腰椎管狹窄癥患者步態下脊柱和骨盆運動與腰痛加重的相關性分析

岳劍寧，郭玉娜，劉京杰，王琦，賴光輝，武百山，楊立強，倪家驤

(首都醫科大學宣武醫院疼痛科，北京 100053)

腰椎管狹窄癥(Lumbar spinal stenosis，LSS)患者常以下肢麻木、疼痛和神經源性間歇性跛行為主要癥狀[1,2]。眾所周知，腰椎的前傾或后傾對LSS患者癥狀加重或減輕有所影響。有研究[3]顯示，與坐位相比，當LSS患者處于站立位時，腰椎處于最大伸展狀態從而顯著增加了硬膜外壓力，但其腰椎前傾度則減少了30°。Suda和Nagai等[4,5]進行的步態負荷試驗中顯示，LSS患者的軀干前傾度有所增加；而另一項研究[6]在步態負荷試驗中，則未顯示明顯變化。因此，LSS患者在步態負荷試驗前后的脊柱和骨盆運動情況，目前尚未達成一致。筆者認為，上述研究僅是針對脊柱的整體運動情況進行觀察，這可能是導致不同結論的原因所在。若單獨觀察胸椎和腰椎運動情況，是否有助于進一步了解LSS患者在步態負荷時的脊柱運動特征呢？此外，報道顯示有67.6 %的LSS患者存在腰痛(Low back pain，LBP))[7]，Jones等[8]認為可能與小關節、神經根缺血和腰椎前傾度變化等因素有關。由此筆者假設，脊柱和骨盆運動可能對LSS患者步態下的LBP程度造成影響。為此，本研究對29例LSS患者開展了6 min步態負荷試驗，其目的在于：(1)觀察其步態過程中的軀干、胸椎和腰椎、骨盆等運動情況；(2)記錄其試驗前后的LBP和下肢痛(Leg pain，LP)變化情況，對其脊柱和骨盆運動與LBP的相關性進行分析。

1 資料與方法

1.1 研究對象

于2015年8月-2016年2月期間，共招募了29例LSS患者(男17例，女12例)，所有患者均出現下肢疼痛和/或麻木，以及間歇性跛行等癥狀，均經臨床表現、體格檢查和LSS的磁共振成像評估予以確診。排除標準：有明顯的腰椎不穩或脊柱側凸，既往有脊柱手術史，脊柱腫瘤，椎體骨折，嚴重的髖關節和/或膝骨性關節炎，不能獨立行走等患者。本研究得到了我院醫學倫理委員會的審核批準；所有患者均被告知研究目的和內容，并簽署了書面知情同意書。

1.2 研究方法

(1)觀察指標：使用MOS 36項簡短健康調查表(SF-36)評價LSS患者的的健康狀況。SF-36量表由8個項目組成，用于評估與健康相關的生活質量，分數越高表明健康狀況越好。采用Oswestry功能障礙指數(ODI)評估與腰痛相關的日常生活活動，分數越低表明健康狀況較好。(2)改良6 min步態負荷試驗，目的是誘發癥狀。實施方法：患者沿10 m的人行道，盡可能快地來回行走6 min，遵循“盡可能舒適且快速地行走”的要求完成試驗。在測試前和測試后，均觀察其LP、LBP水平，以及步態運動學指標。

1.3 疼痛強度評估及分組方法

使用100 mm視覺模擬量表(Visual analogue scale，VAS)測量患者試驗前后的LP和LBP強度。患者在100 mm的VAS刻度上標示其疼痛強度，其中0 mm表示“無疼痛”，100 mm表示“可以想象的最嚴重的疼痛”。LP和LBP加重度=試驗后VAS-試驗前。若LP加重度≤0 mm，被定義為非變化組(C組)；若LP加重度>0 mm，則參照Bellamy等[9]的標準，將VAS閾值設置為18 mm，并進一步分組：LP和LBP加重組(A組，LBP加重≥18 mm)和僅LP加重組(B組，LBP加重<18 mm)。

1.4 步態分析

采用三維運動分析系統(VICON MX：Vicon MotionSy，牛津，英國)，由16個紅外攝像機(100Hz采樣)和8個測力板(1000Hz采樣；AMTI，Watert.，美國)組成，用于記錄LSS患者的步態。為檢查步態期間的胸椎和腰椎運動，在患者C7、T1、T12和L1的棘突以及T1、L1的棘突兩側，分別附著了8個標記(如圖1)。在試驗前，指導患者直視前方并保持5 s，以測量其試驗前站立位的相關數據3次。然后，患者以合適的速度在10 m的人行道上赤腳前后行走6 min，共3次。患者初始接觸時由測力板檢測> 10 N識別，而腳趾離開定義為檢測<10 N。

圖1 在C7、T1、T12和L1的棘突以及T1、L1的棘突兩側，分別附著了8個標記

1.5 數據提取及加工

測試所得數據采用4階Butterworth低通濾波器(巴特塞;Vaquita Software，西班牙)進行濾波，截止頻率為6 Hz。從生物力學模型輸出中提取步態速度、節奏和步長等時空參數，并將步長參數取以身高的百分比進行規范化。使用Vicon Bodybuilder處理軟件(ViconMotionSy.)，根據Kuwahara等[10]的研究方案，設計了如下解剖學參考節段：T1、L1和骨盆節段。軀干、胸椎和腰椎傾斜度分別為T1-骨盆段、T1-L1段和L1-骨盆段的運動范圍；而骨盆傾斜度為骨盆到整體部分的運動。所有數據均取3次測試的平均值為準，正負值分別表示為前傾度和后傾度。以患者試驗前的數據作為參考，計算其步態負荷后的各項增加值=試驗后數值-試驗前參考值。

1.6 質量控制

29例LSS患者均由同一名檢查員進行步態分析。為了評估運動數據的評分者內部可靠性，在研究開展前，以10名健康男性志愿者進行預試驗，其平均年齡為(25±3)歲，身高(1.72±0.05)m，體重(63.5±5.1)kg，體重指數(BMI)為(21.4±1.0)kg/m2，經2次接受步態分析后，確認該研究方案可行。

1.6 統計學處理

使用SPSS 23.0軟件進行統計分析。利用內相關系數(ICC)分析了測量值之間的一致性。三組間差異采用單因素方差分析、KruskaleWallis非參數檢驗和卡方檢驗。使用雙因素混合重復測量分析檢查試驗前后各組時空數據和運動數據的差異，如果存在顯著的相互作用，則使用Bonferroni測試評估簡單的主要效應。使用Spearman等級相關系數分析步態負荷后腰痛與患者脊柱和骨盆運動的相關性。

2 結果

2.1 試驗數據的重復信度分析

經重復信度分析，LSS患者軀干、胸椎、腰椎和骨盆在站立位的最大傾斜度ICC值分別為0.635、0.742、0.838和0.944；SEM值分別為3.0°，2.9°，1.8°和1.4°。結果顯示，其試驗數據的一致性可靠。

2.2 各組的相關指標比較

基于步態負荷試驗前后的LP和LBP的VAS評分變化，將其分組如下：A組8名患者，B組中12名，C組中9名。各組之間在年齡、身高、體重、BMI、性別、步長、SF-36得分和ODI指數方面，以及試驗前的LP和LBP疼痛VAS分數方面，均無顯著差異(P>0.05,表1 )。但試驗后，A組及B組的LP-VAS評分顯著高于非改變組(P<0.05)，且A組的LBP-VAS評分顯著高于B、C兩組(P<0.05)。

表1 三組患者的人口統計學、步長、試驗結果和疼痛程度比較

注：#表示與B、C組相比，P<0.05；*表示與C組相比，P<0.05

2.2 時空和運動學參數比較

三組的步態速度、節奏和步長長度均在試驗后顯著高于試驗前，差異有統計學意義(P<0.05)；但各組之間在步態速度、節奏和步長長度上沒有顯著差異，組效應為P>0.05。在試驗前后，軀干和胸椎的傾斜度在組、時間和交互作用上未體現出統計學意義(P>0.05)。三組在試驗后的腰椎前傾度均顯著大于試驗前(P<0.05)，但各組均未見顯著差異(P>0.05)；僅在A組中，試驗后的骨盆前傾度明顯大于試驗前(P<0.05)。見表2所示。

表2 步態負荷試驗前后的時空和運動學參數

注 ：**表示與試驗前相比，P<0.05；各效應值均為P值

A、B兩組的LP和LBP加重度均顯著高于C組(P<0.001)，且A組的LBP加重度明顯高于B組(P<0.05)。A組的骨盆前傾度顯著高于B、C兩組(P<0.05)。在各組之間未觀察到其他增加值的顯著差異。見表3。

表3 步態負荷試驗后的疼痛、時空和運動學參數增加值

注：*與B組相比，P<0.05;#與C組相比，P<0.05

2.3 相關性分析

表4所示，LSS患者除C組外，試驗前站立時的軀干前傾度與LP加重度呈負相關，而步態速度等其他運動值與LP加重度之間無顯著相關關系。

步態負荷期間的腰椎前傾度增加值與LBP加重度呈負相關，骨盆前傾度增加值則與LBP加重度之間呈正相關(表4)。在步態速度或其他運動值與DLBP之間沒有觀察到顯著的相關性。

表4 脊柱和骨盆運動與LP和LBP加重的相關性分析

3 討論

本研究有兩項重要結論：第一，步態負荷前后，LSS患者的軀干和胸椎前傾度無明顯變化；然而，即使在沒有步態負荷后LP加重的LSS患者中，腰椎前傾也會在步態加載后有所增加(如表2)。其次，在LSS患者中，試驗后的骨盆前傾度顯著增加，且可導致LBP加重。

目前，關于步態負荷前后的軀干傾斜度變化尚未達成共識，在每項研究中分析的脊柱運動情況并不相同[4-6]。正如本文前言中所假設，本研究結果顯示，即使在步態負荷后沒有LP加重的LSS患者(C組)中，腰椎前傾度也有所增加。此外，軀干或胸椎傾斜度在步態試驗后并未有所增加。這些發現表明，LSS可能會在步態中出現異常的腰椎運動。有研究表明，若腰椎前傾度變大，則椎管容積將相應變大，有利于減輕神經根的壓迫[3,11]。因此，對LSS患者進行步態負荷試驗時，關注腰椎運動對評價步態中脊柱運動狀態具有重要意義。

本文依據LBP-VAS評分的加重度，將患者分為LP和LBP加重組(A組)和僅LP加重組(B組)。值得注意的是，較B組而言，雖然A組步態負荷后的LBP程度和LBP加重度均顯著增高，但兩組在試驗前后和其他臨床指標方面并無顯著性差異(如LP、行走距離、SF-36和ODI方面)。因此，A組患者應是由于步態負荷誘發了LBP所致。本研究的重要發現是，A組患者在步態負荷后的骨盆前傾度有顯著增加，但腰前傾度則較小，而相關性分析也證實，骨盆前傾度增加與其LBP加重之間具有顯著的正相關關系。我們分析認為，人體在站立時，若骨盆前傾增加，而腰椎前傾度較小，則可引起腰椎前凸也隨之增加[12]。較小的前腰椎間盤傾斜和前骨盆傾斜的增加可能導致腰椎前凸增加。Jones等[8]指出， LSS中導致LBP的因素有小關節、神經根缺血和腰椎前傾角增加等方面，若腰椎前凸增加，可導致小關節內的壓力增加，從而加重LBP。

在行走過程中，骨盆扮演兩個角色：運動和乘客系統。雖然骨盆是運動系統的一部分，是兩個下肢之間的移動連接，但它也是乘坐髖關節的乘客單元的底部。因此骨盆在行走中起著重要作用，所以在這一過程中防止骨盆前傾度增加應有必要，有助于減輕LBP。在將來，尚有待于開展對骨盆前傾度進行干預的相關研究，以減輕LSS患者步態中誘發的LBP。