測量L4傾斜角和小關節角對L4椎體退行性滑脫癥的預測價值

李暉

(南陽市中心醫院骨三科，河南南陽 473000)

退行性腰椎滑脫癥(degenerative lumbar spondylolisthesis,DLS)是臨床常見的腰椎退行性疾病，其確切病因尚不清楚。到目前為止，學術界認為年齡、女性、體重指數偏高、嚴重的椎間盤退變和脊柱矢狀位失衡、椎旁肌萎縮等因素均與DLS的發生密切相關[1-3]。此外有研究認為，當椎體傾斜度(inclination angle,IA)增加時，可導致椎體滑移力增加，從而增加了DLS發生的可能性[4]。小關節(facet joint,FJ)也是維持脊柱穩定性的重要結構，其承載了脊柱33%的動態載荷和35%的靜態載荷[5]，有引導和限制脊柱運動的功能。有學者通過三維有限元分析認為，小關節角(facet joint angle,FJA)變化與DLS的發生存在明顯相關性[6]。但目前，關于IA和FJA對DLS發生的影響仍缺乏直接證據。為此，本研究以L4椎體滑脫作為切入點，納入2016年7月-2019年3月收治的90例L4DLS患者和90例無椎體滑脫的腰背痛患者，旨在確定L4傾斜角(L4inclination angle,L4IA)和FJA與L4椎體滑脫的相關性，并探討L4椎體滑脫的相關預測因素。

1 資料與方法

1.1 一般資料

納入2016年7月-2019年3月收治的90例L4DLS患者，作為DLS組。其納入標準為：①X線側位片上，L4椎體后緣相對于L5椎體向前滑移3 mm以上；②患者存在明顯腰背痛；③臨床和影像學資料齊全。排除標準：①其他節段或多節段DLS；②滑脫級別為III～IV級；③L4椎體峽部裂性滑脫；④腰椎局部有骨折、腫瘤或結核、軟組織損傷、感染等病變；⑤先天性脊柱畸形；⑥既往有腰椎手術史者。同時納入90例無椎體滑脫的腰背痛患者作為對照組，均按照1∶1比例隨機納入；除不伴有DLS外，其排除標準與觀察組一致。

1.2 研究方法

通過就診時的X線、CT和MRI等影像學資料，測量兩組患者的L4IA和FJA角、椎間盤Pfirrmann分級和FJ退變分級、椎旁肌橫截面積等指標；統計兩組患者的性別、年齡和體重指數等人口學資料。對上述資料進行組間比較，并將組間差異有統計學意義的指標進行多因素Logistic回歸分析，以驗證L4IA和FJA與L4椎體滑脫的相關性，以及L4椎體滑脫的相關預測因素。

1.2.1 測量L4IA和FJA角

(1)采用側位X線片測量L4IA角，為L4椎體終板(a)與水平面(b)的夾角α，見圖1所示。(2)采用CT掃描測量FJA角：a線為通過椎體后緣的切線，b、c線分別通過相應FJ的前內側點和后外側點。記錄α和β角作為相應的FJA，見圖2所示。本研究以雙側FJA的平均值為數值。

圖1 L4IA角度的測量((a)L4椎體滑脫者；(b)無滑脫者)

圖2 FJA的測量

1.2.2 椎間盤Pfirrmann分級和FJ退變分級

(1)在MRI T2WI圖像上對椎間盤退變程度進行Pfirrmann分級，具體參照Pfirrmann等[7]的標準，見表1；(2)在CT圖像上進行FJ退變程度分級，具體參照Kalichman等[8]的標準，見表2。

表1 椎間盤退變程度的Pfirrmann分級標準

表2 FJ退變程度Kalichman分級標準

1.2.3 椎旁肌橫截面積

采用Image J軟件測量MRI軸位T2WI上的豎脊肌和多裂肌的橫截面積，具體見圖3：勾選L4-5水平的豎脊肌和多裂肌輪廓，設置好比例后，以輪廓內的像素大小來換算其面積，以雙側椎旁肌的橫截面積平均值為參數。

圖3 椎旁肌的測量(ESM：豎脊肌；MM：多裂肌)

1.2.4 人口學資料

對兩組患者入院時的性別、年齡、體重指數等人口學資料進行統計，數據均來源于患者病案資料。

1.3 統計學工具

采用21.0中文版的SPSS軟件進行統計學分析。其中，性別差異采用x2檢驗，年齡、體重指數和L4IA、FJA等差異采用t檢驗；兩組椎間盤Pfirrmann分級和FJ退變分級采用秩和檢驗。多因素分析采用Logistic回歸模型進行處理，相關參數的臨界值采用ROC曲線截取。P<0.05為差異有統計學意義的判定標準。

2 結果

2.1 人口學資料

表3可見，DLS組和對照組患者的性別、年齡和體重指數比較，差異均無統計學意義(P>0.05)，提示總體的匹配性較好。

表3 兩組患者的人口學資料比較

2.2 L4IA和FJA

表4可見，DLS組患者的L4IA值(t=8.987)和FJA值(t=10.354)均顯著高于對照組，差異有統計學意義(P<0.05)。

表4 兩組患者的L4IA和FJA值比較

2.3 其他參數比較

表5可見，DLS組的FJ退變分級在總體上較對照組更為嚴重，差異有統計學意義(P<0.01)；兩組的椎旁肌橫截面積和L4-5椎間盤Pfirrmann分級差異無統計學意義(P>0.05)。

表5 兩組患者的其他參數比較

2.4 多因素Logistic回歸分析

將FJ退變分級、L4IA和FJA等兩組間差異有統計學意義的指標代入Logistic回歸模型進行多因素分析，表6中可見：FJ退變分級較高、FJA和L4IA角度大，均是L4椎體滑脫的獨立預測因素(β=-1.058,-0.125,-0.192;P<0.001)。

表6 L4椎體滑脫的多因素Logistic回歸分析

2.5 L4IA和FJA的ROC曲線

采用ROC曲線截取L4IA和FJA預測L4椎體滑脫的臨界值，見圖4和5所示：L4IA的臨界值為11.15°(AUC=0.852)，FJA的臨界值為60.19°(AUC=0.790)。

圖4 L4IA的ROC曲線

圖5 FJA的ROC曲線

3 討論

DLS是骨科常見的腰椎退行性疾病，多見于L4-L5椎體滑脫，且女性發病率高于男性[9-10]。目前，關于DLS的發病因素較多，與腰椎局部的軟組織、椎骨退變，以及腰椎結構異常、腰椎失穩所致的代償性位移等有關[11-12]，但其確切原因尚不明確。在本研究中，兩組患者的年齡、體重指數、椎旁肌面積和椎間盤退變Pfirrmann分級均無統計學差異(P>0.05)，提示上述因素對L4椎體滑脫的影響較小；雖然DLS組患者女性人數偏多，但組間差異無統計學意義(P>0.05)，這可能與中老年女性也是腰背痛的常見發病人群有關[13]。但DLS組患者的L4IA、FJA均明顯高于對照組，FJ退變分級也更高(P<0.05)；且多因素Logistic回歸分析表明，此3項均為L4椎體發生退行性滑脫的預測因素。

筆者分析認為，L4IA的變化對L4椎體所受的力可產生顯著影響。如圖6所示，L4椎體向下的力(CF)由平行于椎體的滑行力(S1)和垂直于椎體的壓力(P1)組成，顯然，S1的作用力是導致椎體向前滑移的力。當L4IA增加時，則椎體傾斜度隨之增加，滑移力也將明顯增大(如S2)，使得椎體有更大的向前滑移傾向。經ROC曲線分析可知，L4IA的臨界值為11.15°，若高于上述數值將明顯增加L4椎體滑脫的風險。

圖6 L4椎體的力學示意圖(CF為向下的力；P1、P2為垂直于椎體的力；S1、S2為平行于椎體的力)

關于FJ退變程度和FJA所致的影響，因FJ作為脊柱唯一的滑膜關節，由于其抗剪切力和抗旋轉力，在維持脊柱穩定性方面發揮著重要作用[14]。有研究認為，FJ承擔脊柱了33%的動態載荷和35%的靜態載荷[5]，主要起到引導和限制脊柱運動的功能。FJA代表了FJ與矢狀面或冠狀面所形成的夾角，研究發現，矢狀面FJ提供的正向剪切阻力較小，并與DLS有關[15]。而本研究證實，DLS組患者的FJA明顯大于對照組(P<0.05)，這與既往研究較為一致[15]。但亦有研究認為，DLS患者多伴有FJ退變，使得FJA繼發重構現象，這可能是其FJA角度增加的原因之一[16]。在本研究中，DLS患者的FJ退變程度也比對照組更為嚴重(P<0.001)，也可能是導致FJA角度偏大的原因之一。

椎旁肌在維持脊柱穩定性方面有重要作用，尤其是椎旁肌萎縮對腰椎側凸的影響較大[17]。但在DLS和對照組患者中，豎脊肌與多裂肌的橫截面積并無明顯差異(P>0.05)，提示椎旁肌萎縮并未產生明確影響。此外，兩組患者的椎間盤退變分級也無明顯差異，筆者考慮上述原因，可能是由于對照組患者存在長期腰背痛、并非完全健康者所致。實際上，對照組患者雖然并非DLS，但多伴有腰椎間盤突出或腰椎管狹窄等癥狀，入組時已存在椎間盤退變和一定程度的椎旁肌功能退化現象。

關于L4IA、FJA與L4椎體發生退行性滑脫之間的因果關系，應從以下方面進行逐步遞進的討論：(1)首先，DLS是一種漸進性的退變過程，涉及到小關節磨損、椎間盤退變、前縱韌帶松弛、背伸肌力量變化等諸多結構的病變，但總而言之，可歸因于上述某一種或某數種病變引起了滑脫椎體剪切力的變化所致。與其討論L4IA、FJA與L4退行性滑脫的因果關系，在實質上卻可視為L4IA、FJA角度與L4椎體發生剪切力變化(如圖6所示，S1和S2力)的因果關系，意即：是L4IA、FJA變化導致了S1力量增加為S2，還是因S1力量增加為S2而導致L4IA和FJA的變化？(2)本研究通過ROC曲線截取了L4IA和FJA的臨界值分別為11.15°和60.19°，這有助于進一步探討兩者間的因果關系。筆者認為，在L4椎體退行性滑脫的退變之初，因小關節磨損或椎間盤退變、韌帶松弛等某一種或多種因素的作用下，對L4的抗剪切阻力明顯減小，從而使L4椎體開始出現滑移，L4IA和FJA逐漸增加；而L4IA和FJA的增加，將進一步促進其剪切力加大，即S1力增加為S2力(圖6所示)，其可預測的風險界值為11.15°和60.19°。(3)該過程也可視為：因L4椎體局部的相關解剖結構出現退變→抗剪切阻力減小、剪切力增加→椎體出現滑移、L4IA和FJA逐漸增加→進一步增加其剪切力→L4椎體退行性滑脫，是一種惡性循環的過程。但是，當L4IA和FJA尚未達到風險界值時，或許仍可通過腰背肌鍛煉等相關手段進行提前干預，達到提前阻斷的目的。當然，這一機制僅為理論推測，其實際過程尚難以通過研究得以證實。

本研究的特點在于：首次嘗試通過L4椎體作為切入點，從臨床數據中證實了L4IA和FJA對L4椎滑脫的發生有著潛在影響，相較于以往的生物力學模型和單純影像學研究，更具臨床意義。但本文尚有以下明顯不足：(1)僅分析了L4IA和FJA對L4椎體發生退行性滑脫的影響及其相關因素，并未對其臨床干預的結局進行觀察；(2)屬于回顧性研究，并未事先納入完全健康人群作為對照組，因此，椎旁肌萎縮和椎間盤退變等相關因素雖然無統計學意義，但也可能是兩組人群的共存病理性改變所致；(3)其他椎體，如L3和L5等的滑脫是否同樣受到IA和FJA的明顯影響？還有待進一步證實。