Lenke 1型青少年特发性脊柱侧弯胸主动脉与邻近椎体相对位置关系的初步研究

张进　　石瑞　　王阳　　张立超　　刘旭　　郭云仙

[摘要] 目的 探讨青少年特发性脊柱侧弯胸主动脉与邻近椎体的相对位置关系。 方法 将患者X线片和CT图像进行分析，测量Cobb角、主动脉-椎体角α、椎体旋转角度β及主动脉离原点最小距离OB值，明确Lenke 1型青少年特发性脊柱侧弯胸主动脉与邻近椎体相对位置关系。 结果 不同性别组间主动脉-椎体角α、椎体旋转角度β、OB值比较差异无统计学意义（P>0.05）；年龄与主动脉-椎体角α、OB值之间无显著相关性，年龄与椎体旋转角度β存在轻度相关性；Cobb角与主动脉-椎体角α之间无显著相关性，与OB值之间存在轻度负相关，与椎体旋转角度β中度正相关。 结论 在Lenke 1型青少年特发性脊柱侧弯患者中，性別与胸主动脉位置无明显相关；椎体旋转角β和OB值可以作为临床Cobb角测量的有效补充；CT扫描可以清楚显示胸主动脉与椎体的相对位置关系，可在术前为临床医师提供手术风险评估及手术入路指导。

[关键词] 青少年特发性脊柱侧弯；主动脉；X-线成像；计算机断层扫描仪；椎体

[中图分类号] R682.1+3 [文献标识码] B [文章编号] 1673-9701（2017）27-0113-04

A preliminary study on the relative positional relationship of thoracic aorta and adjacent vertebrae in Lenke type 1 adolescent idiopathic scoliosis

ZHANG Jin1 SHI Rui1 WANG Yang2 ZHANG Lichao2 LIU Xu2 GUO Yunxian2

1.Department of Radiology，the Second Hospital of Shanxi Medical University，Taiyuan 030001，China；2.Medical Imaging Specialty，Shanxi Medical University，Taiyuan 030001，China

[Abstract] Objective To investigate the relative positional relationship between adolescent idiopathic scoliosis thoracic aorta and adjacent vertebrae. Methods The X-ray and CT images of patients were analyzed， andthe Cobb angle， aortic-vertebral angle α， vertebral body rotation angle β and the OB value of the minimum distance from aorta to the origin were measured， to clarify the relative positional relationship of thoracic aorta and adjacent vertebrae in Lenke type 1 adolescent idiopathic scoliosis. Results There was no significant difference in the aorta-vertebral angle α， the rotation angle of the vertebral body β and the OB value between different sex groups（P>0.05）. There was no significant correlation between age and aortic-vertebral angle α， OB value.There was a slight correlation between age and vertebral rotation angle β. There was no significant correlation between Cobb angle and aortic-vertebral angle α， and there was a slight negative correlation between the Cobb angle and OB value. And there was moderately positive correlation between the Cobb angle and vertebral rotation angle β. Conclusion There is no significant correlation between sex and thoracic aorta position inidiopathic scoliosis patients with Lenke type 1. The vertebralrotation angle β and OB value can be used as an effective complement to clinical Cobb angle measurement. CT scan can clearly show the relative positional relationship of chest arterial and vertebral body， can provide surgical risk assessment and surgical approach guidance for clinicians before surgery.endprint

[Keywords] Adolescent idiopathic scoliosis； Aorta； X-ray imaging； Computed tomography； Vertebral body

青少年特发性脊柱侧弯（adolescent idiopathic scoliosis，AIS）是一种病因不明的、可发生于健康儿童任何成长阶段的脊柱侧弯畸形，其中Lenke 1型较常见。脊柱融合固定术是临床常用的治疗方法，其中后路椎弓根螺钉融合固定手术以其在矢状位、冠状位、轴位均具有良好的矫正效果被越来越广泛地用于临床。同时，椎弓根螺钉引起的主动脉的损伤是后路脊柱融合术中最具有危险性的并发症之一[1]。因此，术前了解胸主动脉与邻近椎体间的相对位置关系显得尤为重要。

1 对象与方法

1.1 研究对象

收集我院2015年12月～2016年12月期间确诊的Lenke 1型青少年特发性脊柱侧弯患者14例，年龄12～21岁，平均（14.64±2.53）岁，其中男4例，女10例。所有入组患者均有较完整的临床与影像资料。

1.2 检查方法

1.2.1 站立位全脊柱X线摄影 利用日本岛津公司的数字化多功能X线透视摄影系统，进行站立位全脊柱正侧位摄片。

1.2.2 CT扫描及后处理方法 使用美国GE公司Discovery CD750 CT扫描仪。患者取仰卧位，扫描范围从颅底到骶尾部。扫描参数：管电压120 KV，管电流130～400 mAs，层厚3.75 mm，重建间隔0.625 mm，螺距0.75。ADW4.4工作站对图像进行后处理，应用多平面（MPR）、曲面重建（CPR）、容积再现（VR）等重建技术显示脊柱畸形全貌，以脊柱侧弯顶椎为中心进行轴位及多平面、曲面重建，选定顶椎椎弓根最宽的层面作为研究层面。

1.3研究方法

在站立位全脊柱正位X线影像上测量侧弯脊柱的cobb角（图1），记录顶椎、上端椎、下端椎位置；利用CT三维重建技术重建顶椎椎弓根最粗的层面，在该层面对椎体与胸主动脉的相对位置关系进行分析。

具体评价指标如下：以顶椎椎弓根最粗的层面为研究平面，过两侧椎弓根轴线各做两条直线，分别交左、右侧横突于点O、O，链接OO，以此为x轴，以O點为原点，作与x轴相垂直的直线为y轴，建立直角坐标系，连接O与主动脉中心A交主动脉后壁与B点，则OB为主动脉离原点O的最小距离，OB与y轴间的夹角即为主动脉-椎体角，记为α（图2）；在原始图像上定位顶椎位置，以顶椎层面椎管与椎体中心的连线与重垂线的夹角为椎体旋转角[2]，记为β（图3）。每一数据均测量三次，由三位医师完成。

将病例分为男女两组，并分别判断两组间主动脉-椎体角α、椎体旋转角度β、OB值是否存在差异；分别判断年龄与主动脉-椎体角α、椎体旋转角度β、OB值之间是否存在相关性；分别判断主动脉-椎体角α、椎体旋转角度β、OB值与Cobb角之间是否具有相关性。

1.4统计学方法

采用SPSS18.0软件进行数据处理和分析，不同性别组间判断主动脉-椎体角α、椎体旋转角度β、OB值之间的差异性分析使用Wilcoxon 秩和检验，P<0.05为差异有统计学意义；判断年龄、Cobb角与主动脉-椎体角α、椎体旋转角度β、OB值之间是否存在相关性用Spearman秩相关，相关系数r取值范围为[-1，1]，r=1，即两变量呈完全正相关；r=-1，即两变量呈完全负相关；当两变量的秩次顺序关联性很小时，r接近于0。

2 结果

本组14例患者中女性多于男性，男女比为1∶2.5，与文献报道（1∶2.1）接近[3]。不同性别组间主动脉-椎体角α、椎体旋转角β、OB值比较，差异无统计学意义（P>0.05）（表1）。年龄与主动脉-椎体角α和OB值均无相关性，相关系数为0或接近0；年龄与顶椎层面椎体旋转角度β相关性较低，r=0.23，可以认为年龄与胸主动脉和椎体相对位置存在轻度相关。Cobb角与主动脉-椎体角α无相关性，Cobb角与OB值呈轻度负相关，相关系数r=-0.34，Cobb角与椎体旋转角度β呈中度正相关，相关系数r=0.71。

3 讨论

主动脉是机体内紧邻椎体的重要的器官，一旦发生椎弓根螺钉误置或错位，主动脉发生损伤的风险极高[5]。Faro Fran D[6]以牛科动物为研究对象建立了椎弓根螺钉挤压主动脉的实验模型，其发现椎弓根螺钉对主动脉产生的主要影响是会造成急性或者慢性的血管壁组织学改变和生物力学改变。Ahmet Y？覦lmaz S等[7]对147名特发性脊柱侧弯患者椎弓根螺钉植入术后的1797枚螺钉随访。研究结果显示，有19名患者的185枚螺钉被怀疑发生了内侧或外侧错位，包括穿破椎弓根内、外骨皮质，对主动脉、胸膜、气管构成威胁等。虽然多数情况下，椎弓根螺钉错位并没有造成严重的临床症状，但是仍然存在着一定的危险因素，螺钉和主动脉有相对的安全距离是其中之一。因此，术前明确椎弓根螺钉与主动脉的解剖关系是十分必要的。

本研究发现，Lenke 1型青少年特发性脊柱侧弯，不同性别间顶椎层面主动脉-椎体角α，椎体旋转角β、OB值之间差异无统计学意义，与相关文献报道一致[8]，说明男性与女性Lenke 1型AIS患者在脊柱侧弯时胸主动脉与椎体的相对位置关系不因性别不同而存在差异。可能原因是主动脉-椎体角α，椎体旋转角β和OB值与人类脊柱发育各部分比例有关。

同时，本研究还发现AIS患者年龄与主动脉椎体角α、OB值无相关性，与有关文献中研究结论不符，分析原因可能为入组病例均为青少年，患者年龄较为接近且研究椎体均为下胸椎有关。但患者年龄与椎体旋转角存在轻度相关，可能与入组病例数较少，且患者患病年限长短不一、病情轻重不同有关。endprint

对于Cobb角度较小患者，一般建议采取保守治疗，包括定期观察或佩戴支具等。对于进展期的AIS，Cobb角介于25°～45°之间时，手术治疗方案已经得到了越来越多的骨科医师的认可。据近期文献报道，在Lenke 1型AIS患者进行外科手术时顶椎层面伤及主动脉的潜在风险较其他节段高，因此本研究仅选择顶椎层面对胸主动脉与椎体相对位置进行初步研究[9]。

本组病例发现顶椎层面主动脉-椎体角α与Cobb角无相关性，OB值与Cobb角程轻度负相关，说明脊柱侧弯时随着Cobb角增大，OB值越小，手术安全距离越小，主动脉越靠近椎体，手术危险性越大。椎体旋转角β与Cobb角呈中度正相关，说明Cobb角的变化情况一定程度上可以反映椎体旋转角β的大小，即侧弯脊柱Cobb角越大，椎体旋转角越大，主动脉越贴近椎体，手术难度与危险系数增加。因此椎体旋转角β和OB值可作为Cobb角测量的有效补充。

CT通过断层成像判断椎体与主动脉旋转情况，并测量相关角度与距离，可以为骨科医师提供更精确的手术入路指导与手术安全性评估，同时CT多平面重建与曲面重组，可以多角度多方位清晰显示椎体与邻近解剖结构关系，还可以发现X线平片不易被发现的椎管内病变，例如脊髓纵裂、椎管内肿瘤等。

目前青少年特发性脊柱侧弯的治疗以保守治疗和外科手术为主[10-13]，Lonstein JE等[14]13727名Cobb角5°～29°之间的特发性脊柱侧弯的青少年患者进行跟踪随访发现，截止患者发育成熟或发生脊柱侧弯进展约有23.25%患者侧弯脊柱发生进展，约10%需要考虑进一步外科手术治疗。外科手术的目的是阻止侧弯进展，在三维空间达到永久的矫正畸形，改善外观、平衡躯干，最大程度降低短期和长期并发症的发生。任何年龄阶段的脊柱侧弯Cobb角大于45°～50°均应接受脊柱融合外科手术，进行支具治疗的儿童发生侧弯曲度进展也应该考虑进行外科手术[14，15]。外科医生在植入椎弓根螺钉时须要结合影像资料，高度警惕主动脉和椎体的位置，尤其是左侧椎弓根螺钉植入时，一旦发生穿破骨质，重新植入也可能是有必要的。

本研究的不足之处在于样本量较少，所纳入的病例的Lenke分类单一，不能代表所有类型青少年特发性脊柱侧弯的主动脉与椎体的相对位置关系，也仅分析年龄、性别、Cobb角分别与顶椎层面主动脉-椎体角α、椎体旋转角度β、OB值的关系，并未研究其他椎体层面。且本研究中所有入组病例均为术前评估，并无术后对照，希望在今后的研究中可以针对以上不足进一步完善与补充。

综上所述，我们认为在Lenke 1型青少年特发性脊柱侧弯患者中，年龄、性别与胸主动脉位置无明显相关；椎体旋转角β和OB值二者可以作为临床Cobb角测量的有效补充；通过CT扫描可以清楚显示胸主动脉与椎体的相对位置关系，可在术前为临床医师提供手术入路信息与手术安全性评估。

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[15] Zhu Zezhang，Xu Leilei，Jiang Long，et al. Is Brace Treatment Appropriate for Adolescent Idiopathic Scoliosis Patients Refusing Surgery With Cobb Angle Between 40 and 50 Degrees[J]. Clin Spine Surg，2017，30（2）：85-89.

（收稿日期：2017-07-03）endprint