脊柱矢狀面失平衡的代償功能與治療選擇

張新宇，匡正達 綜述 葉啟彬 審校

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綜 述

脊柱矢狀面失平衡的代償功能與治療選擇

張新宇，匡正達 綜述 葉啟彬 審校

矢狀面平衡，失平衡，代償，治療

人體脊柱存在頸-胸-腰-骶4個生理弧度，并可維持自然的平衡狀態，然而，很多疾病可能會影響到脊柱矢狀面的平衡狀態，而矢狀面的失平衡常常是貫穿這些疾病診斷和治療的重要線索之一。目前，脊柱矢狀面平衡的問題越來越受到人們的重視[1]，但受限于疾病的復雜性和脊柱結構的特殊性，很多問題還沒有被真正的認識和解決，如何正確判斷有關脊柱矢狀面平衡與失平衡的界限，如何對失平衡的病人進行安全、有效、合理的治療，如何有效預測和預防脊柱平衡異常狀態的發生和發展等，仍是目前脊柱外科研究的難點。筆者通過對近年相關文獻的復習綜述如下。

1 脊柱矢狀面平衡與失平衡的判斷

正常人體脊柱在矢狀面保持著均衡的曲度，使脊柱-骨盆-下肢的力線維持平衡，在髖、膝關節伸直的狀態下，頸椎前凸平均約40°(頂點在C5～6節段)、胸椎后凸范圍在20°～50°(頂點在T6～8)、腰椎前凸范圍在40°～60°(頂點位于L3～4)。正常狀態下，C7鉛垂線(C7PL)應位于胸椎之前，通過L1椎體中心、腰椎后部和L5/S1間盤，在S1椎體后上角前后5 cm范圍內(即SVA值)，這種平衡是通過脊柱的穩定系統實現的，即：(1)由椎體、椎間盤、關節囊、小關節及韌帶構成的被動穩定系統，起著機械支撐和應力傳導作用，并可將導致平衡異常的應力變化反饋至神經控制系統；(2)由脊柱周圍的肌肉和肌腱構成的主動穩定系統，在神經調節下參與脊柱穩定的維持；(3)由不同節段脊神經分支構成的神經控制系統，可對椎旁肌肉功能和韌帶張力進行控制，產生動態的穩定作用。凡脊柱及其周圍軟組織因疾病或損傷，均可引起脊柱的矢狀曲度的變化。

軀干矢狀面的平衡主要由脊柱和骨盆的排列決定[1]。目前對脊柱矢狀面平衡的判定方法，主要使用包括外觀判定和影像學測量，脊柱失平衡時，患者站立位需通過雙髖過伸及雙膝屈曲代償；影像學常用SVA值表示：5 cm以內為脊柱矢狀面平衡，否則為失平衡。當脊柱矢狀面失平衡時，可以通過臨近節段的過伸后仰、椎體的后滑脫、骨盆后傾、屈膝等進行代償。當腰椎前凸減小時，胸椎后凸也相應減小以維持平衡。當胸椎后凸嚴重時，頸椎前凸也可加大。當患者不得不依靠屈膝伸髖、扶拐行走時，矢狀面即處于失平衡的狀態。這種方法存在一些不足，例如部分胸腰段后凸畸形的患者，臨床癥狀很重，但C7PL通過代償機制卻處在正常范圍內，所以，有些情況下可能不能如實反映病情的嚴重程度，同時，測量誤差較大，易受其它因素影響。Barrey等建議用矢狀面平衡比率(SBR)來表示，即計算C7PL至骶骨后上角的距離與骶股間距(髖軸中點至骶骨后上角的距離)的比值，平衡時SBR<0，00.5為失平衡[2]。

2 矢狀面失平衡的臨床表現

脊柱矢狀面失平衡的癥狀以疼痛和功能障礙為主，包括：(1)由于脊柱的整體后凸，人體重心前移，為了抵消這種情況，腰椎前凸開始增大，前凸頂點以上胸腰段的椎體出現向后滑動，椎間盤出現退變，關節突關節負荷加重，導致患者長時間站立、行走時出現腰背部疼痛。(2)軀干肌由于長期緊張可能導致力量下降，引起脊柱不穩，并與失平衡狀態交錯影響，形成惡性循環，加重患者的駝背，活動減少也可能加重骨質疏松，駝背和骨質疏松使椎體前緣受壓部分更易出現骨折和楔狀變，老年患者可能較同齡老人更早地進入扶拐行走狀態，影響患者的生活質量，患者更容易跌倒，造成骨折。(3)患者平臥困難，常訴夜間睡眠障礙。(4)由于脊柱不穩、小關節退變、韌帶鈣化和部分椎體的向后滑脫，可能會造成一定程度的椎管狹窄和脊髓功能異常，影響患者的肢體功能，甚至造成大小便功能障礙。也可出現間歇性跛行，且不易通過彎腰、蹲、坐等方式緩解。(5)心、肺及消化功能異常，可嚴重影響患者的生活質量和生命安全。(6)髖、膝關節疼痛等。

矢狀面失衡造成的行走障礙應與椎管狹窄造成的間歇性跛行相鑒別，后凸畸形患者以行走后腰背伸肌及伸髖屈膝肌肉持續緊張收縮引起的疼痛為主，疼痛范圍為背部至臀部，且長距離行走后出現雙側髖關節、膝關節的疼痛和疲勞感，應該首先考慮矢狀位失衡。而椎管狹窄造成的間歇性跛行患者一般主訴為行走后下肢無力、發沉，休息后緩解。查體兩者可均無典型神經系統表現，但后凸畸形可見腰椎生理曲度明顯異常，伸膝站立時軀干前傾[3]。

3 常用測量參數及其臨床意義

3.1 脊柱參數

(1)C7鉛垂線(C7PL)，正常狀態下應位于胸椎之前，通過L1椎體中心、腰椎后部和L5/S1間盤，在S1椎體后上角前后5 cm范圍內。C7PL 位于骶骨后方為理想的平衡狀態；位于髖軸與骶骨后上角之間，為平衡代償；位于髖軸前方為嚴重失衡[4]。

(2)脊柱矢狀面平衡(SVA)：S1椎體后上角至C7PL的距離，如SVA在骶骨后上角之前，標記為正值，反之則為負值。SVA是目前描述脊柱整體平衡方面比較公認的指標，成人脊柱畸形矯形術的首要目標是重建SVA平衡[5]，SVA的理想值是≤5 cm[6]。

(3)脊柱骶骨角(SSA)(圖1)：C7椎體中點與骶1軟骨終板中點連線和骶1軟骨終板間所成的角，正常值約135°。脊柱存在后凸畸形時，SSA值減小。

圖1 脊柱骶骨角(SSA)

(4)腰椎前凸角(LL)：T12上終板垂線與S1上終板垂線的夾角，前凸為負值，后凸為正值，LL是脊柱矢狀面平衡的核心參數及分型基礎[7]，恢復正常LL是重建矢狀面平衡的關鍵所在。當胸腰椎的矢狀面穩定時，-60°≤LL≤-40°。

(5)胸椎后凸角(TK)：T4上終板垂線與T12下終板垂線的夾角，前凸為負值，后凸為正值，胸椎后凸的值在20°～50°，一般較腰椎前凸小10°以上。

3.2 骨盆參數(圖2)

圖2 骨盆參數

(1)骨盆指數(PI)：為雙側股骨頭中心的連線中點至骶骨平臺中點連線(CS)與經骶骨平臺的垂線所成的角，PI值的大小與理想的LL值相當，約為40°～60°，PI 決定了骶骨平臺與股骨頭之間的相對位置(圖2)。PI值偏小，會減弱直立位時骨盆的適應性，在腰椎術后患者中，如果LL與PI不匹配，則術后更容易出現腰痛、下肢疼痛、麻木及相鄰節段退變，翻修率也明顯高于兩者匹配的患者[8,9]。

(2)骨盆傾斜角(PT)：為CS線與鉛垂線的夾角，反映骨盆后傾程度和空間朝向。隨著后傾的加重，PT值逐漸增大，正常約為12°～25°。PT 是反映矢狀面代償程度的指標[10]：成人脊柱畸形患者通過骨盆后傾(PT 值增大)來代償脊柱矢狀面失衡。

(3)骶骨傾斜角(SS)：為骶骨平臺與水平線之間的夾角。SS實際上與下腰椎的前凸值相當，一般為30°～45°。而正常下腰椎應占腰椎前凸的2/3以上。由于骶骨平臺為脊柱的基底部，故SS的度數決定了下腰椎的形態，SS增加，則腰前凸也相應增加。

PI值為骨盆的結構性參數，具有個體特異性和相對穩定性，不受攝片體位和姿勢的影響，在成年后基本維持不變，除非骨盆的結構發生改變，PI是控制和調節脊柱矢狀位形態的主要軸心[11]。PT和SS為位置性參數，在不同年齡、不同人群中可能會不一樣。PI=PT+SS，PT與SS呈此消彼長的關系。當PT>SS時，說明骶骨出現后移和后傾，外觀上變得更加垂直，說明骨盆已參與代償。

4 代償特點及失平衡分型

4.1 代償特點 就穩定性而言，具有生理彎曲的脊柱擴大了脊柱的投影面積，站立時，有曲度的脊柱比沒有曲度的脊柱更加穩定。就空間利用來看，脊柱胸段和骶尾骨向后彎曲，增加了胸、盆腔的容積，可以更好地滿足這些臟器的功能。當脊柱曲度發生異常改變后，脊柱的內在平衡喪失，SVA增大，其變化大小與致畸載荷之間呈正反饋[12]，產生臨床癥狀，并使人體通過自身的代償機制進行補救，當代償機制不能滿足人體需要，癥狀持續加重時，就需要醫師介入，人為地改變脊柱的失衡狀態。

4.2 失平衡分型 分型主要有Roussouly分型和北京大學第一醫院(PUFH)分型[13]等，但到目前為止，還沒有一種能適應所有病理情況的分型方法。前者的關注點主要在腰骶段，根據SS值將脊柱矢狀位曲線分為四種不同類型：1 型和2型，SS均<35°，其中1 型腰前凸頂點位置低，接近L5，胸腰段移行區為后凸，2型呈平背狀態，腰前凸與胸后凸均很小。3型，35°45°，腰前凸與胸后凸均較大。PUFH分型將老年脊柱后凸畸形分為平衡型脊柱后凸和非平衡型脊柱后凸，共4型8個亞型，該分型判斷脊柱矢狀面是否平衡的標準包括：(1)臨床表現，患者站立位時不需要雙髖過伸及雙膝屈曲代償為脊柱矢狀面平衡，如需代償則為非平衡；(2)影像學檢查，側位像上脊柱矢狀面的C7PL 位于距S1后上角±2.5 cm之內為平衡，否則為非平衡。

5 代 償

方式包括：(1)過度的脊柱后凸可使椎旁肌肉纖維增粗和椎間關節囊增厚，肌肉力量增強，但長時間代償可能會導致肌肉功能下降和肌纖維萎縮，過度的脊柱前凸可能導致椎間關節異常受壓和后部韌帶的堆積，兩種情況均可使椎旁肌做功增加、小關節增生和椎間骨贅形成，以便增強局部的穩定性，但也會導致脊柱出現退變和椎管狹窄。(2)伸髖、屈膝以及后旋骨盆，通過增大PT和減小SS來代償。骨盆繞股骨頭旋轉是調節矢狀面平衡最重要的機制之一，患者的骨盆旋轉程度和脊柱后凸畸形的程度成正比，與直立行走能力成反比。(3)胸椎后凸減少或上腰椎前凸增加，甚至頸椎前凸加大。(4)L5/S1椎間盤退變，既可是脊柱失衡的結果，也可影響骨盆位置參數(PT、SS)，使骨盆向后旋轉進行補償，結果改變了骨盆的整體位置[14]。(5)患者通過扶拐、背手、叉腰改變身體姿勢及行走，以減輕身體重心前移造成的肌肉緊張和相應的勞損癥狀。

6 對矢狀面失平衡的治療選擇和有效性判斷

Glassman[15]通過對近300例脊柱畸形患者的多中心研究發現，正性矢狀面失衡與不良健康狀況評分高度相關，說明術后矢狀面失衡，可能是術后疼痛和功能喪失的主要原因之一，這一結論使越來越多的脊柱外科醫師開始更加重視對脊柱正常和病理狀態下矢狀面形態和功能的研究。臨床上，對失衡的治療方法包括保守治療和手術治療，后凸矯形手術又分為Ⅰ～Ⅵ級的截骨方式[16]，當同時合并側彎或側彎與后凸不在同一水平上時，應以后凸為主進行手術方案的設計[17]。對于截骨部位，由于可能會存在應力過于集中而斷棒的情況，為安全起見，可考慮在圍截骨區采用衛星棒技術進行加強[18]。截骨手術可能存在比較高的風險性，具體采用何種治療方法，需要考慮多種因素，如患者的年齡、身體情況、脊柱的代償程度、患者的意愿、經濟條件、設備條件和醫師的技術水平等。

由于脊柱失代償患者大多為老年患者，對這部分患者的治療，首先還是應考慮保守治療，包括髖部及腰背部后伸的肌肉鍛煉、非甾體類消炎藥、佩戴支具等。若患者合并有髖部屈曲攣縮，治療方案應更積極。若行非手術治療患者癥狀持續不緩解或矢狀面失衡進行性加重，則應考慮手術治療。在決定手術前，醫師和患者及其家屬應該充分溝通，都需要明確為什么手術、能不能手術和怎樣手術等問題，并對術后治療的有效性和風險性進行一定程度的預判。

Schwab等[19]提出，為使脊柱畸形患者獲得術后良好的療效和矢狀面平衡，SVA應小于5 cm，PT應小于25°，同時需要將LL重建在LL=PI±9°范圍內。矢狀曲度的有效恢復可以明顯減少術后慢性疼痛的發生[20]。但國內有研究認為LL=PI±9°并不適合中國的正常青壯年人群，并提出國人LL=0.623 PI+20.611°，可簡化為LL=0.6 PI+20°[21]。另有對中國沒有明顯腰腿痛和脊柱畸形的老年人群研究發現，我國中老年人的PI值明顯小于西方人，老年人群與青年人群的TK、PT、SVA都有顯著差異[22]。上述擬合關系變為LL=0.6 PI+0.4TK+10°[23]，在實際應用當中發現，適當偏小的LL更符合手術操作和患者術后功能的需要，過大的LL可能會增加交界性后凸(PJK)的發生率[24]，增加手術難度和費用，有作者提出PI與LL相差在15°～28°、SVA小于80 mm即可獲得滿意的臨床療效[25]。所以，對于不同年齡段的脊柱畸形患者，為使患者獲得良好的矢狀面平衡，應更加注重患者個體化的LL重建范圍。

脊柱矢狀面失平衡是多個脊柱-骨盆參數相互影響、彼此作用的結果，手術并不需要對每一個指標分別進行矯正，而且有些參數也無法通過手術完全矯正。所以，術前評估應更多地從脊柱的整體平衡上考慮，通過手術使脊柱更多地發揮自身力學傳導和生物調控作用。對脊柱矢狀面失平衡的患者，手術的目的之一是重建脊柱矢狀面平衡，外觀上使之達到：站立時頭部處于骶骨正上方，不需屈膝和過度伸髖來代償，背部疼痛不適減輕，生活質量提高[26]。由于整個脊柱以最小的能量消耗獲得了平衡的直立姿勢和水平視野，從而使矢狀面平衡恢復后患者腰背痛得到有效緩解，行走功能得到有效恢復。由于很多脊柱失平衡的患者同時存在不同程度的椎管狹窄，有些患者受身體因素或手術條件的限制，而只能選擇單純的椎管減壓或椎管減壓內固定術，這可能會有一定的癥狀緩解作用，但從長遠的角度看，病人的整體滿意度很低，尤其是對男性、活動量較多、偏胖體型的患者，更應強調恢復脊柱平衡的重要性。

綜上所述，隨著我國人口日益老齡化，脊柱矢狀面失平衡的患者在臨床上已經很常見，人們對這類患者的認識也正從單純的形態學或影像學上的名詞描述，走向一類具有獨立病理機制的疾病，盡管目前得到了一些研究成果，但臨床上還有很多不確定的問題，醫師只能憑經驗進行解決，而缺乏統一的規范指導。在諸如如何命名這一疾病才更科學，如何判斷代償與失代償或平衡與失平衡之間的界限，能否通過老年保健早期預防，臨床矯正手術到底達到什么程度患者才最滿意，各家的理解還難以達成一致。由于理論上不統一，治療上也就相對滯后，相信隨著研究和探索的不斷深入，更多的謎團可能會被逐漸揭開，并可為該病的預防和治療提供更多有價值的參考。

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(2016-12-05收稿 2017-02-21修回)

(責任編輯 梁秋野)

張新宇，博士，副主任醫師。

100039 北京，武警總醫院骨三科

R681.53