脊柱骨盆矢状位平衡参数与腰椎退变性疾病相关性的研究进展

李佳璐，赵建武，曲 扬，董荣鹏

(吉林大学第二医院脊柱外科，长春130000)

腰椎退变性疾病主要包括退变性腰椎间盘突出、退变性腰椎管狭窄、退变性腰椎侧弯和退变性腰椎滑脱等。近年来，腰椎退变性疾病的患病率逐年升高，且患病年龄日趋年轻，由于病因复杂，发生机制和病理机制尚不清楚。有研究发现，脊柱骨盆矢状位平衡在腰椎退变性疾病的发生、发展和转归中起重要作用[1]。明确脊柱骨盆矢状位平衡在不同疾病间的变化规律以及与疾病的因果关系，对预估疾病的发生发展、预后和完善治疗方案十分有利。通过手术重建腰椎退变性疾病患者的脊柱矢状面平衡是治疗的主要方向，可提高患者术后生活质量[2]。不同患者的矢状面平衡不同，术者可针对不同的平衡设计不同的手术方案，重建脊柱骨盆矢状位平衡，以获得最佳治疗效果，改善术后临床症状。脊柱矢状位平衡变化的一系列参数可反映疾病的发生和发展。临床上已采用众多影像学参数评估脊柱疾病患者的生存质量和治疗的临床效果[3]。目前脊柱骨盆矢状位平衡参数的标准值或标准变化范围尚未明确，研究制订出一套标准的参考范围对脊柱疾病治疗有重要指导意义。现对近年来脊柱骨盆矢状位平衡参数与腰椎退变性疾病相关性的研究进展予以综述。

1 脊柱骨盆矢状位平衡参数简介

脊椎从上至下连接头部、躯干、骨盆和髋关节，并通过骨盆部将负荷传递到下肢。相邻节段之间紧密连接，以最小的力维持较稳定的姿势[4]。腰椎通过骨盆的调节，在维持脊柱整体矢状位平衡方面起到核心作用。随着腰弯前凸顶点提高，脊柱-骨盆序列将出现一系列变化，如骶骨增加倾斜、下腰弯前凸角度增加、下腰弯组成椎体数量增加、腰弯倾斜减小等[5]。腰背部肌肉、韧带对维持腰椎生理性前弯非常重要，当腰椎生理性前弯减少时，后方肌肉韧带处于拉伸状态，时间过长可出现腰背肌肉和韧带疲劳，肌肉力量减弱，前弯减小，导致脊柱矢状面失衡；当脊柱矢状面失衡又增加后方肌肉、韧带的应力时，增加肌肉、韧带疲劳程度，加重疼痛，从而形成恶性循环[6-7]。当脊柱发生疾患时，骨盆为了代偿生物力学变化而发生相应的变化，解剖结构会发生改变[8]。罗江洪等[9]测量92例腰椎退行性病变患者手术前后脊柱-骨盆参数，结果显示参数明显改变。脊柱骨盆矢状面平衡参数的变化能够反映疾病的发生和发展。

1.1参数测量方法 为了便于测量，目前一般测量站立位脊柱全长X线片来评估矢状面平衡。矢状面力线受身体姿势的影响，需采取统一的摄片方法，即身体站直放松，上臂前屈30°，膝、髋关节完全伸直，拍摄自颅底至近侧股骨的后前位、左右侧位片[10]。

1.2脊柱矢状面参数 脊柱骶骨角(spinosacral angle，SSA)指C7椎体中心与S1上终板中点连线与S1上终板的夹角。矢状面轴向垂线(sagittal vertical axis，SVA)指C7椎体中心垂线与S1上终板后上角的距离或C7椎体中心垂线与L5椎体后下角的距离，标准值<3 cm。胸椎后凸角(thoracic kyphosis，TK)指T4上终板垂线与T12下终板垂线的夹角，或T5上终板垂线与T12下终板垂线的夹角。腰椎前凸角(lumbar lordosis，LL)指L1上终板垂线与L5下终板垂线的夹角，还可测量L1上终板垂线与S1上终板垂线的夹角或T12上终板垂线与L5下终板垂线的夹角。

1.3骨盆参数 髋关节轴(hip axis，HA)是双侧股骨头中心点连线的中点，被认为是一个固定静止的参考点，可作为骨盆在矢状面旋转的轴心，也是测量其他脊柱骨盆参数的重要参考点。骨盆入射角(pelvic incidence，PI)指HA与S1上终板中点的连线与经过S1上终板中点与S1上终板垂线的夹角。骶骨倾斜角(sacral slope，SS)指S1上终板与水平线的夹角。骨盆倾斜角(pelvic tilt，PT)是两侧股骨头连线中点与S1上终板中点的连线与经过股骨头连线中点的垂直线的夹角。由几何关系可知“PI=SS+PT”，PI在人体骨骼发育成熟后恒定，并不受人体姿势的影响。SS、PT是描述骨盆和骶骨方向性的常用参数，SS影响腰椎前凸，腰椎曲度随SS增大而增加，PT反映了骨盆相对于股骨头轴线的位置方向。

2 脊柱骨盆矢状位平衡参数与腰椎退变性疾病的关系

国内外学者进行了大量的有关正常人脊柱矢状位平衡的研究，希望能得到一个标准的脊柱矢状位平衡值。Cho[11]采用Roussouly分类方法对255名韩国无症状成年人全身矢状位影像学数据进行研究发现，49.6%的韩国无症状成年人具有Roussouly 3型的矢状姿势，所有影像学参数均符合脊柱矢状平衡模式的一般概念。但有学者认为，脊柱平衡并没有一个标准的数值，单独探讨某一参数过于片面，脊柱矢状面平衡由众多参数相互影响共同作用维持，寻找各个参数之间以及与患者生活质量的计算公式，对制订较为合理的标准和有一定指导意义的参数范围以及矢状面解剖、制订手术方案、评价脊柱疾病预后都有重要影响，对治疗脊柱疾病有重要指导意义[12]。

2.1脊柱骨盆矢状位参数与退变性腰椎间盘突出症 正常直立时，椎体和间盘共同承担躯体负荷，使应力均匀分布，保持平衡状态；当脊柱序列改变后，躯体的负荷重新分配，间盘所受的应力平衡被打破，部分力量增加使间盘发生改变。生物力学改变是导致间盘退变的重要因素，可通过测量某些参数的变化来预测间盘的退变程度，从而了解疾病的发生、发展过程。李庚午等[13]收集了76例退变性腰椎间盘突出症患者的临床资料，通过在脊柱全长X线片上测量矢状位参数并分析各项指标得出，PI值较小的患者倾向于L4～5、L5/S1椎间盘的退变，PI值较大的患者更倾向于L3～4、L4～5椎间盘的退变。此外，Barrey等[14]研究发现，退变性腰椎间盘突出症患者LL、TK、SSA值均较小，反映脊柱向前倾斜，腰椎前凸弧度小，脊柱呈现出明显的失衡状态。当患者LL、TK、SSA值减小时，脊柱常呈失衡状态，PI值也会发生相应的变化。可见，PI值较小常常预示着L4～5、L5/S1椎间盘的退变，PI值降低，腰椎曲度往往也较小，L5处会代偿形成较锐利的转角，而PI值较大，常常为较大的圆钝的弧形转角，使L3、L4、L5甚至更多椎体的倾角都较大，故更多倾向于L3～4、L4～5椎间盘的退变。PI值的变化对脊柱易发生退变的节段有一定的预测作用，对退变性腰椎间盘突出症患者进行日常生活健康指导，可预防疾病发生发展并降低疾病的发生率和发展速度，同时可针对不同PI值的患者行不同术式，预设手术中连接杆的弯曲角度，尽可能恢复脊柱的平衡状态，重建脊柱骨盆矢状面平衡可达到最佳治疗效果[15]。

2.2脊柱骨盆矢状位参数与退变性腰椎管狭窄症 相较于其他腰椎退变性疾病，退变性腰椎管狭窄症在脊柱骨盆矢状面的平衡状态较好，并无较大改变。Lim和Kim[16]对比分析退变性腰椎滑脱症与退变性腰椎管狭窄症患者在脊柱骨盆矢状面参数上的差异发现，腰椎退变性滑脱症患者PI值较高，矢状面不平衡倾向较高。此外，退变性椎管狭窄症患者的PI值正常，矢状面平衡良好，并没有出现较明显的脊柱失衡状态，这可能与退变性腰椎管狭窄症的发病因素有关。谢峰等[17]测量退变性腰椎间盘突出症与退变性腰椎管狭窄症患者在矢状面上的数据并分析两者之间的差异发现，退变性腰椎间盘突出症患者胸椎后凸小，矢状面生理曲度不明显；退变性腰椎管狭窄患者胸椎后凸大，矢状面生理曲度更明显。退变性腰椎管狭窄症患者脊柱矢状面并无较大失衡，可能与其发病机制有关。退变性腰椎管狭窄症发病初期表现为椎体的反复轻微磨损，进一步发展则引起关节突肥大、腰椎间盘变性、骨质增生、黄韧带肥厚等，多种病理因素共存，进而引起一系列神经病理学改变，导致椎间盘突出、侧隐窝狭窄或中央椎管狭窄等，与其他退变性疾病常伴随着较大的力学失衡不同[18]。但退变性腰椎管狭窄症常继发于退变性腰椎间盘突出或腰椎滑脱等，因而手术治疗仍需要重建一个较为稳定的矢状面平衡，以达到理想的预后。

2.3脊柱骨盆矢状位参数与退变性脊柱侧凸 脊柱侧凸主要分为特发性脊柱侧凸和退变性脊柱侧凸。有学者发现，青少年和成年脊柱侧凸患者的胸椎曲度与骨盆参数无关[19]。正常情况下，较少需要胸椎参与调节矢状位平衡，腰椎足以调节矢状位平衡。刘辰君等[20]指出，退变性脊柱侧凸矢状位脊柱骨盆参数之间也不存在明显相关性。但是，费晗等[21]的研究发现，退变性脊柱侧凸患者SS、PT值与TK值显著相关，退变性脊柱侧凸患者的胸椎曲度更易受骨盆影响。张辉[22]分析74例退变性腰椎侧凸患者的脊柱矢状位整体、局部影像学参数的特征以及各参数之间的联系发现，对退变性腰椎侧凸患者进行矫形治疗应重建SVA值，同时术中维持合理的PT值，对退变性腰椎侧凸患者的术后健康和生存质量具有明确意义[23-24]。退变性脊柱侧凸患者腰椎调节能力降低，从而需要胸椎改变曲度来调节矢状位平衡。胸椎曲度减少时重心前移，随着脊柱逐渐僵硬，胸椎曲度改变受限，此时骨盆后倾成为矢状位失衡的主要代偿机制。同时，退变性脊柱侧凸的腰椎由于前凸丢失、相对僵硬，导致骨盆后倾(失代偿状态)，引起胸椎代偿性的曲度改变。目前，保持或重建矢状面平衡来治疗脊柱疾病已得到共识，脊柱矫形手术以恢复自然状态下的矢状位曲度为标准[25]。根据不同侧凸程度重建SVA并维持较为理想的PT值，对患者的预后有益。

2.4脊柱骨盆矢状位参数与退变性腰椎滑脱症 退变性腰椎滑脱症的病因尚不明确。有研究表明，退变性腰椎滑脱症由多种因素共同作用，其腰骶部生物力学往往异常，骨盆参数的变化与退变性腰椎滑脱症密切相关[26]。高如峰等[27]研究证实，退行性腰椎滑脱症对脊柱矢状面平衡有一定影响，矢状面平衡与PI、SS及LL相关，特别是LL的减少可能使脊柱矢状面失衡。Roussouly等[26]发现，退变性腰椎滑脱症患者PI值较高，通常伴随SS值较高和LL值的代偿性增高。有研究表明，PI值较高的人群腰骶部生物力学异常，发生腰椎滑脱的风险也会增加[28-29]。Morel等[30]对70例退变性腰椎滑脱症患者和250名无症状志愿者进行对比，测量相关脊柱骨盆矢状面平衡参数，并结合多种因素分析得出，退变性腰椎滑脱症患者相较正常人TK值、LL值等有显著增大。Glassman等[31]认为，LL值是评价脊柱矢状面是否平衡的重要参数。申鹏飞等[32]测量对比30例退变性腰椎滑脱症患者术前及术后的脊柱骨盆矢状面平衡参数变化发现，LL值术后较术前有所增加，手术前后LL变化值与Oswestry功能障碍指数评分(Oswestry功能障碍指数评分包括疼痛程度、生活自理、持物、行走、坐、站立、睡眠、性生活、社会生活、旅游10个方面，每项含6个选项，最高5分，最低0分，评分越高，表明功能越差)视觉模拟评分(采用视觉模拟疼痛评分检测患者自我感觉的疼痛程度)均相关。退变性腰椎滑脱矢状面失衡后通过代偿机制抵抗人体重心向前或向后平移[7]。退变性腰椎滑脱患者腰骶部剪切力较大，PI值和SS值会有所增加，LL值也会代偿性增加，增加滑脱的风险。PI值较高可能导致腰椎滑脱，但尚无确切研究证明骨盆参数与腰椎滑脱之间的因果关系，骨盆参数的变化可能与腰椎滑脱的发生和发展紧密相关。对于退变性腰椎滑脱症的手术治疗，术者可根据术前LL值，结合其他相关参数，设计并重建LL值，建立较为稳定的矢状面平衡状态，改善患者术后临床症状，延缓相邻节段退变，达到较为良好的预后。

3 小 结

在腰椎退变性疾病中，PI值较高可能会导致腰椎滑脱，但尚无确切研究证明骨盆参数与腰椎滑脱之间的因果关系。退变性腰椎间盘突出、退变性腰椎侧凸、退变性腰椎滑脱患者通常均处于较明显的失衡状态，相关参数明显异常，而退变性腰椎管狭窄患者的脊柱平衡状态较好，参数差异较小。脊柱矢状面平衡对脊柱生物力学有重要影响，躯干在矢状面上保持平衡状态由脊柱骨盆和下肢整体系统相互影响共同维持。脊柱矢状面平衡参数没有标准值，单独探讨其中某一个矢状面参数也过于片面，全面评估整体退变性脊柱的矢状面平衡状态有利于术者制定手术策略和患者矢状面重建[33-35]。有针对性地设计术后功能锻炼方法可减少术后失衡的发生，以达到平衡稳定的状态。