下腰椎三關(guān)節(jié)復合體退變與脊柱-骨盆矢狀面平衡相關(guān)性研究進展

王兵站 康恒 白平勇 王利民

1)河南通許縣人民醫(yī)院脊柱外科 通許 475400 2)鄭州大學第一附屬醫(yī)院骨2科 鄭州 450052

下腰椎三關(guān)節(jié)復合體退變與脊柱-骨盆矢狀面平衡相關(guān)性研究進展

王兵站1)康恒1)白平勇1)王利民2)

1)河南通許縣人民醫(yī)院脊柱外科 通許 475400 2)鄭州大學第一附屬醫(yī)院骨2科 鄭州 450052

目前國內(nèi)外對于三關(guān)節(jié)復合體退變與脊柱-骨盆矢狀面平衡的相關(guān)性尚無統(tǒng)一認識。多數(shù)學者對椎間盤和關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)與脊柱矢狀面平衡的關(guān)系進行論述，認為前兩者與脊柱矢狀面平衡關(guān)系密切。本文總結(jié)了脊柱-骨盆矢狀面平衡的維持及代償機制、脊柱-骨盆矢狀面參數(shù)研究現(xiàn)狀、下腰椎三關(guān)節(jié)復合體退變影像學表現(xiàn)與脊柱-骨盆矢狀面平衡的相關(guān)性，對于在脊柱疾病治療過程中怎樣預防矢狀位失衡起到重要的指導作用。

脊柱-骨盆矢狀面平衡；腰椎；椎間盤；關(guān)節(jié)突

人類從爬行動物到直立行走，具備特有的脊柱骨盆位置關(guān)系，才能使人體雖維持軀體的平衡且耗能最小。包括脊柱、髖膝關(guān)節(jié)，雙足及肌肉等在內(nèi)的所有動力系統(tǒng)共同協(xié)調(diào)，維持脊柱正常的生理彎曲。站立位時拍攝的脊柱全長正側(cè)位X線片是目前研究脊柱-骨盆矢狀面平衡的重要方法，人體矢狀軸是投影在包括兩足底在內(nèi)的雙足間的支撐面上，是脊柱、骨盆、四肢和地面相互作用的結(jié)果。重心線投射到站立位脊柱全長側(cè)位X線片上，表現(xiàn)為經(jīng)股骨頭中心稍偏后和骶骨稍前之間的位置。脊柱骨盆矢狀面力線平衡的研究是臨床制訂手術(shù)方案、評價手術(shù)效果、判斷患者預后的重要指標。頑固性腰疼等臨床癥狀就是由脊柱-骨盆矢狀面失衡所導致。因此，眾多學者都對這一問題進行深入探討和研究。

1 脊柱-骨盆矢狀面平衡的維持及代償機制

在生物力學研究中將骶椎和尾椎看作一個整體，稱其為骨盆椎[1]。脊柱在矢狀面上形成的四個生理彎曲，適應了從爬行到直立行走的進化。在這四個生理彎曲中，骶曲最為特殊，骶骨和尾椎之間雖然存在微動，但是我們往往把它作為一個整體進行觀察。腰椎前凸角度的改變，將引起骨盆圍繞髖關(guān)節(jié)軸進行旋轉(zhuǎn)[2]。骨盆椎作為脊柱的最低端其下方連接股骨頭，能夠承上啟下，使它們之間能夠相互協(xié)調(diào)，相互關(guān)聯(lián)，共同維持脊柱-骨盆的矢狀面平衡。矢狀位平衡逐漸成為脊柱外科的研究重點。近期許多學者不斷提出新的測量參數(shù)，盡管這些參數(shù)尚缺乏充分的證據(jù)支持，但已廣泛運用于脊柱外科中。認識這些參數(shù)對于理解脊柱平衡和補償機制，以及術(shù)前制訂手術(shù)方案都是十分重要的。經(jīng)濟圓錐( conus of economy) 的概念是由Dubousset[3]最早提出, 用于描述矢狀面平衡在軀體穩(wěn)定性和維持姿勢中的作用。將人體視為一個圓錐，足部為圓錐體的頂點, 軀干在較狹窄的姿勢范圍內(nèi)且無外力支持的情況下保持直立和平衡狀態(tài)。如果軀干的重心落在圓錐頂點的垂線上，則人體處于最省力的狀態(tài)，最經(jīng)濟的能量消耗狀態(tài)下保持直立，軀干越傾斜則重心偏離越大，維持直立所需的力量越大，而當軀干落在圓錐范圍以外則無法保持直立的狀態(tài)。頸椎、胸椎、 胸腰椎、腰椎及骨盆的排列相互影響，使人體在最小能耗的前提下保持相對穩(wěn)定的姿勢，且減少站立或運動時對脊柱和脊髓的沖擊和震蕩。矢狀面平衡主要包括脊柱、骨盆和下肢的矢狀面排列平衡及兩者之間的排列關(guān)系，其對維持軀體矢狀面平衡意義重大。由于下肢關(guān)節(jié)的活動度大，可隨前兩者的變化而變化 ，因此軀干矢狀面的平衡主要由脊柱和骨盆的排列決定[4-5]。

2 脊柱-骨盆矢狀面參數(shù)研究現(xiàn)狀

脊柱-骨盆矢狀位序列及擬合關(guān)系在許多學者研究中得到了證明。軀干的正、負失平衡需要軀體一定的姿勢來代償，包括前傾和后仰等，同時脊柱周圍肌肉、韌帶需承受更大的應力負荷來適應這一變化。進而導致機體出現(xiàn)活動受限、疼痛及疲勞等不適的臨床表現(xiàn)，影響人們的生存質(zhì)量。PI作為解剖學參數(shù)被Legaye等[6]提出來后，吸引更多學者關(guān)注脊柱-骨盆矢狀面平衡在維持人體脊柱平衡中的作用。

脊柱全長側(cè)位片均在同一臺DR機上拍攝[7-8]?；颊呔y(tǒng)一采用目前公認的能代表脊柱-骨盆矢狀面平衡狀態(tài)姿勢：攝片時全身放松自然站立，雙眼平視前方，雙足與雙肩同寬，雙肩及雙肘屈曲，雙手置于鎖骨上窩，雙上臂與胸壁前側(cè)冠狀面成45°角，雙側(cè)大腿與雙膝關(guān)節(jié)自然伸直，雙側(cè)自然平行，身體左側(cè)對著暗盒。攝片范圍要求包括頸1至雙股骨頭下方10 cm，使枕頸關(guān)節(jié)及雙髖關(guān)節(jié)包含在內(nèi)。

脊柱矢狀軸 (sagittal vetebare axis，SVA) 系S1終板后上角與C7鉛垂線之間的垂直距離，即所謂C7鉛垂線法。當SVA的絕對值>5 cm時，稱為脊柱矢狀位的正、負失平衡[9]。脊柱的退行性改變與SVA密切相關(guān)，SVA絕對值越大，脊柱的失平衡狀態(tài)越嚴重，患者的生存質(zhì)量越低[10]。脊柱矢狀軸為脊柱-骨盆矢狀面的整體平衡參數(shù)。很多的局部矢狀面平衡參數(shù)在軀干的平衡中也發(fā)揮著非常重要的作用，較為常用的脊柱局部參數(shù)有胸椎后凸角 (thoracic kyphosis，TK) : T5椎體上終板與T12椎體下終板之間的角度。胸腰段后凸角 (thoracolumbar kyphosis，TLK) : T10椎體上終板與 L2椎體下終板之間的角度。腰椎前凸角 (lumbar lordosis，LL) : L1椎體上終板與 S1椎體上終板之間的角度。局部骨盆參數(shù)有骨盆入射角 (pelvic incidence，PI) : S1上緣中點至股骨頭中心點連線與 S1上緣中垂線的夾角 ( 雙側(cè)股骨頭不重合時，取兩中心點連線的中點)。骶骨傾斜角 (sacral slope，SS) : S1上緣與水平線的夾角。骨盆傾斜角 (pelvic tilt，PT) : S1上緣中點至股骨頭中心點連線與鉛垂線的夾角。許多學者證明PI、PT、SS之間有恒定的幾何關(guān)系，PI=PT+SS。這三個參數(shù)是近年學者們關(guān)注的重點，因為骨盆參數(shù)能夠代表獨立的位置和空間，脊柱的矢狀面失平衡需要骨盆參數(shù)的代償和調(diào)節(jié)。

骨盆的矢狀面參數(shù)分兩種，即解剖學參數(shù)和姿勢參數(shù)。PI是骨盆的解剖學參數(shù)，用來描述骨盆的解剖學形態(tài)，其個體特異性強，受人體姿勢的影響小。PT和SS為姿勢參數(shù)，用來描述骨盆的空間位置，其是動態(tài)的參數(shù)，隨著人體姿勢的變化而改變。Mac-Thiong 等[11-12]通過對 341 例正常人的脊柱-骨盆參數(shù)研究發(fā)現(xiàn)，男性的脊柱骨盆參數(shù)較女性為大。Mac-Thiong，Hanson 等[13-14]報道，在骨骼生長發(fā)育期間，年齡越大，PI的測量值越大。Mac-Thiong[12]及Lafage 和Barrey[15-16]分別測量了 41 例、 154 例和 709 例正常人或患者的脊柱-骨盆參數(shù)，得出了各參數(shù)的范圍，并通過比較正常人和患者之間參數(shù)范圍的差異，提出了理想的手術(shù)矯正范圍: SVA≤5～ 6 cm ，TK=40°～60°， LL =45°～60°， PI =40°～60°， PT=12°～25°， SS=30°～45°。國內(nèi)外學者對各參數(shù)間的關(guān)系進行研究分析、測量和研究，對各個參數(shù)提出了標準值范圍。Schwab 等[17]認為如果使脊柱手術(shù)恢復良好的矢狀面平衡，脊柱畸形得到矯正，脊柱-骨盆參數(shù)應該達到正常的范圍。SVA的絕對值應該在 5 cm以內(nèi)，PT的測量值< 25°， LL 應該重建在 LL= PI±9°范圍內(nèi)。孫卓然等[18]研究提出為了使脊柱畸形矯正后獲得良好的脊柱-骨盆矢狀面平衡，LL的重建角度應為 LL =0.623、PI± 20.611。以正常國人的脊柱-骨盆參數(shù)的擬合關(guān)系為基礎, 利用PI值研究脊柱的失平衡狀態(tài)，確定LL的個體化重建范圍,將在未來研究中進一步探討。

3 下腰椎三關(guān)節(jié)復合體退變影像學表現(xiàn)與脊柱-骨盆矢狀面平衡的相關(guān)性

慢性腰疼及退行性脊柱畸形中常有嚴重的矢狀面失衡，腰椎退行性疾病與矢狀面失衡相關(guān)。其影像學常表現(xiàn)為腰椎生理前凸減小、胸腰椎后凸增加、軀干前傾、骨盆后旋等脊柱-骨盆矢狀位失衡的表現(xiàn)[19]。椎間盤退變患者的SS、LL、TK減小，PT增加[20]。椎間盤退變患者的SS、LL和PT較正常人群均有顯著差異[21]。腰椎間盤退變會直接導致椎間盤形態(tài)的改變，在X線上表現(xiàn)為椎間隙高度和腰椎前凸角度的變化，這種單節(jié)段變化必定會引起局部脊柱或骨盆矢狀位參數(shù)變化，進而影響整個脊柱矢狀面的平衡。

脊柱為人體主要承重結(jié)構(gòu)，其運動功能由不同運動節(jié)段組成。下腰椎包括L3～4、L4～5、L5～S1三個椎間隙，脊椎小關(guān)節(jié)與椎間盤所構(gòu)成的三關(guān)節(jié)復合體組成脊柱的運動節(jié)段，使各椎體得以銜接，維持脊柱的穩(wěn)定性和運動功能。椎間盤及下腰椎小關(guān)節(jié)退變與脊柱-骨盆矢狀面平衡的相關(guān)性已有學者證明[22-23]，但三者之間的生物力學關(guān)系較為復雜，目前是眾多學者研究的重點。

4 小結(jié)與展望

以前的研究認為PI作為骨盆的形態(tài)學參數(shù)，與軀干的姿勢無關(guān)，是成年后恒定不變的參數(shù)。孤立地探討其中任何一個參數(shù)與患者生活質(zhì)量的關(guān)系均不夠全面。而PI和三關(guān)節(jié)復合體的力學關(guān)系，尚無統(tǒng)一結(jié)論。但隨著臨床對下腰椎三關(guān)節(jié)復合體退變與脊柱-骨盆矢狀面平衡相關(guān)性等方面的重視，今后對此方面的研究勢必投入更多的關(guān)注和方法，畢竟其對于部分患者手術(shù)策略的制定以及預測術(shù)后矢狀面平衡重建等起到至關(guān)重要的參考作用[24]。

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(收稿 2017-02-04)

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