脊柱矢狀面失平衡的代償功能與治療選擇

張新宇，匡正達(dá) 綜述 葉啟彬 審校

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綜 述

脊柱矢狀面失平衡的代償功能與治療選擇

張新宇，匡正達(dá) 綜述 葉啟彬 審校

矢狀面平衡，失平衡，代償，治療

人體脊柱存在頸-胸-腰-骶4個(gè)生理弧度，并可維持自然的平衡狀態(tài)，然而，很多疾病可能會(huì)影響到脊柱矢狀面的平衡狀態(tài)，而矢狀面的失平衡常常是貫穿這些疾病診斷和治療的重要線索之一。目前，脊柱矢狀面平衡的問(wèn)題越來(lái)越受到人們的重視[1]，但受限于疾病的復(fù)雜性和脊柱結(jié)構(gòu)的特殊性，很多問(wèn)題還沒(méi)有被真正的認(rèn)識(shí)和解決，如何正確判斷有關(guān)脊柱矢狀面平衡與失平衡的界限，如何對(duì)失平衡的病人進(jìn)行安全、有效、合理的治療，如何有效預(yù)測(cè)和預(yù)防脊柱平衡異常狀態(tài)的發(fā)生和發(fā)展等，仍是目前脊柱外科研究的難點(diǎn)。筆者通過(guò)對(duì)近年相關(guān)文獻(xiàn)的復(fù)習(xí)綜述如下。

1 脊柱矢狀面平衡與失平衡的判斷

正常人體脊柱在矢狀面保持著均衡的曲度，使脊柱-骨盆-下肢的力線維持平衡，在髖、膝關(guān)節(jié)伸直的狀態(tài)下，頸椎前凸平均約40°(頂點(diǎn)在C5～6節(jié)段)、胸椎后凸范圍在20°～50°(頂點(diǎn)在T6～8)、腰椎前凸范圍在40°～60°(頂點(diǎn)位于L3～4)。正常狀態(tài)下，C7鉛垂線(C7PL)應(yīng)位于胸椎之前，通過(guò)L1椎體中心、腰椎后部和L5/S1間盤(pán)，在S1椎體后上角前后5 cm范圍內(nèi)(即SVA值)，這種平衡是通過(guò)脊柱的穩(wěn)定系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的，即：(1)由椎體、椎間盤(pán)、關(guān)節(jié)囊、小關(guān)節(jié)及韌帶構(gòu)成的被動(dòng)穩(wěn)定系統(tǒng)，起著機(jī)械支撐和應(yīng)力傳導(dǎo)作用，并可將導(dǎo)致平衡異常的應(yīng)力變化反饋至神經(jīng)控制系統(tǒng)；(2)由脊柱周圍的肌肉和肌腱構(gòu)成的主動(dòng)穩(wěn)定系統(tǒng)，在神經(jīng)調(diào)節(jié)下參與脊柱穩(wěn)定的維持；(3)由不同節(jié)段脊神經(jīng)分支構(gòu)成的神經(jīng)控制系統(tǒng)，可對(duì)椎旁肌肉功能和韌帶張力進(jìn)行控制，產(chǎn)生動(dòng)態(tài)的穩(wěn)定作用。凡脊柱及其周圍軟組織因疾病或損傷，均可引起脊柱的矢狀曲度的變化。

軀干矢狀面的平衡主要由脊柱和骨盆的排列決定[1]。目前對(duì)脊柱矢狀面平衡的判定方法，主要使用包括外觀判定和影像學(xué)測(cè)量，脊柱失平衡時(shí)，患者站立位需通過(guò)雙髖過(guò)伸及雙膝屈曲代償；影像學(xué)常用SVA值表示：5 cm以內(nèi)為脊柱矢狀面平衡，否則為失平衡。當(dāng)脊柱矢狀面失平衡時(shí)，可以通過(guò)臨近節(jié)段的過(guò)伸后仰、椎體的后滑脫、骨盆后傾、屈膝等進(jìn)行代償。當(dāng)腰椎前凸減小時(shí)，胸椎后凸也相應(yīng)減小以維持平衡。當(dāng)胸椎后凸嚴(yán)重時(shí)，頸椎前凸也可加大。當(dāng)患者不得不依靠屈膝伸髖、扶拐行走時(shí)，矢狀面即處于失平衡的狀態(tài)。這種方法存在一些不足，例如部分胸腰段后凸畸形的患者，臨床癥狀很重，但C7PL通過(guò)代償機(jī)制卻處在正常范圍內(nèi)，所以，有些情況下可能不能如實(shí)反映病情的嚴(yán)重程度，同時(shí)，測(cè)量誤差較大，易受其它因素影響。Barrey等建議用矢狀面平衡比率(SBR)來(lái)表示，即計(jì)算C7PL至骶骨后上角的距離與骶股間距(髖軸中點(diǎn)至骶骨后上角的距離)的比值，平衡時(shí)SBR<0，00.5為失平衡[2]。

2 矢狀面失平衡的臨床表現(xiàn)

脊柱矢狀面失平衡的癥狀以疼痛和功能障礙為主，包括：(1)由于脊柱的整體后凸，人體重心前移，為了抵消這種情況，腰椎前凸開(kāi)始增大，前凸頂點(diǎn)以上胸腰段的椎體出現(xiàn)向后滑動(dòng)，椎間盤(pán)出現(xiàn)退變，關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)負(fù)荷加重，導(dǎo)致患者長(zhǎng)時(shí)間站立、行走時(shí)出現(xiàn)腰背部疼痛。(2)軀干肌由于長(zhǎng)期緊張可能導(dǎo)致力量下降，引起脊柱不穩(wěn)，并與失平衡狀態(tài)交錯(cuò)影響，形成惡性循環(huán)，加重患者的駝背，活動(dòng)減少也可能加重骨質(zhì)疏松，駝背和骨質(zhì)疏松使椎體前緣受壓部分更易出現(xiàn)骨折和楔狀變，老年患者可能較同齡老人更早地進(jìn)入扶拐行走狀態(tài)，影響患者的生活質(zhì)量，患者更容易跌倒，造成骨折。(3)患者平臥困難，常訴夜間睡眠障礙。(4)由于脊柱不穩(wěn)、小關(guān)節(jié)退變、韌帶鈣化和部分椎體的向后滑脫，可能會(huì)造成一定程度的椎管狹窄和脊髓功能異常，影響患者的肢體功能，甚至造成大小便功能障礙。也可出現(xiàn)間歇性跛行，且不易通過(guò)彎腰、蹲、坐等方式緩解。(5)心、肺及消化功能異常，可嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量和生命安全。(6)髖、膝關(guān)節(jié)疼痛等。

矢狀面失衡造成的行走障礙應(yīng)與椎管狹窄造成的間歇性跛行相鑒別，后凸畸形患者以行走后腰背伸肌及伸髖屈膝肌肉持續(xù)緊張收縮引起的疼痛為主，疼痛范圍為背部至臀部，且長(zhǎng)距離行走后出現(xiàn)雙側(cè)髖關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)的疼痛和疲勞感，應(yīng)該首先考慮矢狀位失衡。而椎管狹窄造成的間歇性跛行患者一般主訴為行走后下肢無(wú)力、發(fā)沉，休息后緩解。查體兩者可均無(wú)典型神經(jīng)系統(tǒng)表現(xiàn)，但后凸畸形可見(jiàn)腰椎生理曲度明顯異常，伸膝站立時(shí)軀干前傾[3]。

3 常用測(cè)量參數(shù)及其臨床意義

3.1 脊柱參數(shù)

(1)C7鉛垂線(C7PL)，正常狀態(tài)下應(yīng)位于胸椎之前，通過(guò)L1椎體中心、腰椎后部和L5/S1間盤(pán)，在S1椎體后上角前后5 cm范圍內(nèi)。C7PL 位于骶骨后方為理想的平衡狀態(tài)；位于髖軸與骶骨后上角之間，為平衡代償；位于髖軸前方為嚴(yán)重失衡[4]。

(2)脊柱矢狀面平衡(SVA)：S1椎體后上角至C7PL的距離，如SVA在骶骨后上角之前，標(biāo)記為正值，反之則為負(fù)值。SVA是目前描述脊柱整體平衡方面比較公認(rèn)的指標(biāo)，成人脊柱畸形矯形術(shù)的首要目標(biāo)是重建SVA平衡[5]，SVA的理想值是≤5 cm[6]。

(3)脊柱骶骨角(SSA)(圖1)：C7椎體中點(diǎn)與骶1軟骨終板中點(diǎn)連線和骶1軟骨終板間所成的角，正常值約135°。脊柱存在后凸畸形時(shí)，SSA值減小。

圖1 脊柱骶骨角(SSA)

(4)腰椎前凸角(LL)：T12上終板垂線與S1上終板垂線的夾角，前凸為負(fù)值，后凸為正值，LL是脊柱矢狀面平衡的核心參數(shù)及分型基礎(chǔ)[7]，恢復(fù)正常LL是重建矢狀面平衡的關(guān)鍵所在。當(dāng)胸腰椎的矢狀面穩(wěn)定時(shí)，-60°≤LL≤-40°。

(5)胸椎后凸角(TK)：T4上終板垂線與T12下終板垂線的夾角，前凸為負(fù)值，后凸為正值，胸椎后凸的值在20°～50°，一般較腰椎前凸小10°以上。

3.2 骨盆參數(shù)(圖2)

圖2 骨盆參數(shù)

(1)骨盆指數(shù)(PI)：為雙側(cè)股骨頭中心的連線中點(diǎn)至骶骨平臺(tái)中點(diǎn)連線(CS)與經(jīng)骶骨平臺(tái)的垂線所成的角，PI值的大小與理想的LL值相當(dāng)，約為40°～60°，PI 決定了骶骨平臺(tái)與股骨頭之間的相對(duì)位置(圖2)。PI值偏小，會(huì)減弱直立位時(shí)骨盆的適應(yīng)性，在腰椎術(shù)后患者中，如果LL與PI不匹配，則術(shù)后更容易出現(xiàn)腰痛、下肢疼痛、麻木及相鄰節(jié)段退變，翻修率也明顯高于兩者匹配的患者[8,9]。

(2)骨盆傾斜角(PT)：為CS線與鉛垂線的夾角，反映骨盆后傾程度和空間朝向。隨著后傾的加重，PT值逐漸增大，正常約為12°～25°。PT 是反映矢狀面代償程度的指標(biāo)[10]：成人脊柱畸形患者通過(guò)骨盆后傾(PT 值增大)來(lái)代償脊柱矢狀面失衡。

(3)骶骨傾斜角(SS)：為骶骨平臺(tái)與水平線之間的夾角。SS實(shí)際上與下腰椎的前凸值相當(dāng)，一般為30°～45°。而正常下腰椎應(yīng)占腰椎前凸的2/3以上。由于骶骨平臺(tái)為脊柱的基底部，故SS的度數(shù)決定了下腰椎的形態(tài)，SS增加，則腰前凸也相應(yīng)增加。

PI值為骨盆的結(jié)構(gòu)性參數(shù)，具有個(gè)體特異性和相對(duì)穩(wěn)定性，不受攝片體位和姿勢(shì)的影響，在成年后基本維持不變，除非骨盆的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，PI是控制和調(diào)節(jié)脊柱矢狀位形態(tài)的主要軸心[11]。PT和SS為位置性參數(shù)，在不同年齡、不同人群中可能會(huì)不一樣。PI=PT+SS，PT與SS呈此消彼長(zhǎng)的關(guān)系。當(dāng)PT>SS時(shí)，說(shuō)明骶骨出現(xiàn)后移和后傾，外觀上變得更加垂直，說(shuō)明骨盆已參與代償。

4 代償特點(diǎn)及失平衡分型

4.1 代償特點(diǎn) 就穩(wěn)定性而言，具有生理彎曲的脊柱擴(kuò)大了脊柱的投影面積，站立時(shí)，有曲度的脊柱比沒(méi)有曲度的脊柱更加穩(wěn)定。就空間利用來(lái)看，脊柱胸段和骶尾骨向后彎曲，增加了胸、盆腔的容積，可以更好地滿足這些臟器的功能。當(dāng)脊柱曲度發(fā)生異常改變后，脊柱的內(nèi)在平衡喪失，SVA增大，其變化大小與致畸載荷之間呈正反饋[12]，產(chǎn)生臨床癥狀，并使人體通過(guò)自身的代償機(jī)制進(jìn)行補(bǔ)救，當(dāng)代償機(jī)制不能滿足人體需要，癥狀持續(xù)加重時(shí)，就需要醫(yī)師介入，人為地改變脊柱的失衡狀態(tài)。

4.2 失平衡分型 分型主要有Roussouly分型和北京大學(xué)第一醫(yī)院(PUFH)分型[13]等，但到目前為止，還沒(méi)有一種能適應(yīng)所有病理情況的分型方法。前者的關(guān)注點(diǎn)主要在腰骶段，根據(jù)SS值將脊柱矢狀位曲線分為四種不同類型：1 型和2型，SS均<35°，其中1 型腰前凸頂點(diǎn)位置低，接近L5，胸腰段移行區(qū)為后凸，2型呈平背狀態(tài)，腰前凸與胸后凸均很小。3型，35°45°，腰前凸與胸后凸均較大。PUFH分型將老年脊柱后凸畸形分為平衡型脊柱后凸和非平衡型脊柱后凸，共4型8個(gè)亞型，該分型判斷脊柱矢狀面是否平衡的標(biāo)準(zhǔn)包括：(1)臨床表現(xiàn)，患者站立位時(shí)不需要雙髖過(guò)伸及雙膝屈曲代償為脊柱矢狀面平衡，如需代償則為非平衡；(2)影像學(xué)檢查，側(cè)位像上脊柱矢狀面的C7PL 位于距S1后上角±2.5 cm之內(nèi)為平衡，否則為非平衡。

5 代 償

方式包括：(1)過(guò)度的脊柱后凸可使椎旁肌肉纖維增粗和椎間關(guān)節(jié)囊增厚，肌肉力量增強(qiáng)，但長(zhǎng)時(shí)間代償可能會(huì)導(dǎo)致肌肉功能下降和肌纖維萎縮，過(guò)度的脊柱前凸可能導(dǎo)致椎間關(guān)節(jié)異常受壓和后部韌帶的堆積，兩種情況均可使椎旁肌做功增加、小關(guān)節(jié)增生和椎間骨贅形成，以便增強(qiáng)局部的穩(wěn)定性，但也會(huì)導(dǎo)致脊柱出現(xiàn)退變和椎管狹窄。(2)伸髖、屈膝以及后旋骨盆，通過(guò)增大PT和減小SS來(lái)代償。骨盆繞股骨頭旋轉(zhuǎn)是調(diào)節(jié)矢狀面平衡最重要的機(jī)制之一，患者的骨盆旋轉(zhuǎn)程度和脊柱后凸畸形的程度成正比，與直立行走能力成反比。(3)胸椎后凸減少或上腰椎前凸增加，甚至頸椎前凸加大。(4)L5/S1椎間盤(pán)退變，既可是脊柱失衡的結(jié)果，也可影響骨盆位置參數(shù)(PT、SS)，使骨盆向后旋轉(zhuǎn)進(jìn)行補(bǔ)償，結(jié)果改變了骨盆的整體位置[14]。(5)患者通過(guò)扶拐、背手、叉腰改變身體姿勢(shì)及行走，以減輕身體重心前移造成的肌肉緊張和相應(yīng)的勞損癥狀。

6 對(duì)矢狀面失平衡的治療選擇和有效性判斷

Glassman[15]通過(guò)對(duì)近300例脊柱畸形患者的多中心研究發(fā)現(xiàn)，正性矢狀面失衡與不良健康狀況評(píng)分高度相關(guān)，說(shuō)明術(shù)后矢狀面失衡，可能是術(shù)后疼痛和功能喪失的主要原因之一，這一結(jié)論使越來(lái)越多的脊柱外科醫(yī)師開(kāi)始更加重視對(duì)脊柱正常和病理狀態(tài)下矢狀面形態(tài)和功能的研究。臨床上，對(duì)失衡的治療方法包括保守治療和手術(shù)治療，后凸矯形手術(shù)又分為Ⅰ～Ⅵ級(jí)的截骨方式[16]，當(dāng)同時(shí)合并側(cè)彎或側(cè)彎與后凸不在同一水平上時(shí)，應(yīng)以后凸為主進(jìn)行手術(shù)方案的設(shè)計(jì)[17]。對(duì)于截骨部位，由于可能會(huì)存在應(yīng)力過(guò)于集中而斷棒的情況，為安全起見(jiàn)，可考慮在圍截骨區(qū)采用衛(wèi)星棒技術(shù)進(jìn)行加強(qiáng)[18]。截骨手術(shù)可能存在比較高的風(fēng)險(xiǎn)性，具體采用何種治療方法，需要考慮多種因素，如患者的年齡、身體情況、脊柱的代償程度、患者的意愿、經(jīng)濟(jì)條件、設(shè)備條件和醫(yī)師的技術(shù)水平等。

由于脊柱失代償患者大多為老年患者，對(duì)這部分患者的治療，首先還是應(yīng)考慮保守治療，包括髖部及腰背部后伸的肌肉鍛煉、非甾體類消炎藥、佩戴支具等。若患者合并有髖部屈曲攣縮，治療方案應(yīng)更積極。若行非手術(shù)治療患者癥狀持續(xù)不緩解或矢狀面失衡進(jìn)行性加重，則應(yīng)考慮手術(shù)治療。在決定手術(shù)前，醫(yī)師和患者及其家屬應(yīng)該充分溝通，都需要明確為什么手術(shù)、能不能手術(shù)和怎樣手術(shù)等問(wèn)題，并對(duì)術(shù)后治療的有效性和風(fēng)險(xiǎn)性進(jìn)行一定程度的預(yù)判。

Schwab等[19]提出，為使脊柱畸形患者獲得術(shù)后良好的療效和矢狀面平衡，SVA應(yīng)小于5 cm，PT應(yīng)小于25°，同時(shí)需要將LL重建在LL=PI±9°范圍內(nèi)。矢狀曲度的有效恢復(fù)可以明顯減少術(shù)后慢性疼痛的發(fā)生[20]。但國(guó)內(nèi)有研究認(rèn)為L(zhǎng)L=PI±9°并不適合中國(guó)的正常青壯年人群，并提出國(guó)人LL=0.623 PI+20.611°，可簡(jiǎn)化為L(zhǎng)L=0.6 PI+20°[21]。另有對(duì)中國(guó)沒(méi)有明顯腰腿痛和脊柱畸形的老年人群研究發(fā)現(xiàn)，我國(guó)中老年人的PI值明顯小于西方人，老年人群與青年人群的TK、PT、SVA都有顯著差異[22]。上述擬合關(guān)系變?yōu)長(zhǎng)L=0.6 PI+0.4TK+10°[23]，在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)偏小的LL更符合手術(shù)操作和患者術(shù)后功能的需要，過(guò)大的LL可能會(huì)增加交界性后凸(PJK)的發(fā)生率[24]，增加手術(shù)難度和費(fèi)用，有作者提出PI與LL相差在15°～28°、SVA小于80 mm即可獲得滿意的臨床療效[25]。所以，對(duì)于不同年齡段的脊柱畸形患者，為使患者獲得良好的矢狀面平衡，應(yīng)更加注重患者個(gè)體化的LL重建范圍。

脊柱矢狀面失平衡是多個(gè)脊柱-骨盆參數(shù)相互影響、彼此作用的結(jié)果，手術(shù)并不需要對(duì)每一個(gè)指標(biāo)分別進(jìn)行矯正，而且有些參數(shù)也無(wú)法通過(guò)手術(shù)完全矯正。所以，術(shù)前評(píng)估應(yīng)更多地從脊柱的整體平衡上考慮，通過(guò)手術(shù)使脊柱更多地發(fā)揮自身力學(xué)傳導(dǎo)和生物調(diào)控作用。對(duì)脊柱矢狀面失平衡的患者，手術(shù)的目的之一是重建脊柱矢狀面平衡，外觀上使之達(dá)到：站立時(shí)頭部處于骶骨正上方，不需屈膝和過(guò)度伸髖來(lái)代償，背部疼痛不適減輕，生活質(zhì)量提高[26]。由于整個(gè)脊柱以最小的能量消耗獲得了平衡的直立姿勢(shì)和水平視野，從而使矢狀面平衡恢復(fù)后患者腰背痛得到有效緩解，行走功能得到有效恢復(fù)。由于很多脊柱失平衡的患者同時(shí)存在不同程度的椎管狹窄，有些患者受身體因素或手術(shù)條件的限制，而只能選擇單純的椎管減壓或椎管減壓內(nèi)固定術(shù)，這可能會(huì)有一定的癥狀緩解作用，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度看，病人的整體滿意度很低，尤其是對(duì)男性、活動(dòng)量較多、偏胖體型的患者，更應(yīng)強(qiáng)調(diào)恢復(fù)脊柱平衡的重要性。

綜上所述，隨著我國(guó)人口日益老齡化，脊柱矢狀面失平衡的患者在臨床上已經(jīng)很常見(jiàn)，人們對(duì)這類患者的認(rèn)識(shí)也正從單純的形態(tài)學(xué)或影像學(xué)上的名詞描述，走向一類具有獨(dú)立病理機(jī)制的疾病，盡管目前得到了一些研究成果，但臨床上還有很多不確定的問(wèn)題，醫(yī)師只能憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行解決，而缺乏統(tǒng)一的規(guī)范指導(dǎo)。在諸如如何命名這一疾病才更科學(xué)，如何判斷代償與失代償或平衡與失平衡之間的界限，能否通過(guò)老年保健早期預(yù)防，臨床矯正手術(shù)到底達(dá)到什么程度患者才最滿意，各家的理解還難以達(dá)成一致。由于理論上不統(tǒng)一，治療上也就相對(duì)滯后，相信隨著研究和探索的不斷深入，更多的謎團(tuán)可能會(huì)被逐漸揭開(kāi)，并可為該病的預(yù)防和治療提供更多有價(jià)值的參考。

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(2016-12-05收稿 2017-02-21修回)

(責(zé)任編輯 梁秋野)

張新宇，博士，副主任醫(yī)師。

100039 北京，武警總醫(yī)院骨三科

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