年齡相關的腰椎小關節三維角度的變化規律*

李志賞，閆廣輝，張慶勝，武佳奇，靳憲輝

（河北醫科大學附屬哈勵遜國際和平醫院，河北 衡水 053000）

新進展研究

年齡相關的腰椎小關節三維角度的變化規律*

李志賞，閆廣輝，張慶勝，武佳奇，靳憲輝

（河北醫科大學附屬哈勵遜國際和平醫院，河北 衡水 053000）

目的研究腰椎小關節橫斷面、冠狀面及矢狀面方向隨著時間變化規律。方法選取250例無腰椎疾病的人員為研究對象。均采用X線及CT檢查，在3個平面上測量L3～L4、L4～L5、L5～S1小關節角度。結果在橫斷面，腰椎小關節角及前內側角隨著年齡增大而減小，后外側角無明顯變化；在冠狀面上，腰椎小關節角隨年齡增大而減??；在矢狀面上，46歲以后，腰椎小關節角逐漸增大。結論隨著年齡增長，在橫斷面：腰椎小關節逐漸矢狀化；冠狀面，腰椎小關節逐漸豎直向；矢狀面，腰椎小關節逐漸水平化。腰椎小關節隨時間變化規律，為臨床腰椎小關節置換提供參考數據。

年齡；腰椎小關節角；三維角度

腰椎小關節的方向性與腰椎間盤突出癥、退行性腰椎滑脫癥及腰椎管狹窄癥的相關性研究是目前腰椎小關節的研究熱點。有學者[1-4]認為，腰椎小關節不對稱性、更偏矢狀位及腰椎小關節前內側更偏冠狀位是引起腰椎退行性疾病的重要因素；一些學者否認其相關性，究其原因，在于對腰椎小關節方向性的理論沒有統一認識，目前存在兩種觀點，一則認為腰椎退行性疾病的患者存在先天性小關節偏向性；另一則觀點認為腰椎小關節方向性改變是腰椎退行性疾病過程中的病理改變，隨著時間推移，腰椎關節突關節在應力增加的情況下進行重新塑造的結果，非先天性存在，所以年齡與腰椎小關節之間的關聯是腰椎小關節研究的重要方向。筆者認為腰椎小關節是滑膜關節，隨著時間的變化，小關節逐漸磨損、微骨折，進而小關節重塑，引起小關節方向性的改變。

目前，常見的對腰椎小關節測量多為選取椎體矢狀力線與腰椎小關節上關節突關節面前后點的連線為腰椎小關節角，但是該測量忽略了腰椎小關節前內側偏冠狀位，后外側偏矢狀位的結構特點，這種雙向結構可能與其功能相關，腰椎小關節前內側部分是其對抗腰椎前向剪力的主要結構，前內側部分是腰椎小關節增生內聚導致腰椎管狹窄的重要結構。因此把腰椎小關節分為前內側角、后外側角進行測量符合腰椎小關節結構特點[1]。以往對腰椎小關節的研究只側重于單平面，而腰椎小節為三維立體結構，單一平面的研究不能充分顯示小關節的形態[2]。本研究通過在橫斷面測量腰椎小關節角、前內側角、后外側角，在冠狀面測量冠狀面角，在矢狀面測量矢狀面角，對正常不同年齡段的腰椎小關節進研究，以了解正常人腰椎小關節形態分布規律，進一步探討腰椎小關節方向性在腰椎退行性疾病發展過程中的作用。

1 資料與方法

1.1研究對象

選取2011年8月-2015年10月河北醫科大學附屬哈勵遜國際和平醫院行腰椎X線、CT檢查及腹部CT檢查的250例健康體檢及門診患者。影像未見腰椎滑脫及明顯畸形、間盤突出、腫瘤等。所有病例根據年齡區分為5個組，26～35歲組，36～45歲組，46～55歲組，56～65歲組，66歲及以上組，每組男女各25例。

1.2影像學檢查及測量方法

1.2.1檢查方法行腰椎正側位X線及CT檢查，圖像要清晰可分辨，正側位X線檢查體位標準。對L3～S1節段進行常規螺旋CT檢查，掃描平面與椎間隙平行，掃描條件：Sensation 64 CT機，120 kV，200mA，層厚3mm，層距3mm，如果CT橫斷面與終板的夾角大于5°者則舍去該病例資料。分別在X線、CT圖像上測量腰3～骶1節段橫斷面、冠狀面、矢狀面腰椎小關節角。

圖1　橫斷面上：腰椎小關節各角度測量示意圖

圖2　冠狀面上：腰椎小關節角度測量示意圖

圖3　矢狀面上：腰椎小關節角度測量示意圖

1.2.2測量方法測量方法及測量工具均在計算機上完成，分別為一位影像科醫師和脊柱外科醫師應用本院影像診斷系統“實達PACS臨床系統”分別進行測量，取其平均數。①橫斷面角度測量：在以窗寬1500HU、窗位450HU測量所得，選取L3～L4、L4～L5、 L5～S13個節段經過下位椎體上終板的平掃平面，取腰椎上關節突關節面前后兩端點連線（A和B），與同椎體正中矢狀線的夾角為腰椎小關節角[4]，記作角1，取線段AB的垂線與上關節突關節面交點的最長線段，其與上關節面的交點為C點，直線CB和AC的延長線與正中矢狀線組成前內側角，記作角2和后外側角，記作角3。每例均測量L3～S13個節段左右側的3個角度，因既往研究發現正常人左右側腰椎小關節無明顯差異[1-4]，所以取左右角度的平均值（見圖1）。②冠狀面角度測量：在正位X線上測量左右兩側腰椎小關節關節面與同椎體中軸線的夾角分別為∠1、∠2（見圖2），計算∠1、∠2的平均數。③矢狀面角度測量：在側位X線片上測量腰椎小關節關節面與椎體后緣連線的夾角∠1（見圖3）。

1.3主要觀察指標

分別觀察5個年齡段腰椎小關節L3～4，L4～5，L5～S1節段腰椎小關節角度在橫斷面、冠狀面及矢狀面上隨著年齡變化的規律。

1.4統計學方法

采用SPSS 19.0統計軟件進行數據分析，計量資料以均數±標準差（±s）表示，相同節段不同年齡組之間比較用多個獨立樣本非參數檢驗（趨勢的秩檢驗），P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1橫斷面腰椎小關節角度比較

橫斷面上：相同腰椎節段腰椎小關節角（角1）和前內側角（角2）隨著年齡的增大，而逐漸減?。≒< 0.05）；腰椎后外側角（角3）比較，各年齡組之間差異無統計學意義（P>0.05）。見表1。

表1　橫斷面腰椎小關節角度情況（°）

2.2冠狀面腰椎小關節角度比較

冠狀面上：相同腰椎節段，隨著年齡的增大，腰椎橫斷面角逐漸減?。≒<0.05）。見表2。

表2　冠狀面腰椎小關節角度情況（°）

2.3矢狀面腰椎小關節角度比較

矢狀面角度：26歲組、36歲組、46歲組矢狀面角度比較無明顯差異（P>0.05），46歲組之后各組比較隨著年齡的增大，矢狀面角逐漸增大（P<0.05）。見表3。

表3　矢狀面腰椎小關節角度情況（°）

3 討論

腰椎活動功能單位是由前側的椎間盤和后方兩側的關節突關節構成，關節突關節是脊柱唯一的滑膜關節，其表面覆蓋為透明軟骨；正常情況下前方的椎間盤是主要的承重結構，兩側的關節突關節提供后方的穩定結構，其對腰椎軸向活動具有限制作用。一般認為腰椎小關節退變繼發于椎間盤退變[5]，隨著椎間盤退變（高度丟失等），造成腰椎節段性不穩定，繼而腰椎小關節軟骨退變，腰椎小關節重建。

近年來，人們開始對腰椎小關節進行細致的研究，大多數研究小關節多為橫斷面的角度測量[6-8]，少數學者開始關注矢狀位小關節形態變化[9]，而小關節是立體結構，單平面不足以描述腰椎小關節的形態特點，且腰椎小關節形態隨著時間的變化而改變。本研究嘗試從橫斷面、冠狀面、矢狀面3個平面研究腰椎小關節的角度，以及隨著時間的變化，查看腰椎小關節變化規律，以期提供正常人腰椎小關節在各年齡組的變化規律，為臨床篩查腰椎退行性疾病高危人群及盡早臨床干預提供理論依據。再者腰椎后路動態內固定術正逐步應用到臨床，其中人工腰椎小關節置換術產生正在逐步進入實際應用，而人工關節置換術需盡量接近小關節的正常解剖結構，本研究從3個平面測量腰椎小關節在不同年齡段的角度，力圖達到精準化，為人工腰椎關節突關節置換提供精確的理論數據參考。

對于腰椎小關節方向改變的原因，筆者認為衰老與退變是密切相關，衰老是人類正常的退變過程，其影響脊柱的所有結構，包括腰椎間盤及小關節，而椎間盤早在20歲以后就開始退變，腰椎小關節的退變是繼發于椎間盤退變的[5]，椎間盤退變導致腰椎應力重新分布，引起小關節受力增大，進而小關節病態發展。FUJIWARA[10]認為，腰椎小關節骨性關節炎造成關節突關節磨損及小骨折，引起腰椎小關節面創傷性改變，使其從冠狀面形成矢狀面。DUNLOP等[11]認為，腰椎小關節前內側關節面磨損程度較高，隨著年齡的增大，腰椎小關節前內側面應力增大，繼而造成小關節矢狀方向的變化[12]。

橫斷面上，筆者發現在腰椎小關節角及前內側角隨著年齡的逐漸增大而減小，而后外側角無明顯差異，即腰椎小關節尤其前內側關節面逐漸向矢狀位方向變化，與以上觀點相似。而冠狀面上，隨著年齡的增大，腰椎冠狀面角逐漸減小，即逐漸向豎直方向發展。在矢狀面上，26～35歲組、36～45歲組及46～55歲組之間無明顯差異，46～55歲組之后，隨著年齡的增長，腰椎矢狀面角逐漸增大，即腰椎關節突關節逐漸偏向水平位。筆者推測腰椎前屈、后伸為主要的活動，隨著時間的推移及腰椎頻繁的前屈、后伸，造成腰椎小關節面重新再造，在冠狀面上，逐漸形成更利于屈伸活動的矢狀方向發展；在矢狀面上，逐漸形成更利于屈伸活動的水平方向發展。

根據生物力學相關原理：腰椎小關節的變化與其承受的應力相關，在一定負荷力作用下，關節接觸面積越小，抗椎間移動力越小，滑脫越容易發生，而兩側腰椎小關節不對稱，更加重了一側小關節受力負荷，增加了纖維環的扭轉應力，破壞腰椎的穩定結構，降低抗滑脫力，更容易引起椎間前滑移[13]。按照其原理分析，橫斷面上，腰椎小關節更偏矢狀位，則抗滑脫力更小；冠狀面上，小關節更偏豎直方向，關節面接觸少，受力越小，其抗滑移力越?。辉谑笭钗簧希敌￡P節越偏水平位，則腰椎更容易滑脫。本研究數據推理隨著年齡的增長，腰椎小關節抗椎間滑移的力量逐漸減小。特別是46歲以后腰椎在矢狀面上的角度逐漸偏向水平位，這就對于關節突關節之間的抗阻力逐漸減小，更容易引起腰椎之間的滑移，造成腰椎退行性滑脫。

本研究總結出正常人各年齡節段腰椎小關節在橫斷面、冠狀面及矢狀面關節形態學參數的數據庫，為臨床腰椎人工小關節置換提供參考數據；衰老伴隨著腰椎小關節重塑，引起腰椎小關節在橫斷面上更向矢狀位發展，在冠狀面更向豎直方向發展，矢狀面上更向水平方向發展，更容易造成腰椎之間不穩，可能是引起退行性滑脫的危險因素。

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（張蕾編輯）

Age-related changes in three-dimensional angle of lumbar facet joints*

Zhi-shang Li，Guang-hui Yan，Qing-sheng Zhang，Jia-qi Wu，Xian-hui Jin
（Harrison International Peace Hospital affiliated Hebei Medical University，Hengshui，Hebei 053000，China）

Objective To study the age-related changes of the lumbar facet joints in axial，coronal and sagittal plane.Methods Subjects of 250 patients without lumbar disease were selected as the research objects.All patients

X-ray and CT scanning.The facet angles at L3-L4，L4-L5 and L5-S1 were measured in axial，sagittal and coronal plane.Results The lumbar facet joint angle and the anterior medial angle decreased with age，and no significant changes were found in the posterior lateral angle in axial and coronal plane.In the sagittal plane，the lumbar facet joint angle gradually increased after 46 years old.Conclusions The lumbar facet angles were more sagittal in axial plane，more erect in coronal plane and more level in sagittal plane as the age increases.Lumbar facet joint changes with time provide reference data for clinical lumbar facet joint replacement.

Age；lumbar facet joint angle；three-dimensional angle

R 681.53

B

10.3969/j.issn.1005-8982.2016.20.016

1005-8982（2016）20-0078-04

2016-03-31

2013年度河北省省級科技計劃項目（No：132777152）

閆廣輝，E-mail：doctorguanghui@163.com