脉位置变异的研究;(3)寰椎枕化条件下的寰枢椎脱位和颅底凹陷发病机制未明,常规手段很难对其进行研究,有限元可以模拟寰椎枕化条件下的生物力学;(4)颅颈交界区畸形最终的发病原因主要归结于延髓-上颈髓的病理性改变,过大的组织内应力和应变等生物力学因素被认为是这种改变的主要致病机制,对其进行研究有益于治疗方式的选择和疾病转归的认识。研究目的:(1)从多个角度对寰椎枕化寰椎侧块形态进行定量测量,从而为术前评估与手术计划提供有效的参考指标,术中指导置钉操作;(2)对颈内动脉与寰椎枕化寰椎侧块的相互位置关系进行定性分析和定量测量,从而为术前评估提供有用的解剖学信息;(3)采用有限元研究的方法模拟寰椎枕化,研究这种病理情况下的生物力学,探索寰枢椎脱位和颅底凹陷的发病机理;(4)尝试采用连续薄层病理切片三维重建的方法,构建延髓-上颈髓有限元模型,探索寰枢椎脱位和颅底凹陷等对神经组织应力应变的影响。方法:(1)收集131例寰椎枕化患者和50例颅颈交界区结构正常患者的颈椎CT数据,利用Mimics软件对两组数据进行三维重建和再分割,分别测量寰椎枕化和正常C1侧块的相关参数;(2)收集配对的86例寰椎枕化患者和颅颈交界区结构正常患者的颈椎CTA数据,利用Mimics软件对两组数据进行三维重建和再分割,定性和定量的对颈内动脉与寰椎侧块的位置关系进行评估;(3)构建枕寰枢复合体有限元模型并进行验证,通过改变模型条件模拟寰枢椎枕化模型,提取两种模型不同工况下的各节段运动范围,横韧带和关节面的应力;(4)获取人体延髓-上颈髓标本,通过连续病理切片、染色、扫面、描绘、重建等处理,构建区分灰白质的延髓-上颈髓有限元模型,模拟寰枢椎脱位和颅底凹陷对延颈髓交界处的挤压和牵拉,提取应力和应变大小。结果:(1)除了内侧高度之外,其它所有高度和宽度的测量均呈现寰椎枕化组较对照组小(P<0.05);寰椎枕化组的理想钉道内倾角α(20.1±8.3。)较对照组(15.3±3.8。)大,且差异具有统计意义;寰椎枕化组(33.5±9.9。)和对照组(32.9±6.6。)在最大安全上倾角度β上并无统计学差异;(2)寰椎枕化组和对照组在颈内动脉与寰椎侧块的位置关系方面具有明显的统计学差异(P<0.05);颈内动脉内侧缘到正中矢状位的距离在寰椎枕化组为21.18±3.72 mm,对照组为22.66±3.11 mm(P<0.05);颈内动脉后缘至寰椎侧块前缘的最短距离平均值寰椎枕化组为3.67±2.16mm,而在对照组为3.60±1.25 mm(P>0.05);(3)相比正常模型,寰椎枕化模型整体在前屈、后伸、侧屈及旋转的运动角度分别减少39.2%、44.7%、18.8%和8.5%,横韧带最大应力则分别增加63.2%、6.1%、12.3%及21.5%,上关节面最大应力分别增加12.4%、22.6%、34.8%和26.1%;(4)随着挤压程度的逐渐增大,模型白质和灰质的最大应力均表现为增大趋势,当挤压程度达到>25%时,白质所受的应力突然增大;同样地,随着斜坡椎管角的逐渐减小,模型白质和灰质的最大应力均表现为增大趋势,当斜坡椎管角减小到120。时,白质所受的应力会突然增大。结论:(1)相对于正常对照组,枕化的寰椎侧块发育不完全,形态较小,但对于常用3.5 mm直径的颈椎螺钉的置入依然安全可行;鉴于枕化的寰椎侧块形态变异非常大,因此应对术前CT做多平面的重建和三维评估;有关置钉角度测量方面的数据虽为术者提供了精确的数据参考,但应个体化考虑;(2)寰椎枕化组颈内动脉与寰椎侧块的相对位置关系与对照组明显不同;在C1螺钉置入过程中,寰椎枕化患者颈内动脉损伤的危险性明显高于非寰椎枕化患者,建议所有寰椎枕化患者术前应该常规行颈椎CTA检查;(3)寰椎枕化患者双侧寰枕关节的丧失可以导致C1-C2节段的过度运动,从而致使横韧带和寰枢椎外侧关节面经受过度应力;对于寰椎枕化患者,即使临床上未出现任何症状,考虑其动态发展过程,也应该定期进行随访,并考虑在出现症状早期进行干预;(4)本研究成功构建了具有精细解剖结构的延髓-上颈髓有限元模型;随着挤压程度的增加和斜坡椎管角的减少,神经组织所受应力增加,但白质部分增加更为明显;延髓-上颈髓白质可能对灰质起到缓冲和保护的作用;相比于斜坡椎管角,寰齿间隙的减少对颅颈交界区神经的损害起主导作用。