無癥狀中國年輕人頸椎矢狀位曲度正常值及其與全脊柱平衡的關(guān)系

唐彥超，趙文奎，于 淼，劉曉光△

(北京大學(xué)第三醫(yī)院1．骨科，2. 疼痛科， 北京 100191)

頸椎矢狀位曲度對于保持頭部姿勢、脊柱平衡很重要，它會受到其他脊柱部位特別是臨近部位曲度的影響(如胸椎后凸角和T1傾斜角)[1-3]，頸椎平衡功能障礙對于頸椎病和/或脊柱畸形的外科治療的臨床結(jié)局有不利影響[4-5]，因此，脊柱手術(shù)中，外科大夫的一個主要目標(biāo)便是恢復(fù)正常的頸椎曲度。然而，過去的文獻(xiàn)僅聚焦于如何恢復(fù)一個功能上滿意的頸椎曲度，即能夠和T1傾斜角和胸椎后凸角匹配的頸椎前凸角(主要是C2-C7前凸角)或者C2-C7矢狀位軸向垂線 (C2-C7sagottal vertical axis, C2-C7SVA)[6-8]，這種只測量C2-C7曲度的方法，對于由7節(jié)椎體構(gòu)成的頸椎來說過于簡化，要想恢復(fù)一個和諧的頸椎，明確每個間盤角、椎體角進(jìn)而明確前凸分布是十分必要的。本研究旨在明確無癥狀中國年輕人的正常頸椎曲度及其分布，并探究它和全脊柱平衡之間的關(guān)系。

1 資料與方法

1.1 一般資料

于2011年11月—2014年12月通過在北京發(fā)布線上廣告的方式招募了272名無癥狀中國成年人[男161 名，女111 名，年齡18～45 歲，平均(23.2±4.4)歲]進(jìn)行前瞻性研究。為了避免隨著年齡增長而出現(xiàn)的脊柱失平衡代償改變的影響，研究將入選標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定為年齡不超過30周歲。排除標(biāo)準(zhǔn)：(1)存在提示脊柱或骨科疾病癥狀者(包括頸肩痛、腰腿痛、四肢麻木、肢體無力等)；(2)患有可能影響脊柱曲度的脊柱、骨盆或下肢疾病者；(3)有脊柱或骨盆手術(shù)史者。如果志愿者在接下來的X線檢查中被發(fā)現(xiàn)有明顯的影像學(xué)異常(包括側(cè)彎、滑脫和下肢不等長)也不會被納入本研究。研究記錄志愿者的性別、年齡、身高、體質(zhì)量，并計(jì)算體重指數(shù)(body mass index, BMI)。

本研究開始前已經(jīng)北京大學(xué)第三醫(yī)院醫(yī)學(xué)科學(xué)研究倫理委員會審查批準(zhǔn)(IRB00006761-2012033)，所有參與研究的志愿者均簽署知情同意書。

1.2 影像學(xué)測量

所有志愿者均在北京大學(xué)第三醫(yī)院行全脊柱正側(cè)位X線檢查，其中全脊柱側(cè)位X線片通過院內(nèi)影像歸檔和通信系統(tǒng)(PACS，GE公司，美國)進(jìn)行參數(shù)測量[3, 9-10]。

1.2.1頸椎矢狀位曲度(圖1)

1.2.1.1C0-C2角(occiput-C2angle) 指McGregor線(經(jīng)過硬腭的后上方和枕骨中線最尾端點(diǎn)的線)和C2下終板切線之間的夾角，前凸為正，后凸為負(fù)。

A, C0-C2 angle; B, vertebral angles from C3 to C7 and disk angles from C2-C3 to C6-C7; C, T1 slope.圖1 頸椎曲度測量示意圖Figure 1 The measurements of cervical sagittal alignment

1.2.1.2間盤角(從 C2-C3到C6-C7) 上位椎體下終板和下位椎體上終板之間的夾角，前凸為正，后凸為負(fù)。

1.2.1.3椎體角(從 C3到C7) 椎體上、下終板之間的夾角，前凸為正，后凸為負(fù)。

1.2.1.4T1傾斜角(T1slope) T1椎體的上終板的切線與水平面之間的夾角，前凸為正，后凸為負(fù)。

1.2.1.5C2-C7角 間盤角與椎體角之和。

1.2.2脊柱—骨盆矢狀位參數(shù)

1.2.2.1胸椎后凸角(thoracic kyphosis, TK) T4上終板與T12下終板間夾角，后凸為正，前凸為負(fù)。

1.2.2.2腰椎前凸角(lumbar lordosis, LL) L1上終板與S1上終板夾角，前凸為正，后凸為負(fù)。

1.2.2.3骨盆入射角(pelvic incidence, PI) 經(jīng)S1上終板中心作一條垂直于終板的直線，再經(jīng)S1上終板的中心和兩股骨頭連線的中點(diǎn)作一條直線，兩條直線間的夾角。

1.2.2.4骶骨傾斜角(sacral slope, SS) S1上終板與水平線間的夾角，前凸為正，后凸為負(fù)。

1.2.2.5骨盆傾斜角(pelvic tilt，PT) 經(jīng)S1上終板中心以及兩側(cè)股骨頭連線中點(diǎn)的直線與鉛垂線間的夾角。

1.2.3全脊柱矢狀位平衡參數(shù)

1.2.3.1C2-C7矢狀位軸向垂線(C2-C7sagittal vertical axis, C2-C7SVA) 經(jīng)C2椎體幾何中心的鉛垂線到C7終板的上后角的水平距離，若C2鉛垂線落在C7前方為正，反之為負(fù)。

1.2.3.2CGH-C7矢狀位軸向垂線(center gravity of head-C7SVA,CGH-C7SVA) 經(jīng)頭部的重心即外耳道的前緣的鉛垂線，到C7終板的上后角的水平距離，若頭部重心鉛垂線落在C7前方為正，反之為負(fù)。

1.2.3.3C7-S1矢狀位軸向垂線(C7-S1SVA) 經(jīng)C7椎體的幾何中心的鉛垂線距S1后上角之間的水平距離，若C7鉛垂線落在S1前方為正，反之為負(fù)。

所有參數(shù)均由兩位研究者獨(dú)立測量后取平均值，由兩位高級職稱醫(yī)師對所有志愿者的全脊柱側(cè)位片進(jìn)行Roussouly分型，并將其頸椎形態(tài)分為前凸、變直、S形和后凸4組[11-12].

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

采用SPSS 19.0(SPSS公司，美國)軟件，計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)進(jìn)行正態(tài)分布檢驗(yàn)，采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)、方差分析(ANOVA)和卡方檢驗(yàn)(Chi-square test)對組間參數(shù)進(jìn)行對比，采用Pearson和Spearman相關(guān)分析進(jìn)行參數(shù)之間的相關(guān)性分析，并進(jìn)行線性回歸。P<0.05認(rèn)為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

研究共納入126名志愿者，其中男性67名，女性59名，平均年齡(21.4±2.3)歲。

2.1 頸椎矢狀位曲度正常值

不同性別的脊柱矢狀位曲度平均值如表1所示，C0-C7角平均值為26.0°±12.8°，前凸主要發(fā)生在上頸椎，C0-C2角平均值為15.2°±6.7°，而C2-C7前凸角只有大約10°。從C2-C3到C6-C7的間盤角之和為9.1°±12.1°，而從C3到C7的椎體角之和只有1.4°±10.2°，說明下頸椎前凸幾乎全部發(fā)生于間盤水平(圖2)。相比于女性，男性的T1傾斜角更大(P<0.05)，相應(yīng)地，頸椎前凸C2-C7角(P<0.01)和C0-C7角(P<0.01)也更大。

C7-S1矢狀位軸向垂線的平均值為(-21.6±31.0) mm，可以被頸椎前凸完美代償[C2-C7矢狀位軸向垂線為(18.6±7.9) mm，CGH-C7矢狀位軸向垂線為(22.9±12.3) mm]， 男性的C7-S1矢狀位軸向垂線更小(P<0.01)， 相應(yīng)地CGH-C7矢狀位軸向垂線也比女性小(P=0.165)。

不同Roussouly分型的脊柱矢狀位曲度平均值如表2所示，不同Roussouly分型的頸椎曲度有顯著差別(P<0.01)。總體來說，一個更大的腰椎前凸角和一組更大的胸椎后凸角、C2-C7角、C0-C7角是一致的，反之亦然。不同Roussouly分型之間頸椎形態(tài)的對比如表3所示，頸椎形態(tài)以前凸和變直為主(109/126)， 只有3個S形和14個后凸，頸椎形態(tài)和Roussouly分型沒有顯著相關(guān)性(Chi-square=10.548,P=0.308，圖2)。

2.2 頸椎曲度和全脊柱平衡的相關(guān)性

頸椎曲度和全脊柱曲度之間的相關(guān)性如表4所示，頸椎曲度和T1傾斜角顯著相關(guān)，其中C2-C7角和C0-C7角與T1傾斜角具有中等程度相關(guān)性(PearsonC2-C7=0.419,PearsonC0-C7=0.463)，與胸椎后凸角弱相關(guān)(PearsonC2-C7=0.240,PearsonC0-C7=0.319)。T1傾斜角和胸椎后凸角顯著相關(guān)(Pearson=0.447,P<0.01)。胸椎后凸角和腰椎前凸角(Pearson=0.586,P<0.01)、骶骨傾斜角(Pearson=0.288,P<0.01)顯著相關(guān)。

為了探究T1傾斜角如何影響頸椎曲度，研究對T1傾斜角和各間盤角做了相關(guān)性分析(表5)，發(fā)現(xiàn)T1傾斜角對間盤角C4-C5(Pearson=0.322,P<0.01)和C5-C6(Pearson=0.353,P<0.01)有顯著影響，且臨近節(jié)段間盤角之間存在顯著的中等程度相關(guān)性。臨近節(jié)段間盤角的關(guān)系可以由逐步線性回歸表示如下：C0-C2=16.4-0.7×C2-C3(R2=0.133,P<0.001), C2-C3=3.6+0.3×C3-C4-0.2×C0-C2(R2=0.248,P<0.001), C3-C4=0.2+0.5×C4-C5+0.3×C2-C3(R2=0.368,P<0.001), C4-C5=-0.1+0.4×C5-C6+0.1×C3-C4(R2=0.457,P<0.001), C5-C6=0.6×C4-C5+0.2×C6-C7(R2=0.422,P<0.001), C6-C7=3.6+0.4×C5-C6(R2=0.122,P<0.001)。

表1 不同性別的人口學(xué)資料和矢狀位曲度平均值Table 1 Mean values of demographic and spinal sagittal alignment parameters stratified by gender

圖2 頸椎曲度的分布Figure 2 The distribution of cervical lordosis

表2 不同Roussouly分型的脊柱矢狀位曲度平均值Table 2 Mean values of spinal sagittal alignment parameters stratified by Roussouly classification

表3 不同Roussouly分型之間的頸椎形態(tài)比較Table 3 Comparison of cervical morphology between Roussouly classifications

3 討論

頸椎在承托頭顱和保持平視方面起著重要的作用，生理頸椎矢狀位曲度的改變可能增加對附屬肌肉的依賴，導(dǎo)致疲勞和頸痛[8, 13]，甚至改變椎管和椎間孔的結(jié)構(gòu)，使神經(jīng)易受壓迫[14]。脊柱手術(shù)對頸椎曲度有著顯著的影響，所以術(shù)者在手術(shù)中需要保持或者重建正常的頸椎曲度[4-5, 7, 15-17]。然而既往研究僅聚焦于應(yīng)用Cobb法或Harrison法測得的C2-C7前凸角，具體的間盤角和椎體角鮮有提及。

表4 頸椎矢狀位曲度和全脊柱矢狀位曲度的相關(guān)性Table 4 Correlation coefficient between cervical sagittal alignment and global spine sagittal alignment

表5 頸椎矢狀位曲度及T1傾斜角之間的相關(guān)性Table 5 Correlation coefficient between cervical sagittal alignment parameters and T1 slope

本研究測量了126名無癥狀中國成年人總體的頸椎曲度、每個間盤角、每個椎體角的正常值(圖2)，可以被用來作為頸椎手術(shù)和/或畸形矯正手術(shù)時的參考。研究對象的入選年齡設(shè)定為18～30歲，以避免隨著年齡増長而出現(xiàn)的頸椎代償性改變，從而提高這些參考值的可靠性[18-19]。對這些數(shù)值的分析帶來了一些有趣的發(fā)現(xiàn)，首先，總的頸椎前凸主要發(fā)生在C0-C2節(jié)段，與既往報(bào)道相符[6, 10]；其次，幾乎所有的齒突下前凸均發(fā)生在間盤層面；最后，頸椎前凸在不同的間盤層面并不是平均分配的，具體來說，從C2-C3到C5-C6幾乎每個間盤大約1°前凸，而C6-C7間盤大約有4°前凸，這些結(jié)果都應(yīng)在手術(shù)中予以考慮。

既往研究證明，必須在全脊柱的背景下考慮頸椎曲度和形態(tài)[1, 2, 6, 18]，而且，頸椎矢狀位平衡和T1傾斜角的相關(guān)性比和脊柱骨盆參數(shù)的相關(guān)性更強(qiáng)，但是這一結(jié)論很少在全脊柱側(cè)位片上得到驗(yàn)證[3, 20]。本研究通過在全脊柱側(cè)位片上對頸椎和全脊柱平衡之間的關(guān)系進(jìn)行分析，有如下三個發(fā)現(xiàn)：第一，頸椎曲度受到T1傾斜角和胸椎后凸角的影響，而后兩者和腰椎前凸角、骶骨傾斜角依序相關(guān)，總體來說，一個更大的T1傾斜角常常伴隨一組更大的頸椎前凸角、胸椎后凸角、腰椎前凸角，反之亦然；第二，CGH-C7矢狀位軸向垂線被C7-S1矢狀位軸向垂線完美代償，從而將頭顱維持在骶骨正上方；第三，年輕成年人的頸椎形態(tài)主要表現(xiàn)為前凸和變直(109/126)， 與以Roussouly分型表示的胸腰椎形態(tài)之間沒有顯著相關(guān)性。

相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，特定節(jié)段的間盤角與臨近節(jié)段間盤角之間顯著相關(guān)，Pearson系數(shù)在0.349～0.610，且從T1傾斜角向上直到C2-C3間盤角依序存在著正相關(guān)性。這種中等程度的相關(guān)性提示醫(yī)生，涉及到C3-C4、C4-C5和C5-C6間盤的手術(shù)應(yīng)該以相鄰節(jié)段間盤角特別是它們的線性逐步回歸方程作為參考。而C0-C2角與C2-C3角、C3-C4角之間通過負(fù)相關(guān)來維持平視，是畸形矯正手術(shù)中必須充分考慮的因素。C6-C7間盤在下頸椎前凸中占較大比重，且未見其與C0-C2角(Pearson=-0.113)或T1傾斜角(Pearson=0.074)有顯著相關(guān)性，可能為C6-C7間盤在維持平視過程中前凸較為恒定所致。

本研究是包含特定間盤角、椎體角的頸椎矢狀位曲度的橫斷面研究，不可避免存在一定局限性。首先，更大的、包含不同年齡段的隊(duì)列研究可以提供更多的細(xì)節(jié)和更強(qiáng)的可信度；其次，本研究的對象均為中國人，考慮到中國漢人和高加索人的矢狀位參數(shù)間存在顯著差別，涉及不同種族的類似研究會很有意義[21-24]，本研究測量了126位無癥狀中國年輕人的脊柱骨盆矢狀位參數(shù)，發(fā)現(xiàn)每一個研究對象均能夠被納入到一種Roussouly分型之中，而且這些研究對象的分型分布與歐洲人種沒有顯著差別，因此使用了基于歐洲人種的Roussouly分型對無癥狀中國年輕人的脊柱骨盆參數(shù)及其相互關(guān)系進(jìn)行量化的描述，這有助于不同研究特別是國內(nèi)外研究之間的交流，但是，基于國人的脊柱骨盆形態(tài)進(jìn)行的研究及其與Roussouly分型的比較將具有重大的意義，也是未來研究的方向；最后，對于脊柱外科醫(yī)生普遍關(guān)心的一些問題，如在脊柱退變的過程中脊柱曲度的變化以及鄰近節(jié)段的相互影響，則需要隊(duì)列研究來解答。

綜上所述，本課題組對頸椎的曲度、形態(tài)、間盤角、椎體角及其與全脊柱平衡關(guān)系進(jìn)行了較全面的探索。頸椎前凸的大部分發(fā)生在C0-C2和間盤層面，這些角度又受到脊柱其他部位的影響，如 T1傾斜角、胸椎后凸角和Roussouly分型，臨近節(jié)段間盤角之間依序存在顯著相關(guān)性，這些信息都應(yīng)該在計(jì)劃脊柱手術(shù)時被充分考慮。