基于鉛垂線觀察脊柱矢狀面平衡的可行性

李清萍，郭安娜，陳少卿，黃熒熒，梁 偉，嚴(yán)志漢，何家維*

1.溫州醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院放射科，溫州 325000

2.十堰市人民醫(yī)院（湖北醫(yī)藥學(xué)院附屬人民醫(yī)院）放射影像中心，十堰 442000

3.溫嶺市婦幼保健院放射科，溫嶺 317500

人體脊柱在矢狀面上不同節(jié)段存在前彎或后彎的曲度變化，這種曲度在個(gè)體間因年齡、性別和生活勞動(dòng)方式的不同而存在差異和動(dòng)態(tài)變化，在臨床工作中，尤其是脊柱手術(shù)后為保持脊柱矢狀面平衡、維持脊柱各節(jié)段的穩(wěn)定性，常常需要觀察這種曲度的情況，一般通過測(cè)量脊柱各節(jié)段的后凸角或前凸角來評(píng)價(jià)穩(wěn)定性變化（即Cobb 法）［1-5］。本課題組發(fā)現(xiàn)可借助C7鉛垂線（C7PL），通過測(cè)量各椎體的偏離距離來評(píng)價(jià)脊柱各段的穩(wěn)定性變化。現(xiàn)以一組健康青少年為研究對(duì)象，分析Cobb 法和C7PL 法測(cè)量脊柱矢狀面參數(shù)的差異和相關(guān)性，驗(yàn)證C7PL法評(píng)估脊柱矢狀面平衡的可行性。

1 資料與方法

1.1 一般資料

納入標(biāo)準(zhǔn)：年齡14 ~ 18 歲，能主動(dòng)配合脊柱全長X 線片拍攝；近期無脊柱疼痛、外傷及感染等疾病史；無脊柱側(cè)凸及軀干傾斜；拍攝的X 線片圖像清晰，符合測(cè)量要求。根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)，共納入2015年3月—2017年9月因體檢等原因拍攝的59名志愿者的標(biāo)準(zhǔn)站立位脊柱全長側(cè)位X 線片影像學(xué)資料，志愿者年齡（16.1±1.4）歲，其中男31 名、女28 名。

1.2 成像設(shè)備和方法

主要成像設(shè)備及軟件包括德國西門子公司SIEMENS YSIO 全自動(dòng)數(shù)字化X 線攝影系統(tǒng)及全長片專用攝影架、SIEMENS 圖像后處理工作站、放射信息系統(tǒng)（RIS）、醫(yī)學(xué)影像存檔與傳輸系統(tǒng)（PACS）等。全脊柱X 線攝片包括正側(cè)位，均采取統(tǒng)一體位，正位片為前后站立位片，要求患者背部貼近探測(cè)器，雙眼平視前方，身體自然放松垂直站立于攝片架前，雙手置于身體兩側(cè)；側(cè)位片要求患者右側(cè)上臂輕貼探測(cè)器，雙眼平視，身體放松站直，上臂彎曲約45°，雙手微握拳放置在鎖骨中心區(qū)。攝片時(shí)采取X 線管固定、上下轉(zhuǎn)動(dòng)角度，平板探測(cè)器上下垂直同步運(yùn)動(dòng)，經(jīng)3 ~ 4 次自動(dòng)曝光，自動(dòng)拼接成全脊柱正側(cè)位X 線片。所得圖像經(jīng)過PACS 傳輸?shù)焦ぷ髡荆M(jìn)行相關(guān)測(cè)量［6］。

1.3 影像學(xué)測(cè)量

所有影像資料由2 位影像科主治醫(yī)師（A 和B）獨(dú)立采用Cobb法和C7PL法測(cè)量，間隔2周后進(jìn)行第2次測(cè)量，測(cè)量結(jié)果取2次測(cè)量值的平均值。Cobb法測(cè)量的脊柱矢狀面參數(shù)包括胸椎后凸角（TK）和腰椎前凸角（LL），TK為沿T5上終板和T12下終板切線的交角，LL 為沿L1上終板和S1上終板切線的交角（圖1a）；C7PL 法測(cè)量的脊柱矢狀面參數(shù)包括各個(gè)椎體與C7PL 距離、骶骨上終板后上角與C7PL 距離（矢狀面軸向距離，SVA）、股骨頭中心與C7PL 距離（FPL），椎體與C7PL 距離為椎體中心點(diǎn)（矢狀面上椎體4個(gè)頂角對(duì)角線的交叉點(diǎn)）［7］與C7PL之間的水平距離，SVA 為S1椎體后上角與C7PL 的距離，F(xiàn)PL為股骨頭中心點(diǎn)（如果兩側(cè)股骨頭未重合則取各自中心點(diǎn)連線的中點(diǎn)）與C7PL 的距離（圖1b，c）。測(cè)量點(diǎn)位于鉛垂線前方為負(fù)值，位于后方則為正值。

圖1 Cobb法和C7PL 法參數(shù)測(cè)量Fig. 1 Parameters measured by Cobb method and C7PL method

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS 20.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。計(jì)量資料以x±s 表示，應(yīng)用Kolmogorov-Smirnov 法檢驗(yàn)數(shù)據(jù)是否呈正態(tài)分布，采用獨(dú)立樣本t 檢驗(yàn)比較2 位醫(yī)師間及2 種方法間測(cè)量的差異性，以P < 0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。應(yīng)用Pearson相關(guān)分析探討各參數(shù)之間的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)|r|的絕對(duì)值< 0.25表示兩變量極低度相關(guān)，≥0.25且< 0.50表示低度相關(guān)，≥0.50且< 0.70表示中度相關(guān)，≥0.70且< 0.90表示高度相關(guān)，≥0.9 表示極高度相關(guān)。

2 結(jié) 果

本研究以59 名健康青少年為研究對(duì)象，測(cè)量數(shù)據(jù)結(jié)果均符合正態(tài)分布。以Cobb 法測(cè)量，A 醫(yī)師測(cè)量的TK 和LL 分別為24.1°±11.5°、51.0°±8.5°，B 醫(yī) 師 測(cè) 量 的TK 和LL 分 別 為28.1°±8.1°、49.4°±6.0°。2 位醫(yī)師測(cè)量的TK 差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P < 0.05），并呈中度相關(guān)（r=0.662）；測(cè)量的LL差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P > 0.05），且呈高度相關(guān)（r=0.873）。以C7PL 法測(cè)量，A 醫(yī)師測(cè)量的T6與C7PL 距離（T6PL）、L4與C7PL 距離（L4PL）分別為（27.3±19.0）mm、-（43.5±19.7）mm，B 醫(yī)師測(cè)量的T6PL 和L4PL 分別為（24.3±13.2）mm、-（45.5±25.9）mm，2 位醫(yī)師的測(cè)量差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P > 0.05），且呈極高度相關(guān)（r=0.905，r=0.936）。A醫(yī)師測(cè)量的SVA和FPL分別為-（21.4±23.4）mm、-（48.3±29.3）mm，B醫(yī)師 測(cè) 量 的SVA 和FPL 分 別 為-（19.1±25.2）mm、-（46.1±27.9）mm，2 位醫(yī)師的測(cè)量結(jié)果差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P > 0.05），且呈高度相關(guān)（r=0.856，r=0.837）。對(duì)Cobb法和C7PL法的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果顯示，TK 與T6PL 呈高度相關(guān)（r=0.760），LL 與L4PL 呈中度負(fù)相關(guān)（r=-0.592）。對(duì)C7PL 法的測(cè)量指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)分析，結(jié)果顯示，T6PL 與L4PL呈中度負(fù)相關(guān)（r=-0.655），與SVA 呈低度負(fù)相關(guān)（r=-0.404），與FPL呈中度負(fù)相關(guān)（r=-0.646）。

3 討 論

脊柱是脊椎通過關(guān)節(jié)、韌帶和肌肉等結(jié)構(gòu)形成的軀體正中的重要結(jié)構(gòu)，它的三維穩(wěn)定性和活動(dòng)性不但關(guān)系到軀體的形態(tài)外觀，而且影響脊柱的各種功能。青春期是脊柱骨骼肌肉生長發(fā)育成型的關(guān)鍵時(shí)期，易受到各種不良因素影響發(fā)生病變，電子設(shè)備使用量的急劇增長、青少年學(xué)習(xí)時(shí)長時(shí)間保持一個(gè)坐姿及背負(fù)沉重的書包等因素均易引起病理性脊柱側(cè)凸和后凸改變，從而造成脊柱矢狀面穩(wěn)定性的異常［8-10］。因此，青少年椎體矢狀面穩(wěn)定性變化及各平衡參數(shù)越來越受到重視。

軀體矢狀面的穩(wěn)定性主要由脊柱、骨盆和下肢三大組成部分的相互平衡來維持，從而使人體在最小能耗的前提下保持相對(duì)穩(wěn)定的姿勢(shì)。既往對(duì)矢狀面穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)指標(biāo)主要包括胸腰椎前后凸的Cobb 角和骨盆各參數(shù)［1-5］。其中Cobb 角作為量化脊柱曲度的標(biāo)準(zhǔn)方法被大多數(shù)學(xué)者采用，但也有學(xué)者對(duì)其評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性提出質(zhì)疑。Langensiepen 等［11］在對(duì)特發(fā)性脊柱側(cè)凸患者Cobb角測(cè)量的系統(tǒng)性回顧研究中發(fā)現(xiàn)，數(shù)字化測(cè)量方法優(yōu)于人工測(cè)量方法，但11 種數(shù)字化測(cè)量方法所得結(jié)果卻各不相同。He 等［12］同樣指出，Cobb 法測(cè)量受諸多因素影響，不同醫(yī)師的測(cè)量結(jié)果存在顯著差異。本研究中由相同年資的2 位主治醫(yī)師獨(dú)立對(duì)59名青少年的站立位脊柱全長側(cè)位X 線片進(jìn)行測(cè)量，2 位醫(yī)師測(cè)量的TK 值差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義且僅呈中度相關(guān)，而測(cè)量的LL 差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義且呈高度相關(guān)。筆者認(rèn)為這可能是由于Cobb 法測(cè)量時(shí)劃線存在誤差，尤其是T4和T5處肩胛骨遮擋、S1上緣髂骨遮擋等原因，造成劃線存在更大差異，而腰段劃線比胸段重復(fù)性更好，所以腰椎測(cè)量的誤差更小。同時(shí)本研究也發(fā)現(xiàn)，采用Cobb 角測(cè)量法僅能對(duì)胸段或腰段進(jìn)行整體評(píng)價(jià)，而不能評(píng)價(jià)每個(gè)椎體的位置情況，而椎體的位置對(duì)外科矯形手術(shù)非常重要。采用C7PL法測(cè)量可以計(jì)算每個(gè)椎體與C7PL的距離，其評(píng)價(jià)脊柱的曲度變化效果可能更好。當(dāng)然，不管是采用Cobb法測(cè)量角度評(píng)價(jià)，還是基于C7PL評(píng)價(jià)，均須使用影像學(xué)資料，均會(huì)受到攝片時(shí)體位（前傾或后仰）的影響。本課題組在日常工作中雖然均要求采用統(tǒng)一規(guī)定體位拍攝，但具體到每例患者、每個(gè)操作技術(shù)員在攝片時(shí)可能還存在一定偏差。

基于C7PL 評(píng)價(jià)脊柱矢狀面前/后傾斜在既往文獻(xiàn)中曾有報(bào)道［13-15］，但用于評(píng)價(jià)脊柱穩(wěn)定性或每個(gè)椎體的偏移情況的研究甚少。筆者認(rèn)為，在側(cè)位X線片上作椎體對(duì)角連線，其交叉點(diǎn)即為椎體的中心點(diǎn)，測(cè)量此中心點(diǎn)到C7PL 的距離，即可評(píng)價(jià)椎體偏移情況，繼而評(píng)價(jià)整個(gè)脊柱的穩(wěn)定性情況。本研究測(cè)量了T5~ L5共13 個(gè)椎體中心點(diǎn)到C7PL 的水平距離，得出正常青少年主胸彎位于T5~7，主腰彎位于L3~5，其中T6和L4為主胸彎和主腰彎的頂椎。故此，本研究選擇T6PL 和L4PL 進(jìn)行重復(fù)測(cè)量比較，發(fā)現(xiàn)2 位醫(yī)師的測(cè)量結(jié)果差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義且相關(guān)性極高。由此可見，基于C7PL 的矢狀位參數(shù)可以提高測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性和準(zhǔn)確性，也可以明確每個(gè)椎體偏離C7PL 的距離，說明基于C7PL 觀察脊柱矢狀面曲度變化是可行的。本研究還分析Cobb 法與C7PL 法對(duì)胸腰段曲度測(cè)量結(jié)果的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)在胸椎（TK與T6PL）高度相關(guān)，而腰椎僅低度負(fù)相關(guān)，這可能因?yàn)镃obb 法測(cè)量以S1上緣劃線，而骶骨傾斜角個(gè)體差異大，且青少年正處于發(fā)育階段，還沒有因?yàn)轺竟莾A斜角不同而造成腰椎曲度的明顯差異，故而在腰段2 種方法評(píng)價(jià)相關(guān)性偏低。

此外，本研究還發(fā)現(xiàn)C7PL 法用于評(píng)價(jià)骨盆及下肢的平衡性也是可行的。有研究報(bào)道，可利用骶骨后上角是位于C7PL 前方還是后方來評(píng)價(jià)脊柱的傾斜類型，通過SVA 評(píng)價(jià)軀干整體平衡情況，進(jìn)一步評(píng)價(jià)其與健康狀況（如脊柱側(cè)凸研究會(huì)問卷疼痛評(píng)分、Oswestry 功能障礙指數(shù)）的相關(guān)性［14］。本研究通過測(cè)量SVA 和FPL 發(fā)現(xiàn)，正常青少年骶骨后上角和股骨頭均位于C7PL 前部，與T6PL 低度和中度負(fù)相關(guān)，亦可認(rèn)為胸椎的后凸影響到腰椎和骨盆的前凸，說明C7PL 法可方便而整體地評(píng)價(jià)脊柱矢狀面的穩(wěn)定情況［15］。

綜上所述，準(zhǔn)確評(píng)價(jià)人體矢狀面整體穩(wěn)定性對(duì)于臨床解釋相關(guān)癥狀、治療相關(guān)疾病、恢復(fù)脊柱穩(wěn)定性有重要意義，采用C7PL法通過測(cè)量每個(gè)椎體的偏移距離能準(zhǔn)確評(píng)價(jià)脊柱矢狀面曲度變化，是Cobb法通過測(cè)量脊柱節(jié)段性前凸或后凸角度來評(píng)價(jià)脊柱平衡的有效補(bǔ)充，也可整體化評(píng)價(jià)脊柱-骨盆-下肢的穩(wěn)定性，值得試用。但C7PL 法測(cè)量參數(shù)可能會(huì)受攝片體位、患者年齡和性別等因素的影響，還有待今后大樣本研究逐步完善。