腰椎間盤退變與脊柱骨盆矢狀面參數(shù)的相關(guān)性

李庚午， 楊長(zhǎng)偉， 陳 凱， 朱曉東， 李 明

第二軍醫(yī)大學(xué)長(zhǎng)海醫(yī)院骨科，上海 200433

·論 著·

腰椎間盤退變與脊柱骨盆矢狀面參數(shù)的相關(guān)性

李庚午， 楊長(zhǎng)偉， 陳 凱， 朱曉東， 李 明*

第二軍醫(yī)大學(xué)長(zhǎng)海醫(yī)院骨科，上海 200433

目的： 探討腰椎間盤退變與脊柱骨盆矢狀位參數(shù)的關(guān)系。方法： 回顧性分析2013年1月至2015年12月76例脊柱外科腰椎間盤退變疾病(腰椎間盤突出癥、退變性腰椎不穩(wěn)癥)患者的臨床資料。在脊柱全長(zhǎng)片上測(cè)量矢狀位參數(shù)，包括胸椎后凸角(TK)、腰椎前凸角(LL)、骶骨傾斜角(SS)、骨盆傾斜角(PT)、骨盆入射角(PI)、矢狀面垂直軸(SVA)，分析各項(xiàng)指標(biāo)與腰椎間盤退變位置、范圍、程度的相關(guān)性。結(jié)果： 年齡與退變位置(r=-0.358,P<0.01)、退變范圍(r=0.329,P<0.01)、退變程度(r=0.452,P<0.01)明顯相關(guān)； PI與退變位置明顯相關(guān)(r=-0.257,P<0.05)；SVA與退變范圍(r=0.304,P<0.01)、退變程度(r=0.353,P<0.01)明顯相關(guān)。PI≤50°組患者位置值為4.14±0.64，PI>50°組患者位置值為3.57±1.08，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。結(jié)論： 腰椎間盤退變位置受脊柱骨盆矢狀面形態(tài)的影響，小PI人群傾向于L4/5、L5/S1椎間盤的退變，大PI人群更傾向于L3/4、L4/5椎間盤的退變。

腰椎間盤退變；脊柱骨盆參數(shù)；矢狀面平衡

脊柱退變性疾病常繼發(fā)于椎間盤退變。椎間盤退變與脊柱生物力學(xué)、生物學(xué)、損傷、炎癥、營(yíng)養(yǎng)等多種因素相關(guān)[1-2]。生物力學(xué)因素是導(dǎo)致椎間盤退變的重要原因[3]。人體各個(gè)部分相互協(xié)調(diào)以維持站立時(shí)的平衡會(huì)形成不同的矢狀位形態(tài)，產(chǎn)生不同的生物力學(xué)特點(diǎn)[4]。不同矢狀位形態(tài)是否會(huì)影響椎間盤退變，目前研究較少。因此，本研究對(duì)腰椎間盤退變發(fā)生的位置、程度、范圍與脊柱骨盆矢狀位參數(shù)的相關(guān)性進(jìn)行了初步研究，為后續(xù)研究奠定基礎(chǔ)。

1 資料與方法

1.1 一般資料 選擇2013年1月至2015年12月本院收治的腰椎間盤退變患者。納入標(biāo)準(zhǔn)：年齡>18歲、確診腰椎間盤退變疾病(腰椎間盤突出癥、退變性腰椎不穩(wěn)癥)；具有全脊柱正側(cè)位X線片和術(shù)前腰椎MRI。排除標(biāo)準(zhǔn)：排除脊柱腫瘤、外傷、炎癥、峽部裂、畸形患者；排除神經(jīng)肌肉疾病、下肢疾病影響站立患者。統(tǒng)計(jì)患者年齡、身高、體質(zhì)量等一般情況。

1.2 影像學(xué)測(cè)量 采用醫(yī)院PACS系統(tǒng)，在站立位全脊柱正側(cè)位X線片上進(jìn)行脊柱矢狀面參數(shù)的測(cè)量，采用最大Cobb角法[5]。在腰椎MRI正中矢狀位T2WI上對(duì)T12～S16個(gè)椎間盤進(jìn)行評(píng)估。

1.2.1 脊柱骨盆參數(shù) 胸椎后凸角(thoracic kyphosis, TK)：上胸椎傾斜最大的椎體與胸椎后凸、腰椎前凸交界的夾角；腰椎前凸角(lumbar lordosis, LL)：胸椎后凸、腰椎前凸交界處與S1上終板的夾角；骨盆入射角(pelvic incidence, PI)：經(jīng)S1上終板中點(diǎn)作垂直于上終板的直線，該線與S1上終板中點(diǎn)和股骨頭中心點(diǎn)連線的夾角；骨盆傾斜角(pelvic tilt, PT)：S1上終板中點(diǎn)及股骨頭中心點(diǎn)連線與鉛垂線之間的夾角；骶骨傾斜角(sacral slope, SS)：S1上終板切線與水平線的夾角；矢狀面垂直軸(sagittal vertical axis, SVA)：經(jīng)C7椎體中心的鉛垂線與S1終板后上角之間的水平距離。

1.2.2 椎間盤退變分級(jí) 采用Pfirrmann分級(jí)系統(tǒng)[6]，1級(jí)：髓核均質(zhì)，透亮，與纖維環(huán)分界清，椎間盤高度正常；2級(jí)：髓核非完全均質(zhì)，與纖維環(huán)分界清，椎間盤高度正常；3級(jí)：髓核中等程度變暗，與纖維環(huán)分界不清，椎間盤高度正?；蜉p度降低；4級(jí)：出現(xiàn)黑間盤髓核和纖維環(huán)分界喪失，椎間盤高度降低；5級(jí)：黑間盤，分界完全喪失，椎間隙塌陷。退變分級(jí)可直接代表椎間盤退變的嚴(yán)重程度。

1.3 位置量化、范圍選擇、程度處理 位置量化：T12～L5椎間盤退變分別記錄為0、1、2、3、4、5，T12/L1椎間盤退變記為0，L1/2椎間盤退變記為1，L2/3椎間盤退變記為2，L3/4椎間盤退變記為3，L4/5椎間盤退變記為4；L5/S1椎間盤退變記為5。數(shù)值大小反映了椎間盤位置，且與腰椎間盤序數(shù)一致。范圍選擇：常規(guī)選取分級(jí)4級(jí)和5級(jí)的椎間盤節(jié)段；最嚴(yán)重節(jié)段僅為3級(jí)，則選3級(jí)對(duì)應(yīng)節(jié)段。退變程度：退變范圍內(nèi)椎間盤退變程度相加除以退變范圍。

示例如下：?jiǎn)喂?jié)段退變，如L4/5椎間盤4級(jí)退變，則位置為4，范圍為1，程度為4；雙節(jié)段退變，如L4/5椎間盤4級(jí)退變，L5/S1椎間盤5級(jí)退變，則位置為(4+5)/2=4.5，范圍為2，程度為(4+5)/2=4.5；三節(jié)段退變，如L3/4椎間盤4級(jí)退變，L4/5椎間盤5級(jí)退變，L5/S1椎間盤5級(jí)退變，則位置為(3+4+5)/2=4，范圍為3，程度為(4+5+5)/3=4.7，以此類推。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 采用SPSS 21.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入及統(tǒng)計(jì)分析。將各參數(shù)進(jìn)行描述性統(tǒng)計(jì)分析并用雙側(cè)t檢驗(yàn)比較不同性別間各參數(shù)有無差異，檢驗(yàn)水準(zhǔn)(α)為0.05。將椎間盤退變位置、范圍、程度與年齡、體質(zhì)指數(shù)(BMI)、脊柱骨盆矢狀位參數(shù)行Pearson相關(guān)分析(雙側(cè))，檢驗(yàn)水準(zhǔn)(α)為0.05。根據(jù)PI的不同對(duì)椎間盤退變位置、范圍、程度進(jìn)行雙側(cè)t檢驗(yàn)。檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)(α)為0.05。

2 結(jié) 果

2.1 患者一般資料及基本參數(shù) 納入76例患者，男性37例，女性39例，年齡19～78歲，平均56歲。男性和女性平均年齡分別是58.86歲、53.28歲，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。不同性別間退變范圍、程度差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05，表1)。

2.2 各參數(shù)間相關(guān)分析 結(jié)果(表2)表明：年齡與TK(r=0.376,P<0.01)、退變位置(r=-0.358,P<0.01)、退變范圍(r=0.329,P<0.01)、退變程度(r=0.452,P<0.01)相關(guān)；TK與LL(r=0.531,P<0.01)相關(guān)；LL與PI(r=0.409,P<0.01)、SS(r=0.827,P<0.01)相關(guān)；PI與SS(r=0.532,P<0.01)、PT(r=0.711,P<0.01)、退變位置(r=-0.257,P<0.05)相關(guān)；SVA與退變范圍(r=0.304,P<0.01)、退變程度(r=0.353,P<0.01)相關(guān)。

表1 患者基本參數(shù)資料及男女間參數(shù)的對(duì)比

表2 腰椎間盤退變特點(diǎn)與矢狀面參數(shù)相關(guān)性

*P<0.05,**P<0.01

2.3 不同PI對(duì)椎間盤退變的影響 根據(jù)PI大小分組分析(表3)發(fā)現(xiàn)：PI≤50°組患者位置為4.14±0.64，PI>50°組患者位置為3.57±1.08，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。典型病例見圖1。

表3 椎間盤退變的位置、范圍、程度與PI大小的關(guān)系 N=76

圖1 兩例典型患者的影像學(xué)資料

3 討 論

腰椎間盤退變和腰椎間盤突出癥、退變性滑脫、退變性側(cè)彎等多種疾病相關(guān)。年齡與腰椎間盤的退變密切相關(guān)[1,7]。本研究結(jié)果顯示，年齡與退變位置(r=-0.358,P<0.01)、退變范圍(r=0.329,P<0.01)、退變程度(r=0.452,P<0.01)均明顯相關(guān)，提示隨著年齡的增大，退變位置升高，范圍變大，程度加重。

應(yīng)力對(duì)腰椎間盤退變的影響不容忽視，腰椎的曲度由上到下逐漸增大，下腰椎占整個(gè)腰椎前凸的2/3，受到的應(yīng)力最為集中，是腰椎間盤退變的好發(fā)節(jié)段[8]。應(yīng)力在腰椎間盤退變的過程中起到了重要的作用。生物力學(xué)研究表明，腰椎間盤的退變與垂直的縱向負(fù)荷和椎間盤受到的剪切力相關(guān)[9]，且剪切力的大小隨脊柱的運(yùn)動(dòng)發(fā)生變化[3]。腰椎退變會(huì)導(dǎo)致腰椎間盤突出，好發(fā)于L4/5、L5/S1椎間盤[10]；腰椎退變同樣會(huì)導(dǎo)致腰椎不穩(wěn)，但好發(fā)節(jié)段與腰椎間盤突出癥不同。Aono等[11]對(duì)142例女性進(jìn)行了8年以上的前瞻性研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)退變性滑脫發(fā)生率為12.7%，4例發(fā)生了L3退變性滑脫，14例發(fā)生了L4退變性滑脫，發(fā)生滑脫人群有著更大的LL、PI，椎體的傾斜、椎間高度的丟失更嚴(yán)重，且L3退變性滑脫較L4退變性滑脫有更大的PI和腰椎曲度和L3椎體的傾斜。Gille等[12]對(duì)歐洲多中心共670例退變滑脫患者進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，73%的退變性滑脫發(fā)生在L4/5椎間盤，18%發(fā)生在L3/4椎間盤，3%發(fā)生于L2/3椎間盤。本研究結(jié)果顯示腰椎間盤退變的位置值為3.84±0.94，與這兩種典型的椎間盤疾病發(fā)生的平均位置相符。

不同的腰椎曲度會(huì)引起生物力學(xué)的改變，而每個(gè)人的腰椎曲度并不一樣。Roussouly等[13]將腰椎曲度分為4型，1型：SS小于35°，PI小，腰椎前凸頂點(diǎn)最低，位于L5中部，腰椎含椎體最少，胸腰段轉(zhuǎn)折點(diǎn)低且靠后，其上形成一個(gè)較大的弧形胸椎后凸；2型：SS小于35°，腰椎前凸頂點(diǎn)位于L4底部，腰椎較長(zhǎng)、腰椎前凸包含椎體也較多，胸腰轉(zhuǎn)折點(diǎn)較高且相對(duì)1型靠前，整個(gè)脊柱腰彎和胸彎都比較??；3型：SS在35°～45°，腰椎前凸頂點(diǎn)位于L4中部，腰彎較大，脊柱矢狀面呈完美S型；4型：SS大于45°，腰椎前凸頂點(diǎn)在L3或更高，腰彎最大，認(rèn)為1、2型容易發(fā)生椎間盤突出癥，4型易出現(xiàn)椎管狹窄，3型腰椎患病率最低。Chaléat-Valayer等[14]認(rèn)為，下腰痛更易發(fā)生在2型及PI較大的4型人群。

正常人脊柱的矢狀面形態(tài)和骨盆參數(shù)有著密切關(guān)系[15]。矢狀面形態(tài)(頭-脊柱-骨盆-雙下肢)是相互影響的，通過局部脊柱內(nèi)曲度的增加或減少、骨盆的后旋、下肢的彎曲來維持重心和視線的水平[16-17]。本研究結(jié)果顯示，PI與SS明顯相關(guān)、SS與LL明顯相關(guān)，LL與TK明顯相關(guān)，SVA與LL明顯相關(guān)，SVA與PT明顯相關(guān)，SVA與退變范圍明顯相關(guān)，SVA與退變程度明顯相關(guān)，與上述研究結(jié)果基本一致，且隨退變范圍增加和程度加重，脊柱不斷前傾。

本研究發(fā)現(xiàn)年齡與TK相關(guān)，TK隨年齡的增加而增加，與Zhu等[15]的研究結(jié)果相似，但與Xu等[18]的測(cè)量結(jié)果并不完全相符，仍有待進(jìn)一步研究。

腰椎間盤退變可引起腰椎間盤突出或不穩(wěn)[19]，突出癥患者PI更小[13]，不穩(wěn)滑脫患者PI更大[11, 20]。PI的大小對(duì)應(yīng)著不同曲度的腰椎，較小的PI對(duì)應(yīng)著較小的腰椎曲度，并常在L5處形成銳利的轉(zhuǎn)角。大的PI對(duì)應(yīng)著大的圓鈍的弧形轉(zhuǎn)角，常在L3、L4、L5甚至更多椎體，此每個(gè)椎體傾角都較大。本研究結(jié)果顯示：按PI大小分組后，PI≤50°組患者位置值為4.14±0.64，PI>50°組患者位置值為3.57±1.08，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。部分大PI患者L5/S1椎間盤更加傾斜，退變程度明顯低于L4/5椎間盤，考慮與后部結(jié)構(gòu)的保護(hù)有關(guān)。

綜上所述，腰椎間盤退變的位置受脊柱骨盆矢狀面形態(tài)的影響，小PI人群傾向于L4/5、L5/S1椎間盤的退變，大PI人群更傾向于L3/4、L4/5椎間盤的退變。本研究結(jié)果提示，矢狀面形態(tài)對(duì)脊柱易發(fā)生何位置腰椎間盤退變有一定的預(yù)測(cè)作用，可根據(jù)患者PI進(jìn)行健康指導(dǎo)、預(yù)防，為后續(xù)研究奠定了基礎(chǔ)。

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[本文編輯] 廖曉瑜， 賈澤軍

Correlation between lumbar disc degeneration and sagittal parameters of spino-pelvic alignment

LI Geng-wu, YANG Chang-wei, CHEN Kai, ZHU Xiao-dong, LI Ming*

Department of Orthopedics, Changhai Hospital, Second Military Medical University, Shanghai 200433, China

Objective： To explore the correlation between the location, range and degree of lumbar disc degeneration (LDD) and sagittal parameters of spino-pelvic alignment. Methods： The clinical data of 76 patients with lumbar disc degeneration (lumbar disc herniation and degenerative lumbar instability) who underwent surgery from January 2013 to December 2015 were retrospectively analyzed. Full-length radiographs of the spine were taken to evaluate thoracic kyphosis (TK), lumbar lordosis (LL), sacral slope (SS), pelvic incidence (PI), pelvic tilt (PT), and sagittal vertical axis (SVA). The correlational analysis was carried out between the location, range and degree of lumbar disc degeneration and spino-pelvic sagittal parameters. Results： Age was related to location (r=-0.358,P<0.01), range (r=0.329,P<0.01), degree (r=0.452,P<0.01). PI was related to degeneration location (r=-0.257,P<0.05). SVA was related to degeneration range (r=0.304,P<0.01) and degeneration degree (r=0.353,P<0.01).The value of degeneration location in patients with PI≤50° was 4.14±0.64, yet the value in patients with PI>50° was 3.57±1.08 (P<0.05).Conclusions： The location of lumbar disc degeneration are correlated with spino-pelvic sagittal parameters. PI is an important factor affecting the location of lumbar disc degeneration. The population with PI≤50° are more likely to develop lumbar disc degeneration in L4/5and L5/S1discs, while the population with PI>50° are more likely to develop lumbar disc degeneration in L3/4and L4/5discs.

lumbar disc degeneration; spino-pelvic parameters; sagittal balance

2017-02-09 [接受日期] 2017-02-28

上海市自然科學(xué)基金(16ZR1449100). Supported by Natural Science Foundation of Shanghai (16ZR1449100).

李庚午，碩士生. E-mail: spineligengwu@163.com

*通信作者(Corresponding author). Tel: 021-31161700, E-mail: limingch@21cn.com

10.12025/j.issn.1008-6358.2017.20170098

R 681.5+3

A