脊柱骨盆矢狀位平衡參數(shù)與腰椎退變性疾病相關(guān)性的研究進(jìn)展

李佳璐，趙建武，曲 揚(yáng)，董榮鵬

(吉林大學(xué)第二醫(yī)院脊柱外科，長春130000)

腰椎退變性疾病主要包括退變性腰椎間盤突出、退變性腰椎管狹窄、退變性腰椎側(cè)彎和退變性腰椎滑脫等。近年來，腰椎退變性疾病的患病率逐年升高，且患病年齡日趨年輕，由于病因復(fù)雜，發(fā)生機(jī)制和病理機(jī)制尚不清楚。有研究發(fā)現(xiàn)，脊柱骨盆矢狀位平衡在腰椎退變性疾病的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)歸中起重要作用[1]。明確脊柱骨盆矢狀位平衡在不同疾病間的變化規(guī)律以及與疾病的因果關(guān)系，對(duì)預(yù)估疾病的發(fā)生發(fā)展、預(yù)后和完善治療方案十分有利。通過手術(shù)重建腰椎退變性疾病患者的脊柱矢狀面平衡是治療的主要方向，可提高患者術(shù)后生活質(zhì)量[2]。不同患者的矢狀面平衡不同，術(shù)者可針對(duì)不同的平衡設(shè)計(jì)不同的手術(shù)方案，重建脊柱骨盆矢狀位平衡，以獲得最佳治療效果，改善術(shù)后臨床癥狀。脊柱矢狀位平衡變化的一系列參數(shù)可反映疾病的發(fā)生和發(fā)展。臨床上已采用眾多影像學(xué)參數(shù)評(píng)估脊柱疾病患者的生存質(zhì)量和治療的臨床效果[3]。目前脊柱骨盆矢狀位平衡參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值或標(biāo)準(zhǔn)變化范圍尚未明確，研究制訂出一套標(biāo)準(zhǔn)的參考范圍對(duì)脊柱疾病治療有重要指導(dǎo)意義。現(xiàn)對(duì)近年來脊柱骨盆矢狀位平衡參數(shù)與腰椎退變性疾病相關(guān)性的研究進(jìn)展予以綜述。

1 脊柱骨盆矢狀位平衡參數(shù)簡介

脊椎從上至下連接頭部、軀干、骨盆和髖關(guān)節(jié)，并通過骨盆部將負(fù)荷傳遞到下肢。相鄰節(jié)段之間緊密連接，以最小的力維持較穩(wěn)定的姿勢[4]。腰椎通過骨盆的調(diào)節(jié)，在維持脊柱整體矢狀位平衡方面起到核心作用。隨著腰彎前凸頂點(diǎn)提高，脊柱-骨盆序列將出現(xiàn)一系列變化，如骶骨增加傾斜、下腰彎前凸角度增加、下腰彎組成椎體數(shù)量增加、腰彎傾斜減小等[5]。腰背部肌肉、韌帶對(duì)維持腰椎生理性前彎非常重要，當(dāng)腰椎生理性前彎減少時(shí)，后方肌肉韌帶處于拉伸狀態(tài)，時(shí)間過長可出現(xiàn)腰背肌肉和韌帶疲勞，肌肉力量減弱，前彎減小，導(dǎo)致脊柱矢狀面失衡；當(dāng)脊柱矢狀面失衡又增加后方肌肉、韌帶的應(yīng)力時(shí)，增加肌肉、韌帶疲勞程度，加重疼痛，從而形成惡性循環(huán)[6-7]。當(dāng)脊柱發(fā)生疾患時(shí)，骨盆為了代償生物力學(xué)變化而發(fā)生相應(yīng)的變化，解剖結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生改變[8]。羅江洪等[9]測量92例腰椎退行性病變患者手術(shù)前后脊柱-骨盆參數(shù)，結(jié)果顯示參數(shù)明顯改變。脊柱骨盆矢狀面平衡參數(shù)的變化能夠反映疾病的發(fā)生和發(fā)展。

1.1參數(shù)測量方法 為了便于測量，目前一般測量站立位脊柱全長X線片來評(píng)估矢狀面平衡。矢狀面力線受身體姿勢的影響，需采取統(tǒng)一的攝片方法，即身體站直放松，上臂前屈30°，膝、髖關(guān)節(jié)完全伸直，拍攝自顱底至近側(cè)股骨的后前位、左右側(cè)位片[10]。

1.2脊柱矢狀面參數(shù) 脊柱骶骨角(spinosacral angle，SSA)指C7椎體中心與S1上終板中點(diǎn)連線與S1上終板的夾角。矢狀面軸向垂線(sagittal vertical axis，SVA)指C7椎體中心垂線與S1上終板后上角的距離或C7椎體中心垂線與L5椎體后下角的距離，標(biāo)準(zhǔn)值<3 cm。胸椎后凸角(thoracic kyphosis，TK)指T4上終板垂線與T12下終板垂線的夾角，或T5上終板垂線與T12下終板垂線的夾角。腰椎前凸角(lumbar lordosis，LL)指L1上終板垂線與L5下終板垂線的夾角，還可測量L1上終板垂線與S1上終板垂線的夾角或T12上終板垂線與L5下終板垂線的夾角。

1.3骨盆參數(shù) 髖關(guān)節(jié)軸(hip axis，HA)是雙側(cè)股骨頭中心點(diǎn)連線的中點(diǎn)，被認(rèn)為是一個(gè)固定靜止的參考點(diǎn)，可作為骨盆在矢狀面旋轉(zhuǎn)的軸心，也是測量其他脊柱骨盆參數(shù)的重要參考點(diǎn)。骨盆入射角(pelvic incidence，PI)指HA與S1上終板中點(diǎn)的連線與經(jīng)過S1上終板中點(diǎn)與S1上終板垂線的夾角。骶骨傾斜角(sacral slope，SS)指S1上終板與水平線的夾角。骨盆傾斜角(pelvic tilt，PT)是兩側(cè)股骨頭連線中點(diǎn)與S1上終板中點(diǎn)的連線與經(jīng)過股骨頭連線中點(diǎn)的垂直線的夾角。由幾何關(guān)系可知“PI=SS+PT”，PI在人體骨骼發(fā)育成熟后恒定，并不受人體姿勢的影響。SS、PT是描述骨盆和骶骨方向性的常用參數(shù)，SS影響腰椎前凸，腰椎曲度隨SS增大而增加，PT反映了骨盆相對(duì)于股骨頭軸線的位置方向。

2 脊柱骨盆矢狀位平衡參數(shù)與腰椎退變性疾病的關(guān)系

國內(nèi)外學(xué)者進(jìn)行了大量的有關(guān)正常人脊柱矢狀位平衡的研究，希望能得到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的脊柱矢狀位平衡值。Cho[11]采用Roussouly分類方法對(duì)255名韓國無癥狀成年人全身矢狀位影像學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，49.6%的韓國無癥狀成年人具有Roussouly 3型的矢狀姿勢，所有影像學(xué)參數(shù)均符合脊柱矢狀平衡模式的一般概念。但有學(xué)者認(rèn)為，脊柱平衡并沒有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)值，單獨(dú)探討某一參數(shù)過于片面，脊柱矢狀面平衡由眾多參數(shù)相互影響共同作用維持，尋找各個(gè)參數(shù)之間以及與患者生活質(zhì)量的計(jì)算公式，對(duì)制訂較為合理的標(biāo)準(zhǔn)和有一定指導(dǎo)意義的參數(shù)范圍以及矢狀面解剖、制訂手術(shù)方案、評(píng)價(jià)脊柱疾病預(yù)后都有重要影響，對(duì)治療脊柱疾病有重要指導(dǎo)意義[12]。

2.1脊柱骨盆矢狀位參數(shù)與退變性腰椎間盤突出癥 正常直立時(shí)，椎體和間盤共同承擔(dān)軀體負(fù)荷，使應(yīng)力均勻分布，保持平衡狀態(tài)；當(dāng)脊柱序列改變后，軀體的負(fù)荷重新分配，間盤所受的應(yīng)力平衡被打破，部分力量增加使間盤發(fā)生改變。生物力學(xué)改變是導(dǎo)致間盤退變的重要因素，可通過測量某些參數(shù)的變化來預(yù)測間盤的退變程度，從而了解疾病的發(fā)生、發(fā)展過程。李庚午等[13]收集了76例退變性腰椎間盤突出癥患者的臨床資料，通過在脊柱全長X線片上測量矢狀位參數(shù)并分析各項(xiàng)指標(biāo)得出，PI值較小的患者傾向于L4～5、L5/S1椎間盤的退變，PI值較大的患者更傾向于L3～4、L4～5椎間盤的退變。此外，Barrey等[14]研究發(fā)現(xiàn)，退變性腰椎間盤突出癥患者LL、TK、SSA值均較小，反映脊柱向前傾斜，腰椎前凸弧度小，脊柱呈現(xiàn)出明顯的失衡狀態(tài)。當(dāng)患者LL、TK、SSA值減小時(shí)，脊柱常呈失衡狀態(tài)，PI值也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化?？梢姡琍I值較小常常預(yù)示著L4～5、L5/S1椎間盤的退變，PI值降低，腰椎曲度往往也較小，L5處會(huì)代償形成較銳利的轉(zhuǎn)角，而PI值較大，常常為較大的圓鈍的弧形轉(zhuǎn)角，使L3、L4、L5甚至更多椎體的傾角都較大，故更多傾向于L3～4、L4～5椎間盤的退變。PI值的變化對(duì)脊柱易發(fā)生退變的節(jié)段有一定的預(yù)測作用，對(duì)退變性腰椎間盤突出癥患者進(jìn)行日常生活健康指導(dǎo)，可預(yù)防疾病發(fā)生發(fā)展并降低疾病的發(fā)生率和發(fā)展速度，同時(shí)可針對(duì)不同PI值的患者行不同術(shù)式，預(yù)設(shè)手術(shù)中連接桿的彎曲角度，盡可能恢復(fù)脊柱的平衡狀態(tài)，重建脊柱骨盆矢狀面平衡可達(dá)到最佳治療效果[15]。

2.2脊柱骨盆矢狀位參數(shù)與退變性腰椎管狹窄癥 相較于其他腰椎退變性疾病，退變性腰椎管狹窄癥在脊柱骨盆矢狀面的平衡狀態(tài)較好，并無較大改變。Lim和Kim[16]對(duì)比分析退變性腰椎滑脫癥與退變性腰椎管狹窄癥患者在脊柱骨盆矢狀面參數(shù)上的差異發(fā)現(xiàn)，腰椎退變性滑脫癥患者PI值較高，矢狀面不平衡傾向較高。此外，退變性椎管狹窄癥患者的PI值正常，矢狀面平衡良好，并沒有出現(xiàn)較明顯的脊柱失衡狀態(tài)，這可能與退變性腰椎管狹窄癥的發(fā)病因素有關(guān)。謝峰等[17]測量退變性腰椎間盤突出癥與退變性腰椎管狹窄癥患者在矢狀面上的數(shù)據(jù)并分析兩者之間的差異發(fā)現(xiàn)，退變性腰椎間盤突出癥患者胸椎后凸小，矢狀面生理曲度不明顯；退變性腰椎管狹窄患者胸椎后凸大，矢狀面生理曲度更明顯。退變性腰椎管狹窄癥患者脊柱矢狀面并無較大失衡，可能與其發(fā)病機(jī)制有關(guān)。退變性腰椎管狹窄癥發(fā)病初期表現(xiàn)為椎體的反復(fù)輕微磨損，進(jìn)一步發(fā)展則引起關(guān)節(jié)突肥大、腰椎間盤變性、骨質(zhì)增生、黃韌帶肥厚等，多種病理因素共存，進(jìn)而引起一系列神經(jīng)病理學(xué)改變，導(dǎo)致椎間盤突出、側(cè)隱窩狹窄或中央椎管狹窄等，與其他退變性疾病常伴隨著較大的力學(xué)失衡不同[18]。但退變性腰椎管狹窄癥常繼發(fā)于退變性腰椎間盤突出或腰椎滑脫等，因而手術(shù)治療仍需要重建一個(gè)較為穩(wěn)定的矢狀面平衡，以達(dá)到理想的預(yù)后。

2.3脊柱骨盆矢狀位參數(shù)與退變性脊柱側(cè)凸 脊柱側(cè)凸主要分為特發(fā)性脊柱側(cè)凸和退變性脊柱側(cè)凸。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，青少年和成年脊柱側(cè)凸患者的胸椎曲度與骨盆參數(shù)無關(guān)[19]。正常情況下，較少需要胸椎參與調(diào)節(jié)矢狀位平衡，腰椎足以調(diào)節(jié)矢狀位平衡。劉辰君等[20]指出，退變性脊柱側(cè)凸矢狀位脊柱骨盆參數(shù)之間也不存在明顯相關(guān)性。但是，費(fèi)晗等[21]的研究發(fā)現(xiàn)，退變性脊柱側(cè)凸患者SS、PT值與TK值顯著相關(guān)，退變性脊柱側(cè)凸患者的胸椎曲度更易受骨盆影響。張輝[22]分析74例退變性腰椎側(cè)凸患者的脊柱矢狀位整體、局部影像學(xué)參數(shù)的特征以及各參數(shù)之間的聯(lián)系發(fā)現(xiàn)，對(duì)退變性腰椎側(cè)凸患者進(jìn)行矯形治療應(yīng)重建SVA值，同時(shí)術(shù)中維持合理的PT值，對(duì)退變性腰椎側(cè)凸患者的術(shù)后健康和生存質(zhì)量具有明確意義[23-24]。退變性脊柱側(cè)凸患者腰椎調(diào)節(jié)能力降低，從而需要胸椎改變曲度來調(diào)節(jié)矢狀位平衡。胸椎曲度減少時(shí)重心前移，隨著脊柱逐漸僵硬，胸椎曲度改變受限，此時(shí)骨盆后傾成為矢狀位失衡的主要代償機(jī)制。同時(shí)，退變性脊柱側(cè)凸的腰椎由于前凸丟失、相對(duì)僵硬，導(dǎo)致骨盆后傾(失代償狀態(tài))，引起胸椎代償性的曲度改變。目前，保持或重建矢狀面平衡來治療脊柱疾病已得到共識(shí)，脊柱矯形手術(shù)以恢復(fù)自然狀態(tài)下的矢狀位曲度為標(biāo)準(zhǔn)[25]。根據(jù)不同側(cè)凸程度重建SVA并維持較為理想的PT值，對(duì)患者的預(yù)后有益。

2.4脊柱骨盆矢狀位參數(shù)與退變性腰椎滑脫癥 退變性腰椎滑脫癥的病因尚不明確。有研究表明，退變性腰椎滑脫癥由多種因素共同作用，其腰骶部生物力學(xué)往往異常，骨盆參數(shù)的變化與退變性腰椎滑脫癥密切相關(guān)[26]。高如峰等[27]研究證實(shí)，退行性腰椎滑脫癥對(duì)脊柱矢狀面平衡有一定影響，矢狀面平衡與PI、SS及LL相關(guān)，特別是LL的減少可能使脊柱矢狀面失衡。Roussouly等[26]發(fā)現(xiàn)，退變性腰椎滑脫癥患者PI值較高，通常伴隨SS值較高和LL值的代償性增高。有研究表明，PI值較高的人群腰骶部生物力學(xué)異常，發(fā)生腰椎滑脫的風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)增加[28-29]。Morel等[30]對(duì)70例退變性腰椎滑脫癥患者和250名無癥狀志愿者進(jìn)行對(duì)比，測量相關(guān)脊柱骨盆矢狀面平衡參數(shù)，并結(jié)合多種因素分析得出，退變性腰椎滑脫癥患者相較正常人TK值、LL值等有顯著增大。Glassman等[31]認(rèn)為，LL值是評(píng)價(jià)脊柱矢狀面是否平衡的重要參數(shù)。申鵬飛等[32]測量對(duì)比30例退變性腰椎滑脫癥患者術(shù)前及術(shù)后的脊柱骨盆矢狀面平衡參數(shù)變化發(fā)現(xiàn)，LL值術(shù)后較術(shù)前有所增加，手術(shù)前后LL變化值與Oswestry功能障礙指數(shù)評(píng)分(Oswestry功能障礙指數(shù)評(píng)分包括疼痛程度、生活自理、持物、行走、坐、站立、睡眠、性生活、社會(huì)生活、旅游10個(gè)方面，每項(xiàng)含6個(gè)選項(xiàng)，最高5分，最低0分，評(píng)分越高，表明功能越差)視覺模擬評(píng)分(采用視覺模擬疼痛評(píng)分檢測患者自我感覺的疼痛程度)均相關(guān)。退變性腰椎滑脫矢狀面失衡后通過代償機(jī)制抵抗人體重心向前或向后平移[7]。退變性腰椎滑脫患者腰骶部剪切力較大，PI值和SS值會(huì)有所增加，LL值也會(huì)代償性增加，增加滑脫的風(fēng)險(xiǎn)。PI值較高可能導(dǎo)致腰椎滑脫，但尚無確切研究證明骨盆參數(shù)與腰椎滑脫之間的因果關(guān)系，骨盆參數(shù)的變化可能與腰椎滑脫的發(fā)生和發(fā)展緊密相關(guān)。對(duì)于退變性腰椎滑脫癥的手術(shù)治療，術(shù)者可根據(jù)術(shù)前LL值，結(jié)合其他相關(guān)參數(shù)，設(shè)計(jì)并重建LL值，建立較為穩(wěn)定的矢狀面平衡狀態(tài)，改善患者術(shù)后臨床癥狀，延緩相鄰節(jié)段退變，達(dá)到較為良好的預(yù)后。

3 小 結(jié)

在腰椎退變性疾病中，PI值較高可能會(huì)導(dǎo)致腰椎滑脫，但尚無確切研究證明骨盆參數(shù)與腰椎滑脫之間的因果關(guān)系。退變性腰椎間盤突出、退變性腰椎側(cè)凸、退變性腰椎滑脫患者通常均處于較明顯的失衡狀態(tài)，相關(guān)參數(shù)明顯異常，而退變性腰椎管狹窄患者的脊柱平衡狀態(tài)較好，參數(shù)差異較小。脊柱矢狀面平衡對(duì)脊柱生物力學(xué)有重要影響，軀干在矢狀面上保持平衡狀態(tài)由脊柱骨盆和下肢整體系統(tǒng)相互影響共同維持。脊柱矢狀面平衡參數(shù)沒有標(biāo)準(zhǔn)值，單獨(dú)探討其中某一個(gè)矢狀面參數(shù)也過于片面，全面評(píng)估整體退變性脊柱的矢狀面平衡狀態(tài)有利于術(shù)者制定手術(shù)策略和患者矢狀面重建[33-35]。有針對(duì)性地設(shè)計(jì)術(shù)后功能鍛煉方法可減少術(shù)后失衡的發(fā)生，以達(dá)到平衡穩(wěn)定的狀態(tài)。