兒童及青少年頸椎生理彎曲相關(guān)指標(biāo)測量及臨床意義

李琨，張博然，張宇，韓可銘，馮杰，吳思瑤，蘇欣，蘇娜，王超群，張少杰，李志軍*，王星*

內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué) 1.基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院人體解剖學(xué)教研室（數(shù)字醫(yī)學(xué)中心）； 2.第一臨床醫(yī)學(xué)院； 3.鄂爾多斯臨床醫(yī)學(xué)院；4.附屬醫(yī)院影像中心，呼和浩特 010110

頸椎曲度會隨著年齡的增長而發(fā)生變化，不同年齡段頸椎曲度有不同的特點(diǎn)。頸椎病是中老年人群常見的疾病，近年來人們生活習(xí)慣改變，“低頭族”越來越多，導(dǎo)致頸椎病的發(fā)病趨于年輕化。張明才等[1]對上海市1000 名中學(xué)生頸椎健康狀態(tài)調(diào)查結(jié)果提示頸痛比例達(dá)61%。臨床上該年齡段人群頸椎病發(fā)病率逐年增高，而目前沒有相關(guān)診斷標(biāo)準(zhǔn)，本研究基于CT 測量我國北部地區(qū)多組兒童及青少年頸曲數(shù)據(jù)，對6 種頸椎曲度測量方法進(jìn)行比較分析，確認(rèn)多組數(shù)據(jù)之間的相關(guān)關(guān)系，期為臨床防治兒童及青少年頸椎病提供影像學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 一般資料

回顧2016 年9 月至2021 年3 月在內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院行螺旋CT 掃描涉及頸椎影像資料364 例（GE Light QX/I 64 排螺旋CT，層厚和間距均為0.625 mm，F(xiàn)ov 30 cm×30 cm，矩陣512 dpi×512 dpi），年齡范圍1～18 歲，排除脊髓型頸椎病、先天性頸椎發(fā)育不良、創(chuàng)傷、病理、腫瘤及頸椎手術(shù)后等影像資料，男女各按照年齡分為1～3 歲、4～6 歲、7～9 歲、10～12 歲、13～15 歲以及16～18 歲等6 個(gè)組，采用基于距離及角度的6 種方法測量兒童及青少年的頸椎曲度。該研究經(jīng)過內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)醫(yī)學(xué)倫理委員會批準(zhǔn)。

1.2 研究方法

1.2.1 頸椎側(cè)位CT 掃描 受檢者自然平躺，頭進(jìn)位。攝片范圍枕外隆凸至T2。

1.2.2 頸椎曲度測量 將收集的影像資料以DICOM格式導(dǎo)入Materialise Mimics Innovation Suite 16.0 軟件（Materialise 公司，比利時(shí)，由內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)數(shù)字醫(yī)學(xué)中心提供）進(jìn)行測量。參與測量的3 名學(xué)生經(jīng)過培訓(xùn)，應(yīng)用同一影像系統(tǒng)mimics 獨(dú)立完成對每張頸椎側(cè)位CT 片6 種方法的測量。

基于距離的曲度測量。①Borden 氏測量法：自樞椎齒狀突上后緣到C7椎體下后緣作一直線A，沿各頸椎體后緣作一弧線B，A、B 線間最寬處的垂線C 即為頸椎生理曲度深度（弧弦距）；②頸椎曲度指數(shù)法（cervical curvature index，CCI）：作C2與C7頸椎體下后緣連線A，C3～C6各椎體下后緣到A 線的垂線分別為a1、a2、a3、a4，若C3～C6的下后緣位于A 線的背項(xiàng)側(cè)，a值記作負(fù)值，CCI 則是a1～a4 之和與A 值的百分比，CCI=（a1+a2+a3+a4）/A×100%；③頸椎體質(zhì)心測量法（cervical vertebra centroid line，CCL）：C3～C7椎體的對角線交點(diǎn)稱為椎體質(zhì)心，分別將C3、C6和C7椎體質(zhì)心記作點(diǎn)a、b 和c，作C2椎體下緣中點(diǎn)A，分別連接Aa與bc，其延長線相交構(gòu)成的銳角為CCL 角，當(dāng)Aa 線位于bc 線的背側(cè)時(shí)，CCL 角為負(fù)值。見圖1。

圖1 基于距離的曲度測量方法示意圖A：Borden 氏測量法B：CCI 測量法C：CCL 測量法Fig.1 Schematic diagram of distance-based curvature measurement method A:Borden's measurement method; B:CCI measurement method; C:CCL measurement method

基于角度的曲度測量方法。①C1～C7Cobb 角測量法：作C1前結(jié)節(jié)中心點(diǎn)與后弓最狹窄處連線及C7下椎板的延長線，再作這兩條已知線的垂線，其相交所成的銳角為Cobb 角；②C2～C7Cobb 角測量法：在C2和C7兩錐體下端的延伸線上，各作一條垂線，兩條垂線相交所成的銳角為Cobb 角；③Harrison 氏法：作C2及C7椎體后緣的切線，其相交所成的銳角為頸椎角（cervical sagittal alignment，CSA）。見圖2。

圖2 基于角度的曲度測量方法示意圖A：C1～C7 Cobb 角測量法B：C2～C7 Cobb 角測量法C：Harrison 氏測量法Fig.2 Schematic diagram of Angle-based curvature measurement method A: C1-C7 Cobb Angle measurement method; B: C2-C7 Cobb Angle measurement method; C: Harrison's measurement method

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

所測數(shù)據(jù)采用IBM SPSS 21.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差，年齡組間采用單因素方差分析，方差齊性用LSD 法，不齊性用Games-Howell 法，性別間采取獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，確立檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05，以P＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義?；诮嵌鹊那葴y量值各組內(nèi)采取相關(guān)系數(shù)（intraclass correlation coefficient，ICC）分析。ICC 值0～1，越高表示一致性越好，ICC＜0.25 為一致性差，0.25～0.49 為一致性低，0.50～0.69 為一致性中等，0.70～0.89 為一致性好，0.90～1.00 為一致性極佳。

2 結(jié)果

2.1 年齡組間單因素方差分析

6 種方法測得的6 組頸椎曲度結(jié)果見表1?；诰嚯x的曲度測量方法中，Borden 氏法測量顯示13～15歲組與前4 組均存在顯著性差異（P＜0.05），16～18 歲組與4～12 歲3 組之間存在顯著性差異（P＜0.05）；CCI測量顯示16～18 歲組與10～12 歲組存在顯著性差異（P＜0.05）；CCL 測量顯示4～12 歲之間的3 組均與1～3歲組存在顯著性差異（P＜0.05），13～15 歲組及16～18歲組均與前4 組存在顯著性差異（P＜0.05）?；诮嵌鹊那葴y量方法中，C1～C7Cobb 角測量法顯示16～18 歲組與前5 組均存在顯著性差異（P＜0.05）；C2～C7Cobb 角測量法均無顯著性差異（P＞0.05）；Harrison 氏法測量顯示4～18 歲之間的5 組均與1～3 歲組存在顯著性差異（P＜0.05）。

表1 組間單因素方差分析（）Tab.1 One-way analysis of variance between groups

表1 組間單因素方差分析（）Tab.1 One-way analysis of variance between groups

備注：*vs 1～3 歲組，●vs 4～6 歲組，◆vs 7～9 歲組，▼vs 10～12 歲組，■vs 13～15 歲組，P＜0.05Note: *vs 1～3 year-old group, ●vs 4～6 year-old group, ◆vs 7～9 year-old group, ▼vs 10～12 year-old group, ■vs 13～15 year-old group, P＜0.05

年齡分組（歲）Age group 1～3 4～6 7～9 10～12 13～15 16～18例數(shù)Case 27 56 53 60 111 57基于距離的曲度測量方法Distance-based curvature measurement method Borden 氏（cm）3.37±1.22 2.86±1.75 2.68±1.39 3.10±1.46 4.38±2.09*●◆▼3.90±1.94●◆▼CSA（°）17.76±14.61 13.68±8.02*11.07±6.67*11.45±7.12*12.95±8.48*12.29±7.68*CCI（%）-0.01±0.14-0.03±0.11-0.03±0.10 0.01±0.12-0.04±0.10-0.02±0.12▼CCL（°）15.47±9.53 2.89±14.35*2.98±10.38*2.51±9.70*8.24±9.06*●◆▼8.81±5.24*●◆▼基于角度的曲度測量方法Angle-based curvature measurement method C1-C7 Cobb 角（°）23.26±14.15 19.11±13.84 18.45±12.17 20.19±15.60 19.09±1.17 30.07±12.38*●◆▼■C2-C7 Cobb 角（°）13.08±8.94 12.61±9.62 10.71±6.61 11.10±9.86 12.00±8.70 10.80±7.59

2.2 性別比較及基于角度的曲度測量方法組內(nèi)相關(guān)系數(shù)分析

通過對123 例男性和241 例女性間進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)各指標(biāo)在性別間無顯著性差異（P＞0.05）；基于角度的 曲 度 測 量 方 法 中C1～C7Cobb 角、C2～C7Cobb 角 和CSA 各組中數(shù)據(jù)的一致性較差，但存在一定差異性，說明在頸椎曲度測量中應(yīng)根據(jù)研究內(nèi)容遵循各測量指標(biāo)的基本規(guī)律（表2）。

表2 性別比較及基于角度的曲度測量方法組內(nèi)相關(guān)系數(shù)分析（）Tab.2 Gender comparison and analysis of intra-group correlation coefficient of curvature measurement index method based on Angle

表2 性別比較及基于角度的曲度測量方法組內(nèi)相關(guān)系數(shù)分析（）Tab.2 Gender comparison and analysis of intra-group correlation coefficient of curvature measurement index method based on Angle

性別Gender男Male女Female數(shù)量Number 123 241 tP基于距離的曲度測量方法Distance-based curvature measurement method Borden 氏（cm）3.55±1.88 3.52±1.89-0.11 0.91 CCI（%）-0.04±0.12-0.01±0.11-1.74 0.08 CCL（°）6.01±10.29 6.97±11.11 0.82 0.41基于角度的曲度測量方法Angle-based curvature measurement method C1～C7 Cobb 角（°）21.50±14.13 20.66±12.98-0.55 0.58 C2～C7 Cobb 角（°）11.86±8.57 11.25±8.73-0.63 0.53 CSA（°）12.79±9.02 12.81±7.61 0.02 0.99 ICC P 0.15 0.000

3 討論

頸椎曲度形成是由于C4～5椎間盤前厚后薄造成的，符合人體生理的需要，正常情況下頸椎生理曲度是一條較為平滑的弧線，它可以增強(qiáng)頸椎的彈性，起到一定的緩沖振蕩的作用，防止大腦損傷。相對于成年人成熟堅(jiān)硬的骨，兒童的頸椎更容易受外界因素的影響，例如寫字姿勢不當(dāng)或者長時(shí)間低頭看手機(jī)等會對頸椎曲度造成損傷，從而引發(fā)一些臨床疾病。頸椎曲度的測量可為疾病診斷提供充足的理論支持，為臨床判定頸椎功能提供解剖學(xué)資料。頸椎曲度的變化能較準(zhǔn)確地反映頸椎整體功能的變化，頸椎曲度異常是頸椎病早期診斷的一個(gè)重要指標(biāo)[2]。通過測量曲度，驗(yàn)證影像學(xué)表現(xiàn)，可以推測可能的發(fā)病原因，進(jìn)一步判斷頸曲改變與頭痛、頸痛等癥狀相關(guān)性，預(yù)防疾病的發(fā)生。測量正常頸椎曲度的平均值為重要的療效評價(jià)指標(biāo)之一[3,4]。頸椎曲度異常將改變椎體生物力學(xué)，在頸椎運(yùn)動(dòng)中可使椎體出現(xiàn)最大負(fù)荷，加速頸椎退行性改變[5,6］。既往研究表明，頸部疼痛嚴(yán)重的患者，其頸椎曲度明顯減小，而頸部癥狀少或無者，頸椎曲度變化較小[7～9］。由于臨床頸椎曲度異?；颊叩谋壤饾u增高，單一采用某種方法測量頸椎曲度的可信度較低，應(yīng)同時(shí)采用多個(gè)測量方法以得到更準(zhǔn)確的結(jié)果。常用的矢狀面頸椎曲度測量方法可以歸為基于距離和基于角度兩大類。本研究采用基于距離和角度的方法測量頸曲，較以往的研究納入更多的臨床實(shí)用測量方法，對6 種頸椎曲度測量方法進(jìn)行分類比較。

頸椎退行性疾病患者因其解剖因素會造成C7椎體在頸椎X 線側(cè)位片上顯示不清楚，影響頸椎曲度測量的準(zhǔn)確性，而CT 矢狀位重建使用斷層掃描，可以解決這一問題[10]。體位不同也會導(dǎo)致結(jié)果差異。拍攝X 線片時(shí)，由于直立體態(tài)下頸椎受重力影響前凸更加明顯，使得C2～C7Cobb 角變大，從而導(dǎo)致測量結(jié)果的可靠性變差[11]。本研究基于CT 測量兒童及青少年頸曲，拍攝時(shí)自然平躺，平視天花板，排除了直立體位重力對頸椎的影響。此次研究中男女C2～C7Cobb 角的平均值分別為（11.86±8.57）°，（11.25±8.73）°，低于吳濤等[10]使用X 線所測得的C2～C7Cobb 角平均值，可能與測量體位有關(guān)。

本實(shí)驗(yàn)所采用的6 種測量方法均具有較高的可信度及可重復(fù)性。Borden 法是最先用來測量頸椎矢狀面曲度的方法，李軍朋等[12]對4 種測量方法的可靠性進(jìn)行分析，結(jié)果表明Borden 法是最可靠的。Borden氏測量法較為簡便，可以最大程度地降低人工重復(fù)劃線誤差，并且在C2及C7椎體下后緣選點(diǎn)測量距離可避免椎體骨質(zhì)增生等因素影響。但其無法對復(fù)雜頸椎畸形進(jìn)行正確的評價(jià)，身高、椎體畸形、放大效應(yīng)及投影條件等因素會對其準(zhǔn)確性產(chǎn)生一定的影響[13]。CCI 法因采用比值度量曲度的變化，克服了Borden 法的上述缺陷，但在曲度變直或曲度S 形時(shí)其變異指數(shù)高于Borden 法[14]；此外，由于該方法測量劃線較多等局限性，如遇椎體后緣骨質(zhì)增生等，導(dǎo)致其可信度和重復(fù)性不如Borden 法和CCL 法。CCL 法能夠反映人體的整體曲度，同時(shí)考慮到頸椎的局部變化，從C3～C7椎體中心與C7上緣中點(diǎn)與C2下緣中點(diǎn)之間的位置關(guān)系來劃分頸椎曲度，具有比Borden 法和CCI 法更好的優(yōu)點(diǎn)，但其缺點(diǎn)為作圖測量方法復(fù)雜，實(shí)用性較差[15]?；诮嵌鹊臏y量方法中，Ohara 等[14]對5 種頸椎曲度測量方法比較后認(rèn)為Cobb 角測量法與CSA 法在頸椎曲度正常時(shí)具有很好的相關(guān)性，而在頸椎曲度異常改變時(shí)C1～C7Cobb 角與其他方法的相關(guān)性均較低。本研究也顯示C1～C7Cobb 角測量法與其他方法的相關(guān)性均較低，原因可能與研究對象為1～18 歲兒童及青少年，頸椎發(fā)育不成熟，變化較多有關(guān)。C2～C7Cobb角測量法因采用C2及C7椎體下緣終板延長線測量，避免頸椎曲度異常時(shí)C1～C2Cobb 角與全頸椎矢向序列呈負(fù)相關(guān)而對頸椎曲度造成影響，因此其可信度在基于角度的測量組中最高，但其因劃線數(shù)量較Harrison 測量法多，容易造成人工測量誤差，故而可重復(fù)性略低于Harrison 測量法。Harrison 等[16]認(rèn)為C1～C7的Cobb 角度大于真實(shí)的頸椎彎曲，C2～C7Cobb 角度則小于實(shí)際值。在節(jié)段性頸曲異常時(shí)，頸椎間盤為楔狀，椎體下緣線與椎體后緣的夾角一般＞90°，各椎體之間的角度也不相同，因此Cobb 法測定節(jié)段頸椎曲度存在很大的誤差[15]。椎體后緣切線是每個(gè)椎體相應(yīng)的斜率，理論上更符合脊柱曲度，兩切線的交角更能準(zhǔn)確反應(yīng)曲度的大小[17]。Harrison 氏椎體后緣切線法也可以克服由于椎體末端劃線、椎體退變性對多條點(diǎn)線的影響以及測量劃線過多會導(dǎo)致人為誤差等諸多缺點(diǎn)，在本研究基于角度的測量方法中可重復(fù)性和精準(zhǔn)性更好。

張明才等[18]通過對頸椎病患者與健康者對照研究發(fā)現(xiàn)，頸椎病患者頸椎曲度異常改變率達(dá)95.50%，明顯高于健康組。何劍波等[19]對179 名未成年頸部疼痛病人進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)其頸椎曲度變化的比率高達(dá)76.54%，其頸椎曲度的變化多種多樣，主要表現(xiàn)為曲度變窄、變直、反弓，這說明大部分未成年的頸部疼痛病人存在頸椎曲度的變化。但也有人認(rèn)為頸痛和頸椎曲度不存在顯著的關(guān)系。Grob 等[20]研究表明，頸痛的發(fā)生、疼痛頻率、疼痛時(shí)間、疼痛程度與頸椎的不正常變化無顯著關(guān)系，頸痛病人的頸椎曲度變化可能只是一個(gè)巧合。因此，頸椎曲度與頸痛之間的相關(guān)性尚存在一定的爭議，本實(shí)驗(yàn)結(jié)果可為臨床頸椎疾病提供數(shù)據(jù)參考。本研究的不足是研究對象均為中國北部地區(qū)兒童及青少年，所測數(shù)據(jù)可能不適用于其他地區(qū)或種族的人群。

綜上所述，本實(shí)驗(yàn)結(jié)果可為臨床治療頸椎疾病提供參考。兒童及青少年頸椎曲度的6 種測量結(jié)果有增齡變化，但非線性相關(guān)；頸椎生理曲度隨年齡的變化波動(dòng)不明顯，但頸椎生理曲度的形態(tài)學(xué)有明顯的變化；性別組間無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。頸椎曲度測量在臨床工作中不僅作為一項(xiàng)診斷方法，更應(yīng)作為選擇治療方法和評價(jià)療效的依據(jù)。