儿童及青少年颈椎生理弯曲相关指标测量及临床意义

李琨，张博然，张宇，韩可铭，冯杰，吴思瑶，苏欣，苏娜，王超群，张少杰，李志军*，王星*

内蒙古医科大学 1.基础医学院人体解剖学教研室（数字医学中心）； 2.第一临床医学院； 3.鄂尔多斯临床医学院；4.附属医院影像中心，呼和浩特 010110

颈椎曲度会随着年龄的增长而发生变化，不同年龄段颈椎曲度有不同的特点。颈椎病是中老年人群常见的疾病，近年来人们生活习惯改变，“低头族”越来越多，导致颈椎病的发病趋于年轻化。张明才等[1]对上海市1000 名中学生颈椎健康状态调查结果提示颈痛比例达61%。临床上该年龄段人群颈椎病发病率逐年增高，而目前没有相关诊断标准，本研究基于CT 测量我国北部地区多组儿童及青少年颈曲数据，对6 种颈椎曲度测量方法进行比较分析，确认多组数据之间的相关关系，期为临床防治儿童及青少年颈椎病提供影像学依据。

1 材料与方法

1.1 一般资料

回顾2016 年9 月至2021 年3 月在内蒙古医科大学附属医院行螺旋CT 扫描涉及颈椎影像资料364 例（GE Light QX/I 64 排螺旋CT，层厚和间距均为0.625 mm，Fov 30 cm×30 cm，矩阵512 dpi×512 dpi），年龄范围1～18 岁，排除脊髓型颈椎病、先天性颈椎发育不良、创伤、病理、肿瘤及颈椎手术后等影像资料，男女各按照年龄分为1～3 岁、4～6 岁、7～9 岁、10～12 岁、13～15 岁以及16～18 岁等6 个组，采用基于距离及角度的6 种方法测量儿童及青少年的颈椎曲度。该研究经过内蒙古医科大学医学伦理委员会批准。

1.2 研究方法

1.2.1 颈椎侧位CT 扫描 受检者自然平躺，头进位。摄片范围枕外隆凸至T2。

1.2.2 颈椎曲度测量 将收集的影像资料以DICOM格式导入Materialise Mimics Innovation Suite 16.0 软件（Materialise 公司，比利时，由内蒙古医科大学数字医学中心提供）进行测量。参与测量的3 名学生经过培训，应用同一影像系统mimics 独立完成对每张颈椎侧位CT 片6 种方法的测量。

基于距离的曲度测量。①Borden 氏测量法：自枢椎齿状突上后缘到C7椎体下后缘作一直线A，沿各颈椎体后缘作一弧线B，A、B 线间最宽处的垂线C 即为颈椎生理曲度深度（弧弦距）；②颈椎曲度指数法（cervical curvature index，CCI）：作C2与C7颈椎体下后缘连线A，C3～C6各椎体下后缘到A 线的垂线分别为a1、a2、a3、a4，若C3～C6的下后缘位于A 线的背项侧，a值记作负值，CCI 则是a1～a4 之和与A 值的百分比，CCI=（a1+a2+a3+a4）/A×100%；③颈椎体质心测量法（cervical vertebra centroid line，CCL）：C3～C7椎体的对角线交点称为椎体质心，分别将C3、C6和C7椎体质心记作点a、b 和c，作C2椎体下缘中点A，分别连接Aa与bc，其延长线相交构成的锐角为CCL 角，当Aa 线位于bc 线的背侧时，CCL 角为负值。见图1。

图1 基于距离的曲度测量方法示意图A：Borden 氏测量法B：CCI 测量法C：CCL 测量法Fig.1 Schematic diagram of distance-based curvature measurement method A:Borden's measurement method; B:CCI measurement method; C:CCL measurement method

基于角度的曲度测量方法。①C1～C7Cobb 角测量法：作C1前结节中心点与后弓最狭窄处连线及C7下椎板的延长线，再作这两条已知线的垂线，其相交所成的锐角为Cobb 角；②C2～C7Cobb 角测量法：在C2和C7两锥体下端的延伸线上，各作一条垂线，两条垂线相交所成的锐角为Cobb 角；③Harrison 氏法：作C2及C7椎体后缘的切线，其相交所成的锐角为颈椎角（cervical sagittal alignment，CSA）。见图2。

图2 基于角度的曲度测量方法示意图A：C1～C7 Cobb 角测量法B：C2～C7 Cobb 角测量法C：Harrison 氏测量法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 统计学方法

所测数据采用IBM SPSS 21.0 软件进行统计学分析，采用均数±标准差，年龄组间采用单因素方差分析，方差齐性用LSD 法，不齐性用Games-Howell 法，性别间采取独立样本t检验，确立检验水准α=0.05，以P＜0.05 为差异有统计学意义。基于角度的曲度测量值各组内采取相关系数（intraclass correlation coefficient，ICC）分析。ICC 值0～1，越高表示一致性越好，ICC＜0.25 为一致性差，0.25～0.49 为一致性低，0.50～0.69 为一致性中等，0.70～0.89 为一致性好，0.90～1.00 为一致性极佳。

2 结果

2.1 年龄组间单因素方差分析

6 种方法测得的6 组颈椎曲度结果见表1。基于距离的曲度测量方法中，Borden 氏法测量显示13～15岁组与前4 组均存在显著性差异（P＜0.05），16～18 岁组与4～12 岁3 组之间存在显著性差异（P＜0.05）；CCI测量显示16～18 岁组与10～12 岁组存在显著性差异（P＜0.05）；CCL 测量显示4～12 岁之间的3 组均与1～3岁组存在显著性差异（P＜0.05），13～15 岁组及16～18岁组均与前4 组存在显著性差异（P＜0.05）。基于角度的曲度测量方法中，C1～C7Cobb 角测量法显示16～18 岁组与前5 组均存在显著性差异（P＜0.05）；C2～C7Cobb 角测量法均无显著性差异（P＞0.05）；Harrison 氏法测量显示4～18 岁之间的5 组均与1～3 岁组存在显著性差异（P＜0.05）。

表1 组间单因素方差分析（）Tab.1 One-way analysis of variance between groups

表1 组间单因素方差分析（）Tab.1 One-way analysis of variance between groups

备注：*vs 1～3 岁组，●vs 4～6 岁组，◆vs 7～9 岁组，▼vs 10～12 岁组，■vs 13～15 岁组，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

年龄分组（岁）Age group 1～3 4～6 7～9 10～12 13～15 16～18例数Case 27 56 53 60 111 57基于距离的曲度测量方法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*●◆▼基于角度的曲度测量方法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 性别比较及基于角度的曲度测量方法组内相关系数分析

通过对123 例男性和241 例女性间进行比较，发现各指标在性别间无显著性差异（P＞0.05）；基于角度的 曲 度 测 量 方 法 中C1～C7Cobb 角、C2～C7Cobb 角 和CSA 各组中数据的一致性较差，但存在一定差异性，说明在颈椎曲度测量中应根据研究内容遵循各测量指标的基本规律（表2）。

表2 性别比较及基于角度的曲度测量方法组内相关系数分析（）Tab.2 Gender comparison and analysis of intra-group correlation coefficient of curvature measurement index method based on Angle

表2 性别比较及基于角度的曲度测量方法组内相关系数分析（）Tab.2 Gender comparison and analysis of intra-group correlation coefficient of curvature measurement index method based on Angle

性别Gender男Male女Female数量Number 123 241 tP基于距离的曲度测量方法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基于角度的曲度测量方法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 讨论

颈椎曲度形成是由于C4～5椎间盘前厚后薄造成的，符合人体生理的需要，正常情况下颈椎生理曲度是一条较为平滑的弧线，它可以增强颈椎的弹性，起到一定的缓冲振荡的作用，防止大脑损伤。相对于成年人成熟坚硬的骨，儿童的颈椎更容易受外界因素的影响，例如写字姿势不当或者长时间低头看手机等会对颈椎曲度造成损伤，从而引发一些临床疾病。颈椎曲度的测量可为疾病诊断提供充足的理论支持，为临床判定颈椎功能提供解剖学资料。颈椎曲度的变化能较准确地反映颈椎整体功能的变化，颈椎曲度异常是颈椎病早期诊断的一个重要指标[2]。通过测量曲度，验证影像学表现，可以推测可能的发病原因，进一步判断颈曲改变与头痛、颈痛等症状相关性，预防疾病的发生。测量正常颈椎曲度的平均值为重要的疗效评价指标之一[3,4]。颈椎曲度异常将改变椎体生物力学，在颈椎运动中可使椎体出现最大负荷，加速颈椎退行性改变[5,6］。既往研究表明，颈部疼痛严重的患者，其颈椎曲度明显减小，而颈部症状少或无者，颈椎曲度变化较小[7～9］。由于临床颈椎曲度异常患者的比例逐渐增高，单一采用某种方法测量颈椎曲度的可信度较低，应同时采用多个测量方法以得到更准确的结果。常用的矢状面颈椎曲度测量方法可以归为基于距离和基于角度两大类。本研究采用基于距离和角度的方法测量颈曲，较以往的研究纳入更多的临床实用测量方法，对6 种颈椎曲度测量方法进行分类比较。

颈椎退行性疾病患者因其解剖因素会造成C7椎体在颈椎X 线侧位片上显示不清楚，影响颈椎曲度测量的准确性，而CT 矢状位重建使用断层扫描，可以解决这一问题[10]。体位不同也会导致结果差异。拍摄X 线片时，由于直立体态下颈椎受重力影响前凸更加明显，使得C2～C7Cobb 角变大，从而导致测量结果的可靠性变差[11]。本研究基于CT 测量儿童及青少年颈曲，拍摄时自然平躺，平视天花板，排除了直立体位重力对颈椎的影响。此次研究中男女C2～C7Cobb 角的平均值分别为（11.86±8.57）°，（11.25±8.73）°，低于吴涛等[10]使用X 线所测得的C2～C7Cobb 角平均值，可能与测量体位有关。

本实验所采用的6 种测量方法均具有较高的可信度及可重复性。Borden 法是最先用来测量颈椎矢状面曲度的方法，李军朋等[12]对4 种测量方法的可靠性进行分析，结果表明Borden 法是最可靠的。Borden氏测量法较为简便，可以最大程度地降低人工重复划线误差，并且在C2及C7椎体下后缘选点测量距离可避免椎体骨质增生等因素影响。但其无法对复杂颈椎畸形进行正确的评价，身高、椎体畸形、放大效应及投影条件等因素会对其准确性产生一定的影响[13]。CCI 法因采用比值度量曲度的变化，克服了Borden 法的上述缺陷，但在曲度变直或曲度S 形时其变异指数高于Borden 法[14]；此外，由于该方法测量划线较多等局限性，如遇椎体后缘骨质增生等，导致其可信度和重复性不如Borden 法和CCL 法。CCL 法能够反映人体的整体曲度，同时考虑到颈椎的局部变化，从C3～C7椎体中心与C7上缘中点与C2下缘中点之间的位置关系来划分颈椎曲度，具有比Borden 法和CCI 法更好的优点，但其缺点为作图测量方法复杂，实用性较差[15]。基于角度的测量方法中，Ohara 等[14]对5 种颈椎曲度测量方法比较后认为Cobb 角测量法与CSA 法在颈椎曲度正常时具有很好的相关性，而在颈椎曲度异常改变时C1～C7Cobb 角与其他方法的相关性均较低。本研究也显示C1～C7Cobb 角测量法与其他方法的相关性均较低，原因可能与研究对象为1～18 岁儿童及青少年，颈椎发育不成熟，变化较多有关。C2～C7Cobb角测量法因采用C2及C7椎体下缘终板延长线测量，避免颈椎曲度异常时C1～C2Cobb 角与全颈椎矢向序列呈负相关而对颈椎曲度造成影响，因此其可信度在基于角度的测量组中最高，但其因划线数量较Harrison 测量法多，容易造成人工测量误差，故而可重复性略低于Harrison 测量法。Harrison 等[16]认为C1～C7的Cobb 角度大于真实的颈椎弯曲，C2～C7Cobb 角度则小于实际值。在节段性颈曲异常时，颈椎间盘为楔状，椎体下缘线与椎体后缘的夹角一般＞90°，各椎体之间的角度也不相同，因此Cobb 法测定节段颈椎曲度存在很大的误差[15]。椎体后缘切线是每个椎体相应的斜率，理论上更符合脊柱曲度，两切线的交角更能准确反应曲度的大小[17]。Harrison 氏椎体后缘切线法也可以克服由于椎体末端划线、椎体退变性对多条点线的影响以及测量划线过多会导致人为误差等诸多缺点，在本研究基于角度的测量方法中可重复性和精准性更好。

张明才等[18]通过对颈椎病患者与健康者对照研究发现，颈椎病患者颈椎曲度异常改变率达95.50%，明显高于健康组。何剑波等[19]对179 名未成年颈部疼痛病人进行调查，发现其颈椎曲度变化的比率高达76.54%，其颈椎曲度的变化多种多样，主要表现为曲度变窄、变直、反弓，这说明大部分未成年的颈部疼痛病人存在颈椎曲度的变化。但也有人认为颈痛和颈椎曲度不存在显著的关系。Grob 等[20]研究表明，颈痛的发生、疼痛频率、疼痛时间、疼痛程度与颈椎的不正常变化无显著关系，颈痛病人的颈椎曲度变化可能只是一个巧合。因此，颈椎曲度与颈痛之间的相关性尚存在一定的争议，本实验结果可为临床颈椎疾病提供数据参考。本研究的不足是研究对象均为中国北部地区儿童及青少年，所测数据可能不适用于其他地区或种族的人群。

综上所述，本实验结果可为临床治疗颈椎疾病提供参考。儿童及青少年颈椎曲度的6 种测量结果有增龄变化，但非线性相关；颈椎生理曲度随年龄的变化波动不明显，但颈椎生理曲度的形态学有明显的变化；性别组间无统计学差异。颈椎曲度测量在临床工作中不仅作为一项诊断方法，更应作为选择治疗方法和评价疗效的依据。