脊柱-骨盆矢状面平衡测量参数的研究进展

付凯 ,杨永龙 ,高孟亮 ,王亮

成人退行性脊柱畸形（adult degenerative scoliosis,ADS）是脊柱外科常见疾病之一[1]。重建矢状面平衡，而非冠状面平衡，对术后生活质量的改善更重要，这已经得到大量研究结论支持[2-6]。为判定脊柱骨盆矢状面的平衡情况、设定可供测量的影像学参数以指导临床工作就变得尤为重要。目前临床上常用的以骨盆入射角（pelvic incidence,PI）为核心的测量系统包含骨盆参数和脊柱参数两部分，兼顾整体平衡和局部平衡。在此基础上又提出了一些复合参数、修正参数。本文对目前有关脊柱-骨盆矢状面平衡的测量参数的研究进展进行综述。

1 PI系统概述

以PI为核心的测量系统包括骨盆参数和脊柱参数两部分[7]。其中骨盆参数包括PI、骶骨倾斜角（sacral slope,SS）及骨盆倾斜角（pelvic tilt,PT），测量的关键点为股骨头中点（如不重合，则为股骨头中点连线的中点，下同）和S1 上终板的中点；矢状面垂直轴（sagittal vertical axis,SVA）、胸椎后凸角（thoracic kyphosis,TK,T5-T12）和腰椎前凸角（lumbar lordosis,LL,L1-S1）共同构成了PI系统的脊柱参数。

2 PI系统的相关性

2.1 PI、PT、SS概述

在骨骼发育成熟后PI 就固定不变，在研究中被视为解剖学常量；它能够反映骨盆的形态，如较小的PI患者的骨盆前后径也短[7,8]。不过有研究表明PI不是终身不变的，75 周岁以后或个别长节段融合内固定术后，其PI可能会有一定程度的增大[9,10]。

PT描述的是骨盆与股骨头的相对关系，PT增大意味着骨盆绕股骨头后旋，骨盆开口向上；PT减小则代表骨盆绕股骨头前旋，骨盆开口向前。骨盆绕股骨头旋转是应对矢状面失平衡的重要代偿手段[11]。有研究显示，无症状人群的理想PT=0.44PI-11°[12]。

有学者定义骨盆姿势为SS/PT[13]。考虑到SS 与PT 的反向关系，骨盆姿势可以很好地反映骨盆的位置与形态，更全面地评价骨盆矢状面平衡。国内学者通过分析3 年内收治的130 例患者，认为PT/SS 的增加可能在退行性腰椎侧凸的发病机制中扮演重要角色[14]。不过对于PT有两个问题需要明确：①PT在矢状面失平衡上更多的扮演代偿的角色，还是失平衡的始动因素；②PT的代偿能力，也就是骨盆旋转的极限是多少，尚无可信结论。

2.2 LL、TK、SVA概述

LL 是维持脊柱骨盆矢状面平衡的重要力量之一[15]。有文献报道无症状人群的LL与年龄无明显相关[16]；无症状中老年人的胸椎后凸会随着衰老而增大，而腰椎各间隙前后高度改变，腰椎前凸顶点前移，这些改变让腰前屈的弧度更大，但LL没有随之增大，这可能是LL不随年龄变化的原因。另外腰椎前凸的长度未必是L1-S1，有些腰椎前凸的范围过短，LL包含一部分胸椎后凸，LL量化腰椎前凸的大小存在一定误差。

最初胸椎后凸角指的是T1上终板与T12下终板的夹角，但是T1-T4 的椎体受到肩部骨性结构的遮挡，因此常用的TK指的是T5上终板与T12下终板夹角。研究显示，T1-T4 对整体胸椎后凸的贡献是8°～10°，而整体胸椎后凸（T1-T12）约为LL的3/4[12]。

SVA是极为常见的评价矢状面整体平衡的指标[3]。既往研究发现，SVA与健康调查12条简表（SF-12）评分、Oswestry 功能障碍指数（Oswestry dability index,ODI）呈线性负相关[17]，SVA的理想值是≤5 cm[18]。

2.3 相关性研究

PI-LL 过大可影响腰椎短节段椎间融合术后的残余症状[18,19]。Boulay 等[20]提出根据TK、SS 及PI 预测LL 的可能，但公式太过复杂，实用性不强。Schwab 等[21]认为SVA＜50 mm、PT＜20°、LL=PI±9°是术后脊柱-骨盆矢状面平衡的理想状态。若术后LL 低于可信区间，极有可能出现术后平背畸形。也有学者提出了腰前凸比值（lumbar lordosis ratio,LLI，LLI=LL/PI），研究发现其评价效果优于SVA[22]，他们将原因归结为C7 铅垂线（C7 plumb line,C7PL）在矢状位的位置改变滞后于矢状位序列的失平衡。在研究脊柱侧凸矫形术后站立失平衡后，Schwab 等[23]强调术中恢复SVA和PT是首要目标，同时也要重视PI与LL 相匹配。术中需要坚持的底线为SVA＜5 cm，PT＜25°，LL 与PI 相匹配。Rose 等[24]发现成人脊柱畸形患者术后2 年随访时若LL≤45°-TK-PI，能得到最佳的矢状面平衡重建。Schwab等[25]通过多线性回归分析，并在一组独立的试验对象上进行验证后提出LL理想数值为：LL=（PI+TK）/2+10°。

应用国外成熟的研究结论时，要注意到东西方族群在脊柱-骨盆的解剖学差异，国内无症状中老年人的PI 低于国外的统计结论[26,27]，即使在东亚人群里，我国的PI 也不高[16,28]。为此孙卓然等[29]认为不能直接采纳LL=PI±9°，符合中国人群的LL 预测值为LL＝0.623PI+20.611°。还有国内学者结合PI、PT 与LL之间的多元相关性提出LL预测值=0.6PI+0.4TK+10°。随着大样本、多中心的研究深入，相信会制定出相对符合我国居民基本情况的预测公式、评价标准。

体位变换带来的原始数据改变也不容忽视。由站立位转为平卧位，SVA随身体重心前移，LL、TK相继减少；而T1骨盆角（T1 pelvic angle,TPA）则不会随之改变[30,31]。充分认识这种潜在区别，规范摄片体位，有利于得到更为准确的数据，达到更为满意的手术效果。

3 其他测量参数

继PI 系统广泛应用于矢状面平衡的评价后，大量新的测量参数也应用于脊柱-骨盆的矢状面平衡评价。它们或是全新的参数，或是已有参数的组合。以下根据其测量方法和相关性，分几类予以介绍。

3.1 T1 脊柱骨盆倾角（T1 spinopelvic inclination,T1-SPI）、T9脊柱骨盆倾角（T9 spinopelvic inclination,T9-SPI）、TPA、L1脊柱骨盆倾角（L1 spinopelvic inclination,LPA）、脊柱骨盆比（spino-pelvicratio,SPR）

T1-SPI（T1中点与股骨头中点连线与铅垂线的交角）也可称之为T1-HA，可用来评估脊柱-骨盆矢状面的整体平衡状况[32]。同理还有T9-SPI、L1-SPI[32]，选择T9作为测量椎体，可能与正常躯体力线通过T9有关。

Protopsaltis 等[33]提出了TPA（股骨头中点分别与S1上终板中点及T1中点连线的夹角，图1）来评价矢状面序列平衡。TPA=PT+T1-SPI，TPA和PI系统的有关参数存在较强的相关性[34]，有文献报道，TPA同ADS患者远期生活质量改善也存在较强相关性[35]。因为TPA包含PT和T1-SPI，能够体现骨盆代偿，也能反映整体平衡情况。T1椎体在矢状面不易清晰分辨，之后又提出了LPA（股骨头中点分别与L1中点及S1上终板中点连线的夹角，图1），同理LPA=PT+L1-SPI。研究发现LPA与TPA、PI-LL、健康相关生活质量（health related quality of life,HRQOL）相关性较好[36]，术后改善目标为TPA＜14°、LPA＜7.2°[8,36]。相似的测量参数还有T9骨盆角（T9 pelvic angle）。TPA能很好地反映胸腰椎矢状面平衡情况，LPA可以较好地反映腰椎-骨盆的代偿情况，二者结合可以全面地评估整体矢状面平衡情况[36]。考虑到TPA只考量了骨盆位置但没有评价骨盆形态，Durand 等[37]提出了SPR（SPR=TPA/PI），SPR＞0.2时，ADS患者的生活质量较差。

图1 PI系统及其他参数测量图示

其他还有T1矢状角（T1 sagittal angle，T1上终板与水平面的夹角），但与颈椎矢状位平衡参数一样，在此不予详细介绍。

3.2 脊柱倾斜度（spinal tilt,ST）、脊柱骶骨角（spinosacral angle,SSA）、脊柱骨盆角（spinopelvic angle,SPA）

ST 是C7 中点与S1 上终板中点连线与水平线的交角[38]。ST＞90°时C7铅垂线落在S1上终板中点的背侧。SSA（S1 上终板中点与C7 椎体中点连线，与S1 上终板平面的交角，图1）[10]于2007 年提出，SSA=ST+SS。ST 平均值为（90.8±3.4）°，SSA 为125°～135°，均值（130.4±8.1）°[37,39,40]。SSA与SS、LL、PI的相关性较强[41]，SSA 的预测值计算公式为：SSA=0.96SS+97°[12]，这表明SSA与SS呈正相关，而SSA与PI呈负相关[37]。PI值较大的患者SSA较小，而较大的SSA意味着PT较小，骨盆代偿能力有限，有学者建议对严重后凸畸形患者需要关注SSA，因SSA 较SVA能更好地评估手术矫形效果[34]。ST和SSA除了能体现矢状面整体平衡，还将脊柱长度纳入考量，这一点体现了参数的个体化。

SPA（S1 上终板中点分别与C7 中点与股骨头中点连线的交角，图1），文献显示其与SSA同样纳入了髋膝踝等下肢关节对整体矢状面平衡的代偿效果，在评价整体矢状面平衡方面结果较为可靠[42]。尹刚辉等[43]提出SPA 是基于骨盆形态角（pelvic morphology,PR-S1）系统的改良，也应用于矢状面整体平衡的评价。不过此参数纳入了骨盆姿势，未考虑骨盆形态。

3.3 C7 矢状位比值（C7 plumb line/sacro-femoral distance ratio,C7/SFD）、颈椎骨盆角（cervical pelvic angle,CPA）、C7骶骨角（C7 sacral tilt,C7ST）

SVA 无法反映不同的矢状面失平衡情况，不少学者给出了解决方案。SVA 与骶股间距（sacrofemoral distance,SFD）的比值定义为C7/SFD[41]，正常数值为-0.9±1，0＜比值≤0.5 为平衡代偿，＞0.5 为失代偿。CPA（C7中点同S1上终板后上缘连线与C7PL的交角）是身高对SVA 评价矢状面平衡存在干扰的改良指标[44]。研究显示CPA 对矢状面整体平衡的评价效果良好。但此角度对骨盆代偿的反映程度不足，且存在CPA、SVA同为0的情况，此时无法评价二者的可靠性。还有学者提出C7ST[18]，它能够很好地整合PI、PT及SS，也有一定的测量价值。

3.4 颅骨矢状面垂直轴（cranial sagittal vertical axis,CrSVA）、整体矢状角（global sagittal axis,GSA）

Kim等[45]介绍了CrSVA：以颅骨中点（鼻根与枕骨粗隆连线的中点）作垂线，S1后上角（CrSVA-S）、股骨头中点（CrSVA-H）、股骨髁中点（CrSVA-K）及踝关节中点（CrSVA-A或整体SVA，距骨顶点连线的中点）分别到此垂线的水平距离（图1）。研究发现ADS患者CrSVA，尤其是整体SVA（CrSVA-A）与ODI、脊柱侧凸研究学会-22量表（Scoliosis Research Society-22,SRS-22）评分的相关性强于SVA，可用于ADS患者矢状面平衡评价[45,46]。

GSA（C7 中点与股骨髁中点的连线与股骨髁与S1后上角连线的交角）将脊柱、骨盆和下肢代偿整合起来，能有效地评价躯体矢状面整体平衡[47]。

3.5 股骨头垂直轴（hip axis,HA）系统、整体平衡（full balance integrated,FBI）角度

经股骨头中点连线中点的铅垂线称为HA，测量点与股骨头中点的连线与HA的夹角，可用来评估矢状面平衡情况。如齿突股骨角（odontoid hip axis angle,OD-HA）、T1股骨中心角（T1-hip axis,T1-HA）、T9股骨中心角（T9-hip axis,T9-HA）、C7 股骨中心角（C7-hip axis,C7-HA）、颅骨股骨中心角（centers of acoustic meati-hip axis,CAM-HA）等（图1）。研究显示OD-HA包含脊柱-骨盆整体矢状面平衡情况，受年龄、腰椎前凸及下肢代偿的影响，评价效果优于SVA[48]。

提出FBI 的初衷是评价全身对矢状面平衡的影响。FBI 包含三部分，C7 平移角（C7 translation angle,C7TA）、股骨倾斜角（angle of femur obliquity,FOA）和PT 代偿角（angle of tilt compensation,PTCA），FBI为三者之和。此参数可用于评估包括局部后凸短节段固定在内的矢状面平衡情况[49]。

近来学者反思“一刀切”的矫形目标，认为结合患者的年龄和骨盆形态来确定矫形目标更为合理：高龄患者较低龄患者对充分矫形的要求低，而较大的PI对矫形要求也不高[50]。PI大于一般水平，骨盆围绕股骨头旋转的幅度即PT 也随之增大，骨盆代偿失平衡的能力增大，这或许是较大的PI 对矫形要求降低的原因。类似这样的研究有很多，像基于PI 的大小，给出PT 与TPA 的合理匹配度[12]，SPR（TPA/PI）也是将骨盆形态纳入矢状面平衡的评估中。不过这类研究也存在问题，将PI 视为个性化参数来修正其他参数，究竟哪些参数能够很好的评价矢状面平衡，能够充分反映骨盆位置、下肢代偿，尚需进一步研究。

4 小结

脊柱-骨盆矢状面平衡的测量研究方兴未艾，参数测量能够标准化评价平衡情况、指导手术、评估疗效，其对ADS 治疗的重要性不言而喻。目前的主要研究方向是：①参数个性化，包含年龄、身高等因素的修正，骨盆的位置与形态差异的综合评价；②整体平衡的评估，纳入颅脑、颈椎及下肢，研究它们在矢状面平衡的形成与代偿所起的作用。临床上常用的测量参数除了经典的PI 系统，还包括TPA、SPA 及SSA 等与PI系统息息相关的复合型参数。相信还会有更多新的测量数据出现，但也不能忽略早期设定的参数的评估价值。随着对ADS 研究的深入，结合对整体失平衡的成因、代偿机制的进一步理解，参数评估平衡情况的可信度、临床指导意义会得到进一步提高。

【利益冲突】所有作者均声明不存在利益冲突