脊柱-骨盆矢狀面平衡測量參數的研究進展

付凱 ,楊永龍 ,高孟亮 ,王亮

成人退行性脊柱畸形（adult degenerative scoliosis,ADS）是脊柱外科常見疾病之一[1]。重建矢狀面平衡，而非冠狀面平衡，對術后生活質量的改善更重要，這已經得到大量研究結論支持[2-6]。為判定脊柱骨盆矢狀面的平衡情況、設定可供測量的影像學參數以指導臨床工作就變得尤為重要。目前臨床上常用的以骨盆入射角（pelvic incidence,PI）為核心的測量系統(tǒng)包含骨盆參數和脊柱參數兩部分，兼顧整體平衡和局部平衡。在此基礎上又提出了一些復合參數、修正參數。本文對目前有關脊柱-骨盆矢狀面平衡的測量參數的研究進展進行綜述。

1 PI系統(tǒng)概述

以PI為核心的測量系統(tǒng)包括骨盆參數和脊柱參數兩部分[7]。其中骨盆參數包括PI、骶骨傾斜角（sacral slope,SS）及骨盆傾斜角（pelvic tilt,PT），測量的關鍵點為股骨頭中點（如不重合，則為股骨頭中點連線的中點，下同）和S1 上終板的中點；矢狀面垂直軸（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）共同構成了PI系統(tǒng)的脊柱參數。

2 PI系統(tǒng)的相關性

2.1 PI、PT、SS概述

在骨骼發(fā)育成熟后PI 就固定不變，在研究中被視為解剖學常量；它能夠反映骨盆的形態(tài)，如較小的PI患者的骨盆前后徑也短[7,8]。不過有研究表明PI不是終身不變的，75 周歲以后或個別長節(jié)段融合內固定術后，其PI可能會有一定程度的增大[9,10]。

PT描述的是骨盆與股骨頭的相對關系，PT增大意味著骨盆繞股骨頭后旋，骨盆開口向上；PT減小則代表骨盆繞股骨頭前旋，骨盆開口向前。骨盆繞股骨頭旋轉是應對矢狀面失平衡的重要代償手段[11]。有研究顯示，無癥狀人群的理想PT=0.44PI-11°[12]。

有學者定義骨盆姿勢為SS/PT[13]?？紤]到SS 與PT 的反向關系，骨盆姿勢可以很好地反映骨盆的位置與形態(tài)，更全面地評價骨盆矢狀面平衡。國內學者通過分析3 年內收治的130 例患者，認為PT/SS 的增加可能在退行性腰椎側凸的發(fā)病機制中扮演重要角色[14]。不過對于PT有兩個問題需要明確：①PT在矢狀面失平衡上更多的扮演代償的角色，還是失平衡的始動因素；②PT的代償能力，也就是骨盆旋轉的極限是多少，尚無可信結論。

2.2 LL、TK、SVA概述

LL 是維持脊柱骨盆矢狀面平衡的重要力量之一[15]。有文獻報道無癥狀人群的LL與年齡無明顯相關[16]；無癥狀中老年人的胸椎后凸會隨著衰老而增大，而腰椎各間隙前后高度改變，腰椎前凸頂點前移，這些改變讓腰前屈的弧度更大，但LL沒有隨之增大，這可能是LL不隨年齡變化的原因。另外腰椎前凸的長度未必是L1-S1，有些腰椎前凸的范圍過短，LL包含一部分胸椎后凸，LL量化腰椎前凸的大小存在一定誤差。

最初胸椎后凸角指的是T1上終板與T12下終板的夾角，但是T1-T4 的椎體受到肩部骨性結構的遮擋，因此常用的TK指的是T5上終板與T12下終板夾角。研究顯示，T1-T4 對整體胸椎后凸的貢獻是8°～10°，而整體胸椎后凸（T1-T12）約為LL的3/4[12]。

SVA是極為常見的評價矢狀面整體平衡的指標[3]。既往研究發(fā)現，SVA與健康調查12條簡表（SF-12）評分、Oswestry 功能障礙指數（Oswestry dability index,ODI）呈線性負相關[17]，SVA的理想值是≤5 cm[18]。

2.3 相關性研究

PI-LL 過大可影響腰椎短節(jié)段椎間融合術后的殘余癥狀[18,19]。Boulay 等[20]提出根據TK、SS 及PI 預測LL 的可能，但公式太過復雜，實用性不強。Schwab 等[21]認為SVA＜50 mm、PT＜20°、LL=PI±9°是術后脊柱-骨盆矢狀面平衡的理想狀態(tài)。若術后LL 低于可信區(qū)間，極有可能出現術后平背畸形。也有學者提出了腰前凸比值（lumbar lordosis ratio,LLI，LLI=LL/PI），研究發(fā)現其評價效果優(yōu)于SVA[22]，他們將原因歸結為C7 鉛垂線（C7 plumb line,C7PL）在矢狀位的位置改變滯后于矢狀位序列的失平衡。在研究脊柱側凸矯形術后站立失平衡后，Schwab 等[23]強調術中恢復SVA和PT是首要目標，同時也要重視PI與LL 相匹配。術中需要堅持的底線為SVA＜5 cm，PT＜25°，LL 與PI 相匹配。Rose 等[24]發(fā)現成人脊柱畸形患者術后2 年隨訪時若LL≤45°-TK-PI，能得到最佳的矢狀面平衡重建。Schwab等[25]通過多線性回歸分析，并在一組獨立的試驗對象上進行驗證后提出LL理想數值為：LL=（PI+TK）/2+10°。

應用國外成熟的研究結論時，要注意到東西方族群在脊柱-骨盆的解剖學差異，國內無癥狀中老年人的PI 低于國外的統(tǒng)計結論[26,27]，即使在東亞人群里，我國的PI 也不高[16,28]。為此孫卓然等[29]認為不能直接采納LL=PI±9°，符合中國人群的LL 預測值為LL＝0.623PI+20.611°。還有國內學者結合PI、PT 與LL之間的多元相關性提出LL預測值=0.6PI+0.4TK+10°。隨著大樣本、多中心的研究深入，相信會制定出相對符合我國居民基本情況的預測公式、評價標準。

體位變換帶來的原始數據改變也不容忽視。由站立位轉為平臥位，SVA隨身體重心前移，LL、TK相繼減少；而T1骨盆角（T1 pelvic angle,TPA）則不會隨之改變[30,31]。充分認識這種潛在區(qū)別，規(guī)范攝片體位，有利于得到更為準確的數據，達到更為滿意的手術效果。

3 其他測量參數

繼PI 系統(tǒng)廣泛應用于矢狀面平衡的評價后，大量新的測量參數也應用于脊柱-骨盆的矢狀面平衡評價。它們或是全新的參數，或是已有參數的組合。以下根據其測量方法和相關性，分幾類予以介紹。

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

T1-SPI（T1中點與股骨頭中點連線與鉛垂線的交角）也可稱之為T1-HA，可用來評估脊柱-骨盆矢狀面的整體平衡狀況[32]。同理還有T9-SPI、L1-SPI[32]，選擇T9作為測量椎體，可能與正常軀體力線通過T9有關。

Protopsaltis 等[33]提出了TPA（股骨頭中點分別與S1上終板中點及T1中點連線的夾角，圖1）來評價矢狀面序列平衡。TPA=PT+T1-SPI，TPA和PI系統(tǒng)的有關參數存在較強的相關性[34]，有文獻報道，TPA同ADS患者遠期生活質量改善也存在較強相關性[35]。因為TPA包含PT和T1-SPI，能夠體現骨盆代償，也能反映整體平衡情況。T1椎體在矢狀面不易清晰分辨，之后又提出了LPA（股骨頭中點分別與L1中點及S1上終板中點連線的夾角，圖1），同理LPA=PT+L1-SPI。研究發(fā)現LPA與TPA、PI-LL、健康相關生活質量（health related quality of life,HRQOL）相關性較好[36]，術后改善目標為TPA＜14°、LPA＜7.2°[8,36]。相似的測量參數還有T9骨盆角（T9 pelvic angle）。TPA能很好地反映胸腰椎矢狀面平衡情況，LPA可以較好地反映腰椎-骨盆的代償情況，二者結合可以全面地評估整體矢狀面平衡情況[36]?？紤]到TPA只考量了骨盆位置但沒有評價骨盆形態(tài)，Durand 等[37]提出了SPR（SPR=TPA/PI），SPR＞0.2時，ADS患者的生活質量較差。

圖1 PI系統(tǒng)及其他參數測量圖示

其他還有T1矢狀角（T1 sagittal angle，T1上終板與水平面的夾角），但與頸椎矢狀位平衡參數一樣，在此不予詳細介紹。

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

ST 是C7 中點與S1 上終板中點連線與水平線的交角[38]。ST＞90°時C7鉛垂線落在S1上終板中點的背側。SSA（S1 上終板中點與C7 椎體中點連線，與S1 上終板平面的交角，圖1）[10]于2007 年提出，SSA=ST+SS。ST 平均值為（90.8±3.4）°，SSA 為125°～135°，均值（130.4±8.1）°[37,39,40]。SSA與SS、LL、PI的相關性較強[41]，SSA 的預測值計算公式為：SSA=0.96SS+97°[12]，這表明SSA與SS呈正相關，而SSA與PI呈負相關[37]。PI值較大的患者SSA較小，而較大的SSA意味著PT較小，骨盆代償能力有限，有學者建議對嚴重后凸畸形患者需要關注SSA，因SSA 較SVA能更好地評估手術矯形效果[34]。ST和SSA除了能體現矢狀面整體平衡，還將脊柱長度納入考量，這一點體現了參數的個體化。

SPA（S1 上終板中點分別與C7 中點與股骨頭中點連線的交角，圖1），文獻顯示其與SSA同樣納入了髖膝踝等下肢關節(jié)對整體矢狀面平衡的代償效果，在評價整體矢狀面平衡方面結果較為可靠[42]。尹剛輝等[43]提出SPA 是基于骨盆形態(tài)角（pelvic morphology,PR-S1）系統(tǒng)的改良，也應用于矢狀面整體平衡的評價。不過此參數納入了骨盆姿勢，未考慮骨盆形態(tài)。

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

SVA 無法反映不同的矢狀面失平衡情況，不少學者給出了解決方案。SVA 與骶股間距（sacrofemoral distance,SFD）的比值定義為C7/SFD[41]，正常數值為-0.9±1，0＜比值≤0.5 為平衡代償，＞0.5 為失代償。CPA（C7中點同S1上終板后上緣連線與C7PL的交角）是身高對SVA 評價矢狀面平衡存在干擾的改良指標[44]。研究顯示CPA 對矢狀面整體平衡的評價效果良好。但此角度對骨盆代償的反映程度不足，且存在CPA、SVA同為0的情況，此時無法評價二者的可靠性。還有學者提出C7ST[18]，它能夠很好地整合PI、PT及SS，也有一定的測量價值。

3.4 顱骨矢狀面垂直軸（cranial sagittal vertical axis,CrSVA）、整體矢狀角（global sagittal axis,GSA）

Kim等[45]介紹了CrSVA：以顱骨中點（鼻根與枕骨粗隆連線的中點）作垂線，S1后上角（CrSVA-S）、股骨頭中點（CrSVA-H）、股骨髁中點（CrSVA-K）及踝關節(jié)中點（CrSVA-A或整體SVA，距骨頂點連線的中點）分別到此垂線的水平距離（圖1）。研究發(fā)現ADS患者CrSVA，尤其是整體SVA（CrSVA-A）與ODI、脊柱側凸研究學會-22量表（Scoliosis Research Society-22,SRS-22）評分的相關性強于SVA，可用于ADS患者矢狀面平衡評價[45,46]。

GSA（C7 中點與股骨髁中點的連線與股骨髁與S1后上角連線的交角）將脊柱、骨盆和下肢代償整合起來，能有效地評價軀體矢狀面整體平衡[47]。

3.5 股骨頭垂直軸（hip axis,HA）系統(tǒng)、整體平衡（full balance integrated,FBI）角度

經股骨頭中點連線中點的鉛垂線稱為HA，測量點與股骨頭中點的連線與HA的夾角，可用來評估矢狀面平衡情況。如齒突股骨角（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）、顱骨股骨中心角（centers of acoustic meati-hip axis,CAM-HA）等（圖1）。研究顯示OD-HA包含脊柱-骨盆整體矢狀面平衡情況，受年齡、腰椎前凸及下肢代償的影響，評價效果優(yōu)于SVA[48]。

提出FBI 的初衷是評價全身對矢狀面平衡的影響。FBI 包含三部分，C7 平移角（C7 translation angle,C7TA）、股骨傾斜角（angle of femur obliquity,FOA）和PT 代償角（angle of tilt compensation,PTCA），FBI為三者之和。此參數可用于評估包括局部后凸短節(jié)段固定在內的矢狀面平衡情況[49]。

近來學者反思“一刀切”的矯形目標，認為結合患者的年齡和骨盆形態(tài)來確定矯形目標更為合理：高齡患者較低齡患者對充分矯形的要求低，而較大的PI對矯形要求也不高[50]。PI大于一般水平，骨盆圍繞股骨頭旋轉的幅度即PT 也隨之增大，骨盆代償失平衡的能力增大，這或許是較大的PI 對矯形要求降低的原因。類似這樣的研究有很多，像基于PI 的大小，給出PT 與TPA 的合理匹配度[12]，SPR（TPA/PI）也是將骨盆形態(tài)納入矢狀面平衡的評估中。不過這類研究也存在問題，將PI 視為個性化參數來修正其他參數，究竟哪些參數能夠很好的評價矢狀面平衡，能夠充分反映骨盆位置、下肢代償，尚需進一步研究。

4 小結

脊柱-骨盆矢狀面平衡的測量研究方興未艾，參數測量能夠標準化評價平衡情況、指導手術、評估療效，其對ADS 治療的重要性不言而喻。目前的主要研究方向是：①參數個性化，包含年齡、身高等因素的修正，骨盆的位置與形態(tài)差異的綜合評價；②整體平衡的評估，納入顱腦、頸椎及下肢，研究它們在矢狀面平衡的形成與代償所起的作用。臨床上常用的測量參數除了經典的PI 系統(tǒng)，還包括TPA、SPA 及SSA 等與PI系統(tǒng)息息相關的復合型參數。相信還會有更多新的測量數據出現，但也不能忽略早期設定的參數的評估價值。隨著對ADS 研究的深入，結合對整體失平衡的成因、代償機制的進一步理解，參數評估平衡情況的可信度、臨床指導意義會得到進一步提高。

【利益沖突】所有作者均聲明不存在利益沖突